專利名稱：一種壓力延遲滲透/反滲透組合式脫鹽方法
技術領域：
本發(fā)明屬于脫鹽領域，具體地涉及一種壓力延遲滲透/反滲透組合式脫鹽方法。
背景技術：
日益增長的用水需求、漸趨常態(tài)的氣侯干旱和持續(xù)惡化的水環(huán)境造成了淡水資源的嚴重短缺，開發(fā)非常規(guī)水源，正被世界各國放在重要地位進行研究并已付諸實踐。隨著我國經濟社會的迅速發(fā)展，非常規(guī)水源的利用已經受到社會各界的廣泛關注。對于沿海城市及海島地區(qū)，非常規(guī)水源的開發(fā)利用主要包括海水淡化、污水回用和雨水利用三方面。由于近年來世界很多地區(qū)都出現(xiàn)了不同程度的氣侯異常變化，導致當?shù)亟邓匡@著下降，雨水利用受到限制，由此，海水淡化和污水回用成為最可行，也是最可靠的可持續(xù)水增量方法。地球表面70. 8%的面積被水覆蓋，其中97. 5%的水資源是無法直接飲用的海水， 因此通過淡化海水的方法得到淡水資源是一種戰(zhàn)略選擇。目前，海水淡化在世界范圍內獲得了廣泛應用，很多沿海國家和地區(qū)都相繼建設了一大批海水淡化工程。據(jù)國際脫鹽協(xié)會(IDA)的最新統(tǒng)計全球淡化裝機容量在過去5年內以平均每年12%的速度增長，2010 年底全球淡化產水規(guī)模已達65X 106m3/d，基于各國官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)和用水供需情況分析，到 2015年全球淡化產水將達到98X 106m7d。海水淡化方法有很多種，現(xiàn)今已經商業(yè)化的主要有以下三種海水淡化技術反滲透、多效蒸餾和多級閃蒸。雖然海水淡化有不同的工藝可供選擇，但海水淡化本質上是一種 “能源密集型工業(yè)過程”，淡化過程需要消耗大量能源，已經運行的海水淡化工程多局限于能源相對便宜或儲量比較充裕的地區(qū)。因此，為了促進海水淡化的可持續(xù)發(fā)展，需要找出進一步降低海水淡化能耗和成本的解決方案。此外，海水淡化過程會產生大量濃鹽水，將濃鹽水直接排放入海不僅會對海洋環(huán)境造成不利影響，還會造成資源的浪費，如何減弱或消除濃鹽水對環(huán)境的影響并對其加以合理利用也是海水淡化今后重點關注的方向之一。污水回用指的是城市污水經處理設施深度凈化處理，達到特定用水水質標準后進行回收利用的過程。污水回用分飲用型水回用和非飲用型水回用兩種。非飲用型水回用目前已被廣泛接受，飲用型水回用也在逐步獲得公眾的認可，而且在可預見的將來會得到更加廣泛的應用。在膜分離技術領域，反滲透、正滲透和壓力延遲滲透都是基于半透膜選擇透過性原理的膜過程。正滲透過程中水分子從選擇性透過膜水化學勢高的一側擴散到水化學勢低的一側；反滲透過程以高于滲透壓的壓力作為推動力，利用選擇性透過膜將溶劑與溶液中的其它組分進行分離；壓力延緩滲透是正滲透和反滲透的中間過程，水壓作用于滲透壓梯度的反方向，由于膜兩側存在鹽濃度梯度，水的凈通量仍然是向濃縮液方向，可通過透平發(fā)電或其它途徑利用滲透水流攜帶的可觀能量。國內外對反滲透的研究起步于上世紀60年代，由于反滲透技術具有無相變、組件化、流程簡單、操作方便、占地面積小、投資省、能耗低等優(yōu)點，發(fā)展十分迅速。目前，反滲透淡化技術已經取得了大量工程應用。然而，反滲透淡化技術的繼續(xù)進步依然存在不少障礙，反滲透系統(tǒng)能耗還有待降低，系統(tǒng)水回收率也有待提高，這是其造水成本長期居高不下的主要原因。世界范圍內對壓力延遲滲透的研究起步于上世紀70年代，壓力延遲滲透的主要研究應用方向為滲透發(fā)電，壓力延遲滲透過程中，淡水沿著膜的一側流動，在滲透壓的作用下滲透到膜的加壓一側與咸水混合，被稀釋的咸水被分成兩股流體，一部分通過帶動渦輪機產生電能，另一部分通過壓力交換器為流入的咸水加壓。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種壓力延遲滲透/反滲透組合式脫鹽方法。本發(fā)明的技術方案概述如下一種壓力延遲滲透/反滲透組合式脫鹽方法，包括如下步驟將經過污水預處理器13預處理的污水水流U經污水供水泵14加壓后分為W、X兩股水流；水流W輸入第一壓力延遲滲透裝置3進行過程操作后，濃縮液作為水流Y排出系統(tǒng)；水流X輸入第二壓力延遲滲透裝置11進行過程操作后，濃縮液作為水流Z排出系統(tǒng)；經過海水預處理器1預處理的海水水流A經海水供水泵2加壓成水流B，再經過所述第一壓力延遲滲透裝置3進行過程操作后，輸出D、E、F三股水流；水流D先輸入第一能量回收裝置 4吸收能量，再輸入第一增壓泵5增壓成高壓水流H ；水流E輸入第二增壓泵6增壓成高壓水流J ；水流F先輸入第二能量回收裝置7吸收能量，再輸入第三增壓泵8增壓成高壓水流 L ；H、J和L三股水流匯合成水流M后輸入高壓膜組件9進行膜分離；所述高壓膜組件9輸出的高壓濃鹽水流P輸入所述第二能量回收裝置7釋放能量，再輸入第四增壓泵10增壓成水流R ；所述水流R輸入所述第二壓力延遲滲透裝置11進行過程操作后，再輸入所述第一能量回收裝置4釋放能量，乏液作為水流T排出系統(tǒng)；所述高壓膜組件輸出的產水流N經后處理器12處理后供使用。所述的高壓膜組件為反滲透膜組件或納濾膜組件。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明綜合考慮了水回收率、能耗、成本、水質、環(huán)境影響和使用維護等應用要素， 借助兩個壓力延遲滲透裝置，一方面利用第一壓力延遲滲透裝置凈化、回收污水，將海水進行稀釋，并將此新增水量進行增壓，提高了反滲透淡化系統(tǒng)的水回收率、降低了系統(tǒng)能耗， 保障了淡化水水質；另一方面分別以反滲透濃鹽水和污水作為咸水流R和淡水流X，利用第二壓力延遲滲透裝置的滲透能，并通過第一能量回收裝置直接加壓反滲透給水，提高了能量利用效率，降低了系統(tǒng)能耗，節(jié)約了淡化成本、削減了濃鹽水排放負荷。此外，本發(fā)明涉及的脫鹽方法還具有模塊化、易放大、操作靈活和占地面積小等優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明一種壓力延遲滲透/反滲透組合式脫鹽方法示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。一種壓力延遲滲透/反滲透組合式脫鹽方法，包括如下步驟
將經過污水預處理器13預處理除去其中的懸浮物、微生物和膠體顆粒等污染物的污水水流U經污水供水泵14加壓后分為W、X兩股水流；水流W輸入第一壓力延遲滲透裝置3進行過程操作后，污水依靠滲透作用透過正滲透膜進入海水側將海水稀釋，并利用海水與污水間的滲透壓完成對透過液的加壓，污水濃縮液作為水流Y排出系統(tǒng)，此步驟可降低反滲透給水的含鹽量和系統(tǒng)給水能耗；水流X輸入第二壓力延遲滲透裝置11進行過程操作后，污水依靠滲透作用透過正滲透膜進入濃鹽水側，并利用濃鹽水與污水間的滲透壓完成對透過液的加壓，污水濃縮液作為水流Z排出系統(tǒng)，此步驟可使第二壓力延遲滲透裝置11咸水出口端排出攜帶大量能量的水流；將經過海水預處理器1預處理去除其中的懸浮物、藻類和有機物等雜質的海水水流A經海水供水泵2加壓成水流B，再經過第一壓力延遲滲透裝置3進行過程操作后，輸出D、E、F三股水流；水流D先輸入第一能量回收裝置4吸收能量完成初步增壓，再輸入第一增壓泵5進行二次增壓成高壓水流H以達到高壓膜組件進水壓力要求；水流E輸入第二增壓泵6增壓成高壓水流J以達到高壓膜組件進水壓力要求；水流F先輸入第二能量回收裝置7吸收能量完成初步增壓，再輸入第三增壓泵8進行二次增壓成高壓水流L以達到高壓膜組件進水壓力要求；H、J和L三股水流匯合成水流M后輸入高壓膜組件9進行膜分離；高壓膜組件9輸出的高壓濃鹽水流P作為高壓濃水輸入第二能量回收裝置7釋放能量將能量傳遞給水流F，第二能量回收裝置7排出的低壓濃鹽水經第四增壓泵10增壓成水流R ；水流R先輸入第二壓力延遲滲透裝置11進行過程操作，再輸入第一能量回收裝置4釋放能量將能量傳遞給水流D，乏液作為水流T排出系統(tǒng)；高壓膜組件輸出的產水流N經后處理器12后處理后供使用。高壓膜組件為反滲透膜組件或納濾膜組件。本發(fā)明一方面利用壓力延遲滲透裝置凈化、回收污水，將海水進行稀釋，并將此新增水量進行增壓；另一方面分別以反滲透濃鹽水和污水作為咸水源和淡水源，利用壓力延遲滲透過程的滲透能，并借助能量回收裝置直接加壓反滲透給水，從而提高了反滲透淡化系統(tǒng)的回收率和能量利用效率，降低了系統(tǒng)能耗，節(jié)約了淡化成本、削減了濃鹽水排放負荷、保障了淡化水水質。
權利要求
1.一種壓力延遲滲透/反滲透組合式脫鹽方法，其特征在于包括如下步驟將經過污水預處理器13預處理的污水水流U經污水供水泵14加壓后分為W、X兩股水流；水流W輸入第一壓力延遲滲透裝置3進行過程操作后，濃縮液作為水流Y排出系統(tǒng)；水流X輸入第二壓力延遲滲透裝置11進行過程操作后，濃縮液作為水流Z排出系統(tǒng)；經過海水預處理器1預處理的海水水流A經海水供水泵2加壓成水流B，再經過所述第一壓力延遲滲透裝置3進行過程操作后，輸出D、E、F三股水流；水流D先輸入第一能量回收裝置4吸收能量，再輸入第一增壓泵5增壓成高壓水流H ；水流E輸入第二增壓泵6增壓成高壓水流 J ；水流F先輸入第二能量回收裝置7吸收能量，再輸入第三增壓泵8增壓成高壓水流L ；H、 J和L三股水流匯合成水流M后輸入高壓膜組件9進行膜分離；所述高壓膜組件9輸出的高壓濃鹽水流P輸入所述第二能量回收裝置7釋放能量，再輸入第四增壓泵10增壓成水流 R ；所述水流R輸入所述第二壓力延遲滲透裝置11進行過程操作后，再輸入所述第一能量回收裝置4釋放能量，乏液作為水流T排出系統(tǒng)；所述高壓膜組件輸出的產水流N經后處理器 12處理后供使用。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種壓力延遲滲透/反滲透組合式脫鹽方法，其特征在于所述的高壓膜組件為反滲透膜組件或納濾膜組件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓力延遲滲透/反滲透組合式脫鹽方法，步驟為經預處理的污水流U加壓后分別輸入第一和第二壓力延遲滲透裝置；經預處理的海水流A加壓后進入第一壓力延遲滲透裝置，并輸出D、E、F三股水流；水流D先輸入第一能量回收裝置吸收能量，再輸入第一增壓泵增壓；水流E輸入第二增壓泵增壓；水流F先輸入第二能量回收裝置吸收能量，再輸入第三增壓泵增壓；三水流匯合輸入高壓膜組件；膜組件輸出的濃鹽水流P輸入第二能量回收裝置釋放能量，再輸入第四增壓泵增壓，輸入第二壓力延遲滲透裝置，最終輸入第一能量回收裝置釋放能量；膜組件輸出產水處理后供使用。本發(fā)明提高了能量利用率，降低能耗，節(jié)約淡化成本、削減了濃鹽水排放負荷。
文檔編號C02F103/08GK102442715SQ201110346059
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權日2011年11月4日
發(fā)明者吳水波, 蘇立永, 趙河立, 邵天寶 申請人:國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所