CN102139984A - 反渗透浓水处理方法和反渗透浓水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反渗透浓水处理方法和反渗透浓水处理系统，其中方法包括将反渗透浓水进行加热；将加热后的反渗透浓水通入膜蒸馏组件以进行膜蒸馏处理工艺，得到水蒸汽；将所述水蒸汽通入汽液分离器，以将水蒸汽中掺杂的水滴分离出来；将所述水蒸汽通入换热器，以冷凝成初级纯水；将所述初级纯水通入电去离子膜堆进行电去离子处理工艺，得到高纯水。本发明提供的反渗透浓水处理方法和反渗透浓水处理系统可以从根本上处理反渗透浓水，提高反渗透浓水的处理效率。

Description

反渗透浓水处理方法和反渗透浓水处理系统

技术领域

本发明实施例涉及工业废水处理技术，尤其涉及一种反渗透浓水处理方法和反渗透浓水处理系统。

背景技术

水资源严重短缺已成为制约我国缺水地区经济发展的重要因素，如何节水和开辟新的“水源”、减少取水量，是可持续发展过程中必须面临的一个问题。

反渗透(Reverse Osmosis，简称RO)是近二十多年来发展起来的膜分离技术，可以去除原水中的大部分可溶性盐类和部分有机物，原水经过反渗透技术处理后，分为两部分：初级纯水和反渗透浓水。采用反渗透技术处理原水，原水的回收利用率，一般最高只能达到70％左右，仍有30％左右的反渗透浓水排放。目前大多数企业都将大量的反渗透浓水排放或作为低端的冲洗地面、浇花用水等，造成严重的资源浪费。

现有的反渗透浓水处理技术中，专利号为ZL200820168798.0、ZL200920105399.4，及申请号为200810224666.X、201010192131.6的文件均披露了一些反渗透浓水处理方法，如加药阻垢、臭氧或其他氧化剂氧化降解等作为前级先处理，最后用反渗透技术深度处理反渗透浓水。

现有技术存在以下问题：都采用传统的水处理技术，用反渗透技术处理反渗透浓水，处理效率低，没有从根本上解决反渗透浓水处理的难题。

发明内容

本发明实施例提供一种反渗透浓水处理方法和反渗透浓水处理系统，用以从根本上处理反渗透浓水，提高反渗透浓水的处理效率。

本发明实施例提供一种反渗透浓水处理方法，其中包括：

将反渗透浓水进行加热；

将加热后的反渗透浓水通入膜蒸馏组件以进行膜蒸馏处理工艺，得到水蒸汽；

将所述水蒸汽通入汽液分离器，以将水蒸汽中掺杂的水滴分离出来；

将所述水蒸汽通入换热器，以冷凝成初级纯水；

将所述初级纯水通入电去离子膜堆进行电去离子处理工艺，得到高纯水。

如上所述的反渗透浓水处理方法，优选的是：所述膜蒸馏处理工艺为真空膜蒸馏处理工艺。

如上所述的反渗透浓水处理方法，优选的是，将反渗透浓水进行加热处理包括：

将反渗透浓水通入换热器进行预热；

将预热后的所述反渗透浓水通入加热循环箱进行加热；

当监测到所述反渗透浓水的温度升高至设定值之后，采用膜蒸馏循环泵将所述反渗透浓水向膜蒸馏组件输送。

如上所述的反渗透浓水处理方法，优选的是，将所述水蒸汽通入汽液分离器，以将水蒸汽中掺杂的水滴分离出来之后，还包括：

将所述水滴冷凝成的液体返回至所述加热循环箱进行加热。

如上所述的反渗透浓水处理方法，优选的是，在将所述初级纯水通入电去离子膜堆进行电去离子处理工艺，得到高纯水之后，还包括：

将进行电去离子处理工艺得到的浓水作为反渗透浓水重新执行所述反渗透浓水处理方法。

如上所述的反渗透浓水处理方法，优选的是：

进行膜蒸馏处理工艺的操作温度为50℃～95℃，真空度为0.05MPa～0.09MPa，料液线速度10cm/min～50cm/min；电去离子膜堆的操作电流0.1A～3A，水线速度2cm/s～8cm/s。

本发明实施例还提供一种反渗透浓水处理系统，其中，包括：

膜蒸馏子系统，其包括

加热系统，用于对反渗透浓水进行加热处理；

膜蒸馏组件，与所述加热系统相连，用于对加热后的反渗透浓水进行膜蒸馏处理工艺，得到水蒸汽；

汽液分离器，与所述膜蒸馏组件相连，用于将所述水蒸汽中掺杂的水滴分离出来；

换热器，与所述汽液分离器相连，用于冷凝所述水蒸气，得到初级纯水；

电去离子子系统，其包括

电去离子膜堆，用于对所述初级纯水进行电去离子处理工艺，得到高纯水。

如上所述的反渗透浓水处理系统，优选的是，所述加热系统包括：

加热循环箱，与换热器连接，用于将通过所述换热器进行预加热的反渗透浓水进行加热处理；

膜蒸馏循环泵，连接在所述加热循环箱和膜蒸馏组件之间，用于将加热处理后的所述反渗透浓水泵入膜蒸馏组件。

如上所述的反渗透浓水处理系统，优选的是：

所述换热器包括加热通路、热工质通路和冷凝通路；

所述热工质通路与热工质源连通，用于通入热工质；

所述加热通路与所述加热循环箱连接，用于对通入的所述反渗透浓水进行预热；

所述冷凝通路与所述汽液分离器相连，用于对通入的水蒸汽进行冷凝。

如上所述的反渗透浓水处理系统，优选的是，所述电去离子子系统还包括：

直流电源，与所述电去离子膜堆连接，用于向所述电去离子膜堆供电。

本发明实施例提供的反渗透浓水处理方法和反渗透浓水处理系统，由于采用膜蒸馏处理工艺和电去离子处理工艺的集成工艺，与传统的反渗透浓水处理方法有本质的不同，可以从根本上解决处理反渗透浓水的难题，将反渗透浓水深度处理回用，提高了反渗透浓水处理效率，并且还具有以下优点：首先，膜蒸馏处理工艺的操作温度低，无需将溶液加热至沸腾，其次，蒸发面积大；并且操作压力低，脱盐率高，膜污染少，出水水质高，且几乎不受原水水质的影响；再次，膜蒸馏处理工艺操作参数适中，不需要高压机械和耐压结构，并且具有良好的水通量；最后，电去离子处理工艺可连续脱盐，并且可以深度脱盐，经过电去离子处理工艺得到的纯水水质好，处理效率高。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的反渗透浓水处理方法的流程图。

图2为本发明实施例二提供的反渗透浓水处理方法的流程图。

图3为本发明实施例三提供的反渗透浓水处理系统的示意图。

图4为本发明实施例四提供的反渗透浓水处理系统的示意图。

附图标记：

1-膜蒸馏子系统；  2-电去离子子系统；

11-加热系统；     12-膜蒸馏组件；

13-汽液分离器；   14-换热器；

15-膜蒸馏产水箱； 21-电去离子膜堆；

22-直流电源；     23-电去离子产水箱；

111-加热循环箱；  112-膜蒸馏循环泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的反渗透浓水处理方法的流程图，结合图1详细说明本实施例。本发明实施例一提供一种反渗透浓水处理方法，其包括以下步骤：

步骤A01、将反渗透浓水进行加热；

步骤A02、将加热后的反渗透浓水通入膜蒸馏组件以进行膜蒸馏处理工艺，得到水蒸汽；

步骤A03、将水蒸汽通入汽液分离器，以将水蒸汽中掺杂的水滴分离出来；

步骤A04、将水蒸汽通入换热器，以冷凝成初级纯水；

步骤A05、将初级纯水通入电去离子膜堆进行电去离子处理工艺，得到高纯水。

本发明实施例一提供的反渗透浓水处理方法，由于采用膜蒸馏处理工艺和电去离子处理工艺的集成工艺，与传统的反渗透浓水处理方法有本质的不同，可以从根本上解决处理反渗透浓水的难题，将反渗透浓水深度处理回用，提高了反渗透浓水处理效率，还具有以下优点：首先，膜蒸馏处理工艺的操作温度低，无需将溶液加热至沸腾，其次，蒸发面积大；并且操作压力低，脱盐率高，膜污染少，出水水质高，且几乎不受原水水质的影响；再次，膜蒸馏处理工艺操作参数适中，不需要高压机械和耐压结构，并且具有良好的水通量；最后，电去离子处理工艺可连续脱盐，并且可以深度脱盐，经过电去离子处理工艺得到的纯水水质好，处理效率高。

对反渗透浓水的加热方式有多种，可以利用专门的加热设备进行加热，考虑到节约能源，也可以利用工业生产中的废热、地热或太阳能等低品位热源，对反渗透浓水加热。本发明实施例一对此不作限定。

另外，本发明实施例一提供的反渗透浓水处理方法不局限于处理反渗透浓水，同样适用于处理其他工业废水。使用本发明实施例一提供的反渗透浓水处理方法得到的高纯水可直接使用，电去离子处理工艺得到的浓水可以再次进行反渗透浓水处理，极水为不可再处理水，可以直接排放，但极水的比例只占到整个反渗透浓水的1％左右，本发明实施例提供的反渗透浓水处理方法的处理效率高。

在上述技术方案基础之上，优选的是，膜蒸馏处理工艺为真空膜蒸馏处理工艺。真空膜蒸馏处理工艺通量大、分离系数高、设备简单、易于操作和实现。

实施例二

图2为本发明实施二提供的反渗透浓水处理方法的流程图，如图2所示，本发明实施例二在实施例一的基础之上，将反渗透浓水进行加热处理的优选实现方式如以下步骤所示：

步骤101、将反渗透浓水通入换热器进行预热，该换热器可以与冷凝所使用的换热器为同一换热器，换热器一般具有多通路结构；

步骤102、将预热后的反渗透浓水通入加热循环箱进行加热；

步骤103、当监测到反渗透浓水的温度升高至设定值之后，采用膜蒸馏循环泵将反渗透浓水向膜蒸馏组件输送。

反渗透浓水一般在工业生产中产生，工业生产中存在大量工业废热，将工业废热作为换热器的供应能源是一种有效的废热利用方式，本发明实施例二利用换热器对反渗透浓水先进行预热，随后再进行加热处理，可以减少加热循环箱的能源消耗，节约能源。实际应用中，通过膜蒸馏处理工艺得到的水蒸气难免混有小水滴，需要对水蒸气进行处理以去除其中掺杂的小水滴，将水蒸气通过汽液分离器之后会得到小水滴凝聚成的液体，所以本发明实施例二提供的反渗透浓水处理方法还可以包括以下步骤：将水蒸汽中掺杂的水滴分离出来之后，还包括步骤A06，将水滴凝聚成的液体返回至加热循环箱进行加热，如图2所示。

将初级纯水通入电去离子膜堆进行电去离子处理工艺的优选实现方式如步骤105所示，采用电去离子增压泵将初级纯水输送至电去离子膜堆进行电去离子处理工艺。实际使用中，不使用电去离子增压泵也可以完成初级纯水至电去离子膜堆的输送，但使用电去离子增压泵后，输送更加稳定，输送效率也会提高。

电去离子处理之后得到的高纯水往往不会立即被使用，需要采用储水装置对纯水进行储存，所以，在将初级纯水通入电去离子膜堆进行电去离子处理工艺之后，还包括步骤A07：将高纯水输送至电去离子产水箱进行存储。

可选的是，在将水蒸汽通入换热器，以冷凝成初级纯水之后，还包括步骤104：将初级纯水输送至膜蒸馏产水箱进行存储。

电去离子处理工艺之后产生的浓水，可以再次进行处理，所以，在将初级纯水通入电去离子膜堆进行电去离子处理工艺，得到高纯水之后，还包括步骤A08：将电去离子处理工艺得到的浓水作为反渗透浓水重新执行反渗透浓水处理方法。

实际应用中，优选的是：进行膜蒸馏处理工艺的操作温度为50℃～95℃，真空度为0.05MPa～0.09MPa，料液线速度10cm/min～50cm/min；电去离子膜堆的操作电流0.1A～3A，水线速度2cm/s～8cm/s。在此操作条件下，经由膜蒸馏处理工艺得到的初级纯水的电导率为6.0μS/cm左右，总有机碳(TOC)含量约为600μg/L，经过电去离子处理工艺得到的高纯水的电阻率达到15.5MΩ·cm以上，TOC含量约为100μg/L，极水的排放率在1％左右，即，使用本发明实施例二提供的反渗透浓水处理方法得到的纯水可以达到高纯水的程度，且处理效率高，极水的排放率低。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的反渗透浓水处理系统的示意图，下面结合图3详细说明本发明实施例三。本发明实施例三提供一种反渗透浓水处理系统，其包括膜蒸馏子系统1和电去离子子系统2；膜蒸馏子系统1具体包括加热系统11，用于对反渗透浓水进行加热处理；膜蒸馏组件12，与加热系统11相连，用于对加热后的反渗透浓水进行膜蒸馏处理工艺，得到水蒸汽；汽液分离器13，与膜蒸馏组件12相连，用于将水蒸汽中掺杂的水滴分离出来；换热器14，与汽液分离器13相连，用于冷凝水蒸气，得到初级纯水；电去离子子系统2具体包括电去离子膜堆21，用于对初级纯水进行电去离子处理工艺，得到高纯水。

本发明实施例三提供的反渗透浓水处理系统可以使用本发明任意实施例提供的反渗透浓水处理方法对反渗透浓水进行处理。本发明实施例三采用膜蒸馏子系统与电去离子子系统两种系统加以集成，可以从根本上解决处理反渗透浓水效率低的问题，并且处理后得到的纯水可直接作为高纯水使用，打破了目前工业废水处理仅仅满足低端使用的常规，提高了反渗透浓水的处理效率。

实施例四

本发明实施例四在实施例三的基础之上，优选的是，膜蒸馏子系统还包括：膜蒸馏产水箱15，连接在换热器14和电去离子膜堆21之间，用于存储初级纯水。如图4所示。

膜蒸馏处理子系统和电去离子处理子系统的处理效率不一定同步，在两个子系统之间增加膜蒸馏产水箱一方面可有效存储膜蒸馏处理工艺得到的初级纯水，另一方面也是为了协调两个子系统的处理效率。

加热系统11的优选实施方式为：包括：加热循环箱111，与换热器14连接，用于将通过换热器14进行预加热的反渗透浓水进行加热处理；膜蒸馏循环泵112，连接在加热循环箱111和膜蒸馏组件12之间，用于将加热处理后的反渗透浓水泵入膜蒸馏组件12。

换热器14包括加热通路、热工质通路和冷凝通路；热工质通路与热工质源连通，用于通入热工质；加热通路与加热循环箱111连接，用于对通入的反渗透浓水进行预热；冷凝通路与汽液分离器13相连，用于对通入的水蒸汽进行冷凝。

实际应用中，可选的是，电去离子子系统1还包括：电去离子产水箱23，连接电去离子膜堆21之后，用于存储高纯水。

在上述技术方案基础之上，优选的是，电去离子子系统2还包括：直流电源22，与电去离子膜堆21连接，用于向电去离子膜堆21供电。如图4所示。

本发明实施例四提供的反渗透浓水处理系统，采用膜蒸馏子系统和电去离子子系统构成整个反渗透浓水处理系统，可以从根本上解决反渗透浓水的处理问题，处理方法先进，效率高，且可以实现对反渗透浓水的循环处理。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种反渗透浓水处理方法，其特征在于，包括：

将反渗透浓水进行加热；

将加热后的所述反渗透浓水通入膜蒸馏组件以进行膜蒸馏处理工艺，得到水蒸汽；

将所述水蒸汽通入汽液分离器，以将水蒸汽中掺杂的水滴分离出来；

将所述水蒸汽通入换热器，以冷凝成初级纯水；

将所述初级纯水通入电去离子膜堆进行电去离子处理工艺，得到高纯水。

2.根据权利要求1所述的反渗透浓水处理方法，其特征在于，所述膜蒸馏处理工艺为真空膜蒸馏处理工艺。

3.根据权利要求1所述的反渗透浓水处理方法，其特征在于，将反渗透浓水进行加热处理包括：

将所述反渗透浓水通入换热器进行预热；

将预热后的所述反渗透浓水通入加热循环箱进行加热；

当监测到所述反渗透浓水的温度升高至设定值之后，采用膜蒸馏循环泵将所述反渗透浓水向膜蒸馏组件输送。

4.根据权利要求3所述的反渗透浓水处理方法，其特征在于，将所述水蒸汽通入汽液分离器，以将水蒸汽中掺杂的水滴分离出来之后，还包括：

将所述水滴凝聚成的液体返回至所述加热循环箱进行加热。

5.根据权利要求1所述的反渗透浓水处理方法，其特征在于，在将所述初级纯水通入电去离子膜堆进行电去离子处理工艺，得到高纯水之后，还包括：

将进行电去离子处理工艺得到的浓水作为反渗透浓水重新执行所述

反渗透浓水处理方法。

6.根据权利要求1所述的反渗透浓水处理方法，其特征在于：

进行膜蒸馏处理工艺的操作温度为50℃～95℃，真空度为0.05MPa～0.09MPa，料液线速度10cm/min～50cm/min；

电去离子膜堆的操作电流0.1A～3A，水线速度2cm/s～8cm/s。

7.一种反渗透浓水处理系统，其特征在于，包括：

膜蒸馏子系统，其包括：

加热系统，用于对反渗透浓水进行加热处理；

膜蒸馏组件，与所述加热系统相连，用于对加热后的反渗透浓水进行膜蒸馏处理工艺，得到水蒸汽；

汽液分离器，与所述膜蒸馏组件相连，用于将所述水蒸汽中掺杂的水滴分离出来；

换热器，与所述汽液分离器相连，用于冷凝所述水蒸气，得到初级纯水；

电去离子子系统，其包括：

电去离子膜堆，与所述换热器相连，用于对所述初级纯水进行电去离子处理工艺，得到高纯水。

8.根据权利要求7所述的反渗透浓水处理系统，其特征在于，所述加热系统包括：

加热循环箱，与换热器连接，用于将通过所述换热器进行预加热的反渗透浓水进行加热处理；

膜蒸馏循环泵，连接在所述加热循环箱和膜蒸馏组件之间，用于将加热处理后的所述反渗透浓水泵入膜蒸馏组件。

9.根据权利要求7所述的反渗透浓水处理系统，其特征在于：

所述换热器包括加热通路、热工质通路和冷凝通路；

所述热工质通路与热工质源连通，用于通入热工质；

所述加热通路与所述加热循环箱连接，用于对通入的所述反渗透浓水进行预热；

所述冷凝通路与所述汽液分离器相连，用于对通入的水蒸汽进行冷凝。

10.根据权利要求7所述的反渗透浓水处理系统，其特征在于，所述电去离子子系统还包括：

直流电源，与所述电去离子膜堆连接，用于向所述电去离子膜堆供电。

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