CN101955286A - 一种浓盐水的脱盐处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种浓盐水的脱盐处理工艺，采用渗透蒸发技术对浓盐水进行脱盐处理并回收纯净水。浓盐水经调整pH值、过滤和升温后进入渗透蒸发器的热侧，利用真空泵对冷侧进行抽真空，形成冷、热两侧的蒸汽压差，热侧浓盐水中的液相水透过渗透蒸发膜转移至冷侧，以水蒸汽的形式存在，水蒸汽利用蒸汽压缩机进行压缩升温后与热侧废水进行热交换，蒸汽冷凝成液相水。本工艺使浓盐水最大限度提浓，除盐率高，出水电导率低。同时结合热量回收技术，大大降低了系统整体能耗，可用于反渗透浓排水、循环冷却排污水等废水的脱盐处理。

Description

一种浓盐水的脱盐处理工艺
技术领域
本发明属于水处理技术，特别涉及一种利用渗透蒸发技术脱除浓盐水中溶解性无机盐类的方法。
背景技术
在化工、电力、石油、冶金等行业生产过程中有大量的浓盐水排出，主要包括反渗透浓排水、循环冷却系统排污水和锅炉排污水。该类废水中含有大量的溶解性无机盐，电导率高于2000μs/cm，如直接排放将污染受纳水体。目前常用的脱盐工艺包括多效蒸发、电渗析和反渗透等，但均存在处理成本高，得水率低等缺点。
本发明采用的渗透蒸发工艺是用于液体混合物分离的一种新型膜技术，它是在液体混合物中组分蒸汽分压差的推动下，利用组分通过致密膜的溶解和扩散速度不同实现分离的过程。例如，膜的一侧与热的水溶液直接接触，另一侧直接或间接地与冷介质接触，由于两侧水的蒸汽压差的存在，热侧中的液相水在膜面处溶解、扩散并汽化，通过和冷介质的热交换被冷凝成液相，从而实现水和水中其他物质的分离。
渗透蒸发具有以下优点：(1)高选择性，通过选择合适的膜，可以达到很高的分离度，透过液十分纯净；(2)过程简单，预处理设施少，操作方便；(3)过程中不引入其他药剂，二次污染小；(4)可在较低温度下操作，可利用太阳能、地热、工业余热等廉价能源，能耗低。
渗透蒸发技术多应用于有机溶剂脱水、有机混合物分离等领域，目前，尚未见采用渗透蒸发技术进行浓盐水脱盐的报导。
由于渗透蒸发是一个相变的过程，汽化潜热的回收是影响系统热能利用效率的一个重要因素。渗透蒸发技术必须在实现热能的回收条件下才能降低系统整体能耗。
发明内容
本发明提出一种利用渗透蒸发和热量回收技术实现浓盐水脱盐的方法，该方法利用优先透水性渗透蒸发膜的选择，将渗透蒸发技术引入废水处理领域，同时通过汽化潜热的回收，大大提高系统的热能利用效率。
本发明所采用的技术方案是：采用一种浓盐水的脱盐处理工艺，该工艺包括步骤：
1)浓盐水首先进行预处理，包括调整pH值、过滤和加热升温；
2)预处理后的浓盐水进入渗透蒸发器的热侧进行内循环并对渗透蒸发器的冷侧抽真空，浓盐水中的液相水以冷、热两侧的蒸汽压差为驱动力，透过渗透蒸发膜，在冷侧以水蒸汽的形式存在；
3)利用蒸汽压缩机对透过膜的冷侧的水蒸汽进行压缩升温，然后与热侧浓盐水进行热交换，冷侧的水蒸汽冷凝成液相水，同时实现热量回收；
4)热侧浓盐水中的盐浓度逐渐提高，当达到一定浓缩倍数时，渗透蒸发器停止工作，将热侧的浓缩废液排出系统。
在步骤1中，所述浓盐水的pH值控制范围为5～8，过滤后悬浮颗粒物尺寸小于20μm，加热升温后浓盐水温度为45～60℃。
在步骤2中，所述冷侧真空度控制范围为10～30kPa。
在步骤4中，所述的所述的浓盐水电导率为2000μs/cm以上，浓缩后的盐水电导率达到20000μs/cm以上，即浓缩倍数控制在10倍以上。
在步骤2中，所述的渗透蒸发膜是一种含有SO3 -的高分子聚合物无孔化学隔膜，具有优先透水性，其厚度小于0.5mm，强度大于7×106Pa。
在步骤3中，所述的蒸汽压缩机属于速度型压缩机，在真空状态下工作，进出口压力差为0.5～5.0kPa，温度差为2～10℃。
本发明的有益效果是：
1.本发明采用渗透蒸发进行浓盐水的脱盐处理并制取纯净水，使浓盐水最大限度提浓，除盐率高，出水电导率低。
2.本发明可充分利用工业余热，同时结合热量回收技术，大大降低了系统整体能耗。
附图说明
图1为本发明的浓盐水脱盐处理工艺原理图。a为预处理装置，b为加热池，c为渗透蒸发工艺单元，d为热交换器，e为纯净水储槽，f为热侧循环水泵，g为蒸汽压缩机，h为真空泵，i为纯净水提升泵；1代表浓盐水、2代表工业余热蒸汽、3代表热侧循环水、4代表冷侧水蒸汽、5代表纯净水、6代表不可凝气体；箭头表示流向。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，对本发明进一步详细说明。
应用实例1：本发明在反渗透浓排水处理中的应用
反渗透(RO)脱盐广泛的应用在苦咸水淡化、医药生产、电子工业高纯水、饮料用水、化工生产、废水处理等许多领域。由于受到最大水回收率的限制，反渗透工艺必须排放浓缩液，该部分水量达到用水量的25％以上。
采用如附图1所示的脱盐方法，反渗透的浓盐水电导率为2000μs/cm左右，将反渗透工艺排放的浓盐水经过滤去除水中大于20μm的固体颗粒物，调整pH值至5～8后进入加热池；利用厂内工业余热蒸汽将浓盐水加热至45～60℃，而后进入渗透蒸发工艺单元的热侧进行内循环；冷侧利用真空泵将真空度调整至10～30kPa，在冷、热两侧水蒸汽压差的驱动下，热侧的液态水透过膜介质转化为水蒸汽；利用蒸汽压缩机将水蒸汽增压升温为过热蒸汽，而后进入热交换器与浓盐水进行热交换，水蒸汽发生相变化凝结成纯净水，汽化潜热回收至浓盐水中；随着冷侧纯净水的不断导出，热侧浓盐水中的盐浓度逐渐提高，当浓缩倍数达到10倍以上，即盐水电导率达到20000μs/cm以上时，渗透蒸发工艺单元停止工作，将热侧的浓缩废液排出系统。
该方法可将反渗透浓排水再次浓缩，提供优质的产品水，解决浓排水的出路问题，提高水的重复利用率。
本方法所使用的蒸汽压缩机属于速度型压缩机，可以在真空状态下工作，压缩机中高速旋转的叶片使通过它的气体加速，从而将速度能转化为压力。这种转化部分发生在旋转叶片上，部分发生在固定的扩压器或回流器挡板上。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种浓盐水的脱盐处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
1)浓盐水首先进行预处理，包括调整pH值、过滤和加热升温；
2)预处理后的浓盐水进入渗透蒸发器的热侧进行内循环并对渗透蒸发器的冷侧抽真空，浓盐水中的液相水以冷、热两侧的蒸汽压差为驱动力，透过渗透蒸发膜，在冷侧以水蒸汽的形式存在；
3)利用蒸汽压缩机对透过膜的冷侧的水蒸汽进行压缩升温，然后与热侧浓盐水进行热交换，冷侧的水蒸汽冷凝成液相水，同时实现热量回收；
4)热侧浓盐水中的盐浓度逐渐提高，当达到一定浓缩倍数时，渗透蒸发器停止工作，将热侧的浓缩废液排出系统。
2.根据权利要求1所述的浓盐水的脱盐处理工艺，其特征是：在步骤1中，所述浓盐水的pH值控制范围为5～8，过滤后悬浮颗粒物尺寸小于20μm，加热升温后浓盐水温度为45～60℃。
3.根据权利要求1或2所述的浓盐水的脱盐处理工艺，其特征是：在步骤2中，所述冷侧真空度控制范围为10～30kPa。
4.根据权利要求1所述的浓盐水的脱盐处理工艺，其特征是：所述的浓盐水电导率为2000μs/cm以上，浓缩后的盐水电导率达到20000μs/cm以上，即浓缩倍数控制在10倍以上。
5.根据权利要求1所述的浓盐水的脱盐处理工艺，其特征是：在步骤2中，所述的渗透蒸发膜是一种含有SO3 -的高分子聚合物无孔化学隔膜，具有优先透水性，其厚度小于0.5mm，强度大于7×106Pa。
6.根据权利要求1所述的浓盐水的脱盐处理工艺，其特征是：在步骤3中，所述的蒸汽压缩机属于速度型压缩机，在真空状态下工作，进出口压力差为0.5～5.0kPa，温度差为2～10℃。
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