海水淡化零排放系统的制作方法

环保节能,再生,污水处理设备的制造及其应用技术1.本实用新型涉及海水淡化领域，特别是涉及一种海水淡化零排放系统。背景技术：2.目前的制盐生产工艺中，由于原料的不纯净，通常需要添加化学品等用于除去卤水中的杂质，而添加的这些化学品在后续工艺中很难完全除去，且除去方法操作繁琐，造成生产成本高、产品纯度低。技术实现要素：3.基于此，有必要提供一种海水淡化零排放系统。本实用新型的海水淡化零排放系统采用海水为原料，在生成氯化钠时无需添加化学品去除杂质，降低了生产成本，生产的氯化钠纯度高。4.一种海水淡化零排放系统，包括预处理系统、蒸发系统、软化系统以及电解系统，所述预处理系统包括电沉降装置以及过滤装置，所述电沉降装置、所述过滤装置、所述蒸发系统、所述软化系统以及所述电解系统沿着水流方向依次顺序连接，所述蒸发系统用于分离氯化钠固体以及氯化钠饱和溶液，所述软化系统用于去除软化后的氯化钠饱和溶液中的钙离子、镁离子并实现泥水分离，所述电解系统用于实现盐水电解形成氢氧化钠、氢气以及氯气。5.在其中一些实施例中，所述过滤装置包括过滤网、超滤机构以及纳滤机构，所述过滤网、所述超滤机构与所述纳滤机构沿着水流方向依次顺序连接。6.在其中一些实施例中，所述超滤机构的膜孔径为0.005～0.1μm。7.在其中一些实施例中，所述超滤机构的膜孔径为0.03μm；和/或，所述超滤机构的膜有效回收率为90％-95％。8.在其中一些实施例中，所述蒸发系统还与所述超滤机构和/或所述纳滤机构分别连接，所述蒸发系统产生的蒸馏水用于反冲洗所述超滤机构或所述纳滤机构。9.在其中一些实施例中，所述超滤机构和/或所述纳滤机构还连接于所述电沉降装置以实现过滤液回流至所述电沉降装置内。10.在其中一些实施例中，所述蒸发系统选自med蒸发系统、mvr蒸发系统以及med-tc蒸发系统中的一种或几种。11.在其中一些实施例中，所述蒸发系统为med蒸发系统，所述蒸发系统采用负压蒸发，蒸发温度在60℃-90℃。12.在其中一些实施例中，所述蒸发系统为mvr蒸发系统，所述蒸发系统采用常压蒸发，蒸发温度在95℃-100℃。13.在其中一些实施例中，所述电解系统为离子膜电解装置，所述电解系统的电流密度：3.4-4.0ka/m2，电压为2.45-3.3v。14.在其中一些实施例中，所述海水淡化零排放系统还包括氢气发电机，所述电解系统连接于所述氢气发电机，所述氢气发电机还电性连接于所述蒸发系统以用于向所述蒸发系统提供电源。15.在其中一些实施例中，还包括脱氯系统，所述脱氯系统连接于所述电解系统。16.在其中一些实施例中，所述脱氯系统还连接于所述过滤系统。17.上述海水淡化零排放系统能够利用海水制备氯化钠或者氢氧化钠，上述海水淡化零排放系统采用电沉降净化、过滤(如超滤、纳滤)对海水进行过滤预处理，得到净化后的海水；通过蒸发得到氯化钠固体或者氯化钠饱和溶液，再去除水中累积的钙离子、镁离子后，通过电解系统如离子膜电解得到浓度为30％的氢氧化钠。可见，本发明采用海水为原料，在生成氯化钠时无需添加化学品去除杂质，降低了生产成本，使用该系统生产的食用盐氯化钠纯度高。18.上述海水淡化零排放系统通过设置过滤网、超滤机构以及纳滤机构实现对海水的过滤，得到净化后的海水。19.上述海水淡化零排放系统将产生的氢气作为发电机的来源，为系统提供电力，减少能耗。附图说明20.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。21.为了更完整地理解本技术及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。22.图1为本实用新型一实施例所述的海水淡化零排放系统示意图。23.附图标记说明24.10、海水淡化零排放系统；100、预处理系统；101、电沉降装置；102、过滤网；103、超滤机构；104、纳滤机构；200、蒸发系统；300、软化系统；400、电解系统；500、脱氯系统；600、氢气发电机。具体实施方式25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。27.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。28.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。29.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。32.本技术实施例提供一种海水淡化零排放系统10，以解决现有的制盐生产工艺中需要添加化学品等用于除去卤水中的杂质，而添加的这些化学品在后续工艺中很难完全除去，且除去方法操作繁琐，造成生产成本高、产品纯度低的问题。以下将结合附图对进行说明。33.本技术实施例提供的海水淡化零排放系统10，示例性的，请参阅图1所示，图1为本技术实施例提供的海水淡化零排放系统10的结构示意图。本技术的海水淡化零排放系统10能够用于海水淡化、海水制备氯化钠以及海水制备氢氧化钠用途。34.为了更清楚的说明海水淡化零排放系统10的结构，以下将结合附图对海水淡化零排放系统10进行介绍。35.示例性的，请参阅图1所示，图1为本技术实施例提供的海水淡化零排放系统10的结构示意图。一种海水淡化零排放系统10，包括预处理系统100、蒸发系统200、软化系统300以及电解系统400。36.请参阅图1所示，预处理系统100包括电沉降装置101以及过滤装置。电沉降装置101、过滤装置、蒸发系统200、软化系统300以及电解系统400沿着水流方向依次顺序连接。蒸发系统200用于分离氯化钠固体以及氯化钠饱和溶液。软化系统用于去除软化后的氯化钠饱和溶液中的钙离子、镁离子并实现泥水分离。电解系统400用于实现盐水电解形成氢氧化钠、氢气以及氯气。37.上述的电沉降装置101能够实现对海水的粗过滤。电沉降装置101的电沉降原理如下：设置间距为1-2cm或者2-5cm的电极(例如铁极板、铝极板)，对该电极加上一定的电压，当脉冲电流经电极通过海水时，海水中的不同价态离子产生电子迁移，形成电化学反应，最终于铁极板、铝极板析出的铁盐或者铝盐产生共沉析出，再通过过滤器去除沉淀，实现初过滤。38.在其中一些实施例中，上述的电极采用的材料可为：石墨、钛、铁铝合金、不锈钢材料等。39.在其中一些实施例中，过滤装置包括过滤网102、超滤机构103以及纳滤机构104。过滤网102、超滤机构103与纳滤机构104沿着水流方向依次顺序连接。上述海水淡化零排放系统10通过设置过滤网102、超滤机构103以及纳滤机构104实现对海水的过滤，得到净化后的海水。40.在其中一些实施例中，超滤机构103的膜孔径为0.005～0.1μm。41.在其中一些实施例中，超滤机构103的膜孔径为0.01～0.05μm。例如，在一个实施例中，超滤机构103的膜孔径为0.01μm、0.02μm、0.03μm、0.04μm、0.05μm或者其他参数。42.在其中一些实施例中，超滤机构103的膜孔径为0.03μm。43.在其中一些实施例中，超滤机构103也即超滤工艺，其利用超滤膜的“筛分”作用进行分离的膜过程，其过滤精度更高，超滤膜能够去除细小颗粒的沉淀。44.在其中一些实施例中，超滤膜型号包括但不限于sfp-2860、sfp-2880及ip-77。超滤机构103的膜有效回收率为90％-95％。45.在其中一些实施例中，纳滤机构104也即纳滤工艺，纳滤是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜能截留物质的大小约为1nm，其技术特点是：通过在纳滤膜两端施加一定的压力差，纳滤膜截留有机物的分子量大约为200～400左右，截留溶解性盐的能力为20～98％之间，对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液，如氯化钠及氯化钙的脱除率为20～80％，而硫酸镁及硫酸钠的脱除率为90～98％。一般用来常用的纳滤膜型号包括但不限于nf-90、nf-270、nf-400、xc-n等型号，纳滤膜回收率建议70％-85％，具体视不同区域海水水质和膜的级数设计而定。46.在其中一些实施例中，蒸发系统200还与超滤机构103和/或纳滤机构104分别连接。蒸发系统200产生的蒸馏水用于反冲洗超滤机构103或纳滤机构104。47.在其中一些实施例中，超滤机构103和/或纳滤机构104还连接于电沉降装置101以实现过滤液回流至电沉降装置101内。48.在其中一些实施例中，蒸发系统200选自med蒸发系统200、mvr蒸发系统200以及med-tc蒸发系统200中的一种或几种。49.在其中一些实施例中，蒸发系统200为med蒸发系统200。蒸发系统200采用负压蒸发，蒸发温度在60℃-90℃，蒸发温度根据处理水量的多少以及采用的多效的效数不同而改变。50.在其中一些实施例中，蒸发系统200为mvr蒸发系统200。蒸发系统200采用常压蒸发，蒸发温度在95℃-100℃。51.mvr蒸发系统200的主要运行原理如下：蒸发产生的低温二次蒸汽经压缩机压缩，把电能转换为热能，蒸汽的热焓得到提高，蒸汽重新进入mvr蒸发系统200的加热室，作为热源将料液维持在沸腾状态，蒸汽本身则冷凝成水。该原理使原本要废弃的蒸汽得到了充分的利用，提高了热效率，实现能源再利用。52.海水被料液输送泵从原液池抽出输送到换热器，原液被高温蒸馏水进行预热，以回收高温蒸馏水的能量，实现原液的温度提升接近至沸点温度，与此同时，蒸馏水温度也得到降低。海水经过预热后直接到达循环管道与循环液进行混合，经强制循环泵分流至每根换热管内，流速控制在1.5m/s～3.5m/s以降低结垢概率，以免影响换热效率。当循环液从换热管中高速流动时，循环液被换热管外部蒸汽冷凝所产生的热量加热升温，通过控制换热管内压力使其高于该温度下的饱和蒸汽压力，浓海水在管内不会沸腾，使其不在换热管内蒸发。加热后的循环液从加热器流出到低压的分离室中，由于分离室压力骤然降低，高温浓海水在此发生闪蒸，实现海水浓缩。若需要生成氯化钠，则达到工艺要求的浓缩倍数后，经过离心机分离，分离的氯化钠外运，离心母液回到分离室继续蒸发。若需要生成氢氧化钠，则此处只需浓缩即可。合格蒸馏水经换热后形成的冷凝水可用于对超滤机构103与纳滤机构104进行反冲洗，提高超滤机构103与纳滤机构104的使用寿命。浓缩液达到浓缩要求后(浓度在26％-40.7％)，由强制循环泵抽出，在浓缩液冷却器内被循环冷却水冷却降温，然后排到指定容器内储存。53.在其中一些实施例中，通过双碱法软化去除钙离子、镁离子。反应式如下：54.mg2++2naoh→mg(oh)2↓+2na+55.ca2++na2co3→caco3↓+2na+56.根据检测钙离子、镁离子，确定投加比例：x mg2+:y naoh＝3:10；aca2+：b na2co3＝20:53。同时投加絮凝剂例如pac、pam，絮凝剂能够帮助小的颗粒互相吸附结合而成较大颗粒，易于沉淀下来。经过上述混凝反应过程的浓海水进入后续的沉淀池进行沉淀分离。沉淀分离后上清液进入下段装置，沉淀池底部的泥浆则通过泥水分离机进行泥水分离，滤液到中间水池和上清液经再次过滤后一并进入后段电解系统400进行处理，脱水后的干泥外运填埋。由于海水浓缩，海水中残留的钙镁离子同样被累积，因此需要通过上述的软化系统300去除钙镁离子。57.在其中一些实施例中，电解系统400为离子膜电解装置。电解系统400的电流密度：3.4-4.0ka/m2，电压为2.45-3.3v。离子膜电解装置基本原理是将电能转化为化学能，将盐水电解，反应式如下：58.nacl+h2o＝naoh+cl2+h259.在离子膜电解装置的离子电解槽的阳极，盐水电离生成的na+、cl-、na+z在电荷作用下，通过具有选择性的阳离子膜迁移到阴极室，留下的cl-在阳极电解作用下生成氯气，阴极室的h2o电离成h+、oh-，oh-和na+结合生成氢氧化钠，h+生成h2。阳极的氯气收集，可回收利用。阴极室的h2作为发电机的原料，产生电力为蒸发系统200的强制循环泵等提供电源，减少电能耗。生成的氢氧化钠溶液浓度在30％左右，氯化钠溶液在20％左右排出离子电解槽。20％nacl排出后，用少许30％的氢氧化钠吸收吸收水中残留的cl2，氢氧化钠吸收cl2后，产生氯化钠和次氯酸钠，加入少量nh4cl，就可以将次氯酸钠转化成氯胺(nh2cl)，氯胺有一定的挥发性，可以除去，且氯胺属于饮用水消毒产品，没有危险性。上述产生的氯化钠输送到纳滤机构104，通过纳滤机构104的纳滤膜拦截多价离子后在继续进行蒸发，实现循环。反应式如下：60.naoh+cl2＝nacl+naclo+h2o61.naclo+nh4cl＝nh2cl↑+nacl+h2o62.在其中一些实施例中，海水淡化零排放系统10还包括氢气发电机600。电解系统400连接于氢气发电机600，氢气发电机600还电性连接于蒸发系统200以用于向蒸发系统200的强制循环泵等提供电源。上述海水淡化零排放系统10将产生的氢气作为发电机的来源，为系统提供电力，减少能耗。63.在其中一些实施例中，海水淡化零排放系统10还包括脱氯系统500，脱氯系统500连接于电解系统400。脱氯系统500用于去除nacl中的氯元素。脱氯系统500在工作时需要额外加入氯化铵。64.在其中一些实施例中，脱氯系统500还连接于过滤系统的纳滤机构104。脱氯系统500未完成脱氯的nacl等溶液继续通过纳滤机构104进行纳滤处理。65.上述海水淡化零排放系统10能够利用海水制备氯化钠或者氢氧化钠，上述海水淡化零排放系统10采用电沉降净化、过滤(如超滤、纳滤)对海水进行过滤预处理，得到净化后的海水；通过蒸发得到氯化钠固体或者氯化钠饱和溶液，再去除水中累积的钙离子、镁离子后，通过电解系统400如离子膜电解得到浓度为30％的氢氧化钠。可见，本发明采用海水为原料，在生成氯化钠时无需添加化学品去除杂质，降低了生产成本，使用该系统生产的食用盐氯化钠纯度高。66.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。67.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。68.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。









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