CN205151981U

CN205151981U - 海水制盐的系统

Info

Publication number: CN205151981U
Application number: CN201520882348.8U
Authority: CN
Inventors: 杨昆; 孙伟哲
Original assignee: Beijing Jinggong Seawater Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Jinggong Seawater Technology Co Ltd
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2025-11-06

Abstract

本实用新型提供了一种海水制盐的系统，包括沉砂池、纳滤膜过滤器、离子膜反应器和蒸发结晶器；所述沉砂池与所述纳滤膜过滤器连通，所述纳滤膜过滤器与所述离子膜反应器连通，所述离子膜反应器与所述蒸发结晶器连通；海水经沉砂池取水后进入所述纳滤膜反应器，经过所述纳滤膜反应器处理后得到ED进水，所述ED进水经所述离子膜反应器处理后得到ED浓盐水和ED淡盐水，所述ED浓盐水进入所述蒸发结晶器处理即可得到盐。采用本实用新型的制盐系统能够使后续蒸发结晶器处理规模可减少75％，可降低20％以上的总体投资，蒸发面积大幅度缩小后，系统可节省60％的蒸汽耗量，降低40％以上运行能耗。

Description

海水制盐的系统

技术领域

本实用新型涉及制盐领域，尤其涉及一种利用海水制盐的系统。

背景技术

目前，世界上有一百多个国家和地区生产盐，总产量约为2.4亿吨。主要产盐国为中国、美国、俄罗斯、德国、加拿大、英国、印度、法国、墨西哥、澳大利亚。中国和美国是世界上两个最大的产盐国，占全球总产量的36％。制液体盐(卤水)的方法主要有两种：盐田法和多效蒸发法。盐田法包括纳潮和制卤等步骤，受环境影响很大，海水的盐度、地理位置、降雨量、蒸发量等因素都会直接影响卤水(液体盐)的产量，同时产品杂质(Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄ ^2-)含量高。多效蒸发法，是以海水为原料，通过多级强制蒸发制取液体盐，其能耗极高。

专利CN200510021859.1公开了一种水合肼生产过程中副产盐回收处理的方法，该方法包括制浆、盐浆和碱浆的分离、盐浆的处理步骤、碱浆的处理步骤和母液的回收利用等步骤，工艺复杂，且该工艺中不涉及含磷有机物的处理方法。

专利CN200510031311.5公开了一种回收利用含胺、酚、醚等易挥发或易分解有机杂质工业盐的工艺方法，该方法处理后的工业副产盐仅能达到工业用盐要求，不能满足离子膜烧碱用盐的高要求，且煅烧时间为4～10小时、处理成本高。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种以海水为原料，利用电渗析制盐的系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种海水制盐的系统，其包括沉砂池、纳滤膜过滤器、离子膜反应器和蒸发结晶器；所述沉砂池与所述纳滤膜过滤器连通，所述纳滤膜过滤器与所述离子膜反应器连通，所述离子膜反应器与所述蒸发结晶器连通；

海水经沉砂池取水后进入所述纳滤膜反应器，经过所述纳滤膜反应器处理后得到ED进水，所述ED进水经所述离子膜反应器处理后得到ED浓盐水和ED淡盐水，所述ED浓盐水进入所述蒸发结晶器处理即可得到盐。

其中，所述纳滤膜过滤器的滤膜的孔径为0.2～0.5μm，所述纳滤膜过滤器的跨膜压差为60～90Kpa。

其中，所述纳滤膜过滤器的操作压力为0.5至2.0MPa。

其中，所述纳滤膜过滤器采用的纳滤膜为一价离子选择膜。

其中，所述离子膜反应器的进水条件为COD≤200mg/L，硬度≤50mg/L，SS≤1。

其中，所述离子膜反应器包括膜堆、极区和压紧装置，其中所述膜堆采用的阴离子膜为均相离子选择膜ACS，阳离子膜为均相一价离子选择膜CIMS。

其中，所述离子膜反应器包括一台压紧装置和四组膜堆，所述四组膜堆设置在一台压紧装置中。

其中，所述离子膜反应器包括一级离子膜反应器和二级离子膜反应器，所述一级离子膜反应器的淡水管与所述二级离子膜反应器连通，所述二级离子膜反应器的浓水管以及所述一级离子膜反应器的浓水管均与所述蒸发结晶器连通。

其中，所述海水制盐的系统还包括机械过滤池，所述机械过滤池设置在所述沉砂池和所述纳滤膜过滤器之间，所述海水经过所述沉砂池取水后进入所述机械过滤池，然后再进入所述纳滤膜过滤器。

进一步的，所述机械过滤池上还设置有药剂投加装置。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型以海水为原料来制盐，通过合理的工艺设计提出了一种经济合理的制盐方法；与现有的制盐方法相比，本实用新型的制盐系统制得的盐的洁净度高，整个制盐过程几乎无废水废物排出，得到的副产物ED淡盐水可以作为海水淡化厂的原水进水，或者工业生产循环水补充水，以及沿海地区耐盐植物的浇灌用水。整个制盐方法环保节能，具有很高的经济效益和社会效益；同时采用了膜工艺，全程无污染，制盐效率高，制得的盐的纯度高达98％；

(2)本实用新型采用离子膜反应器处理ED进水后得到的ED浓盐水具有高洁净度的特点，可以直接制备高品质盐。采用本实用新型的方法能够使后续蒸发结晶器处理规模可减少75％，可降低20％以上的总体投资，蒸发面积大幅度缩小后，系统可节省60％的蒸汽耗量，降低40％以上运行能耗。

附图说明

图1为本实用新型的海水制盐的系统的一个实施例的整体示意图；

图2为本实用新型的海水制盐的系统的另一实施例的整体示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的海水制盐的系统的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1，本实用新型提供了一种海水制盐的方法，其包括沉砂池、纳滤膜过滤器、离子膜反应器和蒸发结晶器；所述沉砂池与所述纳滤膜过滤器连通，所述纳滤膜过滤器与所述离子膜反应器连通，所述离子膜反应器与所述蒸发结晶器连通；海水经沉砂池取水后进入所述纳滤膜反应器，经过所述纳滤膜反应器处理后得到ED进水，所述ED进水经所述离子膜反应器处理后得到ED浓盐水和ED淡盐水，所述ED浓盐水进入所述蒸发结晶器处理即可得到盐。以下分别进行描述。

沉砂池，采用沉砂池取水并对海水进行预处理后得到预处理海水；沉砂池主要是去除海水中的泥沙等。本实施例中采用沉砂池，沉砂池一方面可以取水，另一方面可以通过自然渗滤的方式对海水进行过滤；

纳滤膜反应器，从沉砂池出来的预处理海水进入纳滤膜反应器进行脱硬处理后得到ED进水，其中所述ED进水的COD≤200mg/L，硬度≤50mg/L(即钙镁离子形式Ca²⁺≤25mg/L,Mg²⁺≦25mg/L)；本实施例中设置纳滤膜反应器是为了使ED进水符合离子膜进水条件。

离子膜反应器，采用离子膜反应器对所述ED进水进行浓缩处理，所述ED进水经过离子膜反应器处理后得到ED浓盐水和ED淡盐水；其中所述ED浓盐水中的TDS为8000mg/L～12000mg/L，pH为6.5～8，COD≤200mg/L,SS≤1mg/L；ED淡盐水可以作为反渗透工序的进水或者工业生产循环水补充水，以及沿海地区耐盐植物的浇灌用水。经试验，ED淡水相占整个工艺的进水量的85％以上，这部分ED淡水相回用可以使海水淡化工厂的水利用率提高40％左右。同时产生的ED浓盐水可用于直接蒸发结晶器、或者PVC工业烧碱电解槽的精制盐水。

蒸发结晶器，采用蒸发结晶器对所述ED浓盐水进行蒸发结晶处理即可得到盐。对ED浓盐水进行蒸发结晶处理并控制终止温度在常压时为105.5～107.0℃，即可得到固体氯化钠和浓缩蒸发液，同时保持进出料平衡并控制浓缩蒸发液中氯化钠的质量百分含量8％～11％，氯化钾的质量百分含量12％～15％；这里终止温度的数值是实际压力下，实际温度根据查理定律换算成常压下的数值；优选的，蒸发结晶方式为强制蒸发或多效蒸发，终止温度为106.3℃，此过程优选使用MVR蒸汽热压缩蒸发结晶器或多效蒸发结晶器，最优为MVR蒸汽热压缩蒸发结晶器,提高了热能利用率，减少了蒸汽消耗量，从而相应的减少了二氧化碳排放量；还可以将得到的所述固体氯化钠经脱水、干燥，即得精制盐。

本实用新型的制盐系统采用离子渗析法以海水为原料制备盐，离子渗析法是随着电渗析膜技术进步发展而产生的一种新的制盐方法，它通过离子交换膜电渗析浓缩制取卤水，后续可真空蒸发制精制盐，也可以液体盐方式提供给工业生产直接采用。该法占地面积少，不受气候条件的影响，且产品纯度高。电渗析离子膜法所需人员只有我国制盐采用的盐田法的1/10～1/20。

离子膜法为电渗析法中采用特殊浓缩离子膜的一种技术路线，其技术特点对水中溶解盐进行高倍浓缩为目的，其原理为离子交换膜在直流电场下对溶液中电解质的阴阳离子进行选择透过，即阳离子可以透过阳膜，阴离子可以透过阴膜。离子膜反应器中通常包括由隔板和膜组成的隔室，其浓室中的阴离子向阳极方向迁移通过阴模而被淡室中的阳膜阻留在淡室中，阳离子则向阴极方向迁移通过阳膜而被浓室中的阴膜阻留在浓室中，由此淡室中的溶液可以淡化，浓室中的溶液则增加浓度，从而过到淡化，浓缩、精制的目的。离子交换膜是离子膜装置的最关键部分。一般认为实用的离子交换膜应具备：选择透过性良好，膜电阻小，较好的化学稳定性，较高的机械强度和良好的尺寸稳定性，较低的扩散性能和价格便宜等。此外，本实用新型的工艺的整体能耗水平低，离子膜反应器的工艺能耗取决于膜堆中离子迁徙过程中的电流利用的程度，它直接影响电渗析即电流效率和脱盐效果，经测试本工艺中膜堆平均电流效率≥85％，远高于一般电渗析装置的电流效率水平。

本实用新型主要采用离子膜脱盐/浓缩技术处理海水，离子膜的操作条件是在常温、常压下即可进行，并且其环境友好，运行过程无震动，无废弃物排放，操作条件非常温和，生产的浓盐水为高洁净度、COD≤50的盐水，可以直接制高品质工业盐，同时离子膜系统对进水水质、水量变化的耐受性好，具有适用条件宽优点。本实用新型产生的ED浓盐水的NaCl含量高，采用本实用新型的方法能够使后续蒸发结晶器处理规模可减少75％，可降低20％以上的总体投资，蒸发面积大幅度缩小后，系统可节省60％的蒸汽耗量，降低40％以上运行能耗。

同时为了提高离子膜反应器的寿命，提高离子膜反应器的处理效率，降低离子膜反应器的运行费用，本实用新型对离子膜浓缩工序的进水条件进行了限制，本实用新型限定ED进水应当符合COD含量为200mg/L以下，SS含量为1mg/L以下，硬度≤50mg/L，ED进水不能为氧化性水体等。为了达到ED进水条件，本实用新型在ED进水前采用了预处理处理(沉砂池)和脱硬工序(纳滤膜过滤器)。本实用新型采用纳滤膜过滤器和离子膜反应器有机结合，最大程度的提高了海水的处理效率，同时使得到的ED浓盐水的结晶度高，非常适合制盐使用。采用本实用新型的制盐系统可以将本实用新型的90％以上的进水提纯为淡水，同时能够得到纯度很高的制盐原料。

较佳的，作为一种可实施方式，其中，所述纳滤膜过滤器的滤膜的孔径为0.2～0.5μm，所述纳滤膜过滤器的跨膜压差为60～90Kpa。根据海水的特点，本实施例采用对二价或多价离子及分子量介于200～1000之间的有机物有较高脱除率的纳滤膜。所述纳滤膜孔径为纳米级，能够截留粒径0.001μm，分子量在200～1000的物质。本实用新型中为了使得离子膜反应器的处理效果好，使用寿命长，设置了进入离子膜反应器的进水的水质参数，即脱硬浓盐水的COD≤200mg/L，硬度≤50mg/L，SS≤1。这样的进水条件能够最大限度的提高离子膜反应器的使用寿命，从而降低运行费用。

进一步的，所述纳滤膜过滤器的操作压力为0.5至2.0MPa。

进一步的，所述纳滤膜过滤器采用的纳滤膜为一价离子选择膜。本实用新型的海水制盐的系统中采用了一价离子纳滤膜过滤器作为前置处理器，一方面是使离子膜反应器的进水符合离子膜反应器的要求，从而延长离子膜反应器的寿命，另一方面能够截留大部分非一价离子，从而减轻后续的离子膜反应器的处理压力，提高后续离子膜反应器的处理效率和使用寿命。

较佳的，作为一种可实施方式，所述离子膜反应器包括膜堆、极区和压紧装置，其中所述膜堆采用的阴离子膜为其中所述膜堆采用的阴离子膜为均相一价离子选择膜ACS，阳离子膜为均相一价离子选择膜CIMS。本实用新型中采用的一价离子选择透过性膜(阳、阴,以下简称一价选择透过膜)是指在电渗析过程中,优先透过一价(阳、阴)离子,而阻止二价(阳、阴)离子的膜。

在一个实施例中，所述离子膜反应器包括一台压紧装置和四组膜堆，所述四组膜堆设置在一台压紧装置中。离子膜反应器中采用离子膜膜堆；作为核心设备的离子膜膜堆，由1台压紧装置内的4组膜堆组成，其整套尺寸仅为2.5m×0.8m×1.6m，整套装置构造紧凑，清洗时可一人完成拆解和安装，便于现场管理和维护。本实用新型的离子膜反应器的(吨盐用电量折算)≤160kW·h/tNaCl，以进水水量(吨)折算计≤3kW·h/t，能耗性能达到国内(国际)先进水平。离子膜反应器是利用离子交换膜对阴阳离子的选择透过性能，在直流电场的作用下，使阴阳离子发生定向迁移，从而达到溶液分离、提纯和浓缩的目的。

较佳的，作为另一种可实施方式，参见图2，所述离子膜反应器包括一级离子膜反应器和二级离子膜反应器，所述一级离子膜反应器的淡水管与所述二级离子膜反应器连通，所述二级离子膜反应器的浓水管以及所述一级离子膜反应器的浓水管均与所述蒸发结晶器连通。

较佳的，作为一种较佳的实施例，参见图2，本实施例中所述海水制盐的系统还包括机械过滤池，所述机械过滤池设置在所述沉砂池和所述纳滤膜过滤器之间，所述海水经过所述沉砂池取水后进入所述机械过滤池，然后再进入所述纳滤膜过滤器。本实用新型的进水为海水，进水的水质一般为：TDS：30000～50000，硬度：500～800，COD：300～500，这部分进水的TDS含量很高，硬度很高，并且海水原水中可能含有有机物。因此，本实施例在纳滤过滤器之前还设置了机械过滤池。设置机械过滤池可以通过添加絮凝剂来去除海水中的钙、镁离子以及有机物。更优的，机械过滤池中还可以添加杀菌剂，本实施例设定机械过滤池的出水应当达到SS≦1,游离氯≦1.5。

进一步的，所述机械过滤池上还设置有药剂投加装置。该药剂投加装置用于投加絮凝剂、杀菌剂等药剂。

以下通过具体实施例进一步说明。

实施例一

参见图1，本实施例的海水制盐的系统包括：

沉砂池，沉砂池设置在滩涂上，通过沉砂池取水，海水经沉砂池自然渗滤后经提泵水站送入机械过滤池；

机械过滤池，在机械过滤池的海水进口处设计药剂投加点，通过计量投入适量的杀菌剂、絮凝剂等药剂对海水进行杀菌、絮凝沉淀以及过滤处理，使得机械过滤池的出水符合SS≦1,游离氯≦1.5；

纳滤膜过滤器；纳滤膜过滤器的进水为经过机械过滤池处理的海水，(本实施例中纳滤膜过滤器的进水水量为2.46m³/h，经过纳滤膜过滤器处理后能够得到0.83m³/h的滤出液和1.63m³/h的ED进水，本实施例中的纳滤膜的孔径为10纳米，操作压力一般为1.0MPa；纳滤膜工序主要对海水水质中的COD有机物、硬度离子等进行一定的脱除，纳滤膜滤除液水质设计参数：流量(m³/h)0.83，TDS(mg/L)33981，COD40，硬度(mg/L)870。纳滤膜工序选择定制特种纳滤膜，对二价或多价离子及分子量介于200～1000之间的有机物有较高脱除率，要求对水中Ca²⁺、Mg²⁺等离子达到90％的脱除率，同时对水的利用率≧80％。

离子膜反应器；离子膜反应器的进水为ED进水，经过离子膜反应器处理后能够得到0.2m³/h的ED浓盐水(TDS为201200mg/L)和1.43m³/h的ED淡盐水(TDS为11061mg/L)；

蒸发结晶器，采用蒸发结晶器对ED浓盐水进行蒸发结晶处理即可得到盐。

本实施例中的离子膜反应器采用阴/阳离子膜分别为一价离子选择膜ACS-CIMS组成离子膜器，四个膜堆为一级一段式排列，稳定工作状态下两相浓差倍数可达15倍，本工艺中膜堆平均电流效率≥85％，远高于一般电渗析装置的电流效率水平。离子膜反应器中采用的离子膜为日本产均相一价离子膜膜片，四个膜堆为一级一段式排列。

本实施例中的进水为渤海湾外海水，海水的水质见表1

表1渤海湾外海水水质参数

指标名称	指标含量	指标名称	指标含量
				pH	7.8-8.5	K⁺(mg·L^-1)	393-405
浊度(NTU)	10	Na⁺(mg·L^-1)	11,042-11,451
				TDS(mg·L^-1)	34,227-35,562	Ca²⁺(mg·L^-1)	404-419
SDI	>5	Mg²⁺(mg·L^-1)	1289-1325
				COD(mg·L^-1)	70	Cl^-(mg·L^-1)	18,906-19,565
总硬度(mg·L^-1)	597	SO₄ ^2-(mg·L^-1)	2342-23965 -->
				总碱度(mg·L^-1)	200	HCO₃ ^-(mg·L^-1)	142-148

本实施例得到的ED浓盐水的水质见表2。

表2ED浓盐水的水质参数

指标名称	指标含量	指标名称	指标含量
				pH	7.8-8.5	K⁺(mg·L^-1)	393-405
浊度(NTU)	10	Na⁺(mg·L^-1)	55,172-56,081
				TDS(mg·L^-1)	201200-218453	Ca²⁺(mg·L^-1)	762-773
SDI	<2	Mg²⁺(mg·L^-1)	471-498

COD(mg·L^-1)	0	Cl^-(mg·L^-1)	92,249-93,381
				总硬度(mg·L^-1)	5	SO₄ ^2-(mg·L^-1)	286-301
总碱度(mg·L^-1)	350	HCO₃ ^-(mg·L^-1)	279-285

本实施例得到的ED浓盐水的TDS为201200mg/L，其中93％为NaCl，各组成比例比较稳定，符合QB/T1879-2001行业标准。

实施例二

本实施例的其他设备与实施例一相同，不同之处在于本实施例中的离子膜反应器包括一级离子膜反应器和二级离子膜反应器。一级离子膜反应器的一级ED淡盐水进入二级离子膜反应器进一步处理得到二级ED淡盐水和二级ED浓盐水。一级ED浓盐水和二级ED浓盐水混合后进入蒸发结晶器。二级ED淡盐水可以作为作为反渗透工序的进水或者工业生产循环水补充水，以及沿海地区耐盐植物的浇灌用水。

实施例二得到的ED浓盐水(总)的水质参数见表3。

表3实施例二的ED浓盐水的水质参数

实施例二采用了两级离子膜过滤，经试验在同等进水量的条件下，经过两级离子膜过滤后能够得到ED总淡盐水量为进水1.51m³/h，这样整体ED淡盐水的回用率能够达到90％以上。

本工艺连续稳定生产，产品液体盐(NaCl含量200g/L)的质量稳定。电渗析浓缩海水制盐过程电流效率80～84％，脱盐率在20～30％，所制得液体盐中NaCl的含量可达200g/L，每吨NaCl的直流电耗为160～180kWh。

从上面的数据可以看出：

(1)ED淡盐水与ED浓盐水的盐水浓差倍数比≥10，浓差倍数较大。

(2)本申请工艺经离子膜反应器对海水浓缩处置，分别产生ED淡盐水和ED浓盐水两种出水，其中ED淡盐水的出水水量占ED进水总量的85％，TDS≤27061mg/L，ED浓盐水的出水水量占进水总量的15％，TDS≥228820mg/L，整个离子膜反应器的系统水利用率≥93％。

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权利要求为准。

Claims

1.一种海水制盐的系统，其特征在于，包括沉砂池、纳滤膜过滤器、离子膜反应器和蒸发结晶器；所述沉砂池与所述纳滤膜过滤器连通，所述纳滤膜过滤器与所述离子膜反应器连通，所述离子膜反应器与所述蒸发结晶器连通；

2.根据权利要求1所述的海水制盐的系统，其特征在于，所述纳滤膜过滤器的滤膜的孔径为0.2～0.5μm，所述纳滤膜过滤器的跨膜压差为60～90Kpa。

3.根据权利要求1所述的海水制盐的系统，其特征在于，所述纳滤膜过滤器的操作压力为0.5至2.0MPa。

4.根据权利要求1所述的海水制盐的系统，其特征在于，所述纳滤膜过滤器采用的纳滤膜为一价离子选择膜。

5.根据权利要求1所述的海水制盐的系统，其特征在于，所述离子膜反应器的进水条件为COD≤200mg/L，硬度≤50mg/L，SS≤1。

6.根据权利要求1所述的海水制盐的系统，其特征在于，所述离子膜反应器包括膜堆、极区和压紧装置，其中所述膜堆采用的阴离子膜为均相离子选择膜ACS，阳离子膜为均相一价离子选择膜CIMS。

7.根据权利要求6所述的海水制盐的系统，其特征在于，所述离子膜反应器包括一台压紧装置和四组膜堆，所述四组膜堆设置在一台压紧装置中。

8.根据权利要求1所述的海水制盐的系统，其特征在于，所述离子膜反应器包括一级离子膜反应器和二级离子膜反应器，所述一级离子膜反应器的淡水管与所述二级离子膜反应器连通，所述二级离子膜反应器的浓水管以及所述一级离子膜反应器的浓水管均与所述蒸发结晶器连通。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的海水制盐的系统，其特征在于，所述海水制盐的系统还包括机械过滤池，所述机械过滤池设置在所述沉砂池和所述纳滤膜过滤器之间，所述海水经过所述沉砂池取水后进入所述机械过滤池，然后再进入所述纳滤膜过滤器。

10.根据权利要求9所述的海水制盐的系统，其特征在于，所述机械过滤池上还设置有药剂投加装置。