CN106044948A - 纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置和方法，通过对反渗透浓盐水的回用循环处理既能提高水资源利用率又能增加环保效益，其特征在于，包括用于反渗透浓盐水的纳滤膜处理系统和用于纳滤软化水的反渗透膜处理系统，所述纳滤膜处理系统的进口端连接反渗透浓盐水容器的出口端，所述纳滤膜处理系统的纳滤软化水出口端连接所述反渗透膜处理系统的纳滤软化水进口端，所述反渗透膜处理系统的产水出口端连接反渗透产水容器，所述反渗透膜处理系统的内部反渗透浓盐水排出口连接所述反渗透浓盐水容器的内部反渗透浓盐水入口。
Description
技术领域
本发明涉及对工业废水处理后产生的反渗透浓盐水再进行再处理和回用的技术，特别是一种纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置和方法。所述工业废水是指在例如冶金行业、电力行业及化工行业等工业项目产生的废水，所述反渗透浓盐水是指采用反渗透膜技术处理工业废水后产生的浓盐水。本发明通过对反渗透浓盐水的回用循环处理既能提高水资源利用率又能增加环保效益。
背景技术
反渗透膜技术在现代工业中的应用越来越广泛。由于反渗透膜工艺的特点，在水的利用上，会有25-30％左右的浓盐水产生。冶金行业、电力行业及化工行业等工业项目所产生的工业废水经过反渗透膜技术处理后会有较多的反渗透浓盐水，所述反渗透浓盐水如果直接排放，第一是对环境有污染，第二是造成水资源的浪费。本发明人认为，如果能对这部分反渗透浓盐水进行回收循环处理，则会形成很好的社会效益和环境效益，特别是如处理得当，还会形成很高的经济效益。
工业废水在采用反渗透膜技术处理前，CODcr一般控制在30-40mg/L，硬度400-600mg/L。经过反渗透工艺处理后，反渗透浓盐水中的CODcr为120mg/L左右，硬度为1000-1800mg/L左右。所述COD指化学需氧量，即Chemical Oxygen Demand的缩写。所述CODcr指采用重铬酸钾K2Cr2O7作为氧化剂测定出的化学耗氧量。COD或CODcr为废水中有机物质相对含量的一项综合性指标。高CODcr值、高硬度值、高含盐量反渗透浓盐水，很难处理，给企业造成很大的环保压力。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置和方法。所述工业废水是指在例如冶金行业、电力行业及化工行业等工业项目产生的废水，所述反渗透浓盐水是指采用反渗透膜技术处理工业废水后产生的浓盐水。本发明通过对反渗透浓盐水的回用循环处理既能提高水资源利用率又能增加环保效益。所述纳滤膜简称NF(Nano Filtration)，是能够截留纳米级物质的分离膜。所述反渗透膜简称RO(Reverse Osmosis membrane)，是能够采用反渗透原理截留水中盐分的分离膜。
本发明技术方案如下：
纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置，其特征在于，包括用于反渗透浓盐水的纳滤膜处理系统和用于纳滤软化水的反渗透膜处理系统，所述纳滤膜处理系统的进口端连接反渗透浓盐水容器的出口端，所述纳滤膜处理系统的纳滤软化水出口端连接所述反渗透膜处理系统的纳滤软化水进口端，所述反渗透膜处理系统的产水出口端连接反渗透产水容器，所述反渗透膜处理系统的内部反渗透浓盐水排出口连接所述反渗透浓盐水容器的内部反渗透浓盐水入口。
所述反渗透浓盐水容器上设置有待处理反渗透浓盐水入口，所述反渗透浓盐水容器的出口端通过浓盐水提升泵连接介质过滤器，所述介质过滤器连接第一保安过滤器，所述第一保安过滤器通过第一高压泵连接所述纳滤膜处理系统中的纳滤膜机组，所述纳滤膜机组连接软化水容器。
所述浓盐水提升泵的出口侧分成两路，其中一路为旁路即通过第一阀门直接连接所述第一保安过滤器，另一路通过第二阀门连接所述介质过滤器。
所述纳滤膜机组采用三段式结构，在第二段和第三段之间设置增压泵。
所述纳滤膜处理系统包括纳滤膜机组，所述纳滤膜机组上设置有纳滤浓水排出口，所述纳滤浓水排出口连接纳滤浓水利用装置或纳滤浓水再处理装置。
所述第一保安过滤器连接纳滤加药装置。
所述反渗透膜处理系统包括反渗透膜机组，所述反渗透膜机组的进口端通过第二高压泵连接第二保安过滤器，所述第二保安过滤器通过软化水提升泵连接软化水容器，所述反渗透膜机组上设置所述内部反渗透浓盐水排出口。
所述第二保安过滤器连接反渗透加药装置。
纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的方法，其特征在于，利用纳滤膜处理系统将待处理反渗透浓盐水处理成纳滤软化水，利用反渗透膜处理系统将所述纳滤软化水处理成反渗透产水，通过所述反渗透膜处理系统截留下的内部反渗透浓盐水混入到所述待处理反渗透浓盐水中进行无排放循环处理。
利用介质过滤技术滤除所述待处理反渗透浓盐水中的部分悬浮物，利用保安过滤技术滤除介质过滤产水中的部分杂质，利用保安过滤技术滤除所述纳滤软化水中的部分杂质，利用阻垢类药剂调节介质过滤产水和纳滤软化水以避免结垢堵塞，利用第一高压泵提供纳滤压力，利用第二高压泵提供反渗透压力，所述待处理反渗透浓盐水的硬度为1000～1800mg/L，CODcr为100～200mg/L，所述反渗透产水的硬度为0.5～1mg/L，CODcr≈0，电导率≤50us/cm。
本发明的技术效果如下：本发明纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置和方法(又称NF&RO组合工艺)，通过对反渗透浓盐水的回用循环处理既能提高水资源利用率又能增加环保效益。本发明由于直接采用纳滤膜软化而不需采用药剂软化，大大降低了运行费用和系统占地面积；同时由于没有固体污染物的存在，减小了环保压力；加上反渗透二次浓盐水即内部反渗透浓盐水的全部回流，大大提高了浓盐水利用率。本发明由于占地面积小，在原有的系统增设时也易于设计和实施，同时又具有投资少、运行费用低的优势。
本发明具有以下特点：纳滤膜NF技术使所述反渗透浓盐水中的有机物CODcr去除率不低于80％，高达90％。所述纳滤膜NF技术使所述反渗透浓盐水的硬度去除率不低于94％，高达96％。所述反渗透膜RO技术使所述反渗透浓盐水中的有机物的去除率不低于96％，高达99％。所述反渗透膜RO技术使所述反渗透浓盐水的硬度去除率不低于98％，高达99％。所述纳滤膜NF技术单机组回收率75～80％。所述反渗透膜RO技术单机组回收率75～80％，配合浓水循环，高达100％。所述反渗透膜RO机组浓水全部回收至所述的纳滤膜NF机组进水例如混入到所述待处理反渗透浓盐水中，使本发明的NF&RO组合的全回收率在70.58～76％。所述纳滤膜系统使所述反渗透浓盐水的硬度降低至120mg/L或以下，所述纳滤膜系统使所述反渗透浓盐水有机物降低到10mg/L或以下。所述反渗透系统使得所述纳滤膜系统产水的硬度进一步降低至1mg/L或以下。所述反渗透系统使得所述纳滤膜系统产水的TDS(soluble total solid，溶解性总固体)进一步降低至40mg/L或以下。所述介质过滤技术可以去除掉所述浓盐水中60-80％以上的SS(suspended solid，悬浮物)。
本发明具有针对介质过滤器的旁路设计，即通过第一阀门直接连接所述第一保安过滤器，而不经过介质过滤器，这就可以根据不同的浓盐水水质特点，选择带介质过滤和不带介质过滤两种操作方式，以实现节能目的。介质过滤器也可以采用更加精密的微滤MF或超滤UF作为过滤单元，实现对浓盐水浊度和SS的截留。
纳滤膜NF是一种荷电膜，满足道南(Donnan)效应并对离子具有选择截留性的过滤膜。在道南(Donnan)效应、位阻和孔内介电ξ的共同作用下，NF膜对分子量≥200有机物的截留率高达90％以上。NF膜对高价态离子的截留率很高，对单价离子的截留率较低。浓盐水硬度主要为Ca2+、Mg2+、CO3 2-、SO4 2-、NO3 -等离子组成的，所以利用纳滤膜NF对高价离子很高的截留技术可去除浓盐水中高达96％的硬度。
纳滤膜机组(又称纳滤机组或NF机组)和反渗透膜机组(又称反渗透机组或RO机组)都可以采用多段式结构，例如三段式或二段式等。纳滤机组采用三段式设计，在二段和三段间设计增压泵，根据水质情况，通过段间增压泵和阀门的启闭操作，可以实现纳滤NF机组75％-80％的回收率，硬度去除率96％，CODcr去除率90％。反渗透机组RO可以实现高的回收率，二段式设计，RO机组回收率可以达到80％以上，通过反渗透RO机组浓盐水的全部回流，RO单机组回收率达100％。反渗透RO机组所产二次浓盐水全部回流至浓盐水池，实现水资源的高效利用。
附图说明
图1是实施本发明纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置的结构示意图。
附图标记列示如下：10-待处理反渗透浓盐水入口；11-第一阀门；12-第二阀门；13-纳滤浓水排出口；14-内部反渗透浓盐水排出口；15-内部反渗透浓盐水入口；100-反渗透浓盐水容器(池或箱)；101-浓盐水提升泵；102-介质过滤器；201-第一保安过滤器；202-第一高压泵；203-纳滤膜机组(NF机组)；204-纳滤加药装置(NF加药装置)；205-软化水容器(池或箱)；206-纳滤浓水利用装置或纳滤浓水再处理装置；301-软化水提升泵；302-第二保安过滤器；303-第二高压泵；304-反渗透膜机组；305-反渗透加药装置(RO加药装置)；306-反渗透产水容器(池或箱)。
具体实施方式
下面结合附图(图1)等对本发明进行说明。
图1是实施本发明纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置的结构示意图。从图1中也可以理解到NF&RO组合工艺流程的内容或者说纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的方法。如图1所示，纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置，包括用于反渗透浓盐水的纳滤膜处理系统和用于纳滤软化水的反渗透膜处理系统，所述纳滤膜处理系统的进口端连接反渗透浓盐水容器100的出口端，所述纳滤膜处理系统的纳滤软化水出口端连接所述反渗透膜处理系统的纳滤软化水进口端，所述反渗透膜处理系统的产水出口端连接反渗透产水容器306，所述反渗透膜处理系统的内部反渗透浓盐水排出口14连接所述反渗透浓盐水容器100的内部反渗透浓盐水入口15。所述反渗透浓盐水容器100上设置有待处理反渗透浓盐水入口10，所述反渗透浓盐水容器的出口端通过浓盐水提升泵101连接介质过滤器102，所述介质过滤器102连接第一保安过滤器201，所述第一保安过滤器201通过第一高压泵202连接所述纳滤膜处理系统中的纳滤膜机组203，所述纳滤膜机组203连接软化水容器205。所述浓盐水提升泵101的出口侧分成两路，其中一路为旁路即通过第一阀门11直接连接所述第一保安过滤器201，另一路通过第二阀门12连接所述介质过滤器102。所述纳滤膜机组203采用三段式结构，在第二段和第三段之间设置增压泵。
所述纳滤膜处理系统包括纳滤膜机组203，所述纳滤膜机组203上设置有纳滤浓水排出口13，所述纳滤浓水排出口13连接纳滤浓水利用装置或纳滤浓水再处理装置206。所述第一保安过滤器201连接纳滤加药装置204。所述加药是指添加阻垢剂，以免运行中造成结垢阻塞。
所述反渗透膜处理系统包括反渗透膜机组304，所述反渗透膜机组304的进口端通过第二高压泵303连接第二保安过滤器302，所述第二保安过滤器302通过软化水提升泵301连接软化水容器205，所述反渗透膜机组304上设置所述内部反渗透浓盐水排出口14。所述第二保安过滤器302连接反渗透加药装置305。所述加药是指添加阻垢剂，以免运行中造成结垢阻塞。
纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的方法，其特征在于，利用纳滤膜处理系统将待处理反渗透浓盐水处理成纳滤软化水，利用反渗透膜处理系统将所述纳滤软化水处理成反渗透产水，通过所述反渗透膜处理系统截留下的内部反渗透浓盐水混入到所述待处理反渗透浓盐水中进行无排放循环处理。利用介质过滤技术滤除所述待处理反渗透浓盐水中的部分悬浮物，利用保安过滤技术滤除介质过滤产水中的部分杂质，利用保安过滤技术滤除所述纳滤软化水中的部分杂质，利用阻垢类药剂调节介质过滤产水和纳滤软化水以避免结垢堵塞，利用第一高压泵提供纳滤压力，利用第二高压泵提供反渗透压力，所述待处理反渗透浓盐水的硬度为1000～1800mg/L，CODcr为100～200mg/L，所述反渗透产水的硬度为0.5～1mg/L，CODcr≈0，电导率≤50us/cm。
工业废水回用反渗透浓盐水根据废水水源和预处理工艺的特点，浓盐水中含有较高的COD、盐和碱度，处理工艺目前尚不成熟，且运行费用很高，造成企业经济和环保的压力都很大。本发明合理有效地解决了这个问题。另外，本发明针对以地表水、地下水和废水回用水作为水源的反渗透工艺的浓盐水的处理上，在浓水水质CODcr在120-200mg/L，总硬度1000-1800mg/L，电导率在8500us/cm及以下时，不需要对浓盐水进行软化处理，可以直接连接本专利工艺。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。
Claims (10)
1.纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置，其特征在于，包括用于反渗透浓盐水的纳滤膜处理系统和用于纳滤软化水的反渗透膜处理系统，所述纳滤膜处理系统的进口端连接反渗透浓盐水容器的出口端，所述纳滤膜处理系统的纳滤软化水出口端连接所述反渗透膜处理系统的纳滤软化水进口端，所述反渗透膜处理系统的产水出口端连接反渗透产水容器，所述反渗透膜处理系统的内部反渗透浓盐水排出口连接所述反渗透浓盐水容器的内部反渗透浓盐水入口。
2.根据权利要求1所述的纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置，其特征在于，所述反渗透浓盐水容器上设置有待处理反渗透浓盐水入口，所述反渗透浓盐水容器的出口端通过浓盐水提升泵连接介质过滤器，所述介质过滤器连接第一保安过滤器，所述第一保安过滤器通过第一高压泵连接所述纳滤膜处理系统中的纳滤膜机组，所述纳滤膜机组连接软化水容器。
3.根据权利要求2所述的纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置，其特征在于，所述浓盐水提升泵的出口侧分成两路，其中一路为旁路即通过第一阀门直接连接所述第一保安过滤器，另一路通过第二阀门连接所述介质过滤器。
4.根据权利要求2所述的纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置，其特征在于，所述纳滤膜机组采用三段式结构，在第二段和第三段之间设置增压泵。
5.根据权利要求1所述的纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置，其特征在于，所述纳滤膜处理系统包括纳滤膜机组，所述纳滤膜机组上设置有纳滤浓水排出口，所述纳滤浓水排出口连接纳滤浓水利用装置或纳滤浓水再处理装置。
6.根据权利要求2所述的纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置，其特征在于，所述第一保安过滤器连接纳滤加药装置。
7.根据权利要求1所述的纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置，其特征在于，所述反渗透膜处理系统包括反渗透膜机组，所述反渗透膜机组的进口端通过第二高压泵连接第二保安过滤器，所述第二保安过滤器通过软化水提升泵连接软化水容器，所述反渗透膜机组上设置所述内部反渗透浓盐水排出口。
8.根据权利要求7所述的纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的装置，其特征在于，所述第二保安过滤器连接反渗透加药装置。
9.纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的方法，其特征在于，利用纳滤膜处理系统将待处理反渗透浓盐水处理成纳滤软化水，利用反渗透膜处理系统将所述纳滤软化水处理成反渗透产水，通过所述反渗透膜处理系统截留下的内部反渗透浓盐水混入到所述待处理反渗透浓盐水中进行无排放循环处理。
10.根据权利要求9所述的纳滤膜和反渗透膜组合处理反渗透浓盐水的方法，其特征在于，利用介质过滤技术滤除所述待处理反渗透浓盐水中的部分悬浮物，利用保安过滤技术滤除介质过滤产水中的部分杂质，利用保安过滤技术滤除所述纳滤软化水中的部分杂质，利用阻垢类药剂调节介质过滤产水和纳滤软化水以避免结垢堵塞，利用第一高压泵提供纳滤压力，利用第二高压泵提供反渗透压力，所述待处理反渗透浓盐水的硬度为1000～1800mg/L，CODcr为100～200mg/L，所述反渗透产水的硬度为0.5～1mg/L，CODcr≈0，电导率≤50us/cm。
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