[发明专利]海水淡化装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海水淡化装置及其方法，特别是涉及一种电解技术、电容吸附去离子技术和低压反渗透技术相结合的海水装置及其方法。

背景技术

全球水的总储量为 13.86亿 km³，海水就占有96.5％，人类可取用的地表淡水和浅层地下淡水仅为0.79%，且随地域和季节变化分布极不均匀。淡水资源短缺已经成为21世纪的三大环境问题之一。向大海要水、要资源，是解决沿海（近海）地区淡水资源短缺的现实选择，也是实现水资源可持续利用，保障沿海地区经济社会可持续发展的重大措施，具有重大的现实意义和战略意义。因此，海水淡化和海水直接利用技术成为各国非常重视的高新技术，也是解决我国水资源危机的重要措施之一。

海水中含有大量的盐，从海水中去除盐份，提取出淡水是人类追求了几百年的梦想。早在世界大航海的时代，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。时至今日，国内外海水淡化的方法已有数百种之多，主要有蒸馏法、冷冻法、反渗透法、太阳能法、低温多效 、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、流通电容吸附法、露点蒸发法、水电联产、热膜联产等。这些方法，要么效率不高，要么能耗大，不经济。在这些方法中，反渗透法经过几十年的发展，取得了很大的技术进步，其优点是海水淡化的效率较高，规模可以根据需要进行个性化设计，生产能力大；但其不足之处也比较突出：一是成本高，若采用单级反渗透淡化，产品（淡化水）的硼和溴化物超标，不符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》，不能作为生活饮用水；如果是采用二级或多级反渗透淡化，产品（淡化水）虽然能达到GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》，但生产成本又比较高。二是能耗大（普遍大于3KWh/m³，多在4~4.5KWh/m³）。三是对膜的依赖程度也大，寿命较短（一般2年左右），需要定期更换膜组件，从经济合算的标准衡量，仍然不尽如人意。四是对预处理的要求高，普遍使用的反渗透膜技术采用添加絮凝剂进行预处理，不仅增加成本，而且添加了新的化学物质，从而有造成二次化学污染的风险。

因而，为满足日益增长的用水需要，研发一种可长时间高负荷运行、产量高、能耗小、成本低、寿命长、可大规模应用的海水淡化技术及其设备迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是针对现有的海水淡化装置存在的不足，提供一种脱盐效率高、能耗低、材料便宜、寿命长、生产成本低、对环境污染小、设备集成度高、操作简单的海水淡化装置。

本发明的另一目的在于提供一种海水淡化方法。

本发明所述海水淡化装置设有电解净化系统、电容吸附去离子系统和低压反渗透系统。

所述电解净化系统用于对海水进行电解净化处理；电解净化系统设有截止阀、供水泵、电解机、沉淀罐和微滤装置；截止阀的进口外接海水贮水罐，供水泵的进口接截止阀的出口，供水泵的出口接电解机的进口，电解机的出口接沉淀罐的进口，沉淀罐的出口接微滤装置的进口，微滤装置的出口与电容吸附去离子系统的进水口联接；

所述电解机设有电源和电解槽；所述电解槽内的电极材料为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、金属的合金和纳米催化惰性电极中的一种。所述纳米催化惰性电极的表层涂覆有晶粒为10～35nm的金属氧化物惰性催化涂层，所述纳米催化惰性电极的基板可为钛板或塑料板等，这种电极具有较高的电催化反应活性，可以大幅度降低电解的过电位，减少副反应的发生。

所述电容吸附去离子系统用于将电解净化系统处理所得的净化海水进行进一步处理，在直流电压为110V/m ~2×10⁶V/m的条件下，实现初步脱盐，将电导率为20000～35000μs/cm的海水脱盐到电导率为2000～5000μs/cm，得到初级淡水；电容吸附去离子系统设有截止阀、提升泵、保安过滤器、供水泵、电容吸附去离子装置、初级淡水贮罐和浓缩水增压泵；所述截止阀的进口接电解净化系统的电解机的出口，截止阀出口接提升泵的进口，提升泵的出口接保安过滤器的进口，保安过滤器的出口接供水泵的进口，供水泵的进口接电容吸附去离子装置的进口，电容吸附去离子装置的透析水出口接初级淡水贮罐的进口，初级淡水贮罐的出口与低压反渗透系统的进口联接；电容吸附去离子系统将电解净化系统所得净化海水经保安过滤器后用供水泵泵入电容吸附去离子装置，经电容吸附去离子装置处理得透析水和浓缩水，透析水进入贮罐得初级淡水；浓缩水经过浓缩水增压泵回流进入电解净化系统循环使用；