CN103357247A - 洗涤系统和洗涤方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种洗涤系统和洗涤方法。洗涤系统包括：收集水箱，用于存储一级反渗透浓水；收集水槽，与收集水箱相导通，用于容纳一级反渗透浓水；循环水泵，与收集水槽相连接，用于抽取收集水槽中的一级反渗透浓水；喷嘴，与循环水泵相连接，用于喷洒一级反渗透浓水；填充物放置区，与收集水槽相导通，用于容置填充物，废气从填充物放置区下部通入填充物放置区中，填充物中的一级反渗透浓水吸收废气中的可溶物后，流入收集水槽中。本发明洗涤系统和洗涤方法可以大大提高一级反渗透浓水的回收利用率。而由于使用工业界一般废弃的一级反渗透浓水替代自来水用于废气洗涤供水，因此节约了大量的自来水，不仅节约了经济成本，而且可以减少环境污染。

Description

洗涤系统和洗涤方法

技术领域

本发明涉及一种洗涤系统和洗涤方法，尤其涉及一种利用反渗透浓水进行废气洗涤的洗涤系统和洗涤方法。

背景技术

在纯水制造的过程中普遍利用反渗透法，以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离。对半透膜一侧的料液（溶液）施加压力，当压力超过半透膜的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。在半透膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液。而高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。例如用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。

而纯水制造方法中的第一组反渗透称作一级反渗透或一次反渗透，只有一组反渗透装置的，仍被视作一级反渗透。一级反渗透浓水（也称一级反渗透浓缩水）由于富含反渗透膜截留下来的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，其电导率指标一般比进水高1.5--2倍左右，工业中一般认为回收价值不大，作为废水，直接排废处理。以一个节水率75%的产水量5吨/小时的反渗透装置为例，一级反渗透浓水排放量约为1.25吨/小时，连续生产情况下，一级反渗透废水排放量大，是工厂废水的主要来源之一。

在半导体、光电、光伏工厂中会产生大量废气，可以利用水来溶解废气中的亲水化学物质。由于废气在水中的溶解度是有限的，以达到高效去除废气中亲水化学物质的需要，因此废气洗涤塔对水的消耗是必须的，当工厂废气排放量大时，消耗的自来水量也是较大的。

本发明利用一级反渗透浓水，回收到收集水箱中，替代自来水，通过水泵为酸碱洗涤塔换水，起到节约自来水的作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种洗涤系统和洗涤方法，以实现利用一级反渗透浓水替代自来水来进行废水洗涤，节约了水资源，也节省了因后续酸碱加药中和产生的经济成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种洗涤系统，所述洗涤系统包括：

收集水箱，用于存储一级反渗透浓水；

收集水槽，与所述收集水箱相导通，用于容纳所述一级反渗透浓水；

循环水泵，与所述收集水槽相连接，用于抽取所述收集水槽中的所述一级反渗透浓水；

喷嘴，与所述循环水泵相连接，用于喷洒所述一级反渗透浓水；

填充物放置区，与所述收集水槽相导通，用于容置填充物，所述废气从所述填充物放置区下部通入所述填充物放置区中，所述填充物中的所述一级反渗透浓水吸收所述废气中的可溶物后，流入所述收集水槽中。

进一步的，所述洗涤系统还包括：填充物支撑架，位于所述填充物放置区的下方。

进一步的，所述洗涤系统还包括：填充物阻流器，位于所述填充物放置区的上方。

进一步的，所述洗涤系统还包括：除雾器，位于所述喷嘴的上方。

为实现上述目的，本发明提供了一种洗涤方法，所述洗涤方法包括：

一级反渗透浓水从收集水箱抽取到收集水槽中；

循环水泵从所述收集水槽中抽取所述一级反渗透浓水，从喷嘴中喷到填充物放置区的填充物中；

废气从所述填充物放置区下部通入所述填充物放置区中，所述填充物中的所述一级反渗透浓水吸收所述废气中的可溶物后，流入所述收集水槽中；

所述一级反渗透浓水中的金属离子与所述废气中的物质反应，生成沉淀物。

本发明洗涤系统和洗涤方法，因为使用一级反渗透浓水，而不是简单的将一级反渗透浓水当作废水排掉，因此可以大大提高一级反渗透浓水的回收利用率。而由于使用工业界一般废弃的一级反渗透浓水替代自来水，因此节约了大量的自来水，不仅节约了经济成本而且可以减少环境污染。

附图说明

图1为本发明洗涤系统的示意图；

图2为本发明洗涤方法的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明将纯水制造过程中的一级反渗透浓水回收利用，替代自来水作为工厂的酸碱废气洗涤装置的洗涤用水，可广泛应用于同时使用反渗透法制备纯水和使用酸碱废气洗涤塔作为酸碱废气处理的工厂，如半导体厂、光电厂、太阳能厂等。

图1为本发明洗涤系统的示意图，如图所示，本实施例的洗涤系统包括收集水箱1、收集水槽2、循环水泵3、喷嘴4和填充物放置区5。

收集水箱1用于存储一级反渗透浓水；收集水槽2与收集水箱1相导通，用于容纳一级反渗透浓水；循环水泵3与收集水槽2相连接，用于抽取收集水槽中2的一级反渗透浓水；喷嘴4与循环水泵3相连接，用于喷洒一级反渗透浓水；填充物放置区5与收集水槽2相导通，用于容置填充物50，废气从填充物放置区5下部通入填充物放置区5中，填充物50中的一级反渗透浓水吸收废气中的可溶物后，流入收集水槽2中。

可选的，再如图1所示，洗涤系统还包括：填充物支撑架51、填充物阻流器6和除雾器7。

填充物支撑架51位于填充物放置区5的下方，用来支撑填充物50。而填充物阻流器6位于填充物放置区的5上方，避免因废气流速过大，将填充物冲出洗涤塔。除雾器7位于所述喷嘴的上方，避免因携带雾滴和水滴的废气流速过大时在排放口形成水雾。

具体的，收集水箱1收集和暂存工厂纯水制造设备排放的一级反渗透浓水，工厂纯水制造设备在制造纯水的过程中会产生大量的一级反渗透浓水，利用收集水箱1将这些一级反渗透浓水收集好。

收集水槽2是用来容置洗涤用的一级反渗透浓水，因为工厂纯水制造设备生成的一级反渗透浓水量可能大于洗涤用一级反渗透浓水的需求量，所以可以将需要使用的一级反渗透浓水容置在收集水槽2。同样，工厂纯水制造设备生成的一级反渗透浓水量可能小于洗涤用一级反渗透浓水的需求量，所以收集水槽2除了容纳工厂纯水制造设备生成的一级反渗透浓水之外还要容纳其他补充用的洗涤用水，如传统的自来水。例如，可以利用水泵将收集水箱1中的一级反渗透浓水抽取到收集水槽2中。

循环水泵3在自控系统的控制下抽取收集水槽2中的一级反渗透浓水，通过喷嘴4进行喷洒，喷洒到填充物放置区5中的填充物50上。而废气从填充物放置区5下部通入填充物放置区5中，填充物中50的一级反渗透浓水吸收废气中的可溶物。

在工业生产中，例如半导体、光电、光伏工厂中，会产生大量的废气，例如酸性、碱性废气。而水能溶解绝大多部分工厂排出的酸碱废气，如亲水类的酸性气体HNO₃、HCl、H₂SO₄及分解物SO₂，以及碱性的NH₃（非甲烷类总烃），还有部分混入酸碱排风管道的有机类废气，如醋酸、IPA（异丙醇）、乙醇等。喷嘴将一级反渗透浓水均匀地喷洒到填充物50的表面，使填充物50表面附着一层水膜，增大通过填充物50空隙中的废气与水膜的接触面积，从而酸性或碱性物质，含部分有机物被水膜吸收，最后流入收集水槽2中。

可选的，当工厂酸性、碱性废气排放量比较大的时候，可以同时使用两个洗涤系统，在吸收酸性废气的一级反渗透浓水中可以添加碱性物质，如NaOH以加强对酸性废气的吸收。在吸收碱性废气的一级反渗透浓水中添加酸性物质，如HCl以加强对碱性废气的吸收，并安装PH计，自动检测水箱PH值，控制加药量和循环水洗涤次数以避免吸附饱和。

可选的，当工厂酸性、碱性废气排放量较小时，可以使用一个洗涤系统，同时处理酸性、碱性废气，可以不使用加药系统，但仍可配置PH计检测水箱PH值，控制循环水洗涤次数以避免吸附饱和。

另外，由于一级反渗透浓水中富含反渗透膜过滤、截留下来的无机盐分金属离子，如Ca²⁺、Mg²⁺等离子，也有助于酸碱废气中的化学物质溶于一级反渗透浓水中后，与金属离子反应生成沉淀物，从而更好地达到酸碱废气洗涤塔洗涤废气的效果。

洗涤废气后的一级反渗透浓水在重力的作用下流入收集水槽中。而经过吸收可溶物后的废气从顶端流出。

实际使用中，可根据一级反渗透浓水产量和废气的产量，洗涤系统用水量做匹配设计。当一级反渗透浓水多于洗涤系统的用水量时，可增加洗涤系统换水的频率，如水循环次数由15次降低到5次。当一级反渗透浓水满足不了洗涤系统的用水量时，可使用其他水源进行补充，例如自来水，这样可以大大提高一级反渗透浓水的回收利用率，而不是简单的将一级反渗透浓水当作废水排掉，此时一级反渗透浓水的回收利用率达到了100%，从而将反渗透纯水装置的总节水率提高到接近100%。由于使用工业界一般废弃的一级反渗透浓水替代自来水，因此节约了大量的自来水，不仅节约了经济成本而且可以减少环境污染。

图2为本发明洗涤方法的流程图，如图所示，本实施例包括如下步骤：

步骤101，一级反渗透浓水从收集水箱抽取到收集水槽中；

具体的，由于废气在一级反渗透浓水中的溶解度是有限的，所以必须设置合理的换水频率，以达到高效去除废气中亲水化学物质的需要。当工厂废气排放量大时，由于使用自来水来进行洗涤，因此消耗的自来水量是很大的。本发明洗涤方法利用一级反渗透浓水，回收到收集水箱中，替代自来水，通过水泵抽取到手机水槽中。

步骤102，循环水泵从收集水槽中抽取一级反渗透浓水，从喷嘴中喷到填充物放置区的填充物中；

喷嘴将一级反渗透浓水均匀地喷洒到填充物的表面，使填充物表面附着一层水膜，增大通过填充物空隙中的废气与水膜的接触面积。

步骤103，废气从填充物放置区下部通入填充物放置区中，填充物中的一级反渗透浓水吸收废气中的可溶物后，流入收集水槽中；

在工业生产中，例如半导体、光电、光伏工厂中，会生成大量的废气，例如酸性、碱性废气。而一级反渗透浓水能溶解绝大多部分工厂排出的酸碱废气，如亲水类的酸性气体HNO₃、HCl、H₂SO₄及分解物SO₂，以及碱性的NH₃（非甲烷类总烃），还有部分混入酸碱排风管道的有机类废气，如醋酸、IPA（异丙醇）、乙醇等。酸性或碱性物质，含部分有机物被填充物的水膜吸收，最后流入收集水槽中。

步骤104，一级反渗透浓水中的金属离子与废气中的物质反应，生成沉淀物。

由于一级反渗透浓水中富含反渗透膜过滤、截留下来的无机盐分金属离子，如Ca²⁺、Mg²⁺等离子，也有助于酸碱废气中的化学物质溶于一级反渗透浓水中后，与金属离子反应生成沉淀物，从而更好地达到酸碱废气洗涤塔洗涤废气的效果。洗涤废气后的一级反渗透浓水在重力的作用下流入收集水槽中。而经过吸收可溶物后的废气从顶端流出。

本实施例的洗涤方法，因为使用一级反渗透浓水，而不是简单的将一级反渗透浓水当作废水排掉，因此可以大大提高一级反渗透浓水的回收利用率。而由于使用工业界一般废弃的一级反渗透浓水替代自来水，因此节约了大量的自来水，不仅节约了经济成本而且可以减少环境污染。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，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 (5)

1.一种洗涤系统，其特征在于，所述洗涤系统包括：

收集水箱，用于存储一级反渗透浓水；

收集水槽，与所述收集水箱相导通，用于容纳所述一级反渗透浓水；

循环水泵，与所述收集水槽相连接，用于抽取所述收集水槽中的所述一级反渗透浓水；

喷嘴，与所述循环水泵相连接，用于喷洒所述一级反渗透浓水；

填充物放置区，与所述收集水槽相导通，用于容置填充物，废气从所述填充物放置区下部通入所述填充物放置区中，所述填充物中的所述一级反渗透浓水吸收所述废气中的可溶物后，流入所述收集水槽中。

2.根据权利要求1所述的洗涤系统，其特征在于，所述洗涤系统还包括：填充物支撑架，位于所述填充物放置区的下方。

3.根据权利要求1所述的洗涤系统，其特征在于，所述洗涤系统还包括：填充物阻流器，位于所述填充物放置区的上方。

4.根据权利要求1所述的洗涤系统，其特征在于，所述洗涤系统还包括：除雾器，位于所述喷嘴的上方。

5.一种洗涤方法，其特征在于，所述洗涤方法包括：

一级反渗透浓水从收集水箱抽取到收集水槽中；

循环水泵从所述收集水槽中抽取所述一级反渗透浓水，从喷嘴中喷到填充物放置区的填充物中；

废气从所述填充物放置区下部通入所述填充物放置区中，所述填充物中的所述一级反渗透浓水吸收所述废气中的可溶物后，流入所述收集水槽中；

所述一级反渗透浓水中的金属离子与所述废气中的物质反应，生成沉淀物。

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