[发明专利]一种苦咸水淡化方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于苦咸水淡化技术领域，具体涉及一种苦咸水淡化方法及其装置。

背景技术

全球水平衡中，地下苦咸水含量占地下水资源量的一半以上，这类非常规水资源被认为在不久的将来，是一种潜在重要的可供替代的饮用水水源。资料显示，在非常规水资源淡化饮用比例中，海水淡化、苦咸水淡化和废水再处理分别占利用总量的58%、22%和5%。广大内陆地区，积极推进苦咸水和微咸水等非常规水资源的开发利用，提高水资源的利用效率，可以在存量资源不变的条件下，有效增加新的水资源供给量，这是缓解广大地处内陆的半干旱和干旱地区水资源供需矛盾的重要途径。

苦咸水淡化的水回收率是影响其成本的主要因素，传统反渗透苦咸水淡化工程的系统回收率一般为40%-75%，回收率是反渗透系统设计中一个非常关键的参数，决定着进水处理系统（取水、预处理系统和高压泵）的尺寸和排向环境的浓盐水量。提高系统回收率，意味着能够降低进水处理系统的水量、降低耗电量和化学药品的用量，最终降低成本，同时也大量减少浓盐水的排放量，从而降低对环境污染的潜能。但系统回收率的提高需要较高的操作压力，由此带来较快的膜污染和频繁的膜元件清洗与更换，因此，研发在不加剧膜污染的条件下进一步提高苦咸水淡化系统回收率的方法，对于大幅度降低产水成本具有重要的意义。

公开号为CN 102329019 A的专利公开了一种超低压苦咸水淡化膜分离装置，提出苦咸水经过精密过滤器过滤后，再进入超滤膜过滤，超滤透析液进入第一级纳滤（或低截留率反渗透）膜进行处理，第一级的纳滤产水再进入第二级反渗透膜系统，第二级透析液为合格的淡水，该方法具有设备运行压力极低、苦咸水淡化效果好且设备运行成本低等优点，但是该工艺本质上属于两级，所以系统产水回收率不会太高，且由于两级纳滤-反渗透法去除掉给水中钙、镁、锌、锶等人体必需的矿物质和微量元素，长期饮用该纯净产水，不利于人体健康。

公开号为CN 201284253 Y的专利公开了一种两级纳滤膜苦咸水淡化系统装置，其优点是操作压力低、能耗小和处理效率高，公开号为CN 101973655 A 的专利公开了一种水淡化处理工艺及装置，该发明提供混絮凝处理、预滤处理、超滤处理和逆渗透处理四级处理即可实现淡化处理，淡化处理工艺简单、淡化成本较低，上述两种工艺的缺点是苦咸水淡化系统产水回收率较低，由此导致产生大量体积的外排浓缩液，以及预处理阶段化学药剂的添加带来严重的环境污染问题。

另外，公开号为CN 101781041 A、CN 1552643 A、CN 202499735 U和CN 102863095 A的专利分别公开了苦咸水的脱盐淡化方法或装置，这些方法一方面，系统产水回收率较低，经济性差，另一方面，产品水后处理过程中没有考虑到人体必需的矿物质和微量元素，忽视了由此带来的人体健康隐患。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种具有超低压、低能耗、大通量、离子选择性高和疏松型的纳滤膜元件进行苦咸水软化预处理的苦咸水淡化方法及其装置，该方法有效地解决了现有膜法苦咸水淡化工艺中大量添加化学药剂所带来的高生产成本、产水回收率低所带来的经济性差和产品水没有深度后处理所带来的健康饮用性差等问题。

本发明的技术方案为：一种苦咸水淡化方法，其特征在于包括以下步骤：（1）原水经过自清洗叠片过滤器处理后进入超滤装置，超滤产水经过反渗透高压泵输送进入反渗透装置；（2）反渗透浓水直接进入高离子选择性的纳滤装置，进行软化处理，选择性地去除反渗透浓水中非碳酸盐的成垢阴离子SO₄^2?，截留率≥96%；（3）反渗透浓水进入纳滤装置之前由能量回收装置将压力传递给纳滤进水，纳滤浓水经过能量回收装置将压力传递给纳滤进水后作为超滤装置的反冲洗用水回收利用，超滤浓水经达标检测后外排；（4）纳滤产水作为补充水与超滤产水混合后经反渗透高压泵输送进入反渗透装置；（5）反渗透产水经地下水混合装置掺入处理后的地下水后，流经方解石过滤床层补充人体所需的微量矿物元素，并调节产水pH值至弱碱性，过滤产水分别经过臭氧发生器杀菌消毒和活性炭装置吸附过滤，达到饮用水的水质标准，即为终端产品饮用水。

本发明所述的自清洗叠片过滤器采用一串相同精度的螺旋式叠片叠放在一起并用活塞压紧，螺旋式叠片之间的沟槽棱边形成多组交叉和不规则通路下的沟道过滤单元，过滤时，螺旋式叠片的进水空腔和不规则通路导致水的紊流，截留原水中的杂质，过滤盘面为20μm，去除原水中粒径>20μm的悬浮颗粒物和藻类。