一种高效双膜法海水淡化系统
阅读说明：本技术 一种高效双膜法海水淡化系统 (Efficient double-membrane seawater desalination system ) 是由 张建坤 于 2021-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高效双膜法海水淡化系统,包括：取水装置、取水泵、气浮池、滤池、清水箱、提升泵、保安过滤器、高压泵、增压泵、能量回收装置、一级反渗透、二级高压泵、二级反渗透、矿化过滤器、产水箱、产水泵。优点在于：本系统在工作时采用气浮池与滤池的方式作为海水淡化预处理工艺,可利用气浮池的运行特点有效去除海水中的浮油、藻类及浮游生物；利用滤池中多滤料的特性对海水中的微生物及细菌进行吸附,进一步降低海水中的浮游生物及孢子等物质；同时,该预处理工艺相比与传统超滤工艺而言,具有投资低、运行维护方便的特点,对于大中型海水淡化有非常好的经济效益。(The invention discloses a high-efficiency double-membrane seawater desalination system, which comprises: the device comprises a water taking device, a water taking pump, an air floatation tank, a filter tank, a clear water tank, a lift pump, a security filter, a high-pressure pump, a booster pump, an energy recovery device, a primary reverse osmosis device, a secondary high-pressure pump, a secondary reverse osmosis device, a mineralization filter, a water production tank and a water production pump. Has the advantages that: the system adopts a mode of an air floatation tank and a filter tank as a seawater desalination pretreatment process during operation, and floating oil, algae and plankton in seawater can be effectively removed by utilizing the operation characteristics of the air floatation tank; the characteristics of multiple filter materials in the filter tank are utilized to adsorb microorganisms and bacteria in the seawater, so that plankton, spores and other substances in the seawater are further reduced; meanwhile, compared with the traditional ultrafiltration process, the pretreatment process has the characteristics of low investment and convenient operation and maintenance, and has very good economic benefit for large and medium seawater desalination.)
技术领域
本发明涉及水处理
技术领域
，尤其涉及一种高效双膜法海水淡化系统。背景技术
我国沿海11个省(区、市)的55个沿海地级以上城市中，有51个为缺水城市，12个海岛县全部为缺水县。可以说，水资源已成为沿海地区经济社会发展的瓶颈制约。因此，海水淡化作为重要优质增量水源，对缓解沿海地区水资源短缺、保障水安全具有重要意义。
目前，我国已建成海水淡化工程123个，全国海水淡化总能力约为每日165万吨。《海水淡化利用发展行动计划》提出，到2025年，全国海水淡化总规模达到每日290万吨以上，新增海水淡化规模每日125万吨以上。
由于海水淡化产业在我国起步较晚，目前国内已建成的海水淡化项目单体体量一直未有大的突破，造成海水淡化吨水成本居高不下。同时，我国目前建成的海水淡化厂，预处理工艺多采用超滤方式，造成海水淡化厂投资偏高，运行维护复杂。
本发明专利适用于5万吨/日以上的规模化海水淡化处理，尤其在10万吨以上的项目中更有竞争能力。本发明专利通过将传统海水淡化项目中的絮凝沉淀池+重力滤池+超滤的预处理工艺优化为气浮池+滤池(重力滤池或压力过滤器)，从而极大的减少了预处理工艺段的占地面积、投资额，并使预处理工艺对海水中常见的藻类、浮游生物有更强的处理能力。
本发明专利通过将传统海水淡化项目中的一级反渗透+中间水箱+提升水泵+二级反渗透的常规工艺优化为一级反渗透+二级反渗透，从而极大的减少了反渗透工艺段的占地面积、投资额，避免了反渗透工艺段的二次污染问题。
本发明专利的目的在于将高盐度、有浮油或者藻类的的海水通过成熟、高效的预处理方式进行处理，提高海水淡化项目的稳定性，同时降低规模化海水淡化项目的整体投资及运维费用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种高效双膜法海水淡化系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种高效双膜法海水淡化系统，包括：取水装置、取水泵、气浮池、滤池、清水箱、提升泵、保安过滤器、高压泵、增压泵、能量回收装置、一级反渗透、二级高压泵、二级反渗透、矿化过滤器、产水箱、产水泵。
一种高效双膜法海水淡化工艺，所述工艺包括以下步骤：
S1、海水淡化预处理；
①判定海水水质，若海水水质好，不需要气浮池处理，则海水通过旁路-1直接进入滤池进行过滤处理；若海水水质不好，则在海水进入气浮池前，通过添加硫酸，将海水的PH值从8.0左右降低到6.5，然后加入混凝剂和助凝剂，并在搅拌机的作用下，使海水充分反应；
②、混合药剂后的海水进入气浮区域，在微气泡的作用下，海水中的轻质悬浮物将浮上水面，通过刮板去除悬浮物，重质沉淀物将沉入池底，通过排泥管道定期排泥的方式排走；
③、将气浮产水通过回流水泵打入溶气罐内形成微气泡，微气泡再通入气浮反应区内继续进行反应；
④经气浮池处理后的海水引入滤池进行过滤直至过滤完成；
S2、两级反渗透
⑤、过滤完成的海水经提升泵、保安过滤器、高压泵、增压泵流入一级反渗透装置，一级反渗透产水压力为0.2～0.3Mpa，此压力与提升泵的压力一致，满足二级反渗透装置的进水压力要求；
⑥、一级反渗透装置的40～60％产水将通过直连管道直接进入二级反渗透装置，将剩余的一级反渗透产水通过分流管道直接进入淡化水箱，二级反渗透装置的产水直接进入淡化水箱；
S3、矿化过滤
淡化水箱中的水接入矿化过滤器通过矿化工艺进行过滤：
矿化工艺以二氧化碳为酸化介质，向淡化水中鼓入二氧化碳气体，酸化后的淡化水通过装填有方解石的矿化罐；
淡化水通入二氧化碳使淡化水的PH将降低到4.5～5，从而加速方解石的溶解；淡化水在矿化过滤器中的滤速将控制在10m3/h以下，淡化水在矿化池中的停留时间控制在12分钟以上，有利于钙离子的吸收，同时避免产水浊度超标；
S4、淡化完成
矿化过滤完成的淡水接入产水箱，然后经产水泵泵至外界即淡化完成。
在上述的高效双膜法海水淡化系统中，海水淡化预处理步骤中，在过滤完成后对滤池出水进行检测，若滤池出水不合格，则滤池产水将通过旁路-2返回气浮池前端进行二次处理，直到产水合格；若滤池出水合格则进行两级反渗透步骤。
在上述的高效双膜法海水淡化系统中，在气浮池和滤池顶部加盖遮阳板，避免阳光直晒；防止日晒对气浮池和滤池内的海水产生微生物滋生。
在上述的高效双膜法海水淡化系统中，滤池的滤料采用无烟煤、石英砂及石榴石滤料，三种滤料的粒径分别为0.8mm～1.6mm、0.4mm～0.8mm、0.3mm～0.6mm，滤池滤速控制在8m3/h以下，通过三层滤料的逐级过滤，滤池产水水质浊度将控制在0.5NTU以下。
在上述的高效双膜法海水淡化系统中，装填有方解石的矿化罐中的方解石粒径为5～8mm。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：该方法采用气浮池与滤池的方式作为海水淡化预处理工艺，该工艺有以下特点：利用气浮池的运行特点有效去除海水中的浮油、藻类及浮游生物；利用滤池中多滤料的特性对海水中的微生物及细菌进行吸附，进一步降低海水中的浮游生物及孢子等物质；同时，该预处理工艺相比与传统超滤工艺而言，具有投资低、运行维护方便的特点，对于大中型海水淡化有非常好的经济效益。
同时本申请中矿化过滤器的方解石粒径对矿化效果有显著的影响，方解石的粒径越小，其反应表面积就越大，矿化效果也越好，但是小粒径的方解石容易引起造成滤料随产水流失，造成水管堵塞，因此建议的方解石粒径为5～8mm。
附图说明
图1为本发明提出的一种高效双膜法海水淡化系统的示意框图；
图2为本发明提出的一种高效双膜法海水淡化系统中海水淡化预处理部分的示意框图；
图3为本发明提出的一种高效双膜法海水淡化系统中反渗透部分的示意框图；
图4为本发明提出的一种高效双膜法海水淡化系统中滤池的结构示意图；
图5为本发明提出的一种高效双膜法海水淡化系统中矿化过滤器的结构示意图。
图中：1取水装置、2取水泵、3气浮池、4滤池、5清水箱、6提升泵、7保安过滤器、8高压泵、9增压泵、10能量回收装置、11一级反渗透、12二级高压泵、13二级反渗透、14矿化过滤器、15产水箱、16产水泵。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例
参照图1-5，一种高效双膜法海水淡化系统，包括：取水装置1、取水泵2、气浮池3、滤池4、清水箱5、提升泵6、保安过滤器7、高压泵8、增压泵9、能量回收装置10、一级反渗透11、二级高压泵12、二级反渗透13、矿化过滤器14、产水箱15、产水泵16。
一种高效双膜法海水淡化工艺，所述工艺包括以下步骤：
S1、海水淡化预处理；
①判定海水水质，若海水水质好，不需要气浮池处理，则海水通过旁路-1直接进入滤池进行过滤处理；若海水水质不好，则在海水进入气浮池3前，通过添加硫酸，将海水的PH值从8.0左右降低到6.5左右，然后加入混凝剂和助凝剂，并在搅拌机的作用下，使海水充分反应；
②、混合药剂后的海水进入气浮区域，在微气泡的作用下，海水中的轻质悬浮物(藻类、浮油及浮游生物等等)将浮上水面，通过刮板去除悬浮物，重质沉淀物(砂砾等)将沉入池底，通过排泥管道定期排泥的方式排走。
③、将气浮产水(约12％的产水量)通过回流水泵打入溶气罐内形成微气泡，微气泡再通入气浮反应区内继续进行反应；
④经气浮池处理后的海水引入滤池4进行过滤直至过滤完成；
气浮池3与滤池4的工艺有以下特点：利用气浮池3的运行特点有效去除海水中的浮油、藻类及浮游生物；利用滤池4中多滤料的特性对海水中的微生物及细菌进行吸附，进一步降低海水中的浮游生物及孢子等物质；同时，该预处理工艺相比与传统超滤工艺而言，具有投资低、运行维护方便的特点，对于大中型海水淡化有非常好的经济效益。
S2、两级反渗透
一级反渗透11与二级反渗透13耦合设计，该工艺有以下特点：去除了传统一级反渗透后设置中间水箱及二次提升泵的配置，系统更简单；避免了传统中间水箱的二次污染；节省了反渗透系统的占地面积及安装工作量。
⑤、过滤完成的海水经提升泵、保安过滤器、高压泵、增压泵流入一级反渗透装置，一级反渗透产水压力为0.2～0.3Mpa左右，此压力与提升泵的压力基本一致，也满足二级反渗透装置的进水压力要求；所以，一级反渗透装置的产水将通过直连管道直接进入二级反渗透装置，省去了中间水箱和提升泵，说明书附图3所标识的中间水箱及提升泵在本申请中无需使用，标识仅为与现有技术做对比。
⑥、一级反渗透产水的含盐量约为200mg/L～300mg/L，二级反渗透的产水含盐量约为20～30mg/L，而按照国内外生活饮用水的使用情况分析，含盐量控制在100～200mg/L，生活水口感较好。在此前提下，单纯只采用一级反渗透装置，产水含盐量将过大，而完全进行二级反渗透处理，则会造成一定淡化水含盐量过低，后续矿化量增大。由此，根据一级反渗透产水特点，一级反渗透装置的40～60％产水将通过直连管道直接进入二级反渗透装置，将剩余的一级反渗透产水通过分流管道直接进入淡化水箱，二级反渗透装置的产水直接进入淡化水箱；这样，二级反渗透装置将只需处理约一半容量的水，二级反渗透的配置将极大减少。
S3、矿化过滤
淡化水箱中的水接入矿化过滤器14通过矿化工艺进行过滤：
矿化工艺以二氧化碳为酸化介质，向淡化水中鼓入二氧化碳气体，酸化后的淡化水通过装填有方解石的矿化罐，通过以下反应来实现淡化水的矿化：CaCa3+CO2+H2O——→Ca(HCO3)2。
该工艺有以下特点：利用方解石含钙量高、自然界存储量大的特点，有效提高反渗透产水的矿化度，节省运行费用。
淡化水通入二氧化碳使淡化水的PH将降低到4.5～5，从而加速方解石的溶解；淡化水在矿化过滤器中的滤速将控制在10m3/h以下，淡化水在矿化池中的停留时间控制在12分钟以上，有利于钙离子的吸收，同时避免产水浊度超标；
S4、淡化完成
矿化过滤完成的淡水接入产水箱15，然后经产水泵16泵至外界即淡化完成。
海水淡化预处理步骤中，在过滤完成后对滤池出水进行检测，若滤池出水不合格，则滤池产水将通过旁路-2返回气浮池前端进行二次处理，直到产水合格；若滤池出水合格则进行两级反渗透步骤。
在气浮池和滤池顶部加盖遮阳板，避免阳光直晒；防止日晒对气浮池和滤池内的海水产生微生物滋生。
滤池的滤料采用无烟煤、石英砂及石榴石滤料，三种滤料的粒径分别为0.8mm～1.6mm、0.4mm～0.8mm、0.3mm～0.6mm，滤池滤速控制在8m3/h以下，通过三层滤料的逐级过滤，滤池产水水质浊度将控制在0.5NTU以下。
方解石粒径对矿化效果有显著的影响，方解石的粒径越小，其反应表面积就越大，矿化效果也越好，但是小粒径的方解石容易引起造成滤料随产水流失，造成水管堵塞，因此建议的方解石粒径为5～8mm。
利用本申请的高效双膜法海水淡化系统及工艺，生产的淡化水质量完全可以满足国家生活水水质规范要求。
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