[发明专利]超临界协同反渗透系统及其实现海水淡化零排放的方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源与环境技术领域，具体涉及一种超临界协同反渗透系统及其实现海水淡化零排放方法。

背景技术

海水淡化作为缓解全球淡水危机的有效技术手段，在越来越多的国家如火如荼地发展起来。然而，随着淡水需求的增加、海水淡化规模的增大，现行海水淡化方法淡化成本高以及海水回收率较低、高盐度浓海水排放导致的环境问题越来越引起了人们的关注。

随着海水淡化技术的不断进步，海水淡化作为可持续开发淡水资源的开源增量技术受到越来越多的关注。然而，现行海水淡化方法水回收率较低，热法海水淡化装置的水回收率为15％～50％，膜法海水淡化装置的水回收率仅为 30％～40％，其余大部分海水经淡化后浓盐水被直接排回大海。在脱盐过程中加入的化学药剂、产生的腐蚀产物、吸收的热量等的排放物，必将对近海海域环境和生态产生影响，并且，随着淡水需求的增加，海水淡化设施大量兴建，浓海水排放的影响程度必将加剧。因此，海水淡化可能引发的环境问题引起了社会越来越多的关注。

海水淡化主要是分离浓海水中的NaCl等成份，如果将其浓缩结晶回收，提高海水回收率实现海水淡化零排放，这不仅是解决海水淡化制约因素的必然选择，还可以降低浓海水外排产生的环境风险，提高综合经济环境效益。目前，关于海水淡化零排放的技术主要是热法或者膜法。发明专利：CN106877742A 公开了一种集成悔水淡化浓水零排放和不稳定可再生能源稳定发电的方法及装置，通过反电渗析压差能发电模块与不稳定可再生发电模块耦合弥补不稳定可再生发电模块不足发电量的同时处理海水淡化过程中产生的浓缩水，通过存储或海水淡化模块消耗不稳定可再生能源多余的发电量。发明专利： CN106830145A公开了一种纳滤－多效蒸馏耦合处理海水淡化浓水制饱和盐水系统，该系统先脱除海水淡化浓水中的二价析垢离子，然后采用多效蒸馏装置对纳滤产水进行高倍率浓缩，制成饱和盐水，供纯碱生产，同时生产高品质淡水供碱厂其他工艺段使用。上述技术虽然在一定程度上降低了浓海水排放量，但仍存在回收率低，浓缩比不高的问题。

蒸馏法和反渗透是海水淡化的主流技术，但前者高压浓海水能量回收率低后者海水浓缩比低，易结垢，这些都制约着海水淡化技术进一步的发展，此外两者都存在海水回收率低、浓海水排放等问题，但海水淡化装置的建设必须考虑其经济性和环境影响，海水淡化对海洋与海洋生物的污染必须引起重视。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种超临界协同反渗透系统及其实现海水淡化零排放的方法。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种超临界协同反渗透系统，包括海水泵、分离装置、第一高压泵、反渗透膜组件、第二高压泵、预热装置、超临界水反应器；

所述海水泵与分离装置连接；所述分离装置的海水出水口与所述第一高压泵、反渗透膜组件依次连接；所述分离装置的固体排出口排出盐类等固态物质；

所述反渗透膜组件的浓缩海水出口与所述第二高压泵、预热装置、超临界水反应器依次连接；所述反渗透膜组件的淡化水出口排出淡化水。

进一步的，所述超临界协同反渗透系统还包括低压闪蒸装置，所述低压闪蒸装置与超临界水反应器的未蒸发浓海水出口连接；所述超临界水反应器靠近未蒸发浓海水出口处还设置有加热装置。

进一步的，所述预热装置包括低温预热装置和高温预热装置；所述低温预热装置和高温预热装置依次连接；所述超临界水反应器的超临界蒸汽出口与所述低温预热装置的低温蒸汽入口连接，所述低压闪蒸装置的闪蒸蒸汽出口与所述高温预热装置的高温蒸汽入口相连接。

进一步的，还包括加药装置，所述加药装置设置于所述海水泵与分离装置间。

进一步的，还包括预处理装置，所述预处理装置与海水泵的出口连接。

进一步的，所述超临界水反应器的超临界蒸汽出口与所述预热装置连接。

采用上述超临界协同反渗透系统实现海水淡化零排放的方法，包括以下步骤：

S1、原海水通过固液分离排出沉淀物后，剩余海水经增压后，通过反渗透膜分离操作，获得淡化水和一次浓缩海水；

S2、对经S1步骤得到的一次浓缩海水进一步增压，并加热至超临界温度，以超临界状态进入超临界水反应器闪蒸，获得高温淡化水蒸汽和二次浓缩海水。

进一步的，还包括二次闪蒸步骤，所述闪蒸步骤为对二次浓缩海水进一步升温，以饱和态闪蒸，得到高温淡化水和三次浓缩海水。

进一步的，还包括对二次闪蒸步骤得到的高温淡化水蒸气的热能进行回收。