CN104353361A - 一种正渗透汲取液的使用回收方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种正渗透汲取液的使用回收方法及装置，属于水处理领域，包括在正渗透装置中汲取液对原料液进行汲取，使原料液浓缩的过程，所述汲取液是无机盐水溶液，汲取液中包含溶解的硫酸钠，其浓度大于20wt％，温度为35-45℃，汲取液的渗透压为110-150bar，汲取液回收是先降温结晶再浓缩回收。本发明利用硫酸钠溶液不同温度溶解度差异很大的特点，采用高浓度的硫酸钠溶液作为汲取液，尽可能的增大原料液的浓缩倍数；在汲取液回收时，增加了降温结晶装置，降低硫酸钠的浓度，在相对低压的情况下通过纳滤或/和反渗透浓缩回收汲取液，能耗少，费用低，节省了设备的投资及运行费用。
Description
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种正渗透汲取液的使用回收方法及其装置。
背景技术
在水处理领域，将水及其他物料浓缩，传统的办法是蒸发和反渗透，蒸发需要耗用很高的能量，运行费用高，反渗透受到渗透压的限制，浓缩倍数不易做的很高。
正渗透技术是一种新型的膜分离处理技术，其不需要外加压力作为分离驱动力(或者在较低的外加压力下即可运行)，而是靠溶液自身的渗透压差推动正渗透分离过程，具有回收率高和膜污染情况相对较轻等显著优点。
正渗透利用汲取液的高渗透压可以将水和物料浓缩到高倍数，但汲取液的选择和回收目前存在很大的问题。选用碳酸氢铵作为汲取液，用精馏的办法回收碳酸氢铵是目前常用的技术，但碳酸氢铵在水中电解成碳酸氢根和铵根，并进一步生成二氧化碳和氨气，易挥发从而降低溶液浓度，易起泡沫，氨易渗透到原料液中，这些问题的存在制约着正渗透技术的推广。
《正向渗透膜生物反应器运行参数优化研究》(廖文超等《水处理技术》2013年12月第39卷第12期24页至27页)采用低浓度硫酸钠溶液作为汲取液进行正渗透反应，汲取能力低，难以处理海水之类的原料液，且对使用后的汲取液缺乏系统优化的回收工艺，造成环境污染、资源浪费。
《正渗透-纳滤耦合处理苦碱水脱盐工艺》(时强等《净水技术》2012年5月第31卷25至28页、58页)采用低浓度的二价无机盐为汲取液，设计了二级纳滤系统用于汲取液的回收，其汲取液的汲取效果差，难以对高浓度的原料液进行高倍数的浓缩，而且汲取液直接利用纳滤进行回收，受渗透压影响效果不佳。
公开号为CN203307172U的中国实用新型专利公开了一种城市污水碳源回收处理装置，其采用的汲取液是海水，浓缩倍数较低，在回收汲取液时采用纳滤、反渗透、膜蒸馏的方法，虽然可以实现汲取液的回收再利用，但是反渗透及纳滤受渗透压的限制，而且蒸馏消耗能量大，投资运行费用高。
经申请人及代理人检索，未发现采用高温、高浓度硫酸钠水溶液作为汲取液的报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是尽量增大水或物料的浓缩倍数，并成功回收汲取液的有效成分，实现汲取液的循环利用。
本发明采用的技术方案是：
一种正渗透汲取液的使用及回收方法，包括在正渗透装置中汲取液对原料液进行汲取，使原料液浓缩的过程，其特征是，所述汲取液是无机盐水溶液，汲取液中包含溶解的硫酸钠，其浓度大于20wt％，温度为35-45℃，汲取液的渗透压为110-150bar。
本发明的方案之一是：所述汲取液是硫酸钠水溶液，其浓度大于30wt％。
本发明的方案之二是：所述汲取液还包含有溶解的氯化钠或/和氯化镁，氯化钠或/和氯化镁的浓度为3～15wt％。
考虑到，硫酸钠在40℃时溶解度最大，本发明优选的方案是：所述汲取液中硫酸钠的浓度为20～48wt％，温度为40℃。
其中，还包括汲取液回收步骤：将正渗透汲取后的汲取液降温至-5～10℃，析出硫酸钠结晶，然后对结晶后的汲取液浓缩，并添加硫酸钠至工艺浓度。
其中，所述汲取液浓缩采用纳滤或/和反渗透的方式。
一种正渗透汲取专用装置，包括原料箱、汲取箱、正渗透装置，原料箱与正渗透装置通过原料液管路循环连接，在原料液管路上设有原料泵；汲取箱与正渗透装置通过汲取液管路循环连接，在汲取液管路上设有汲取泵，其特征是，所述正渗透装置中设有汲取液，汲取液中包含溶解的硫酸钠，其浓度大于20wt％，温度为35-45℃，汲取液的渗透压为110-150bar；还包括与汲取箱循环连接回收装置，所述回收装置包括采用管路连接的降温装置、结晶罐、升温装置、浓缩装置和溶盐箱，其中降温装置与正渗透装置连接，溶盐箱与汲取箱连接。
所述浓缩装置是纳滤装置或/和反渗透装置；在所述纳滤装置前设置高压泵，在所述反渗透装置前设置第二增加泵。
在所述原料液管路上设有合格阀与不合格阀，在结晶罐与升温装置之间设置母液箱，在升温装置前设置第一增压泵；所述溶盐箱与汲取箱之间设置送料泵，在溶盐箱上设置加硫酸钠装置或/和加盐装置。
本发明的正渗透装置、纳滤和反渗透装置选用市售设备，其中的渗透膜或纳滤膜为卷式、管式、碟管式或中空纤维式，材质为芳香族聚酰胺或醋酸纤维素以及其他有机材料。
本发明的有益效果是：
本发明利用硫酸钠溶液不同温度溶解度差异很大的特点，采用高浓度的硫酸钠溶液作为汲取液，尽可能的增大原料液的浓缩倍数；在汲取液回收时，增加了降温结晶装置，降低硫酸钠的浓度，在相对低压的情况下通过纳滤或/和反渗透浓缩回收汲取液，能耗少，费用低，节省了设备的投资及运行费用。
附图说明
图1是实施例1的工艺流程图；
图2是实施例2的工艺流程图；
图中，1原料箱，2原料泵，3正渗透装置，4合格阀，5不合格阀，6汲取箱，7汲取泵，8回流阀,9出液阀，10换热器，11结晶罐，12母液箱，13第一增压泵，14高压泵，15反渗透装置，16溶盐箱，17加硫酸钠装置，18送料泵，19纳滤装置，20纳滤水箱，21第二增压泵，22加盐装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施对本发明进一步说明，本发明所涉及的保护范围并非仅限于以下实例。
实施例1：单独使用硫酸钠溶液作为汲取液
如图1所示，首先将浓度为60000ppm氯化钠原料液流入到原料箱1中，通过原料泵2输送到正渗透装置3，经过正渗透装置3的浓缩使原料液浓缩至110000ppm，合格后的原料液经合格阀4出料，不合格时开启不合格阀5，将原料液回流至原料箱1中。将硫酸钠通过加硫酸钠装置17和纯化水按一定比例加入到溶盐箱16中，溶化配比成浓度为35％、温度为40℃的汲取液，通过送料泵18输送到汲取箱6中，再经过汲取泵7将汲取液送到正渗透装置3中，因汲取液的渗透压高达110bar，与原料液的压差相差很大，可将原料液的水分吸收，而盐分被正渗透膜阻挡，汲取液吸收水分后变稀，稀释浓度达不到要求时，打开回流阀8，将汲取液回流到汲取箱6。稀释到一定浓度后经出液阀9进入换热器10降温，经初步降温后的汲取液流入到结晶罐11中冷却使硫酸钠结晶，晶体回收循环使用，结晶后的母液流入到母液箱12，经过第一增压泵13送入到换热器10，利用汲取液的余热加温，加温后的母液进入高压泵14，提高压力后进入反渗透装置15，反渗透产水排放或用作其他用途，浓水进入溶盐箱16循环使用。
实施例2：使用硫酸钠+氯化钠溶液作为汲取液
如图2所示，首先将浓度为80000ppm氯化钠原料液流入到原料箱1中，通过原料泵2输送到正渗透装置3，经过正渗透装置3的浓缩使原料液浓缩至140000ppm，合格后的原料液经合格阀4出料，不合格时开启不合格阀5，将原料液回流至原料箱1中。将硫酸钠、氯化钠分别通过加硫酸钠装置17和加盐装置22，按一定比例加入到盛装40℃纯水的溶盐箱16中，溶化配比成浓度为32％硫酸钠和6％氯化钠的混合汲取液，其温度为40℃，通过送料泵18输送到汲取箱6中，再经过汲取泵7将汲取液送到正渗透装置3中，因汲取液的渗透压高达150bar，与原料液的压差相差很大，可将原料液的水分吸收，而盐分被正渗透膜阻挡，汲取液吸收水分后变稀，稀释浓度达不到要求时，打开回流阀8，将汲取液回流到汲取箱6。稀释浓度达到要求时，打开出液阀9，使汲取液进入换热器10降温，经初步降温后的汲取液流入到结晶罐11中冷却，使硫酸钠结晶，晶体回收循环使用，结晶后的母液流入到母液箱12，经过第一增压泵13送入到换热器10，利用汲取液的余热加温，加温后的母液进入高压泵14，提高压力后进入纳滤装置19，纳滤浓缩液回到换热器10降温后进入结晶罐11。纳滤透过液进入纳滤水箱20，经第二增压泵21加压进入反渗透装置15，反渗透产水排放或用作其他用途，浓水进入溶盐箱16循环使用。
Claims (10)
1.一种正渗透汲取液的使用及回收方法，包括在正渗透装置中汲取液对原料液进行汲取，使原料液浓缩的过程，其特征是，所述汲取液是无机盐水溶液，汲取液中包含溶解的硫酸钠，其浓度大于20wt％，温度为35‐45℃，汲取液的渗透压为110‐150bar。
2.根据权利要求1所述的正渗透汲取液的使用及回收方法，其特征是，所述汲取液是硫酸钠水溶液，其浓度大于30wt％。
3.根据权利要求1所述的正渗透汲取液的使用及回收方法，其特征是，所述汲取液还包含有溶解的氯化钠或/和氯化镁，氯化钠或/和氯化镁的浓度为3～15wt％。
4.根据权利要求1所述的正渗透汲取液的使用及回收方法，其特征是，所述汲取液中硫酸钠的浓度为20～48wt％，温度为40℃。
5.根据权利要求1‐3中任一项所述的正渗透汲取液的使用及回收方法，其特征是，还包括汲取液回收步骤：将正渗透汲取后的汲取液降温至‐5～10℃，析出硫酸钠结晶，然后对结晶后的汲取液浓缩，并添加硫酸钠至工艺浓度。
6.根据权利要求5中所述的正渗透汲取液的使用及回收方法，其特征是，所述汲取液浓缩采用纳滤或/和反渗透的方式。
7.一种正渗透汲取专用装置，包括原料箱、汲取箱、正渗透装置，原料箱与正渗透装置通过原料液管路循环连接，在原料液管路上设有原料泵；汲取箱与正渗透装置通过汲取液管路循环连接，在汲取液管路上设有汲取泵，其特征是，所述正渗透装置中设有汲取液，汲取液中包含溶解的硫酸钠，其浓度大于20wt％，温度为35‐45℃，汲取液的渗透压为110‐150bar；还包括与汲取箱循环连接回收装置，所述回收装置包括采用管路连接的降温装置、结晶罐、升温装置、浓缩装置和溶盐箱，其中降温装置与正渗透装置连接，溶盐箱与汲取箱连接。
8.根据权利要求7所述的正渗透汲取专用装置，其特征是，所述浓缩装置是纳滤装置或/和反渗透装置。
9.根据权利要求8所述的正渗透汲取专用装置，其特征是，在所述纳滤装置前设置高压泵，在所述反渗透装置前设置第二增加泵。
10.根据权利要求7所述的正渗透汲取专用装置，其特征是，在所述原料液管路上设有合格阀与不合格阀，在结晶罐与升温装置之间设置母液箱，在升温装置前设置第一增压泵；所述溶盐箱与汲取箱之间设置送料泵，在溶盐箱上设置加硫酸钠装置或/和加盐装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150218 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |