CN102633389A - 处理反渗透浓水获得淡水的方法及设备 - Google Patents

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高振海
马军
王济虎
石梅生
田涛
张俊民
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Abstract

本发明提供一种处理反渗透浓水获得淡水的方法及设备。其中，方法包括对反渗透浓水进行软化预处理和除颗粒杂质预处理，获得预处理产水；对所述预处理产水进行增压；通过纳滤处理工艺对经增压后的所述预处理产水进行除硬度、脱盐及除有机物处理，获得纳滤软水；通过电去离子工艺对所述纳滤软水进行脱盐处理，获得所需淡水。上述采用了纳滤处理工艺和电去离子处理工艺的集成工艺，纳滤处理工艺操作压力较低，低操作压力意味着能耗低，同时，电去离子工艺对纳滤处理工艺的产水进一步除盐，获得所需淡水。

Description

处理反渗透浓水获得淡水的方法及设备
技术领域
本发明涉及水处理技术，尤其涉及一种处理反渗透浓水获得淡水的方法及设备。
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，它的基本原理是：原水在高于渗透压差的压力作用下，水份通过半透膜进入膜的低压侧，而原水中的盐份被阻挡在膜的高压侧，并随浓水排出，通过RO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RO技术处理后，分为两部分：初级纯水和RO浓水。采用RO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RO浓水排放。目前大多数企业都将大量的RO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RO浓水处理技术中，专利号为ZL200820168798.0、ZL200920105399.4、ZL200920037872.X、ZL201020589686.X，及申请号为200810224666.X、201010192131.6的文件披露了一些RO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处理，最后用RO技术深度处理RO浓水。采用RO技术处理RO浓水所需的操作压力较高，导致设备投资和运行费用较高的问题，而且上述技术中处理的RO浓水含盐量大多未达到5000mg/L的程度。
发明内容
本发明提供一种处理RO浓水获得淡水的方法及设备，用以获得所需淡水，并降低RO浓水处理设备的投资及运行费用。
本发明提供一种处理RO浓水获得淡水的方法，包括：
对RO浓水进行软化预处理和除颗粒杂质预处理，获得预处理产水；
对所述预处理产水进行增压；
通过纳滤(Nanofiltration，简称NF)处理工艺对经增压后的所述预处理产水进行除硬度、脱盐及除有机物处理，获得NF软水；
通过电去离子(Electrodeionization，简称EDI)工艺对所述NF软水进行脱盐处理，获得所需淡水。
如上所述的方法，其中，对RO浓水进行软化预处理包括：通过软水器对所述RO浓水进行软化预处理，以降低所述RO浓水的硬度。
如上所述的方法，其中，对RO浓水进行除颗粒杂质预处理包括：通过过滤器对所述RO浓水进行除颗粒杂质预处理，以除去所述RO浓水中的颗粒杂质。
如上所述的方法，其中，所述NF处理工艺中通过NF膜组件对所述预处理产水进行除硬度、脱盐及除有机物处理。
如上所述的方法，其中，所述NF处理工艺中，所述NF膜组件的操作压力为0.5MPa～3MPa。
如上所述的方法，其中，所述NF处理工艺的脱盐率为50％～90％。
如上所述的方法，其中，所述EDI工艺中通过EDI膜堆对所述NF软水进行脱盐处理。
如上所述的方法，其中，所述EDI膜堆的操作电流密度为1mA/cm2～100mA/cm2。
如上所述的方法，其中，所述RO浓水的含盐量为2000mg/L～5000mg/L。
如上所述的方法，其中，所述NF软水的含盐量为1000mg/L～2000mg/L。
本发明还提供一种处理RO浓水获得淡水的设备，包括：
软水器，用于对RO浓水进行软化预处理；
过滤器，与所述软水器相连，用于对所述软水器软化预处理的所述RO浓水进行除颗粒杂质预处理，获得预处理产水；
增压泵，与所述过滤器相连，用于对所述预处理产水进行增压；
NF膜组件，与所述增压泵连接，用于对增压后的所述预处理产水进行除硬度、脱盐及除有机物处理，获得NF软水；
EDI膜堆，与所述NF膜组件连接，用于对所述NF软水进行脱盐处理，获得所需淡水。EDI膜堆的浓水返回软水器前再重新处理。
如上所述的设备，其中，还包括：
极水水箱，与所述EDI膜堆连接，用于向所述EDI膜堆的极水室供水。EDI膜堆的极水排放掉。
本发明提供的处理RO浓水获得淡水的方法及设备，采用了NF处理工艺和EDI处理工艺的集成工艺，NF处理工艺操作压力较低，低操作压力意味着能耗低，同时，EDI工艺对NF处理工艺的产水进一步除盐，获得所需淡水。
附图说明
图1为本发明处理RO浓水获得淡水的方法实施例的流程图；
图2为本发明处理RO浓水获得淡水的设备实施例的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明处理RO浓水获得淡水的方法实施例的流程图；如图1所示，本发明RO浓水获得淡水的方法的实施例，包括：
步骤100：对RO浓水进行软化预处理和除颗粒杂质预处理，获得预处理产水；
步骤200：对所述预处理产水进行增压；
步骤300：通过NF处理工艺对经增压后的所述预处理产水进行除硬度、脱盐及除有机物处理，获得NF软水；
步骤400：通过EDI工艺对所述NF软水进行脱盐处理，获得所需淡水。
上述方案，采用了NF处理工艺和EDI处理工艺的集成工艺，NF处理工艺操作压力较低，低操作压力意味着能耗低，同时，EDI工艺对NF处理工艺的产水进一步除盐，获得所需淡水。
本方案中，处理的RO浓水为高含盐量的RO浓水。
基于上述实施例，进一步地，通过软水器对RO浓水进行软化预处理，以降低RO浓水的硬度。
基于上述实施例，进一步地，通过过滤器对RO浓水进行除颗粒杂质预处理，以除去RO浓水中的大颗粒杂质，对后续设备(特别是增压泵)提供有效保护。
在实际应用中，可以先采用软水器对RO浓水进行软化预处理，然后在对软化处理后的RO浓水进行除颗粒杂质预处理。
基于上述实施例，进一步地，NF处理工艺中通过NF膜组件对预处理产水进行除硬度、脱盐及除有机物处理，此处的脱盐是指部分脱盐，即仅脱去预处理产水中的一部分盐分。NF膜组件中的分离层较为疏松，因此，其需要的操作压力较低，即NF膜组件在较低的操作压力下可获得较高的水通量，由于NF膜组件的操作压力较低，则与其连通的管路系统也可以采用耐压较低的元件，因此设备的投入和运行费用可大大降低。通过NF处理工艺可以有效的去除RO浓水中硬度、铁、色度以及三卤甲烷等物质，以对RO浓水进行软化。
在实际应用中，NF膜组件的操作压力可以选择为0.5MPa～3MPa，NF膜组件的操作压力取决于RO浓水的含盐量，NF处理工艺的脱盐率为50％～90％。
基于上述实施例，进一步地，EDI工艺中通过EDI膜堆对NF软水进行脱盐处理。与RO工艺不同的是，EDI工艺是将占水溶液的少量部分的溶质迁移出去而获得脱盐水，即淡水，由于EDI是常压膜过程，因此，其脱盐的能耗较低。
在实际应用中，RO浓水的含盐量为2000mg/L～5000mg/L的高含盐量RO浓水，pH值为7～8，硬度为50mg/L～300mg/L(以CaCO3计)，总有机碳(Total Organic Carbon，简称TOC)1mg/L～10mg/L。
NF的操作压力为0.5MPa～3MPa，水回收率为50％～75％，脱盐率为50％～90％，NF产水硬度小于1mg/L，NF产水TOC小于0.1mg/L，NF产水(即NF软水)含盐量为1000mg/L～2000mg/L。
EDI膜堆操作电流密度为1mA/cm2～100mA/cm2，EDI产水，即获得的所需淡水达到GB5749-2006国家生活饮用水卫生标准。
为了验证上述方法，本发明对不同工艺参数下的情况进行了试验，RO浓水处理效果如下：
1、RO浓水含盐量2420mg/L，pH约8.0，硬度150mg/L(以CaCO3计)，TOC含量约为4mg/L。
NF装置的NF膜组件操作压力2.1MPa、水回收率80％，所得产水含盐量为1250mg/L，硬度＜1mg/L(以CaCO3计)，TOC含量约为0.1mg/L。
EDI装置的膜堆操作电流密度为26mA/cm2，经过近200h的连续运行，所得产水含盐量为312mg/L，其他产水指标符合国家饮用水标准。EDI膜堆的浓水返回软水器前再重新处理，极水排放掉。
全套工艺的总能耗为2.2KWh/m3，水回收率则为75％。
2、RO浓水含盐量4800mg/L，pH约8.0，硬度220mg/L(以CaCO3计)，TOC含量约为4mg/L。
NF装置的NF膜组件操作压力3.0MPa、水回收率75％，所得产水含盐量为2480mg/L，硬度＜1mg/L(以CaCO3计)，TOC含量约为0.1mg/L。
EDI装置的膜堆由两个膜堆串联组成，操作电流密度分别为26mA/cm2、12mA/cm2，经过近200h的连续运行，所得产水含盐量为610mg/L，其他产水指标符合国家饮用水标准。EDI膜堆的浓水返回软水器前再重新处理，极水排放掉。
全套工艺的总能耗为3.5KWh/m3，水回收率则为70％。
由上试验结果可见，采用本发明的方法，可以对RO浓水进行处理获得可供饮用的淡水，且实现该方法的设备投入少，能耗低。
图2为本发明处理RO浓水获得淡水的设备实施例的结构示意图；如图2所示，本发明处理RO浓水获得淡水的设备的实施例，该设备包括软水器3，用于对RO浓水进行软化预处理；过滤器4，与软水器3相连，用于对软水器3软化预处理的RO浓水进行除颗粒杂质预处理，获得预处理产水；增压泵5，与过滤器4相连，用于对预处理产水进行增压；NF膜组件6，与增压泵5连接，用于对增压后的预处理产水进行除硬度、脱盐及除有机物处理，获得NF软水；EDI膜堆10，与NF膜组件7连接，用于对NF软水进行脱盐处理，获得所需淡水。
上述设备可以对RO浓水，特别是高含盐量的RO浓水进行淡化处理，且具有设备投入少，能耗低的优点。
上述设备对RO浓水的处理流程可参见上述方式实施例，这里不再赘述。
进一步地，基于上述实施例，本发明的设备还包括直流电源9，与EDI膜堆10连接，用于向EDI膜堆10供电。
进一步地，基于上述实施例，本发明的设备还包括极水水箱12，与EDI膜堆10连接，用于向EDI膜堆10的极水室供水。
在实际应用中，极水水箱12的来水可以是EDI处理工艺的产水，采用EDI处理工艺的产水为极水水箱12供水，并经输送泵13将极水水箱12内的水输送至EDI膜堆10的极水室，这样可以降低EDI极水室中电极反应的剧烈程度。当然也可以采用其它水源来为极水水箱12供水。
在实际应用中，RO浓水可储存在RO浓水水箱1中，并经增压泵2输送至软化器3进行软化预处理，软化预处理后的RO浓水被输送至过滤器4进行除大颗粒杂质预处理，之后，除大颗粒杂质预处理后的RO浓水经增压泵5泵送至NF膜组件6，以进行NF处理工艺，NF处理工艺的产水(即上述NF软水)被收集于NF产水水箱7，NF产水水箱7中的NF软水经输送泵8被输送至EDI膜堆的淡水室和浓水室，同时极水水箱12中的水通过输送泵13输送至EDI膜堆10的极水室以进行EDI处理工艺，EDI处理工艺的产水(即获得的所需淡水)被收集于淡水水箱11。EDI膜堆的浓水返回软水器前再重新处理，极水排放掉。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种处理反渗透浓水获得淡水的方法，其特征在于，包括：
对反渗透浓水进行软化预处理和除颗粒杂质预处理，获得预处理产水；
对所述预处理产水进行增压；
通过纳滤处理工艺对经增压后的所述预处理产水进行除硬度、脱盐及除有机物处理，获得纳滤软水；
通过电去离子工艺对所述纳滤软水进行脱盐处理，获得所需淡水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对反渗透浓水进行软化预处理包括：通过软水器对所述反渗透浓水进行软化预处理，以降低所述反渗透浓水的硬度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对反渗透浓水进行除颗粒杂质预处理包括：通过过滤器对所述反渗透浓水进行除颗粒杂质预处理，以除去所述反渗透浓水中的颗粒杂质。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳滤处理工艺中通过纳滤膜组件对所述预处理产水进行除硬度、脱盐及除有机物处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纳滤处理工艺中，所述纳滤膜组件的操作压力为0.5MPa～3MPa。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电去离子工艺中通过电去离子膜堆对所述纳滤软水进行脱盐处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电去离子膜堆的操作电流密度为1mA/cm2～100mA/cm2。
8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，所述反渗透浓水的含盐量为2000mg/L～5000mg/L。
9.一种处理反渗透浓水获得淡水的设备，其特征在于，包括：
软水器，用于对反渗透浓水进行软化预处理；
过滤器，与所述软水器相连，用于对所述软水器软化预处理的所述反渗透浓水进行除颗粒杂质预处理，获得预处理产水；
增压泵，与所述过滤器相连，用于对所述预处理产水进行增压；
纳滤膜组件，与所述增压泵连接，用于对增压后的所述预处理产水进行除硬度、脱盐及除有机物处理，获得纳滤软水；
电去离子膜堆，与所述纳滤膜组件连接，用于对所述纳滤软水进行脱盐处理，获得所需淡水。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括：
极水水箱，与所述电去离子膜堆连接，用于向所述电去离子膜堆的极水室供水。
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