利用海水淡化工廠排放的濃鹽水制鹽的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及海水淡化領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種利用海水淡化所排放的濃鹽水制鹽的方 法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球水資源短缺日益嚴(yán)重，采用反滲透膜技術(shù)的海水淡化工廠（裝置）快速 增長。據(jù)GWIDesal化ta^DA統(tǒng)計，采用反滲透技術(shù)的海水淡化工廠在總海水淡化產(chǎn)能 中的比重占到59. 85%，合3974萬m3/d。截至2011年，世界上已有150多個國家和地區(qū)開 展了海水淡化工作，2010年新增投產(chǎn)的海水淡化工廠產(chǎn)能為627萬m3/d，2011年新增產(chǎn)能 680m3/d。其中淡化水的80 %用于飲用水，解決了 1億多人的供水問題，預(yù)計在今后5-10年 內(nèi)設(shè)及人口面將繼續(xù)增加。我國目前海水淡化產(chǎn)能70萬m3/d，根據(jù)國家發(fā)改委海水綜合利 用規(guī)劃，到2020年我國將達(dá)到260萬噸每天的產(chǎn)能，同時對不同沿海城市的水資源貢獻(xiàn)率 分別達(dá)到4% -16%。
[0003] 按照目前反滲透膜脫鹽系統(tǒng)的海水利用率計算，只能達(dá)到25-30%左右，也就是說 一個海水淡化工廠將排放其產(chǎn)能兩倍的濃鹽水。然而，濃鹽水的平均溫度為4(TC左右，鹽含 量是原海水的兩倍W上，直接排放至海水中，淡化后的海水濃縮液的熱量和鹽資源就白白 浪費(fèi)，而且會造成局部環(huán)境污染，并對生態(tài)平衡造成影響，不利于海水淡化工程的可持續(xù)發(fā) 展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種利用海水淡化所排放的濃鹽水制鹽的方 法及系統(tǒng)。 陽0化]本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種利用海水淡化工廠排放的濃鹽水制鹽的方法，其包括
[0007] 脫硬工序，海水淡化工廠排放的濃鹽水經(jīng)脫硬工序處理后得到脫硬濃水，其中所 述脫硬濃水的COD《200mg/L硬度《50mg/L;
[0008] 離子膜濃縮工序，采用離子膜對所述脫硬濃水進(jìn)行濃縮處理，所述脫硬濃水經(jīng) 過離子膜濃縮工序處理后得到邸濃鹽水和邸淡鹽水；其中所述邸濃鹽水中的TDS為 8000mg/L~12000mg/l，抑為 6. 5 ~8,COD《200mg/l,SS《Img/L;
[0009] 蒸發(fā)工序，對所述邸濃鹽水進(jìn)行蒸發(fā)處理即可得到鹽。
[0010] 其中，所述脫硬工序中采用納濾膜處理所述預(yù)處理濃鹽水，所述納濾膜的操作壓 力為 0. 5 至 2.OMPa。
[0011] 進(jìn)一步的，所述納濾膜為一價離子選擇膜。
[0012] 其中，所述離子膜濃縮工序中采用的離子膜為一價離子選擇膜CIMS-ACS。
[0013] 其中，所述脫硬工序中濾出液與脫硬濃水的水量比為1:4. 5~6. 5。
[0014] 其中，所述離子膜濃縮工序中邸淡鹽水與邸濃鹽水的水量比為6~9:1。
[0015] 其中，所述邸濃鹽水中的化Cl的含量大于90%。
[0016] 相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種利用海水淡化工廠排放的濃鹽水制鹽的系統(tǒng)，其包括 依次連接的納濾膜過濾器、離子膜反應(yīng)器和蒸發(fā)器；所述納濾膜過濾器的出水管與所述離 子膜反應(yīng)器連通，所述離子膜反應(yīng)器的濃水管與所述蒸發(fā)器連通；
[0017] 其中所述離子膜反應(yīng)器包括膜堆、極區(qū)和壓緊裝置，其中所述膜堆采用的陰離子 膜為均相離子選擇膜ACS，陽離子膜為均相一價離子選擇膜CIMS。
[0018] 其中，所述離子膜反應(yīng)器包括一臺壓緊裝置和四組膜堆，所述四組膜堆設(shè)置在一 臺壓緊裝置中。
[0019] 其中，所述離子膜反應(yīng)器的淡水管與海水淡化工廠的反滲透過濾器的進(jìn)水管相連 通。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：
[0021] (1)本發(fā)明W海水淡化工廠排放的濃鹽水作為原料來制鹽，提出了一種經(jīng)濟(jì)合理 的制鹽方法；與現(xiàn)有的制鹽方法相比，本發(fā)明的原料為工業(yè)廢水，實現(xiàn)了廢物再利用，同時 減少了廢水排放，環(huán)保節(jié)能，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；同時采用了膜工藝，全程無 污染，制鹽效率高，制得的鹽的純度高達(dá)98 %，并且整個制鹽工藝為零排污工藝；
[0022] (2)本發(fā)明采用納濾膜+離子膜的組合工藝對海水淡化工廠排放的濃鹽水進(jìn)行處 理，通過對海水淡化工廠排放的濃鹽水進(jìn)一步處理產(chǎn)生淡水相（邸淡鹽水），其中淡水相占 進(jìn)水的93%W上，從而使海水淡化工廠排放的濃鹽水得到進(jìn)一步回收利用，提高了海水淡 化的出水率；除淡水相W外，本發(fā)明還產(chǎn)生高度濃縮的邸濃鹽水，其通過經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶器結(jié) 晶固化即可得到鹽，再者實海水淡化工廠的廢水零排放，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0023] (3)采用離子膜反應(yīng)器處理濃鹽水后得到的邸濃鹽水具有高潔凈度的特點，可W 直接制備高品質(zhì)鹽。采用本發(fā)明的方法能夠使后續(xù)蒸發(fā)器處理規(guī)?？蓽p少75%，可降低 20%W上的總體投資，蒸發(fā)面積大幅度縮小后，系統(tǒng)可節(jié)省60%的蒸汽耗量，降低40%W 上運(yùn)行能耗。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明的利用海水淡化工廠排放的濃鹽水制鹽的系統(tǒng)的水量平衡圖。
【具體實施方式】
[0025] 為了使本發(fā)明的利用海水淡化工廠排放的濃鹽水制鹽的方法及系統(tǒng)的目的、技術(shù) 方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合具體附圖及具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說 明。
[00%] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可W相 互組合。
[0027] 本發(fā)明提供了一種利用海水淡化工廠排放的濃鹽水制鹽的方法，其包括
[0028] S100:脫硬工序，海水淡化工廠排放的濃鹽水經(jīng)脫硬工序處理后得到脫硬濃 水，其中所述脫硬濃水的COD《200mg/L，硬度《50mg/L;即巧儀離子形式Ca2+《 25mg/ L，Mg2+^ 25mg/L;根據(jù)離子膜膜堆高倍濃縮的進(jìn)水要求條件，須對進(jìn)水的硬度化2\Μ護(hù)的 含量進(jìn)行限制性脫除，本工藝采用一價納濾選擇膜實現(xiàn)軟化處理，同時也對水中溶解性有 機(jī)物具有一定的脫除能力。所述納濾膜孔徑為1~100納米，截留粒徑0. 001μm，分子量在 200~1000的物質(zhì)。所述納濾膜處理工序的操作壓力一般為0. 5~2.OMPa。
[0029]S200 :離子膜濃縮工序，采用離子膜對所述脫硬濃水進(jìn)行濃縮處理，所述脫硬濃 水經(jīng)過離子膜濃縮工序處理后得到邸巧lectrodialysis電滲析，下文簡稱ED)濃鹽水 和邸淡鹽水；其中所述邸濃鹽水中的TDS為8000mg/L~12000mg/l，抑為6. 5~8， COD《200mg/l，SS《Img/L;邸淡鹽水可W返回至海水淡化生產(chǎn)的反滲透工序中作為反滲 透工序的進(jìn)水，經(jīng)試驗，邸淡水相占整個工藝的進(jìn)水量的85%W上，運(yùn)部分邸淡水相回用 可W使海水淡化工廠的水利用率提高40%左右。同時產(chǎn)生的邸濃鹽水可用于直接蒸發(fā)結(jié) 晶器、或者PVC工業(yè)燒堿電解槽的精制鹽水。
[0030] S300 :蒸發(fā)工序，對所述邸濃鹽水進(jìn)行蒸發(fā)處理即可得到鹽。對邸濃鹽水進(jìn)行蒸 發(fā)處理并控制終止溫度在常壓時為105. 5-107. (TC，即可得到固體氯化鋼和濃縮蒸發(fā)液，同 時保持進(jìn)出料平衡并控制濃縮蒸發(fā)液中氯化鋼的質(zhì)量百分含量8%~11%，氯化鐘的質(zhì)量 百分含量12%~15% ;運(yùn)里終止溫度的數(shù)值是實際壓力下，實際溫度根據(jù)查理定律換算成 常壓下的數(shù)值；優(yōu)選的，蒸發(fā)方式為強(qiáng)制蒸發(fā)或多效蒸發(fā)，終止溫度為106. 3Γ，此過程優(yōu) 選使用MVR蒸汽熱壓縮蒸發(fā)器或多效蒸發(fā)器，最優(yōu)為MVR蒸汽熱壓縮蒸發(fā)器，提高了熱能 利用率，減少了蒸汽消耗量，從而相應(yīng)的減少了二氧化碳排放量；還可W將得到的所述固體 氯化鋼經(jīng)脫水、干燥，即得精制鹽。
[0031] 本發(fā)明首先提出了一種合理利用海水淡化工廠排放的濃鹽水的方法，避免了運(yùn)部 分濃鹽水排入大海造成的能源浪費(fèi)；同時采用了合適的工藝使得海水淡化工廠排放的濃鹽 水變?yōu)楦邼崈舳鹊嫩恹}水，然后采用邸濃鹽水制備鹽，由于邸濃鹽水的潔凈度高，且 化C1的含量高，因此制得的鹽的潔凈度高，品質(zhì)好。因此，本發(fā)明提供了一種合理利用工業(yè) 廢水的方法，變廢為寶，符合國家節(jié)能環(huán)保的要求。
[0032] 本發(fā)明的進(jìn)水為海水淡化工廠排放的濃鹽水，進(jìn)水的水質(zhì)一般為：TDS:30000~ 70000,硬度：500~800,COD:300~500,運(yùn)部分進(jìn)水的TDS含量很高。為了合理利用海水 淡化工廠排放的濃煙隨，本發(fā)明采用了離子膜法處理。離子膜法為電滲析法中采用特殊濃 縮離子膜的一種技術(shù)路線，其技術(shù)特點對水中溶解鹽進(jìn)行高倍濃縮為目的，其原理為離子 交換膜在直流電場下對溶液中電解質(zhì)的陰陽離子進(jìn)行選擇透過，即陽離子可W透過陽膜， 陰離子可W透過陰膜。離子膜反應(yīng)器中通常包括由隔板和膜組成的隔室，其濃室中的陰離 子向陽極方向遷移通過陰模而被淡室中的陽膜阻留在淡室中，陽離子則向陰極方向遷移通 過陽膜而被濃室中的陰膜阻留在濃室中，由此淡室中的溶液可W淡化，濃室中的溶液則增 加濃度，從而過到淡化，濃縮、精制的目的。離子交換膜是離子膜裝置的最關(guān)鍵部分。一般 認(rèn)為實用的離子交換膜應(yīng)具備：選擇透過性良好，膜電阻小，較好的化學(xué)穩(wěn)定性，較高的機(jī) 械強(qiáng)度和良好的尺寸穩(wěn)定性，較低的擴(kuò)散性能和價格便宜等。一般常用離子膜反應(yīng)器的淡 水相與濃水相的鹽水濃差倍數(shù)比不大于6左右，本工藝結(jié)合進(jìn)水的工藝特點，采用了一價 離子選擇膜CIMS-ACS，使得本工藝的邸淡鹽水與邸濃鹽水之間具有非常高濃差比，穩(wěn)定工 作狀態(tài)下兩相濃差倍數(shù)可達(dá)10-20倍，因此其處理效率和回收廢水能力非常高。此外，本發(fā) 明的工藝的整體能耗水平低，離子膜反應(yīng)器的工藝能耗取決于膜堆中離子遷徙過程中的電 流利用的程度，它直接影響電滲析即電流效率和脫鹽效果，經(jīng)測試本工藝中膜堆平均電流 效率> 85 %，遠(yuǎn)高于一般電滲析裝置的電流效率水平。
[0033] 本發(fā)明主要采用離子膜脫鹽/濃縮技術(shù)處理海水淡化工廠所排放的濃鹽水，離子 膜的操作條件是在常溫、常壓下即可進(jìn)行，并且其環(huán)境友好，運(yùn)行過程無震動，無廢棄物排 放，操作條件非常溫和，生產(chǎn)的濃鹽水為高潔凈度、COD《50的鹽水，可W直接制高品質(zhì)工 業(yè)鹽，同時離子膜系統(tǒng)對進(jìn)水水質(zhì)、水量變化的耐受性好，具有適用條件寬優(yōu)點。
[0034] 一般的，離子膜對于高鹽分離具有較高的效率，但運(yùn)行不穩(wěn)，對進(jìn)水要求較高，因 此本發(fā)明在離子膜濃縮工序（S300)的前端對水采用納濾膜的方式進(jìn)行水質(zhì)軟化和去除有 機(jī)物的處理，從而實現(xiàn)離子膜工序真正的高效處理。
[0035] 本發(fā)明中為了使得離子膜反應(yīng)器的處理效果好，使用壽命長，設(shè)置了進(jìn)入離子膜 反應(yīng)器的進(jìn)水的水質(zhì)參數(shù)，即脫硬濃鹽水的COD《200m