CN111346512A - 含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统 - Google Patents

含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统。反渗透系统包括：多个反渗透单元、多个高压泵和至少一个能量回收单元；每个反渗透单元的进水口连接有一个所述高压泵，用于为待进入该反渗透单元的进水提供压力；多个反渗透单元的修正截留率不同，且按照修正截留率从高至低依次连接，以对待处理含盐水进行逐级处理；至少一个反渗透单元配备有所述能量回收单元，用于将该反渗透单元产生的单元浓水与待进入该反渗透单元的部分进水进行能量交换。本发明的系统可以在无需显著提高操作压力和运行成本的情况下突破反渗透系统的浓缩极限并降低系统的运行能耗。

Description

含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统。
背景技术
随着对环保要求的不断提升，水资源不足以及环境容量有限等矛盾日益凸显。在石油化工、煤化工、电力、钢铁以及海水淡化等生产过程中，会产生大量的含盐废水。为了降低外排水量，提高水的使用效率，目前含盐废水一般使用以反渗透为主的膜法处理后循环使用，在一定程度上提高了水的使用效率。
然而，由于渗透压的存在和实际操作压力的限制，现有的常规反渗透膜组件和由该常规反渗透膜组件形成的反渗透系统通常只能将盐水浓缩到50,000mg/L至70,000mg/L，严重限制了反渗透系统的水回收率的进一步提高，并因此产生了大量的浓盐水。这对后续处理，特别是在要求零液体排放情况下的后续蒸发、结晶等工艺处理在投资和能耗上形成了巨大的压力。另外，超高压反渗透膜组件和由该常规反渗透膜组件形成的反渗透系统虽然可以突破此浓缩极限，但其投资成本和运行成本高，且存在一定的安全隐患。
因此，有必要在现有反渗透膜组件和反渗透系统的设计上进行改进，在无需显著提高操作压力和运行成本的情况下突破反渗透系统的浓缩极限，大幅度减少系统最终浓盐水的排放量，既提高水资源回收利用效率，也大幅度降低实现零液体排放的综合处理成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统，采用本发明的反渗透系统可以在无需显著提高操作压力和运行成本的情况下突破反渗透系统的浓缩极限，并且降低了系统的运行能耗。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种反渗透系统，该反渗透系统包括：多个反渗透单元、多个高压泵和至少一个能量回收单元；
每个反渗透单元包括进水口、浓水出口和产水出口，每个反渗透单元的进水口连接有一个高压泵，用于为待进入该反渗透单元的进水提供压力，以使进水经该反渗透单元处理，得到单元产水和单元浓水；
多个反渗透单元对于同一盐水在相同操作条件下的修正截留率不同，且按照修正截留率从高至低依次连接，以对待处理含盐水进行逐级处理，其中下一级反渗透单元用于处理上一级反渗透单元产生的单元浓水，而上一级反渗透单元用于处理所述下一级反渗透单元产生的单元产水；
至少一个所述反渗透单元配备有所述能量回收单元，用于将该反渗透单元产生的单元浓水与待进入该反渗透单元的部分进水进行能量交换，所述能量回收单元包括高压入口、泄压出口、低压入口和增压出口；其中，单元浓水由所述高压入口进入而泄压并由泄压出口排出，并将该泄压产生的能量提供给由所述低压入口进入的所述部分进水以使其增压，增压后的该部分进水由增压出口排出并与由高压泵增压后的另一部分进水汇合后进入该反渗透单元进行处理；且第一级反渗透单元配备有所述能量回收单元。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种含盐水的反渗透处理方法，该方法在反渗透系统中进行，
所述反渗透系统包括：多个反渗透单元、多个高压泵和至少一个能量回收单元；
每个反渗透单元包括进水口、浓水出口和产水出口，每个反渗透单元的进水口连接有一个高压泵，用于为待进入该反渗透单元的进水提供压力，以使进水经该反渗透单元处理，得到单元产水和单元浓水；
所述反渗透单元针对同一盐水在相同操作条件下的修正截留率不同，且按照修正截留率从高至低依次连接；
至少一个所述反渗透单元配备有所述能量回收单元，所述能量回收单元包括高压入口、泄压出口、低压入口和增压出口；且第一级反渗透单元配备有所述能量回收单元；
该方法包括：将待处理含盐水作为原水进行逐级反渗透处理，其中上一级反渗透产生的单元浓水经高压泵增压后进入下一级反渗透单元进行处理，下一级反渗透单元产生的单元产水返回上一级反渗透单元进行处理；
在所述反渗透单元配备有所述能量回收单元的情况下，所述方法还包括：将该反渗透单元产生的单元浓水与待进入该反渗透单元的部分进水进行能量交换，其中，单元浓水由所述高压入口进入而泄压并由泄压出口排出，并将该泄压产生的能量提供给由所述低压入口进入的所述部分进水以使其增压，增压后的该部分进水由增压出口排出并与由高压泵增压后的另一部分进水汇合后进入该反渗透单元进行处理。
本发明的反渗透系统通过多个反渗透单元的巧妙组合，既能在常规操作压力条件下有效突破传统反渗透系统的浓缩极限，保证系统产水的水质，同时能有效将系统中未利用的残余能量进行回收转化，减少了组合系统中高压泵的使用，从而降低了系统的投资成本和运行成本。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式的反渗透系统示意图。
图2是本发明的一种优选的实施方式的反渗透系统示意图。
图3是本发明的另一种优选的实施方式的反渗透系统示意图。
图4是本发明的再一种优选的实施方式的反渗透系统示意图。
图5是本发明的又一种优选的实施方式的反渗透系统示意图。
图6是对比例1采用的反渗透系统的示意图。
附图标记说明
1：第一反渗透单元；2：第二反渗透单元；3：第一能量回收单元；4：控制阀；5：第一供水泵；6：第一高压泵；7：第一增压泵；8：第二供水泵；10：第二能量回收单元；11：第二增压泵；12：第三供水泵；13：第三高压泵；14：第三反渗透单元；15：第三能量回收单元；16：第三增压泵。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种反渗透系统，该反渗透系统包括：多个反渗透单元、多个高压泵和至少一个能量回收单元；
每个反渗透单元包括进水口、浓水出口和产水出口，每个反渗透单元的进水口连接有一个高压泵，用于为待进入该反渗透单元的进水提供压力，以使进水经该反渗透单元处理，得到单元产水和单元浓水；
多个反渗透单元(具体指各自的膜元件)对于同一盐水在相同操作条件下的修正截留率不同，且按照修正截留率从高至低依次连接，以对待处理含盐水进行逐级处理，其中下一级反渗透单元用于处理上一级反渗透单元产生的单元浓水，而上一级反渗透单元用于处理所述下一级反渗透单元产生的单元产水；
至少一个所述反渗透单元配备有所述能量回收单元，用于将该反渗透单元产生的单元浓水与待进入该反渗透单元的部分进水进行能量交换，所述能量回收单元包括高压入口、泄压出口、低压入口和增压出口；其中，单元浓水由所述高压入口进入而泄压并由泄压出口排出，并将该泄压产生的能量提供给由所述低压入口进入的所述部分进水以使其增压，增压后的该部分进水由增压出口排出并与由高压泵增压后的另一部分进水汇合后进入该反渗透单元进行处理；且第一级反渗透单元配备有所述能量回收单元。
在本发明中，可以以本领域熟知的产品膜元件的一般测试标准，具体以固定的盐水和操作条件(操作压力、温度和产水回收率)为参照，选择所需的反渗透膜元件。按照一种实施方式，在按照修正截留率从高至低依次连接的多个反渗透单元中，针对35000mg/L的NaCl盐水，在5.5MPa、25℃和回收率8％的操作条件下，下一级反渗透单元比上一级反渗透单元的修正截留率小5-15％，且其中最高的修正截留率(即下文所述的“第一反渗透单元”膜元件的修正截留率)大于95％，优选大于99％。应当理解的是，修正截留率根据进水的浓度、操作条件变化而不同。例如，在相同的操作条件下，若是针对70000mg/L的NaCl盐水，同一反渗透单元的截留率会低于其处理35000mg/L的NaCl盐水的截留率。
根据本发明，为了在实现对含盐水进行极限浓缩的同时并降低系统的运行能耗，优选所述反渗透单元包括2-4个反渗透单元，相应的包含2-4个高压泵，所述能量回收单元的个数不大于反渗透单元的个数。
以下结合附图来说明本发明的反渗透系统。图1至图5示出的所述反渗透系统为二级反渗透系统、三级反渗系统。为了便于描述和理解，在下文中，反渗透单元的进水口、浓水出口和产水出口分别以字母A、B和C结合该反渗透单元的序号来表示，单元产水、单元浓水分别以LB、LC结合该反渗透单元的序号来表示。例如，浓水出口B1是指第一反渗透单元的浓水出口，单元浓水LB1是指第一反渗透单元的浓水出口排出的浓水，LC1是指第一反渗透单元的产水出口排出的产水，LB3是指第三反渗透单元浓水出口排出的浓水。能量回收单元的高压入口、泄压出口分别以D1、D2并结合该能量回收单元的序号来表示，低压入口、增压出口分别以E1、E2并结合该能量回收单元序号的形式表示，例如，高压入口D11表示第一能量回收单元的高压入口，低压入口E12表示第二能量回收单元的低压入口。
如图1至图5所示，所述反渗透系统包括：第一反渗透单元1、第二反渗透单元2、第一高压泵6、第二高压泵9和第一能量回收单元3；
所述第一反渗透单元1包括进水口A1、浓水出口B1和产水出口C1，所述第二反渗透单元2包括进水口A2、浓水出口B2和产水出口C2；所述第一能量回收单元3包括高压入口D11、泄压出口D21、低压入口E11和增压出口E21；其中，
所述第一反渗透单元1的浓水出口B1与所述第一能量回收单元3的高压入口D11连通，以使得所述第一反渗透单元1产生的单元浓水LB1经所述第一能量回收单元3泄压；所述第一能量回收单元3的泄压出口D21与所述第二高压泵9的入口连接，所述第二高压泵9的出口与所述第二反渗透单元2的进水口A2连接，以使泄压后的所述单元浓水LB1经增压后进入所述第二反渗透单元2进行处理；
所述第二反渗透单元2的产水出口C2与原水管线连通，所述原水管线分别与所述第一高压泵6的入口、第一能量回收单元3的低压入口D11连通，所述第一能量回收单元3的增压出口E21、第一高压泵6的出口均与所述第一反渗透单元1的进水口A1连通，从而使所述第二反渗透单元2产生的单元产水LC2与原水汇合后所得盐水部分进入到第一能量回收单元3中利用单元浓水LB1泄压产生的能量而增压，并将增压后的该部分盐水与所述第一高压泵6增压后的另一部分盐水作为第一反渗透单元的进水均送至所述第一反渗透单元1中进行处理。
优选情况下，所述反渗透系统还包括第一增压泵7，所述第一能量回收单元3的增压出口E21与所述第一增压泵7的入口连通，所述第一增压泵7的出口、所述第一高压泵6的出口均与所述第一反渗透单元1的进水口A1连通。
在本发明中，为了进一步提高能量利用率，优选情况下，所述第二反渗透单元2也配置有能量回收单元。具体地，所述反渗透系统还包括第二能量回收单元10，所述第二能量回收单元10包括高压入口D12、泄压出口D22、低压入口E12和增压出口E22；其中，
所述第二反渗透单元2的浓水出口B2与所述第二能量回收单元10的高压入口D12连通，以使得所述第二反渗透单元2产生的单元浓水LB2经所述第二能量回收单元10泄压；
所述第一能量回收单元3的泄压出口D21还与所述第二能量回收单元10的低压入口E12连接，所述第二能量回收单元10的增压出口E22与所述第二高压泵9的出口连接，以使泄压后的部分单元浓水LB1进入到第二能量回收单元10中利用所述单元浓水LB2泄压产生的能量而增压，并将所述第二能量回收单元10增压后的单元浓水LB1与所述第二高压泵9增压后的另一部分单元浓水LB1作为进水均送至所述第二反渗透单元2中进行处理。
更优选地，所述反渗透系统还包括第二增压泵11，所述第二能量回收单元10的增压出口E22与所述第二增压泵11的入口连通，所述第二增压泵11的出口、所述第二高压泵9的出口均与所述第二反渗透单元2的进水口A2连通。
在本发明中，为了进一步提高浓缩极限，如图4和图5所示，优选情况下，所述反渗透系统还包括第三反渗透单元14和第三高压泵13，所述第三反渗透单元14包括进水口A3、浓水出口B3和产水出口C3；其中，
所述第二反渗透单元2的浓水出口B2与所述第三高压泵12的入口连接，所述第三高压泵12的出口与所述第三反渗透单元14的进水口A3连通，以使所述第二反渗透单元2产生的单元浓水LB2经增压后进入所述第三反渗透单元14进行处理；
所述第三反渗透单元14的产水出口C3与所述第二高压泵9的入口连通，以使得所述第三反渗透单元14产生的单元产水LC3经增压后进入所述第二反渗透单元2中进行处理。
如图5所示，更优选地，所述反渗透系统还包括第三能量回收单元15，所述第三能量回收单元15包括高压入口D13、泄压出口D23、低压入口E13和增压出口E23；
所述第三反渗透单元14的浓水出口B3与所述第三能量回收单元15的高压入口D13连通，以使得所述第三反渗透单元14产生的单元浓水LB3经所述第三能量回收单元15泄压；
所述第二反渗透单元2的浓水出口B2还与所述第三能量回收单元15的低压入口E13连接，所述第三能量回收单元15的增压出口E23与所述第三高压泵13的出口连通，以使泄压后的部分所述单元浓水LB2进入到第三能量回收单元15中利用所述单元浓水LB3泄压产生的能量而增压，并将增压后的单元浓水LB3与所述第三高压泵13增压后的另一部分单元浓水LB2均送至所述第三反渗透单元15中进行处理。
更优选地，所述反渗透系统还包括第三增压泵16，所述第三能量回收单元15的增压出口E23与所述第三增压泵16的入口连通，所述第三增压泵16的出口、所述第三高压泵13的出口均与所述第三反渗透单元14的进水口A3连通。
根据本发明，按照物料流动的方向，各个反渗透单元膜组件对于同一盐水在相同操作条件下的修正截留率逐级减小。各个反渗透单元均可以采用本领域的常规卷式反渗透组件，所采用的膜可以是本领域所熟知的各种反渗透膜、纳滤膜，本发明对此没有特别限定，只要满足所需截留率即可。
为了提高各个反渗透单元间的配合作用，在满足修正截留率逐级减小的情况下，优选地，针对各自的进水，所述第一反渗透单元1的修正截留率大于95％，所述第二反渗透单元2的修正截留率为50-90％。更优选地，针对各自的进水，所述第一反渗透单元1的修正截留率大于99％，所述第二反渗透单元2的修正截留率为60-80％。
在本发明中，在包括第三反渗透单元对原水进行三级逐级处理时的情况下，针对其进水，所述第三反渗透单元14的修正截留率优选为20-70％，更优选为30-60％。
在本发明中，当所述反渗透处理包括四个反渗透单元以对原水进行四级逐级处理时，针对其进水，所采用的第四反渗透单元的修正截留率可以为10-50％，优选为20-35％。
在本发明中，术语“修正截留率”是膜分离领域通用的术语，计算方法如下：
R＝[1-2Cp/(Cb+Cr)]×100％
其中，R为修正截留率，Cp为透过液浓度，Cb为进料液浓度，Cr为截留液浓度。
应当理解的是，通常各个反渗透单元的浓水出口设置有控制阀4，以便控制相应物料的流动，当反渗透单元配备有能量回收单元时，控制阀设置在所述能量回收单元的泄压出口与用于将该单元产生的单元浓水增压的高压泵的入口之间。另外，如图1至图5所示，各个反渗透单元的进水口设置有供水泵，以将待处理的进水泵送至高压泵、能量回收单元(在反渗透单元配备有能量回收单元的情况下)进行增压。为了对进水进行缓冲并保证系统的稳定运行，优选情况下，在所述进水泵的入口还连接有用于收集进水的水箱。所述控制阀、供水泵和水箱均为本领域的常规设置，本发明将对其不进行过多描述。
在本发明中，所述第一高压泵6、第二高压泵9、第三高压泵13分别对所述第一反渗透单元1、第二反渗透单元2、第三反渗透单元3的操作压力做出主要的贡献。本发明所述的高压泵可以采用本领域常规的任何能够获得上述增压效果的高压泵，例如，高压泵的扬程为100-700m。
在本发明中，所述的能量回收单元可以为具有上述功能的能量回收装置，例如可以是Danfoss公司的iSave系列，或ERI公司的PX系列。所述能量回收单元可以是等压式也可以是差压式，其也可以具有自增压功能，特别是在采用该具有自增压功能的能量回收单元的情况下，那么增压泵可不采用。
在本发明中，所述的增压泵(例如第一增压泵7、第二增压泵11等)可以为本领域常规的增压泵，例如其耐受压力为3-10MPa，扬程为20-100m。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种含盐水的反渗透处理方法，该方法在反渗透系统中进行，所述反渗透系统包括：多个反渗透单元、多个高压泵和至少一个能量回收单元；
每个反渗透单元包括进水口、浓水出口和产水出口，每个反渗透单元的进水口连接有一个所述高压泵，用于为待进入该反渗透单元的进水提供压力，以使进水经该反渗透单元处理，得到单元产水和单元浓水；
多个反渗透单元对于同一盐水在相同操作条件下的修正截留率不同，且按照修正截留率从高至低依次连接；
至少一个所述反渗透单元配备有所述能量回收单元，所述能量回收单元包括高压入口、泄压出口、低压入口和增压出口；且第一级反渗透单元配备有所述能量回收单元；
该方法包括：将待处理含盐水作为原水进行逐级反渗透处理，其中上一级反渗透产生的单元浓水经高压泵增压后进入下一级反渗透单元进行处理，下一级反渗透单元产生的单元产水返回上一级反渗透单元进行处理；
在所述反渗透单元配备有所述能量回收单元的情况下，所述方法还包括：将该反渗透单元产生的单元浓水与待进入该反渗透单元的部分进水进行能量交换，其中，单元浓水由所述高压入口进入而泄压，并将该泄压产生的能量提供给由所述低压入口进入的所述部分进水以使其增压，增压后的该部分进水与由高压泵增压后的另一部分进水汇合后进入该反渗透单元进行处理。
本发明所述的方法在本发明第一方面所提供的反渗透系统中进行，因此本发明第二方面所述的反渗透系统如本发明第一方面所介绍的，在此不再赘述。
在本发明中，作为原水的待处理含盐水可以为本领域常规的各种盐浓度的含盐水，特别是，本发明的反渗透系统能够对高含量的含盐水进行进一步的浓缩。例如所述含盐水为NaCl盐水，含盐水的浓度是以NaCl计，所述含盐水的盐含量可以为10,000-50,000mg/L，通过本发明所述反渗透系统处理后所得到的系统浓水的浓度可达到100,000-200,000mg/L，优选为130,000-200,000mg/L；同时所得的系统产水将具有较低的盐浓度，例如为2,000mg/L以下，优选1,000mg/L以下，然而传统的反渗透系统仅能够将含盐水浓缩至浓度为50,000-70,000mg/L的浓盐水，而针对本身浓度已经较高的含盐水说，通常的操作压力下，根本无法实现浓缩。
另外，对于其它无机盐盐水(例如KCl、LiCl、Na2SO4等)，本发明的反渗透系统同样可以提高常规卷式反渗透系统对该无机盐盐水的浓缩极限。与未设置能量回收单元且修正截留率逐级增大的反渗透系统相比，本发明的系统可避免产水盐度过高、浓缩程度低和能量浪费的现象。
图1至图5本发明的对原水进行二级逐级处理、三级逐级处理的几种实施方式，本发明并不限于此。
根据本发明，按照一种实施方式，如图1所示，该方法包括：将待处理含盐水作为原水与来自第二反渗透单元2的单元产水LC2汇合后所得盐水部分由低压入口E11送至所述第一能量回收单元3中增压，而后将从所述第一能量回收单元3的增压出口E21出来的盐水与所述第一高压泵6增压后的另一部分盐水均送至所述第一反渗透单元1中进行处理，得到单元产水LC1和单元浓水LB1；将所述单元浓水LB1经所述高压入口D11送至所述第一能量回收单元3中泄压，而后将从泄压出口D11出来的单元浓水LB1经所述第二高压泵9增压后送至所述第二反渗透单元2中进行处理，得到所述单元产水LC2和单元浓水LB2。优选地，该反渗透系统还包括第一增压泵7，该方法包括：将所述第一能量回收单元3的增压出口E21出来的盐水送至第一增压泵7增压，而后与所述第一高压泵6增压后的另一部份盐水一起送至所述第一反渗透单元1中进行处理。
在本发明中，优选情况下，进入到所述第一能量回收单元3的盐水的流量与单元浓水LB1的流量的体积比为0.95-1.05：1。
按照一种优选的实施方式，在图1的基础上，如图2所示，所述反渗透系统还包括第二能量回收单元10；该方法还包括：将所述单元浓水LB2由高压入口D12送至所述第二能量回收单元10中进行泄压；将经所述第一能量回收单元3泄压后的单元浓水LB1分为两部分，一部分送至所述第二高压泵9进行增压，另一部分从低压入口E12进入所述第二能量回收单元10中进行增压，而后从增压出口E22排出并与第二高压泵9增压后的单元浓水LB1一起送至第二反渗透单元2中进行处理。优选地，该反渗透系统还包括第二增压泵11，该方法包括：将所述第二能量回收单元10的增压出口E22出来的单元浓水LB1送至第二增压泵11增压，而后与所述第二高压泵9增压后的单元浓水LB1一起送至所述第二反渗透单元2中进行处理。
在本发明中，优选情况下，进入到所述第二能量回收单元10的单元浓水LB1的流量与单元浓水LB2流量的体积比为0.95-1.05：1。
在本发明中，所述第一高压泵6的增压使得所述第一反渗透单元1的操作压力可以为4-10MPa，优选为5-7.5MPa，这样在保证反渗透处理效果的情况下，能进一步降低系统成本。
在本发明中，所述第二高压泵9增压使得所述第二反渗透单元2的操作压力可以4-10MPa，优选为5-7.5MPa。
本领域技术人员应当理解的是，由于反渗透组件会产水，使得所述进水压力稍高于该反渗透膜组件的操作压力。
按照一种优选的实施方式，在图1和图2的基础上，如图3、4所示，所述反渗透系统还包括第三反渗透单元14和第三高压泵13；该方法还包括：将所述第二反渗透单元2产生的单元浓水LB2经所述第三高压泵13增压后送至所述第三反渗透单元14中进行处理，得到单元产水LC3和单元浓水LB3；将所述单元产水LC3返回经所述第二高压泵9增压后进入所述第二反渗透单元2中进行处理。
在本发明中，优选情况下，所述第三高压泵13增压使得所述第三反渗透单元14的操作压力可以4-10MPa，优选为5-7.5MPa。
按照一种优选的实施方式，在图4的基础上，如图5所示，所述反渗透系统还包括第三能量单元15，该方法还包括：将所述单元浓水LB3由高压入口D13送至所述第三能量回收单元15中进行泄压；将所述单元浓水LB2分为两部分，一部分送至所述第三高压泵13进行增压，另一部分从低压入口E13进入所述第三能量回收单元15中进行增压，而后从增压出口E23排出并与第三高压泵13增压后的单元浓水LB2一起送至第三反渗透单元14中进行处理。该反渗透系统还包括第三增压泵16，该方法包括：将所述第三能量回收单元15的增压出口E23出来的单元浓水LB2送至第三增压泵16增压，而后与所述第三高压泵13增压后的单元浓水LB2一起送至所述第三反渗透单元14中进行处理。
优选情况下，进入到所述第三能量回收单元的单元浓水LB2的流量与单元浓水LB3流量的体积比为0.95-1.05：1。
本发明对各个反渗透处理的温度没有特别限定，可参照现有技术进行，例如在室温下(15-40℃)进行。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中：
图1所示的反渗透系统包括：第一反渗透单元1、第二反渗透单元2、第一能量回收单元3、控制阀4(2个)、第一供水泵5、第一高压泵6、第一增压泵7、第二供水泵8、第二高压泵9、水箱1个，具体连接关系如图1所示，其中，第二反渗透单元2产生的单元浓水LB2作为系统浓水外排。
图2所示的反渗透系统是在图1的基础上，在第二反渗透单元2上配备有第二能量回收单元10和第二增压泵11，具体连接关系如图2所示。
图3所示的反渗透系统包括：第一反渗透单元1、第二反渗透单元2、第一能量回收单元3、控制阀4(3个)、第一供水泵5、第一高压泵6、第一增压泵7、第二供水泵8、第二高压泵9、水箱2个、第三供水泵12、第三高压泵13、第三反渗透单元14，具体连接关系如图3所示，其中，第三反渗透单元3产生的单元浓水LB3作为系统浓水外排。
图5所示的反渗透系统是在图3的基础上，在第二反渗透单元2上配备有第二能量回收单元10和第二增压泵11，并在第三反渗透单元14上配备有第三能量回收单元15和第三增压泵16，具体连接关系如图5所示。
图6所示的反渗透系统包括：第一反渗透单元1、第二反渗透单元2、第三反渗透单元14、第一高压泵6、第二高压泵9和水箱；其中，原水管线、第一反渗透单元1的产水出口C1分别连接至第一高压泵6的入口，第一高压泵6的出口与第一反渗透单元1的进水口A1连接，其浓水出口B1(出口管线设有憋压阀)、第二反渗透单元2的产水出口C2分别连接至水箱，水箱的出口连接至第二高压泵9的入口，第二高压泵9的出口与第二反渗透单元2的进水口A2连接，其浓水出口B2连接至第三反渗透单元14的进水口A3，浓水出口B3的出口管线上设有憋压阀。
第一能量回收单元3为购自Danfoss公司的iSave-21能量回收装置。
第二能量回收单元10为购自Danfoss公司的iSave-21能量回收装置。
第三能量回收单元15为购自Danfoss公司的iSave-21能量回收装置。
所处理的原水均为氯化钠溶液。
实施例1
本实施例用于说明本发明的含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统。
采用的反渗透系统如图1所示，其中，针对35000mg/L的NaCl盐水，在5.5MPa、25℃和回收率8％的操作条件下，所选择的第一反渗透单元1膜元件的修正截留率为99.2％，第二反渗透单元2膜元件的修正截留率为89.2％。
将原水、第二反渗透单元2的单元产水LC2汇合，将所得的其中一部分盐水(定义为盐水1#)送至第一能量回收单元3中增压，另一部分盐水(定义为盐水2#)送至第一高压泵6增压，而后从第一能量回收单元3出来的盐水经过第一增压泵7增压后与第一高压泵6增压后的另一部分盐水汇合后作为单元进水(定义为单元1进水)进入到第一反渗透单元1中，在6.8MPa的操作压力下进行处理，得到作为系统产水的单元产水LC1和单元浓水LB1；
单元浓水LB1经第二高压泵9增压后进入到第二反渗透单元2中，在6.8MPa的操作压力下进行处理，得到单元产水LC2和单元浓水LB2，单元浓水LB2经泄压后排出系统。
每处理1吨待处理含盐水，该反渗透系统的能耗为7.46度电。
该系统稳定运行时，各反渗透处理单元的进水、产水及浓水的流量及盐浓度如表1所示。
表1
种类 流量(m<sup>3</sup>/h) 含盐量(mg/L)
原水 10 50,000
单元1进水 14.15 45,300
盐水1# 9.13 45,300
盐水2# 5.02 45,300
系统产水 5.02 400
单元浓水LB1 9.13 70,000
单元2进水 9.13 70,000
单元产水LC2 4.15 34,000
系统浓水 4.98 100,000
由表1可见，针对各自的进水，第一反渗透单元1的修正截留率为99.3％，第二反渗透单元2的修正截留率为60％。采用实施例1的方法处理含盐量50,000mg/L的原水，能将原水浓缩到100,000mg/L，整个系统的产水盐含量为400mg/L。
实施例2
本实施例用于说明本发明的含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统。
采用的反渗透系统如图2所示，针对35000mg/L的NaCl盐水，在5.5MPa、25℃和回收率8％的操作条件下，所选择的第一反渗透单元1的修正截留率为99.1％，第二反渗透单元2的修正截留率为88.6％。
将原水、第二反渗透单元2的单元产水LC2汇合，将所得的其中一部分盐水(定义为盐水1#)送至第一能量回收单元3中增压，另一部分盐水(定义为盐水2#)送至第一高压泵6增压，而后从第一能量回收单元3出来的盐水(压力为6.3MPa)经过第一增压泵7增压后与第一高压泵6增压后的另一部分盐水汇合后作为单元进水(定义为单元1进水)进入到第一反渗透单元1中，在6.8MPa的操作压力下进行处理，得到作为系统产水的单元产水LC1和单元浓水LB1；
单元浓水LB1分为两部分，一部分(定义作盐水3#)送至第二能量回收单元10中增压，而后从第二能量回收单元10出来的盐水经过第二增压泵11增压后与第二高压泵9增压后的另一部分浓水(定义作盐水4#)汇合后作为单元进水(定义为单元2进水)进入到第二反渗透单元2中，在6.6MPa的操作压力下进行处理，得到单元产水LC2和单元浓水LB2，单元浓水LB2排出系统。
每处理1吨待处理含盐水，该反渗透系统的能耗为4.6度电。
该系统稳定运行时，各反渗透处理单元的进水、产水及浓水的流量及盐浓度如表2所示。
表2
种类 流量(m<sup>3</sup>/h) 含盐量(mg/L)
原水 10 35,000
单元1进水 13.6 34,000
盐水1# 7.0 34,000
盐水2# 6.6 34,000
系统产水 6.5 350
单元浓水LB1 7.1 65,000
盐水3# 3.4 65,000
盐水4# 3.7 65,000
单元2进水 7.1 65,000
单元产水LC2 3.6 31,400
单元浓水LB2 3.5 100,000
由表2可见，对于各自的进水，第一反渗透单元1的修正截留率为99.3％；第二反渗透单元2的修正截留率为62.0％。采用实施例2的方法处理含盐量35,000mg/L的原水，能将原水浓缩到100,000mg/L，整个系统的产水盐含量为350mg/L。
实施例3
本实施例用于说明本发明的含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统。
采用的反渗透系统如图5所示，针对35000mg/L的NaCl盐水，在5.5MPa、25℃和回收率8％的操作条件下，所选择的第一反渗透单元1的修正截留率为99.1％，第二反渗透单元2的修正截留率为88.6％，第三反渗透单元3的修正截留率为77.5％。
将原水、第二反渗透单元2的单元产水LC2汇合，将所得的其中一部分盐水(定义为盐水1#)送至第一能量回收单元3中增压，另一部分汇合后的盐水(定义为盐水2#)送至第一高压泵6增压，而后从第一能量回收单元3出来的盐水经过第一增压泵7增压后与第一高压泵6增压后的另一部分盐水汇合后作为单元进水(定义为单元1进水)进入到第一反渗透单元1中，在6.7MPa的操作压力下进行处理，得到作为系统产水的单元产水LC1和单元浓水LB1；
单元浓水LB1分为两部分，一部分(定义为盐水3#)送至第二能量回收单元10中增压，而后从第二能量回收单元10出来的盐水经过第二增压泵11增压后与第二高压泵9增压后的另一部分浓水(定义为盐水4#)汇合后作为单元进水(定义为单元2进水)进入到第二反渗透单元2中，在6.7MPa的操作压力下进行处理，得到单元产水LC2和单元浓水LB2；
单元浓水LB2分为两部分，一部分(定义作盐水5#)送至第三能量回收单元15中增压，而后从第三能量回收单元15出来的盐水经过第三增压泵16增压后与第三高压泵13增压后的另一部分浓水(定义为盐水6#)汇合后作为单元进水(定义为单元3进水)进入到第三反渗透单元14中，在6.7MPa的操作压力下进行处理，得到单元产水LC3和单元浓水LB3，单元浓水LB3经泄压后排出系统。
每处理1吨待处理含盐水，该反渗透系统的能耗为6.2度电。
该系统稳定运行时，各反渗透处理单元的进水、产水及浓水的流量及盐浓度如表3所示。
表3
种类 流量(m<sup>3</sup>/h) 含盐量(mg/L)
原水 10 35,000
单元1进水 15.2 33,400
盐水1# 7.5 34,000
盐水2# 7.7 34,000
系统产水 7.4 410
单元浓水LB1 7.8 65,000
盐水3# 5.4 68,500
盐水4# 5.3 68,500
单元2进水 10.7 68,500
单元产水LC2 5.2 30,400
单元浓水LB2 5.4 105,000
盐水5# 2.5 105,000
盐水6# 2.9 105,000
单元3进水 5.4 105,000
单元产水LC3 2.9 78,000
单元浓水LB3 2.6 135,000
由表3可见，针对各自的进水，第一反渗透单元1的修正截留率为99.2％；第二反渗透单元2的修正截留率为65.0％，第三反渗透单元3的修正截留率为35％。采用实施例3的方法处理含盐量35,000mg/L的原水，能将原水浓缩到135,000mg/L，整个系统的产水盐含量为410mg/L。将实施例2与实施例3进行比较可知，多一级反渗透段单元能进一步提高浓缩极限，但系统运行能耗随之提高。
对比例1
本对比例采用图6所示的反渗透系统对含盐水进行处理。
本对比例中，所选择的第一反渗透单元1、第二反渗透单元2和第三反渗透单元3的膜元件分别与实施例3三个单元的相同。
将原水、来自第二反渗透单元2的单元产水LC2汇合后，经第一高压泵6增压至6.7MPa，然后进入第一反渗透单元1中，在6.7MPa的操作压力下进行处理，得到单元浓水LB1和系统产水；
使单元浓水LB1与来自第三反渗透单元14的单元产水LC3汇合后经第二高压泵9增压至6.7MPa后进入第二反渗透单元2中，在6.7MPa的操作压力下进行处理，得到单元产水LC2和单元浓水LB2，
使单元浓水LB2进入第三反渗透单元14中，在6.7MPa的操作压力下进行处理，得到单元产水LC3和系统浓水，系统浓水排出系统。
每处理1吨的原水，该反渗透系统的能耗为9.3度电。
该系统稳定运行时，各反渗透处理单元和分组的进水、产水及浓水的流量及盐浓度如表4所示。
表4
种类 流量(m<sup>3</sup>/h) 含盐量(mg/L)
原水 10 35,000
单元1进水 15.2 33,400
系统产水 7.4 410
单元浓水LB1 7.8 65,000
单元2进水 10.7 68,500
单元产水LC2 5.2 30,400
单元浓水LB2 5.4 105,000
单元产水LC3 2.9 78,000
系统浓水 2.6 13,5000
由表4可知，含盐量35,000mg/L的原水通过传统的串联反渗透系统进行处理时，也能达到与实施例3相当的浓缩效果。但是，第一反渗透单元的单元浓水与第二反渗透单元的单元产水汇合进行下一级处理之前，浓水需要泄压，而泄压后的这股盐水需再次升压才能满足第二反渗透单元处理压力的需求，泄压再升压造成了能量浪费。与实施例3浓度到相同程度相比，该对比例的能耗高出50％。
实施例4
本实施例用于说明本发明的含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统。
采用的反渗透系统如图3所示，针对35000mg/L的NaCl盐水，在5.5MPa、25℃和回收率8％的操作条件下，所选择的第一反渗透单元1的修正截留率为99.3％，第二反渗透单元2的修正截留率为88.6％，第三反渗透单元3的修正截留率为79.7％。
将原水、第二反渗透单元2的单元产水LC2汇合，将所得的其中一部分盐水(定义为盐水1#)送至第一能量回收单元3中增压，另一部分汇合后的盐水(定义为盐水2#)送至第一高压泵6增压，而后从第一能量回收单元3出来的盐水经过第一增压泵7增压后与第一高压泵6增压后的另一部分盐水汇合后作为单元进水(定义为单元1进水)进入到第一反渗透单元1中，在6.7MPa的操作压力下进行处理，得到作为系统产水的单元产水LC1和单元浓水LB1；
将单元浓水LB1与第三反渗透单元14的单元产水LC3汇合，经第二高压泵9增压后进入到第二反渗透单元2中，在6.7MPa的操作压力下进行处理，得到单元产水LC2和单元浓水LB2；
将单元浓水LB2经第三高压泵13增压后进入到第三反渗透单元14中，在6.7MPa的操作压力下进行处理，得到单元产水LC3和单元浓水LB3，单元浓水LB3经泄压后排出系统。
每处理1吨待处理含盐水，该反渗透系统的能耗为4.5度电。
该系统稳定运行时，各反渗透处理单元的进水、产水及浓水的流量及盐浓度如表5所示。
表5
Figure BDA0001914225660000221
Figure BDA0001914225660000231
由表5可见，针对各自的进水，第一反渗透单元1的修正截留率为99.6％，第二反渗透单元2的修正截留率为65.0％，第三反渗透单元3的修正截留率为35.0％。采用实施例4的方法处理含盐量15,000mg/L的原水，能将原水浓缩到135,000mg/L，整个系统的产水盐含量为150mg/L。
由上可见，本发明的反渗透系统和方法既能够突破传统反渗透系统的浓缩极限，保证系统产水的水质，同时有效减少组合系统中高压泵的使用，简化系统设计。与现有的超高压反渗透(如碟管反渗透、管网式反渗透等)或者正渗透系统相比，降低组合系统的投资运行成本。本发明的反渗透系统还能将系统中未利用的残余能量进行回收转化，在保证浓缩程度的同时，进一步降低了系统的能耗。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种用于处理含盐水的反渗透系统，该反渗透系统包括：多个反渗透单元、多个高压泵和至少一个能量回收单元；
每个反渗透单元包括进水口、浓水出口和产水出口，每个反渗透单元的进水口连接有一个所述高压泵，用于为待进入该反渗透单元的进水提供压力，以使进水经该反渗透单元处理，得到单元产水和单元浓水；
多个反渗透单元针对同一盐水在相同操作条件下的修正截留率不同，且按照修正截留率从高至低依次连接，以对待处理含盐水进行逐级处理，其中下一级反渗透单元用于处理上一级反渗透单元产生的单元浓水，而上一级反渗透单元用于处理所述下一级反渗透单元产生的单元产水；
至少一个所述反渗透单元配备有所述能量回收单元，用于将该反渗透单元产生的单元浓水与待进入该反渗透单元的部分进水进行能量交换，所述能量回收单元包括高压入口、泄压出口、低压入口和增压出口；其中，单元浓水由所述高压入口进入而泄压并由泄压出口排出，并将该泄压产生的能量提供给由所述低压入口进入的所述部分进水以使其增压，增压后的该部分进水由增压出口排出并与由高压泵增压后的另一部分进水汇合后进入该反渗透单元进行处理；且第一级反渗透单元配备有所述能量回收单元。
2.根据权利要求1所述的反渗透系统，其中，按照修正截留率从高至低依次连接的多个反渗透单元中，针对35000mg/L的NaCl盐水，在5.5MPa、25℃和回收率8％的操作条件下，下一级反渗透单元比上一级反渗透单元的修正截留率小5-15％，且其中最高的修正截留率大于95％，优选大于99％。
3.根据权利要求1或2所述的反渗透系统，其中，所述反渗透系统包括：第一反渗透单元(1)、第二反渗透单元(2)、第一高压泵(6)、第二高压泵(9)和第一能量回收单元(3)；
所述第一反渗透单元(1)包括进水口A1、浓水出口B1和产水出口C1，所述第二反渗透单元(2)包括进水口A2、浓水出口B2和产水出口C2；所述第一能量回收单元(3)包括高压入口D11、泄压出口D21、低压入口E11和增压出口E21；
其中，所述第一反渗透单元(1)的浓水出口B1与所述第一能量回收单元(3)的高压入口D11连通，以使得所述第一反渗透单元(1)产生的单元浓水LB1经所述第一能量回收单元(3)泄压；所述第一能量回收单元(3)的泄压出口D21与所述第二高压泵(9)的入口连接，所述第二高压泵(9)的出口与所述第二反渗透单元(2)的进水口A2连接，以使泄压后的所述单元浓水LB1经增压后进入所述第二反渗透单元(2)进行处理；
所述第二反渗透单元(2)的产水出口C2与原水管线连通，所述原水管线分别与所述第一高压泵(6)的入口、第一能量回收单元(3)的低压入口D11连通，所述第一能量回收单元(3)的增压出口E21、第一高压泵(6)的出口均与所述第一反渗透单元(1)的进水口A1连通，从而使所述第二反渗透单元(2)产生的单元产水LC2与原水汇合后所得盐水部分进入到第一能量回收单元(3)中利用所述单元浓水LB1泄压产生的能量而增压，并将增压后的该部分盐水与所述第一高压泵(6)增压后的另一部分盐水均送至所述第一反渗透单元(1)中进行处理。
4.根据权利要求3所述的反渗透系统，其中，针对各自的进水，所述第一反渗透单元(1)的修正截留率大于95％，优选大于99％；所述第二反渗透单元(2)的修正截留率为50-90％，优选为60-80％。
5.根据权利要求3所述的反渗透系统，其中，所述反渗透系统还包括第一增压泵(7)，所述第一能量回收单元(3)的增压出口E21与所述第一增压泵(7)的入口连通，所述第一增压泵(7)的出口、所述第一高压泵(6)的出口均与所述第一反渗透单元(1)的进水口A1连通。
6.根据权利要求4或5所述的反渗透系统，其中，所述反渗透系统还包括第二能量回收单元(10)，所述第二能量回收单元(10)包括高压入口D12、泄压出口D22、低压入口E12和增压出口E22；
所述第二反渗透单元(2)的浓水出口B2与所述第二能量回收单元(10)的高压入口D12连通，以使得所述第二反渗透单元(2)产生的单元浓水LB2经所述第二能量回收单元(10)泄压；
所述第一能量回收单元(3)的泄压出口D21还与所述第二能量回收单元(10)的低压入口E12连接，所述第二能量回收单元(10)的增压出口E22与所述第二高压泵(9)的出口连接，以使泄压后的部分单元浓水LB1进入到第二能量回收单元(10)中利用所述单元浓水LB2泄压产生的能量而增压，并将所述第二能量回收单元(10)增压后的单元浓水LB1与所述第二高压泵(9)增压后的另一部分单元浓水LB1均送至所述第二反渗透单元(2)中进行处理；
优选地，所述反渗透系统还包括第二增压泵(11)，所述第二能量回收单元(10)的增压出口E22与所述第二增压泵(11)的入口连通，所述第二增压泵(11)的出口、所述第二高压泵(9)的出口均与所述第二反渗透单元(2)的进水口A2连通。
7.根据权利要求3-6中任意一项所述的反渗透系统，其中，所述反渗透系统还包括第三反渗透单元(14)和第三高压泵(13)，所述第三反渗透单元14包括进水口A3、浓水出口B3和产水出口C3；
所述第二反渗透单元(2)的浓水出口B2与所述第三高压泵(12)的入口连接，所述第三高压泵(13)的出口与所述第三反渗透单元(14)的进水口A3连通，以使所述第二反渗透单元(2)产生的单元浓水LB2经增压后进入所述第三反渗透单元(14)进行处理；
所述第三反渗透单元(14)的产水出口C3与所述第二高压泵(9)的入口连通，以使得所述第三反渗透单元(14)产生的单元产水LC3经增压后进入所述第二反渗透单元(2)中进行处理；
优选地，所述第三反渗透单元(14)的修正截留率为20-70％，更优选为30-50％。
8.根据权利要求7所述的反渗透系统，其中，所述反渗透系统还包括第三能量回收单元(15)，所述第三能量回收单元15包括高压入口D13、泄压出口D23、低压入口E13和增压出口E23；
所述第三反渗透单元(14)的浓水出口B3与所述第三能量回收单元(15)的高压入口D13连通，以使得所述第三反渗透单元(14)产生的单元浓水LB3经所述第三能量回收单元(15)泄压；
所述第二反渗透单元(2)的浓水出口B2还与所述第三能量回收单元(15)的低压入口E13连接，所述第三能量回收单元(15)的增压出口E23与所述第三高压泵(13)的出口连接，以使泄压后的部分所述单元浓水LB2进入到第三能量回收单元(15)中利用所述单元浓水LB3泄压产生的能量而增压，并将增压后的单元浓水LB2与所述第三高压泵(13)增压后的另一部分单元浓水LB2均送至所述第三反渗透单元(15)中进行处理；
优选地，所述反渗透系统还包括第三增压泵(16)，所述第三能量回收单元(15)的增压出口E23与所述第三增压泵(16)的入口连通，所述第三增压泵(16)的出口、所述第三高压泵(13)的出口均与所述第三反渗透单元(14)的进水口A3连通。
9.一种含盐水的反渗透处理方法，该方法在反渗透系统中进行，其特征在于，所述反渗透系统包括：多个反渗透单元、多个高压泵和至少一个能量回收单元；
每个反渗透单元包括进水口、浓水出口和产水出口，每个反渗透单元的进水口连接有一个所述高压泵，用于为待进入该反渗透单元的进水提供压力，以使进水经该反渗透单元处理，得到单元产水和单元浓水；
多个反渗透单元的修正截留率不同，且按照修正截留率从高至低依次连接，以实现对待处理盐水的逐级处理；
至少一个所述反渗透单元配备有所述能量回收单元，所述能量回收单元包括高压入口、泄压出口、低压入口和增压出口；且第一级反渗透单元配备有所述能量回收单元；
该方法包括：将待处理含盐水作为原水进行逐级反渗透处理，其中上一级反渗透产生的单元浓水经高压泵增压后进入下一级反渗透单元进行处理，下一级反渗透单元产生的单元产水返回上一级反渗透单元进行处理；
在所述反渗透单元配备有所述能量回收单元的情况下，所述方法还包括：将该反渗透单元产生的单元浓水与待进入该反渗透单元的部分进水进行能量交换，其中，单元浓水由所述高压入口进入而泄压并由泄压出口排出，并将该泄压产生的能量提供给由所述低压入口进入的所述部分进水以使其增压，增压后的该部分进水由增压出口排出并与由高压泵增压后的另一部分进水汇合后进入该反渗透单元进行处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，按照修正截留率从高至低依次连接的多个反渗透单元中，针对35000mg/L的NaCl盐水，在5.5MPa、25℃和回收率8％的操作条件下，下一级反渗透单元比上一级反渗透单元的修正截留率小5-15％，且其中最高的修正截留率大于95％，优选大于99％。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述反渗透系统包括：第一反渗透单元(1)、第二反渗透单元(2)、第一高压泵(6)、第二高压泵(9)和第一能量回收单元(3)；
所述第一反渗透单元(1)包括进水口A1、浓水出口B1和产水出口C1，所述第二反渗透单元(2)包括进水口A2、浓水出口B2和产水出口C2；所述第一能量回收单元(3)包括高压入口D11、泄压出口D21、低压入口E11和增压出口E21；
该方法包括：将待处理含盐水作为原水与来自第二反渗透单元(2)的单元产水LC2汇合后所得盐水部分由低压入口E11送至所述第一能量回收单元(3)中增压，而后将从所述第一能量回收单元(3)的增压出口E21出来的盐水与所述第一高压泵(6)增压后的另一部分盐水均送至所述第一反渗透单元(1)中进行处理，得到单元产水LC1和单元浓水LB1；
将所述单元浓水LB1经所述高压入口D11送至所述第一能量回收单元(3)中泄压，而后将从所述第一能量回收单元(3)的泄压出口D11出来的单元浓水LB1经所述第二高压泵(9)增压后送至所述第二反渗透单元(2)中进行处理，得到所述单元产水LC2和单元浓水LB2；
优选地，进入到所述第一能量回收单元(3)的盐水的流量与单元浓水LB1流量的体积比为0.95-1.05：1。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，针对各自的进水，所述第一反渗透单元(1)的修正截留率大于95％，优选大于99％；
所述第二反渗透单元(2)的修正截留率为50-90％，优选为60-80％。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，该反渗透系统还包括第一增压泵(7)，该方法包括：将所述第一能量回收单元(3)的增压出口E21出来的盐水送至第一增压泵(7)增压，而后与所述第一高压泵(6)增压后的另一部份盐水一起送至所述第一反渗透单元(1)中进行处理。
14.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述反渗透系统还包括第二能量回收单元(10)，所述第二能量回收单元(10)包括高压入口D12、泄压出口D22、低压入口E12和增压出口E22；
该方法还包括：将所述单元浓水LB2由高压入口D12送至所述第二能量回收单元(10)中进行泄压；
将经所述第一能量回收单元(3)泄压后的单元浓水LB1分为两部分，一部分送至所述第二高压泵(9)进行增压，另一部分从低压入口E12进入所述第二能量回收单元(10)中进行增压，而后从增压出口E22排出并与第二高压泵(9)增压后的单元浓水LB1一起送至第二反渗透单元(2)中进行处理；
优选地，该反渗透系统还包括第二增压泵(11)，该方法包括：将所述第二能量回收单元(10)的增压出口E22出来的单元浓水LB1送至第二增压泵(11)增压，而后与所述第二高压泵(9)增压后的单元浓水LB1一起送至所述第二反渗透单元(2)中进行处理；
优选地，进入到所述第二能量回收单元(10)的单元浓水LB1的流量与单元浓水LB2流量的体积比为0.95-1.05：1。
15.根据权利要求11-14中任意一项所述的方法，其中，所述第一反渗透单元(1)的操作压力为4-10MPa，优选为5-7.5MPa，所述第二反渗透单元(2)的操作压力为4-10MPa，优选为5-7.5MPa。
16.根据权利要求11-15中任意一项所述的方法，其中，所述反渗透系统还包括第三反渗透单元(14)和第三高压泵(13)，所述第三反渗透单元(14)包括进水口A3、浓水出口B3和产水出口C3；
该方法还包括：将所述第二反渗透单元(2)产生的单元浓水LB2经所述第三高压泵(13)增压后送至所述第三反渗透单元(14)中进行处理，得到单元产水LC3和单元浓水LB3；
将所述单元产水LC3经所述第二高压泵(9)增压后进入所述第二反渗透单元(2)中进行处理；
优选地，针对其进水，所述第三反渗透单元(14)的修正截留率为20-70％，更优选为30-50％；
优选地，所述第三反渗透单元(14)的操作压力为4-10MPa，更优选为5-7.5MPa。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述反渗透系统还包括第三能量单元(15)，所述第三能量回收单元(15)包括高压入口D13、泄压出口D23、低压入口E13和增压出口E23；
该方法还包括：将所述单元浓水LB3由高压入口D13送至所述第三能量回收单元(15)中进行泄压；
将所述单元浓水LB2分为两部分，一部分送至所述第三高压泵(13)进行增压，另一部分从低压入口E13进入所述第三能量回收单元(15)中进行增压，而后从增压出口E23排出并与第三高压泵(13)增压后的单元浓水LB2一起送至第三反渗透单元(14)中进行处理；
优选地，该反渗透系统还包括第三增压泵(16)，该方法包括：将所述第三能量回收单元(15)的增压出口E23出来的单元浓水LB2送至第三增压泵(16)增压，而后与所述第三高压泵(13)增压后的单元浓水LB2一起送至所述第三反渗透单元(14)中进行处理；
优选地，进入到所述第三能量回收单元(15)的单元浓水LB2的流量与单元浓水LB3流量的体积比为0.95-1.05：1。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112794524A (zh) * 2020-12-22 2021-05-14 国电汉川发电有限公司 一种脱硫废水零排放方法及系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11253761A (ja) * 1998-01-09 1999-09-21 Nitto Denko Corp 溶液分離装置
CN103979643A (zh) * 2014-05-15 2014-08-13 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 使用自增压能量回收高压泵的反渗透海水淡化系统
CN104163472A (zh) * 2014-08-19 2014-11-26 杭州永洁达净化科技有限公司 一种节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统
US20160002074A1 (en) * 2013-03-15 2016-01-07 Porifera, Inc. Advancements in osmotically driven membrane systems including multi-stage purification
CN205442833U (zh) * 2015-12-30 2016-08-10 广州市清森环保科技有限公司 一种气浮污水过滤系统
CN106745386A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 成都美富特膜科技有限公司 高金属离子含量废水的处理方法及处理设备
CN207786353U (zh) * 2017-11-23 2018-08-31 神华集团有限责任公司 反渗透系统
JP2018171563A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 株式会社日立製作所 逆浸透処理装置及び逆浸透処理方法
CN208071390U (zh) * 2018-03-20 2018-11-09 国家能源投资集团有限责任公司 反渗透系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11253761A (ja) * 1998-01-09 1999-09-21 Nitto Denko Corp 溶液分離装置
US20160002074A1 (en) * 2013-03-15 2016-01-07 Porifera, Inc. Advancements in osmotically driven membrane systems including multi-stage purification
CN103979643A (zh) * 2014-05-15 2014-08-13 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 使用自增压能量回收高压泵的反渗透海水淡化系统
CN104163472A (zh) * 2014-08-19 2014-11-26 杭州永洁达净化科技有限公司 一种节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统
CN205442833U (zh) * 2015-12-30 2016-08-10 广州市清森环保科技有限公司 一种气浮污水过滤系统
CN106745386A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 成都美富特膜科技有限公司 高金属离子含量废水的处理方法及处理设备
JP2018171563A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 株式会社日立製作所 逆浸透処理装置及び逆浸透処理方法
CN207786353U (zh) * 2017-11-23 2018-08-31 神华集团有限责任公司 反渗透系统
CN208071390U (zh) * 2018-03-20 2018-11-09 国家能源投资集团有限责任公司 反渗透系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112794524A (zh) * 2020-12-22 2021-05-14 国电汉川发电有限公司 一种脱硫废水零排放方法及系统

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