[发明专利]一种反渗透海水淡化工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，更具体地说，涉及一种反渗透海水淡化工艺及装置。

背景技术

反渗透海水淡化技术是利用反渗透原理对海水进行淡化处理的主要方法。淡化过程中，原海水通过增压经过反渗透膜组后被分离成浓海水和淡水。反渗透海水淡化装置具有结构简单、操作方便、无相变、海水淡化处理效率高和能耗低等优点越来越受到厂家的欢迎。

传统的反渗透海水淡化装置包括海水预处理装置和海水反渗透脱盐装置，海水预处理装置一般包括絮凝+沉淀/气浮池、过滤池/器、加药系统等，主要目的是去除海水中的沉淀物、胶体物质、悬浮固体、微生物等，防止反渗透膜的膜面发生结垢、污堵、氧化破坏等现象，影响处理效果；海水反渗透脱盐装置主要包括保安过滤器、高压泵、能量回收装置、反渗透膜组、压力管、反渗透水箱等，作用是将海水在高压的作用下经过反渗透膜组分离后得到淡水，并将分离后的高压浓海水中的能量进行回收。

由于一般海水淡化对浓海水的浓度没有要求，为了避免浓海水结垢，一般反渗透海水脱盐系统都设计为一段反渗透，回收率一般为45%左右，基本上不超过50%。

目前公开的反渗透海水淡化装置，由加压泵、多段反渗透膜组、能量回收装置及设置在相邻两段反渗透膜组之间的增压泵组成。其中：第n段反渗透膜组的操作压力P（n）与第n+1段反渗透膜组的操作压力P（n+1）之间的关系为1.15≤P（n+1）/P(n)≤1.8，第一段反渗透膜组的操作压力为7MPa以下，在60%回收率时，最后一段的操作压力约是12MPa。

上述反渗透海水淡化装置虽然相对于一段法反渗透海水淡化装置45％的回收率而言较高，其回收率达到了60％，但是该反渗透海水淡化装置存在以下问题：

第一个问题：在60%回收率条件下，第n段反渗透膜组的操作压力P（n）与第n+1段反渗透膜组的操作压力P（n+1）之间的关系要满足1.15≤P（n+1）/P(n)≤1.8，此时，第一段反渗透膜组操作压力最低为7MPa以下，而终段反渗透膜组操作压力在8MPa以上，最高为12MPa，较高的操作压力提高了海水淡化的运行成本。

第二个问题：第一段反渗透膜组的操作压力为7MPa以下，可以采用传统的1000psi的压力容器及膜元件，但是终段反渗透膜组的操作压力在8MPa以上，传统的压力容器的工作压力不能满足终段反渗透膜组操作压力的要求，必需采用特制的压力容器以满足运行压力的要求，而且反渗透膜组也必须采用耐高压膜，这势必大大增加整个项目的投资与采购难度。

而且，除了上述问题之外，上述的反渗透海水淡化装置的能量回收效率不高，单位体积海水淡化所消耗的能量和成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种反渗透海水淡化工艺及装置，提高了海水回收率，降低了单位海水淡化的能耗和成本。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种反渗透海水淡化工艺，包括以下步骤：

用多段配置的反渗透膜组将海水分离成浓海水和淡水；

对前一段反渗透膜组产生的浓海水进行加压后使其成为下一段的反渗透膜组的供水，并采用能量回收装置回收最终段反渗透膜组排出的浓海水的压力能；其中：第一段反渗透膜组的反渗透膜的有效面积与其后面的各段的反渗透膜组的反渗透膜总有效面积之比M的范围为大于等于1.3且小于等于3，第N+1段反渗透膜组的操作压力与第1段反渗透膜组的操作压力之比m的范围大于等于0.9且小于等于1.06。

优选的，上述反渗透海水淡化工艺中，第一段反渗透膜组的反渗透膜的有效面积与其后面的各段的反渗透膜组的反渗透膜总有效面积之比M为1.6，第N+1段反渗透膜组的操作压力与第1段反渗透膜组的操作压力之比m的范围为1.01。

优选的，上述反渗透海水淡化工艺中，第一段反渗透膜组操作压力与最终段的反渗透膜组操作压力均不超过7MPa。

优选的，上述反渗透海水淡化工艺中，相邻的两段反渗透膜组之间的浓海水的加压范围为0.1~0.6MPa。

优选的，上述反渗透海水淡化工艺中，对每一段反渗透膜组产生的浓海水进行防结垢处理。

优选的，上述反渗透海水淡化工艺中，用多段配置的反渗透膜组将海水分离成浓海水和淡水之前还包括去除海水中的沉淀物、胶体物质、悬浮固体和微生物的预处理操作。