CN104326590B - 一种利用海水制盐的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用海水制盐的方法及其装置，涉及海水淡化、制盐领域。该方法包括：将海水进行过滤，得到滤后海水；将滤后海水换热，使其温度达到20-35℃后进行纳滤处理，得到浓缩卤水和淡水；将浓缩卤水输入到溴素厂提取溴素，得到二次浓缩卤水；将二次浓缩卤水进行晒盐，得到饱和卤水和粗盐；将饱和卤水进行真空制盐操作，得到淡水和工业盐。本发明提供的这种方法，其以海水(或半成品卤水)为源头，从中分离出淡水、粗盐、工业盐以及氯化钙和硫酸镁等成品，实现了浓缩卤水再度利用，克服了将其直接排入海中后会对海洋生态造成恶略影响的缺陷。

Description

一种利用海水制盐的方法及其装置

技术领域

本发明涉及海水淡化、制盐领域，具体而言，涉及一种利用海水制盐的方法及其装置。

背景技术

淡水(freshwater)是指含盐量小于500mg/L的水，淡水资源是指地下水、湖泊淡水和河床水，三者总和约占地球总水量的0.77％。地球上水的总量为14亿立方千米，淡水储量仅占全球总水量的2.53％，而且其中的68.7％又属于固体冰川，分布在难以利用的高山和南、北两极地区，还有一部分淡水埋藏于地下很深的地方，很难进行开采利用。

然而，随着淡水资源的日益枯竭，以及各类工业对淡水资源的污染加剧，人们赖以生存的淡水资源已经不再是“取之不尽，用之不竭”了，可以利用的淡水已经非常有限，尤其是对于一些水资源匮乏的国家和一些高海波地区，所面临的缺水现状极为严重。

于是，海水淡水技术应用而生，海水淡化是人类追求了几百年的梦想。早在250多年前，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着淡水资源危机的加剧而得到了加速发展。

海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区，但并不局限于该地区。由于世界上70％以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域，因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。目前，全球海水淡化日产量约3500万立方米左右，其中80％用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题，海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术，愈来愈受到世界上许多沿海国家的重视。全世界直接利用海水作为工业冷却水总量每年约6000亿立方米左右，替代了大量宝贵的淡水资源；全世界每年从海洋中提盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨等。

在已经开发的二十多种淡化技术中，目前主要方法有多效蒸发(MED)、反渗透(RO)和多级闪蒸(MSF)等，而适用于大型的海水淡化的方法只有MED、MSF和SWRO。MED方法中低温多效蒸馏(LT-MED)开发后在世界范围内迅速得到了较广泛的应用，当前与SWRO和MSF一起成为最具发展前景的海水淡化技术。

低温多效海水淡化技术是指盐水的最高蒸发温度低于70℃的淡化技术，其将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。SWRO法(反渗透法海水淡化)是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/4。因此，从1974年起，美日等发达国家就先后把发展重心转向反渗透法。SWRO法具有的投资低、能耗低、建设周期短等优点，适用于建造各种规模的海水淡化工程。其突出优点就是成本较低，大约在0.50～0.70美元/m³淡化之间，这还取决于能源成本。但是SWRO在制取淡水的同时也产生了大量的浓盐水(或称为卤水，约占原海水量的55～60％)。但是，目前常见的操作多是将产生的大量的浓盐水(卤水)直接排放到大海中；长此以往，海水的生态环境将会严重失衡，也会对附近海域以及海水周边环境产生恶劣影响。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种利用海水制盐的方法，所述的利用海水制盐的方法实现了海水淡化的同时，还将盐水(卤水)进行了进一步的分离处理，得到了可直接销售的工业盐、硫酸镁、氯化钙，克服了现有技术中将卤水直接倒灌海中后会造成破坏海水生态环境的问题；同时，由于在溴素厂提取溴素的过程中，浓缩卤水的浓度高(溴含量大)，进而增加了溴素产量的同时也节约了用电，具有节约电能的优点。

本发明的第二目的在于提供一种实现所述的利用海水制盐的方法的装置，该装置中，各设备可以保证整套海水制盐方法的实现。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种利用海水制盐的方法，包括以下步骤：

1)、将海水进行过滤，得到滤后海水；

2)、将所述滤后海水进行换热处理，使其温度达到20-35℃后进行纳滤处理，得到浓缩卤水和淡水；

3)、将所述浓缩卤水输入到溴素厂提取溴素，得到二次浓缩卤水；

4)、将所述二次浓缩卤水进行晒盐，得到饱和卤水和粗盐；

5)、将所述饱和卤水进行真空制盐操作，得到淡水和和工业盐。

本发明提供的这种利用海水制盐的方法，先将海水进行过滤，得到滤后海水，得到的滤后海水经过换热后，使其温度得到20-35℃后进行纳滤处理；纳滤处理后，即可得到可作为工业用水或生活用水(需进一步净化)的淡水。浓缩卤水需再进行进一步的处理，该浓缩卤水的溴含量较高，一般达到180-200g/m³，将其输送到溴素厂之后进行溴素提取，由于纳滤后的浓缩海水的溴含量很高，因此，提取溴素的产量也很高；仅耗1万度电即可提取2吨溴素(现有的操作中，提取1吨溴素需要耗电2万度)，极大的节约了电能。经过溴素厂输出的二次浓缩卤水，其波美度一般都达到13以上，可直接进行晒盐处理，由于二次浓缩卤水中的含盐量很高，因此晒盐的产率也比较高，得到的粗盐可进行再度加工，而剩余的饱和卤水的波美度高于20，将其进行真空制盐操作，进一步的分离出淡水和工业盐；同时还可以饱和卤水为原料进行硫酸镁、氯化钙或钙水的分离提取。

本发明提供的这种方法，其以海水(或半成品卤水)为源头，经过一系列加工利用之后，从中分离出淡水、粗盐、工业盐以及氯化钙和硫酸镁等成品，将处理过程产生的浓缩卤水实现了再度利用，克服了将其直接排入海中后会对海洋生态造成恶略影响的缺陷。

可选的，在步骤1)中：

所述过滤包括过滤依次包括：石英砂过滤、活性炭过滤以及保安过滤。

可选的，在步骤1)中：

在将海水进行所述过滤之前，还在海水中加入杀菌剂和絮凝剂。

可选的，在步骤2)中：

所述换热处理利用地源热泵进行。

可选的，在步骤2)中：

所述纳滤处理的过程中，所用纳滤膜的孔径小于1纳米，其所截留的物质的分子量为200-800MV。

可选的，在步骤2)中：所述纳滤处理的过程中的操作压力为0.3-0.4兆帕。

可选的，在步骤4)中，具体包括：

将所述二次浓缩卤水输入到多个晒盐池进行晒盐处理，得到饱和卤水和粗盐。

一种实现所述的利用海水制盐的方法的装置，包括：

初级过滤装置：用于将海水进行过滤，得到滤后海水；

地源热泵：用于对所述滤后海水进行换热，并使其温度达到20-35℃；

纳滤装置：用于换热后的所述滤后海水进行纳滤处理，并得到浓缩卤水和淡水；

溴素提取设备：用于将浓缩卤水中的溴素分离，并得到二次浓缩卤水；

MVR蒸发器：用于将饱和卤水中的淡水分离，并得到淡水和工业盐。

可选的，所述初级过滤装置包括：石英砂过滤器、活性炭过滤器以及保安过滤器。

可选的，还包括输送装置：

所述输送装置与所述纳滤装置连接，并用于将从所述纳滤装置输出的浓缩卤水输入到所述溴素提取设备中。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)、其以海水(或半成品卤水)为源头，经过一系列加工利用之后，从中分离出淡水、粗盐、工业盐以及氯化钙和硫酸镁等成品，将处理过程产生的浓缩卤水实现了再度利用，克服了将其直接排入海中后会对海洋生态造成破坏的缺陷

(2)、海水通过纳滤处理后，提取的淡水资源，可充分应用于各大化工企业，实现工业用水供及。加入净化设备装置形成生活用水，满足人们生活用水所需。

(3)、海水通过纳滤提取淡水后剩余浓缩卤水，卤水度数大幅度提高。在用到溴素厂以后因浓缩卤水度数提高，卤水中溴素成份也相继提高，增加溴素的产量同时降低了耗电量。

(4)、海水在经过一系列加工利用之后形成的剩余卤水，提取其中的成分如氯化钙、硫酸镁等，实现废水的再利用、零排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例1提供利用海水制盐的方法的流程图；

图2为本发明实施例2提供利用海水制盐的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明提供了一种利用海水制盐的方法，包括以下步骤：

1)、将海水进行过滤，得到滤后海水；2)、将所述滤后海水进行换热处理，使其温度达到20-35℃后进行纳滤处理，得到浓缩卤水和淡水；3)、将所述浓缩卤水输入到溴素厂提取溴素，得到二次浓缩卤水；4)、将所述二次浓缩卤水进行晒盐，得到饱和卤水和粗盐；5)、将所述饱和卤水进行真空制盐操作，得到淡水和工业盐。

在上述的基础之上，为了使得利用海水制盐的方法具有待处理海水的纯度更高(尽可能的将海水中的悬浮物和大分子物质去除，保证后续处理中不会对设备的性能造成不利影响)；或使所获淡水指标更高、更加安全；或保证纳滤装置能够顺利进行，不会因为滤后海水的温度或压力而造成纳滤膜被损坏，同时降低能耗；或高效地将滤后海水中的淡水以及浓缩卤水分离；或保证晒盐过程中的粗盐的产率。优选的，还可以结合以下一项或者全部的限定；如，所述过滤包括过滤依次包括：石英砂过滤、活性炭过滤以及保安过滤；如，在将海水进行所述过滤之前，还在海水中加入杀菌剂和絮凝剂；或者，所述换热处理利用地源热泵进行；或者所述纳滤处理的过程中，所用纳滤膜的孔径小于1纳米，其所截留的物质的分子量为200-800MV；或，所述纳滤处理的过程中的操作压力为0.3-0.4兆帕；进一步的，在晒盐的过程中，将所述二次浓缩卤水输入到多个晒盐池进行晒盐处理，得到饱和卤水和粗盐。

本发明提供的这种利用海水制盐的方法，先将海水进行过滤，得到滤后海水，得到的滤后海水经过换热后，使其温度得到20-35℃后进行纳滤处理；纳滤处理后，即可得到可作为工业用水或生活用水(需进一步净化)的淡水。浓缩卤水需再进行进一步的处理，该浓缩卤水的溴含量较高，一般达到180-200g/m³，将其输送到溴素厂之后进行溴素提取，由于纳滤后的浓缩海水的溴含量很高，因此，提取溴素的产量也很高；仅耗1万度电即可提取2吨溴素(现有的操作中，提取1吨溴素需要耗电2万度)，极大的节约了电能。经过溴素厂输出的二次浓缩卤水，其波美度一般都达到13以上，可直接进行晒盐处理，由于二次浓缩卤水中的含盐量很高，因此晒盐的产率也比较高，得到的粗盐可进行再度加工，而剩余的饱和卤水的波美度高于20，将其进行真空制盐操作，进一步的分离出淡水。另外，对于饱和卤水，还可作为原料进行硫酸镁、氯化钙或钙水的分离提取。

本发明提供的这种方法，其以海水(或半成品卤水)为源头，经过一系列加工利用之后，从中分离出淡水、粗盐、工业盐以及氯化钙和硫酸镁等成品，将处理过程产生的浓缩卤水实现了再度利用，克服了将其直接排入海中后会对海洋生态造成破坏的缺陷。

接下来，结合以上的内容，对本发明的利用海水制盐的方法举出了以下具体的实施例：

实施例1

请参考图1，本发明实施例提供的利用海水制盐的方法，包括以下步骤：

步骤101：将海水进行过滤，得到滤后海水；

在该步骤中，通过过滤，将海水中所含的悬浮物，大粒径杂质(大于5微米)去除，进而保障了滤后海水的洁净度，进一步的克服了在纳滤过程中由于海水中含有大粒径杂质进而会造成的纳滤膜会被损坏的潜在危险。

步骤102：将所述滤后海水换热处理，使其温度达到25℃后进行纳滤处理，得到浓缩卤水和淡水；

一般而言，在纳滤处理的过程中，滤后海水的温度在20-22℃时，其纳滤效果最佳；而且，具有既定压力的滤后海水会纳滤膜的损害程度也比较小，因此，在本实施例中，预先对滤后海水进行换热处理，使其温度达到25℃后再将其进行纳滤处理。

另外，通过换热处理之后，温度在20-35℃之间的滤后海水，其不会出现由于温度较低而结冰的现象，进而可以保证整个淡化处理流程在一年四季均可实施。

步骤103：将所述浓缩卤水输入到溴素厂提取溴素，得到二次浓缩卤水；

纳滤处理之后，会得到淡水和浓缩卤水，得到的淡水直接进行再度的加工后可作为工业用水和生活用水。更为关键的是，将得到的浓缩卤水需进行进一步的处理，纳滤后，得到的浓缩卤水的溴含量可达到180-200g/m³，其波美度可达到12；其溴含量非常大，因此，在提取溴素的过程中，仅需耗电1W度即可实现2吨溴素的产量，而传统的溴素生产中，生产1吨溴素需要耗电1W度，极大的节约了电量。

步骤104：将所述二次浓缩卤水进行晒盐，得到饱和卤水和粗盐；

在该步骤中，得到的二次浓缩卤水的波美度会进一步的提高，其可达到13或者以上；因此，可将其直接进行晒盐处理，由于其浓度较大，进而会使得晒盐的产率也比较大，而且无需耗用太大面积的晒盐场地即可实现粗盐的回收以及卤水饱和效果。

步骤105：将所述饱和卤水进行真空制盐操作，得到淡水和工业盐。

得到的饱和卤水中，将其进行真空制盐操作，该操作中，由于饱和卤水中的盐含量很大，因此，真空制盐操作的操作效率很高；较常规的将海水直接进行真空制盐的处理方式相比，其产盐率高，能耗少。

另外，对于饱和卤水(含盐量非常大，主要含有钠、钙、镁等金属离子以及一些酸根离子)，在进一步的技术方案中，将其作为提取原料，分别分离出硫酸镁、氯化钙等可以直接销售的产品。

另外，在进一步的技术方案中，对于整个处理过程中，以卤水为原料替代海水，进行整个淡化以及制盐过程，整个操作的流程与实施例1一致，在此不作赘述。

实施例2

本发明实施例提供的利用海水制盐的方法，包括以下步骤，其简易流程请参考图2：

S21：在海水加入杀菌剂和絮凝剂后，进行石英砂过滤、活性炭过滤以及保安过滤，得到滤后海水；

在海水中加入了杀菌剂，以实现将海水中存在的有害微生物杀除，保证后续所获淡水以及制盐过程中的安全性。加入的絮凝剂主要有无机絮凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂和复合絮凝剂。其中，无机絮凝剂中，以铝盐系和铁盐系的应用最为广泛；而有机絮凝剂中以聚苯烯酰胺最为常用，在絮凝剂的作用下，海水中的悬浮物絮凝，使得海水的浊度以及化学需氧量降低，悬浮物絮凝后可被滤除。在本申请中，优选的，加入的絮凝剂为无机絮凝剂。

石英砂过滤、活性炭过滤以及保安过滤可有效的将海水中存在的粒径大于5微米的颗粒去除，使得滤后海水的洁净度提高，保障了纳滤处理过程的有效进行，而且由于滤后海水的洁净度大幅提高，进一步的增加了纳滤过程中的纳滤膜的使用寿命。

S22：将所述滤后海水利用地源热泵进行换热处理，使其温度达到20-35℃后进行纳滤处理，得到浓缩卤水和淡水；

地源热泵换热的方式一方面耗能少，无污染；另一方面，其可以保证滤后海水在一年四季均达到所需的温度，为海水制盐的全年实施提供了保障。

其中，所述纳滤处理的过程中，所用纳滤膜的孔径小于1纳米，其所截留的物质的分子量为200-800MV；所述纳滤处理的过程中的操作压力为0.3-0.4兆帕。

纳滤处理的过程中，由于纳滤膜的孔径小于1纳米，且所能截留的物质的分子量为200-800MV；滤后海水中所含的大部分悬浮物、颗粒、细菌、病毒、胶体以及大分子有机物等会被滤除；而且在纳滤处理的过程中，仅需0.3-0.4兆帕即可实现，进一步的节约了耗能。

S23：将所述浓缩卤水输入到溴素厂提取溴素，得到二次浓缩卤水

S24：将所述二次浓缩卤水进行晒盐，得到饱和卤水和粗盐；

S25：将部分所述饱和卤水进行真空制盐操作，得到淡水和工业盐；

S26：以部分所述饱和卤水和所述粗盐为原料，提取工业盐、硫酸镁、氯化钙。

本发明实施例提供的这种方法，在其中一个更为优选的技术方案中(实施例3)，其以海水淡化过程中的卤水(浓盐水)为原料，将其直接进行纳滤(具体以实施例2中的步骤S22开始，替代滤后海水)并进行后续相同的处理(具体的处理步骤在此不做赘述)，该方案以较少的耗电量实现大量的溴素的制取，实现废水的再利用以及零排放。

将本发明各实施例提供的利用海水制盐的方法应用海水淡化以及制盐的具体操作中，结果请参考表1：

表1本发明各实施例提供的利用海水制盐的方法的提取效果

另外，本发明还提供了一种实现上述实施例所举方法的装置，具体请参考实施例3：

实施例3

本发明实施例提供的实现利用海水制盐的方法的装置，包括初级过滤装置、地源热泵、纳滤装置、溴素提取设备、MVR蒸发器；

其中，初级过滤装置：用于将海水进行过滤，得到滤后海水；地源热泵：用于对所述滤后海水进行换热，并使其温度达到20-35℃；纳滤装置：用于换热后的所述滤后海水进行纳滤处理，并得到浓缩卤水和淡水；溴素提取设备：用于将浓缩卤水中的溴素分离，并得到二次浓缩卤水；MVR蒸发器用于将饱和卤水中的淡水分离，并得到淡水和工业盐。

优选的，为了使得过滤的效果更佳，将海水中粒径大于5微米以上的颗粒物全部取出，所述初级过滤装置包括：石英砂过滤器、活性炭过滤器以及保安过滤器。

优选的，还包括输送装置，所述输送装置与所述纳滤装置连接，并用于将从所述纳滤装置输出的浓缩卤水输入到所述溴素提取设备中。含有大量盐分的高浓度浓缩卤水经过输送装置输运后直接被排到晒盐池中，进行晒盐操作，由于浓缩卤水的盐含量很高，无需太大的晒盐场地即可得到粗盐和饱和卤水(波美度大于20)。得到的饱和卤水直接进行后续处理，以获得淡水和所需的盐类。

通过上表1可以看出，发明提供的利用海水制盐的方法，其不但实现了淡水的制取，而且将中间过程中产生的卤水均转换为工业盐等产物；实现了中间产物的回收利用，克服了相关技术中将其排放后会在成的海洋生态问题。经过验证，本发明实施例提供的这种海水制盐的方法其较传统的海水淡化或制盐方法(原料-土地/蒸发器-工业盐/淡水)相比，在相同重量的原料下(海水/卤水)，其工业盐的产量可增加60％，而溴素的产量增加一倍以上，同时还可获得硫酸镁以及氯化钙等产品。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (5)

1.一种利用海水制盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、在海水中加入杀菌剂和絮凝剂后依次进行石英砂过滤、活性炭过滤以及保安过滤，得到滤后海水；

2)、将所述滤后海水利用地源热泵进行换热处理，使其温度达到20-35℃后进行纳滤处理，得到浓缩卤水和淡水；

其中，所述纳滤处理的过程中，所用纳滤膜的孔径小于1纳米，其所截留的物质的分子量为200-800MV；所述纳滤处理的过程中的操作压力为0.3-0.4兆帕；

3)、将所述浓缩卤水输入到溴素厂提取溴素，得到二次浓缩卤水；

4)、将所述二次浓缩卤水进行晒盐，得到饱和卤水和粗盐；

5)、将所述饱和卤水进行真空制盐操作，得到淡水和工业盐。

2.根据权利要求1所述的利用海水制盐的方法，其特征在于，在步骤4)中，具体包括：

将所述二次浓缩卤水输入到多个晒盐池进行晒盐处理，得到饱和卤水和粗盐。

3.一种实现权利要求1-2任一项所述的利用海水制盐的方法的装置，其特征在于，包括：

初级过滤装置：用于将海水进行过滤，得到滤后海水；

地源热泵：用于对所述滤后海水进行换热，并使其温度达到20-35℃；

纳滤装置：用于换热后的所述滤后海水进行纳滤处理，并得到浓缩卤水和淡水；

溴素提取设备：用于将浓缩卤水中的溴素分离，并得到二次浓缩卤水；

MVR蒸发器：用于将饱和卤水中的淡水分离，得到淡水和工业盐。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：

所述初级过滤装置包括：石英砂过滤器、活性炭过滤器以及保安过滤器。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括输送装置：

所述输送装置与所述纳滤装置连接，并用于将从所述纳滤装置输出的浓缩卤水输入到所述溴素提取设备中。