本發(fā)明涉及海水淡化濃水利用和純堿生產(chǎn)用飽和鹽水制備領(lǐng)域，具體說是一種通過納濾和多效蒸餾相結(jié)合，處理海水淡化排放的濃水，制備飽和鹽水，供應(yīng)純堿生產(chǎn)的一種系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著世界人口的持續(xù)增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水資源危機(jī)已成為全球性問題。海水及苦咸水淡化作為一種淡水資源增量技術(shù)，不受氣候影響，可提供全天候穩(wěn)定供水，已逐漸成為世界各國(guó)應(yīng)對(duì)淡水短缺的重要途徑之一。淡化得到淡水的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生濃水(質(zhì)量濃度約為7％)，通常來說，生產(chǎn)1噸淡水，就會(huì)排放1.2噸濃水。濃水由于其鹽度、溫度和成份與天然水體存在差異，直接排放會(huì)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生潛在風(fēng)險(xiǎn)。為了盡可能減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，目前通行的方法主要有兩類：一是干預(yù)后排放，比如通過與電廠冷卻水或市政廢水混合稀釋后排放，以及通過優(yōu)化排放口設(shè)計(jì)，強(qiáng)化濃水?dāng)U散，減小排放口附近的鹽濃度；二是資源化利用，就是將濃水濃縮制鹽，提取其中的鹽，最大限度減排，甚至實(shí)現(xiàn)零排，比如將濃水排至蒸發(fā)池曬鹽，或者真空制鹽。由于曬鹽需要占用大面積土地，真空制鹽又耗能較高，二者的經(jīng)濟(jì)效益都不顯著。因此，目前大型淡化廠濃水資源化利用的案例并不多，直接排放仍是主流。

純堿NaCO₃是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、印染、紡織、冶金等行業(yè)。我國(guó)作為世界上最大的純堿生產(chǎn)國(guó)與消費(fèi)國(guó)，約占全球總產(chǎn)量的50％。飽和鹽水是純堿生產(chǎn)的主要原料，每噸純堿需要消耗約5.7噸飽和鹽水(含1.5噸鹽+4.2噸水)(氨堿法)。目前，純堿生產(chǎn)中的飽和鹽水主要是通過海水或鹵水直接化鹽(將工業(yè)鹽溶解于水中)，然后精制得到。傳統(tǒng)化鹽工藝流程長(zhǎng)、占地大、添加藥劑量多、需外購(gòu)大量工業(yè)鹽、已成為制約純堿行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵。因此，如何獲取廉價(jià)的飽和鹽水，降低純堿生產(chǎn)成本，已成為提高堿廠經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要方向。

淡化濃水的主要成份是NaCl，如果將其濃縮，制取飽和鹽水，用于純堿生產(chǎn)，則可以降低淡化廠濃鹽水外排產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，還可減少堿廠外購(gòu)工業(yè)鹽量、節(jié)約生產(chǎn)成本。此外，避免了鹽的結(jié)晶(海水制鹽)/溶解(海水化鹽)重復(fù)操作、以及鹽的運(yùn)輸，減少環(huán)境足跡，節(jié)約土地使用，提高綜合經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益。

目前，對(duì)淡化濃水以及鹵水的濃縮，基本以制固體鹽為目標(biāo)，這就需要將鹽水混合物中鹽和水徹底分開，也就意味著很高的能耗。純堿生產(chǎn)中需要用到大量飽和鹽水(質(zhì)量濃度約26％)。因此亟需一種獲取廉價(jià)的飽和鹽水，降低純堿生產(chǎn)成本的系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種納濾-多效蒸餾耦合處理海水淡化濃水制飽和鹽水系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：

納濾-多效蒸餾耦合處理海水淡化濃水制飽和鹽水系統(tǒng)，包括納濾裝置1和多效蒸餾裝置2，所述納濾裝置通過納濾產(chǎn)水管6與多效蒸餾裝置連接；納濾裝置包括高壓泵4和納濾膜組件3，來自海水淡化裝置的淡化濃水管7依次與高壓泵4和納濾膜組件3連接，納濾膜組件3連接有納濾排水管5和納濾產(chǎn)水管6。

納濾膜組件3至少一個(gè)，多個(gè)納濾膜組件為并聯(lián)連接、串聯(lián)連接或并串聯(lián)連接。

優(yōu)選地，多效蒸餾裝置包括N個(gè)蒸發(fā)器、冷凝器8、N個(gè)淡水閃蒸罐和N個(gè)濃水閃蒸罐，噴射泵11，濃水循環(huán)泵12，真空泵13，冷卻水泵14，淡水泵15和飽和鹽水泵16，納濾產(chǎn)水管6分別與各蒸發(fā)器連接；首效蒸發(fā)器17-1通過二次蒸汽管道依次與第二效蒸發(fā)器17-2，直到末效蒸發(fā)器17-N連接后，再與冷凝器8連接：各個(gè)蒸發(fā)器分別通過管道與對(duì)應(yīng)的濃鹽水閃蒸罐連接；各個(gè)濃鹽水閃蒸罐通過管道與對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)器相鄰的下一個(gè)蒸發(fā)器連接，末個(gè)濃鹽水閃蒸罐10-N通過管道與冷凝器8連接；末個(gè)濃鹽水閃蒸罐10-N通過管道分別與飽和鹽水泵16、濃水循環(huán)泵12連接，濃水循環(huán)泵12通過管道與納濾產(chǎn)水管6連接；飽和鹽水泵16連接有飽和鹽水管22；首個(gè)濃鹽水閃蒸罐10-1通過管道依次與第二個(gè)濃鹽水閃蒸罐10-2，直到末個(gè)濃鹽水閃蒸罐10-N連接；首效蒸發(fā)器17-1連接有鍋爐回水管18；各個(gè)蒸發(fā)器分別通過管道與對(duì)應(yīng)的淡水閃蒸罐連接；各個(gè)淡水閃蒸罐通過管道與對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)器相鄰的下一個(gè)蒸發(fā)器連接，末個(gè)淡水閃蒸罐9-N通過管道與冷凝器8連接；首個(gè)淡水閃蒸罐9-1通過管道依次與第二個(gè)淡水閃蒸罐9-2，直到末個(gè)淡水閃蒸罐9-N連接；末個(gè)淡水閃蒸罐通過管道依次與平衡罐21和淡水泵15連接；淡水泵15連接有淡水管23；冷凝器8通過管道與平衡罐21連接，各個(gè)蒸發(fā)器和冷凝器8分別通過管道與真空泵13連接；外供蒸汽管19依次與噴射泵11和首效蒸發(fā)器17-1連接；末效蒸發(fā)器17-N通過管道與噴射泵11連接；冷卻水泵14通過管道與冷凝器8連接；冷凝器8連接有冷卻排水管20；N＝1-15個(gè)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的系統(tǒng)能利用納濾過程對(duì)析垢離子先進(jìn)行脫除，防止其高濃度結(jié)垢，然后再通過多效蒸餾進(jìn)一步濃縮，得到飽和鹽水，直接供制堿生產(chǎn)，利用該系統(tǒng)能從海水淡化濃水得到飽和鹽水，省卻了中間制鹽/化鹽過程，減少了操作單元，避免了系統(tǒng)重復(fù)投資，縮短了鹽的環(huán)境足跡，降低了堿廠的生產(chǎn)成本，同時(shí)生產(chǎn)總固溶物(TDS)小于5mg/l的高品質(zhì)淡水供堿廠其他工藝段使用。通過將海水淡化廠濃水處理和堿廠飽和鹽水生產(chǎn)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了濃水的資源化利用，減少甚至可做到淡化廠濃水零排放，同時(shí)實(shí)現(xiàn)堿廠工業(yè)鹽零外購(gòu)，具有很好的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益。

附圖說明

圖1為納濾-多效蒸餾耦合處理海水淡化濃水制飽和鹽水系統(tǒng)示意圖。

圖2為納濾裝置的示意圖。

圖3為多效蒸餾裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

納濾-多效蒸餾耦合處理海水淡化濃水制飽和鹽水系統(tǒng),見圖1，包括納濾裝置1和多效蒸餾裝置2，所述納濾裝置通過納濾產(chǎn)水管6與多效蒸餾裝置連接；納濾裝置包括高壓泵4和納濾膜組件3，來自海水淡化裝置的淡化濃水管7依次與高壓泵4和納濾膜組件3連接，納濾膜組件3連接有納濾排水管5和納濾產(chǎn)水管6。

納濾膜組件3的個(gè)數(shù)以6個(gè)為例，第一級(jí)為4個(gè)并聯(lián)，第二級(jí)為2個(gè)并聯(lián)，第一級(jí)和第二級(jí)為串聯(lián)，見圖2。

見圖3，多效蒸餾裝置包括N個(gè)蒸發(fā)器(以N＝3為例)、冷凝器8、3個(gè)淡水閃蒸罐和3個(gè)濃水閃蒸罐，噴射泵11，濃水循環(huán)泵12，真空泵13，冷卻水泵14，淡水泵15和飽和鹽水泵16，納濾產(chǎn)水管6分別與各蒸發(fā)器連接；首效蒸發(fā)器17-1通過二次蒸汽管道依次與第二效蒸發(fā)器17-2，末效蒸發(fā)器17-3連接后，再與冷凝器8連接：各個(gè)蒸發(fā)器分別通過管道與對(duì)應(yīng)的濃鹽水閃蒸罐連接；各個(gè)濃鹽水閃蒸罐通過管道與對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)器相鄰的下一個(gè)蒸發(fā)器連接，末個(gè)濃鹽水閃蒸罐10-3通過管道與冷凝器8連接；末個(gè)濃鹽水閃蒸罐10-3通過管道分別與飽和鹽水泵16、濃水循環(huán)泵12連接，濃水循環(huán)泵12通過管道與納濾產(chǎn)水管6連接；飽和鹽水泵16連接有飽和鹽水管22；首個(gè)濃鹽水閃蒸罐10-1通過管道依次與第二個(gè)濃鹽水閃蒸罐10-2，直到末個(gè)濃鹽水閃蒸罐10-3連接；首效蒸發(fā)器17-1連接有鍋爐回水管18；各個(gè)蒸發(fā)器分別通過管道與對(duì)應(yīng)的淡水閃蒸罐連接；各個(gè)淡水閃蒸罐通過管道與對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)器相鄰的下一個(gè)蒸發(fā)器連接，末個(gè)淡水閃蒸罐9-3通過管道與冷凝器8連接；首個(gè)淡水閃蒸罐9-1通過管道依次與第二個(gè)淡水閃蒸罐9-2，直到末個(gè)淡水閃蒸罐9-3連接；末個(gè)淡水閃蒸罐通過管道依次與平衡罐21和淡水泵15連接；淡水泵15連接有淡水管23；冷凝器8通過管道與平衡罐21連接，各個(gè)蒸發(fā)器和冷凝器8分別通過管道與真空泵13連接；外供蒸汽管19依次與噴射泵11和首效蒸發(fā)器17-1連接；末效蒸發(fā)器17-3通過管道與噴射泵11連接；冷卻水泵14通過管道與冷凝器8連接；冷凝器8連接有冷卻排水管20。

蒸發(fā)器還可以是1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15個(gè)，濃鹽水閃蒸罐和淡水閃蒸罐的數(shù)量與蒸發(fā)器的數(shù)量對(duì)應(yīng)。

傳統(tǒng)化鹽工藝中飽和鹽水的生產(chǎn)是鹽廠先從海水中曬制提取固體鹽，然后堿廠購(gòu)買固體鹽，將其溶解，得到飽和鹽水用于制堿。整個(gè)過程中鹽先從液體結(jié)晶為固體，然后又從固體溶解為液體，經(jīng)歷了2次相變過程，操作工序復(fù)雜，環(huán)境足跡長(zhǎng)。

鹽水高倍率濃縮面臨的主要問題之一是垢的析出，有效去除結(jié)垢離子，一方面可以保證濃縮過程中析垢程度的最小化，維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；另一方面也可以保證所得產(chǎn)品中雜質(zhì)含量的最小化，簡(jiǎn)化后續(xù)精制流程。

采用本發(fā)明的系統(tǒng)，利用納濾過程將海水淡化濃水中雜質(zhì)離子，如Ca²⁺、Mg²⁺、CO₃²⁺、SO₄^2-等脫除，防止其高濃度結(jié)垢，然后再通過多效蒸餾進(jìn)一步濃縮，將NaCl濃縮至飽和狀態(tài)，得到飽和鹽水，讓鹽繼續(xù)以液態(tài)形式存在，直接供制堿生產(chǎn)，同時(shí)，能夠生產(chǎn)總固溶物(TDS)小于5mg/l的高品質(zhì)淡水供堿廠其他工藝段使用。本發(fā)明從海水淡化濃水得到飽和鹽水，無需對(duì)濃水中的鹽水進(jìn)行徹底分離，避免了高能耗的濃縮結(jié)晶過程，另一方面又可省去堿廠購(gòu)買工業(yè)鹽進(jìn)行化鹽的操作，節(jié)約了生產(chǎn)成本，減少了操作單元，避免了系統(tǒng)重復(fù)投資，縮短了鹽的環(huán)境足跡，降低了堿廠的生產(chǎn)成本。通過將淡化廠濃水處理和堿廠飽和鹽水生產(chǎn)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了濃水的資源化利用，減少甚至可做到淡化廠濃水零排放，同時(shí)實(shí)現(xiàn)堿廠工業(yè)鹽零外購(gòu)，具有很好的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益。

系統(tǒng)工作原理：當(dāng)海水淡化濃水溫度較高時(shí)(如淡化方法為熱法海水淡化)，淡化濃水首先通過納濾裝置除去析垢離子，然后進(jìn)入多效蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行高度濃縮，制成飽和鹽水，供應(yīng)純堿生產(chǎn)。當(dāng)?shù)瘽馑疁囟容^低時(shí)(如淡化方法為膜法海水淡化)，可利用淡化濃水作為多效蒸餾裝置冷凝器的冷卻介質(zhì)，溫度升高后再進(jìn)入納濾裝置。此時(shí)在達(dá)到冷凝效果的同時(shí)，預(yù)熱了淡化濃水，提高了能源利用率。

海水淡化濃水經(jīng)過高壓泵加壓后，進(jìn)入納濾膜組件，進(jìn)行過濾。根據(jù)水回收率的需求，納濾膜組件可采用單級(jí)或多級(jí)串聯(lián)。根據(jù)處理海水淡化濃水量的需求，納濾膜組件可采用單個(gè)或多個(gè)并聯(lián)。一般的，如在多個(gè)多級(jí)情況下，上一級(jí)的納濾排水進(jìn)入下一級(jí)納濾膜組件，進(jìn)一步過濾，提高水回收率。隨著級(jí)數(shù)的增大，水量減少，因此級(jí)數(shù)越高，納濾膜組件的數(shù)量越少。各級(jí)的納濾產(chǎn)水匯總到一起輸出。根據(jù)需求，可以通過添加化學(xué)藥劑的方法，實(shí)現(xiàn)納濾排水中的析垢離子凝結(jié)生成固體，沉淀分離，上清液實(shí)現(xiàn)循環(huán)回用。

多效蒸餾裝置可實(shí)現(xiàn)濃鹽水循環(huán)，濃鹽水濃縮至飽和狀態(tài)后輸出。根據(jù)加熱蒸汽參數(shù)及設(shè)備投資預(yù)算的不同，可以采用1～N效蒸發(fā)器。蒸汽參數(shù)較高時(shí)，可采用噴射泵，實(shí)現(xiàn)蒸汽循環(huán)。生成飽和鹽水的同時(shí)，會(huì)有淡水產(chǎn)出。具體步驟為：納濾產(chǎn)水作為多效蒸餾裝置的料液，進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行噴淋降膜蒸發(fā)，蒸發(fā)出來的蒸汽，作為下一效蒸發(fā)器的熱源，在下一效蒸發(fā)器管內(nèi)冷凝成水。蒸發(fā)后的濃鹽水利用各效間的自然壓差逐級(jí)自流，濃鹽水由第一效蒸發(fā)器逐級(jí)排放，最終至第N效，第N效后濃鹽水與料液補(bǔ)水混合，進(jìn)行循環(huán)。當(dāng)達(dá)到鹽水飽和濃度時(shí)輸出系統(tǒng)。高溫效向低溫效自流時(shí)，壓力逐漸降低，有部分蒸汽從濃鹽水中閃蒸出來，進(jìn)入相應(yīng)蒸發(fā)器和冷凝器換熱后凝結(jié)成淡水。除首效外供蒸汽部分的冷凝水返回鍋爐外，各效蒸發(fā)二次蒸汽凝結(jié)的淡水，靠效間壓力梯度逐級(jí)自流，由于壓力逐漸降低，有部分蒸汽從淡水中閃蒸出來，進(jìn)入相應(yīng)蒸發(fā)器和冷凝器換熱后再凝結(jié)成淡水。閃蒸后的淡水、冷凝器冷凝后的淡水匯集到平衡罐，再經(jīng)淡水泵輸出。蒸發(fā)器和冷凝器管內(nèi)外均為負(fù)壓，且保持一定的壓力梯度，采用真空泵抽出不凝氣體，維持系統(tǒng)的真空。冷凝器需要供應(yīng)冷卻水維持低溫。同時(shí)，為保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，可設(shè)置清洗系統(tǒng)。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。