CN111646605A - 一种二级反渗透和edi组合的除盐系统及水处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于水处理技术领域,提供了一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统及水处理系统,该除盐系统包括:包括第一高压泵、一级反渗透膜组件、二级反渗透膜组件和EDI组件,所述第一高压泵与所述一级反渗透膜组件相通;另外,该除盐系统还包括:脱气膜组件;所述一级反渗透膜组件依次与所述二级反渗透膜组件和所述脱气膜组件相通;三通阀;所述脱气膜组件通过所述三通阀与所述EDI组件相通;控制组件。本发明利用脱气膜组件进行脱气,可使水中的二氧化碳脱除的更彻底,并且不会增加多余的离子,从而可以提高产水水质和稳定性。另外,本发明通过设置三通阀和控制组件,可以有效防止不合格水进入EDI组件,以避免对EDI组件造成损害。

Description

一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统及水处理系统
技术领域
本发明属于水处理技术领域,尤其涉及一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统及水处理系统。
背景技术
地面水源和地下水源中都含有很多杂质,不能直接用于生产和生活。城市给水处理以满足生活饮用标准为目标,而工业给水处理则根据工业生产工艺、产品质量、设备材料等对水质的要求决定处理工艺。由于各种工业产品的工艺要求不同,对水质的要求差异极大。根据不同的去离子程度,主要有软化水、除盐水、纯水、超纯水等。
地面水源中粗大的杂质较多,但在取水过程中已被去除,所以工业给水处理一般指去除那些细小的杂质。原水中的细小杂质主要是指溶解在水中的盐类、悬浮杂质和胶体颗粒。对于水中的悬浮杂质和胶体颗粒,可以通过机械过滤的方式去除。对于水中的盐分,现在应用最为广泛的是膜分离技术。工业给水处理常采用的膜分离技术有反渗透、超滤和电渗析。
反渗透是一种借助于选择透过(半透过)性膜的功能以压力为推动力的膜分离技术,当系统中所加的压力大于进水溶液渗透压时,水分子不断地透过膜,经过产水流道流入中心管,然后在一端流出水中的杂质,如离子、有机物、细菌、病毒等,被截留在膜的进水侧,然后在浓水出水端流出,从而达到分离净化目的。连续电除盐技术(Electrodeionization,EDI)是一种将电渗析和离子交换树脂相结合的除盐新工艺,既利用离子交换树脂的深度除盐克服了电渗析过程中因发生浓差极化作用而除盐不彻底,又利用电渗析的极化作用产生电离,产生的OH-和H+用来实现离子交换剂的自身再生,克服了离子交换树脂失效后通过化学再生的缺点,从而,使EDI基本上能够去除水中的全部离子,为制备纯水、超纯水等创造条件。
反渗透和EDI的组合工艺在目前电厂锅炉补给水除盐、超纯水制造、海水和苦咸水淡化等方面大规模推广应用,并取得很好的技术效益和经济效益。纯水、超纯水的制备一般包括预处理、除盐和后处理三道工序。预处理是去除水中的颗粒物,除盐工序是去除水中的离子,而后处理则是进一步将系统中产生的微粒、细菌、离子除去,保证了终端的用水水质。
现有的除盐段,目前比较主流,应用得比较广泛的是反渗透和EDI的组合工艺,其主要流程如附图1所示,具体包括以下:预处理过滤后的产水由第一高压泵1提升至一级反渗透膜组件2中,第一高压泵1为一级反渗透膜组件2提供驱动力,一级反渗透膜组件2的产水储存在一级反渗透产水箱3中,再由第二高压泵4将水提升至二级反渗透膜组件5进行进一步除盐;第二高压泵4为二级反渗透膜组件5提供驱动力;二级反渗透膜组件5的产水存储在二级反渗透产水箱6中,再由第三高压泵7提升至EDI组件8中,EDI组件8的产水储存在纯水箱中,待后续工艺进一步处理。其中,EDI对进水水质要求比较高,一般情况下EDI进水要求电导率小于40μs/cm,TOC小于0.5ppm;控制好EDI的进水水质是保证EDI的使用寿命和长期水质稳定的重要保证。另外,一级反渗透膜组件2的进水控制在弱酸性,尽量使水中的碳酸根和碳酸氢根转化为二氧化碳,以防止水中的钙和镁与碳酸根或者碳酸氢根形成结垢,由于水中的游离的CO2可以透过反渗透膜,所以一级反渗透膜组件2的产水会残留二氧化碳;所以为了提高EDI的进水水质,又会在二级反渗透膜组件5的进水中加入氢氧化钠等碱以改变CO2的形态,使其尽量转化为碳酸根或者碳酸氢根,并通过膜的截留去除。氢氧化钠的加药量由安装在二级高压泵出口的pH计控制。一般将二级反渗透膜组件5进水的PH值控制在8.5左右。
然而,上述的除盐系统流程冗长,其分别设置了第一高压泵1、第二高压泵4和第三高压泵7。特别是第一高压泵1和第二高压泵4,扬程都很高,消耗的电能也多。在原水是自来水的情况下,需要扬程都接近16公斤。消耗的很大一部分的电能都在浓水中排放了,造成了能源的浪费。增加的一级反渗透产水箱3和二级反渗透产水箱6,占地面积大,在纯水车间面积有限制的场合,有很大的局限性。另外,该工艺过程不仅仅是水箱和水泵的数量多,还有相应的液位计、压力传感器、压力开关等仪表和相应的控制,增加占地面积和投资成本的同时,后期运行过程中的维护工作也增多。此外,在二级反渗透膜组件5进水中,还需加入氢氧化钠,虽然往管路中加药是自动完成的,但需要定期往药剂箱中补充氢氧化钠,增加日常操作维护工作;而且,加入的氢氧化钠还增加了水中的TDS,会对产水水质有一定的影响。此外,纯水品质高,也很敏感,缓冲能力差,空气中的二氧化碳极易溶进去,所以纯水系统对水箱和管路的要求也高。比如二级反渗透产水箱6,为了保证产水水质,排气口不能直接连着大气,需要做水封设置氮封,所以系统的流程越长,越会增加产品水被污染的风险。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,旨在解决背景技术中提出的问题。
本发明实施例是这样实现的,一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,包括第一高压泵、一级反渗透膜组件、二级反渗透膜组件和EDI组件,所述第一高压泵与所述一级反渗透膜组件相通;其中,所述除盐系统还包括:
脱气膜组件,用于去除待处理水中的二氧化碳;所述一级反渗透膜组件依次与所述二级反渗透膜组件和所述脱气膜组件相通;
三通阀;所述脱气膜组件通过所述三通阀与所述EDI组件相通;
控制组件,用于根据待处理水的电导率自动控制所述三通阀的开合状态。
作为本发明实施例的一种优选方案,所述脱气膜组件包括:
脱气膜主体,用于利用扩散的原理去除待处理水中的二氧化碳;
真空泵;所述真空泵与所述脱气膜相通。
作为本发明实施例的另一种优选方案,所述脱气膜组件还包括:
空气过滤器;所述空气过滤器与所述脱气膜组件的进气口相通。
作为本发明实施例的另一种优选方案,所述脱气膜主体中设有聚丙烯中空纤维。
作为本发明实施例的另一种优选方案,所述控制组件包括:
电导率计;所述电导率计设置在所述脱气膜组件和所述三通阀之间;所述三通阀为气动三通阀,其与所述电导率计进行电性连接。
作为本发明实施例的另一种优选方案,所述一级反渗透膜组件的进水管路与浓水管路之间设有压差计。
作为本发明实施例的另一种优选方案,所述二级反渗透膜组件的进水管路与浓水管路之间设有压差计。
作为本发明实施例的另一种优选方案,所述一级反渗透膜组件包括低压高脱盐反渗透膜。
作为本发明实施例的另一种优选方案,所述二级反渗透膜组件包括超低压大通量反渗透膜。
本发明实施例的另一目的在于提供一种水处理系统,其包括预处理系统和后处理系统,所述预处理系统和所述后处理系统之间设有上述的除盐系统。
本发明实施例提供的一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,通过只用一台高压泵为后续的一级反渗透膜组件、二级反渗透膜组件、脱气膜组件和EDI组件提供进水压力,可以节约投资和运行成本。另外,本发明实施例通过省去反渗透产水水箱,可大大节约了占地,且更有利于设备的集成和标准化。另外,本发明实施例利用脱气膜组件进行脱气,可使水中的二氧化碳脱除的更彻底,并且不会增加多余的离子,从而可以提高产水水质,有利于产水水质长期稳定,并且避免了加药的繁琐操作以及延长了EDI组件的使用寿命。另外,本发明实施例通过设置三通阀和控制组件,可以有效防止不合格水进入EDI组件,以避免不合格水对EDI组件造成损害。
附图说明
图1为现有技术中的一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统的流程示意图。
图2为本发明实施例提供的一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统的流程示意图。
图中:1-第一高压泵、2-一级反渗透膜组件、3-一级反渗透产水箱、4-第二高压泵、5-二级反渗透膜组件、6-二级反渗透产水箱、7-第三高压泵、8-EDI组件、9-脱气膜组件、10-真空泵、11-空气过滤器、12-三通阀、13-电导率计、14-压差计。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
另外,在本申请的描述中,所采用到的术语应当作广义的理解,对于本领域的技术人员而言,可以根据实际的具体情况来理解术语的具体含义。譬如,本申请中所采用的术语“设置”和“设有”,可以定义为接触式设置或者未接触式设置等;所采用的方位词术语均是以附图为参考或者根据以实际情况以及公知常识所定义的方向为准。
如附图2所示,在本发明的一个实施例中,提供了一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,其包括:第一高压泵1;一级反渗透膜组件2,所述第一高压泵1与所述一级反渗透膜组件2相通;二级反渗透膜组件5;EDI组件8;以及
脱气膜组件9,用于去除待处理水中的二氧化碳;所述一级反渗透膜组件2依次与所述二级反渗透膜组件5和所述脱气膜组件9相通;
三通阀12;所述脱气膜组件9通过所述三通阀12与所述EDI组件8相通;
控制组件,用于根据待处理水的电导率自动控制所述三通阀12的开合状态。
具体的,预处理产水端通过第一高压泵1与一级反渗透膜组件2相连通,第一高压泵1可将前端过滤后的产水提升至一级反渗透膜组件2中进行一级反渗透处理,一级反渗透处理的产水可通过余压依次流至二级反渗透膜组件5、脱气膜组件9和EDI组件8中,以得到纯净的水,最后储存在纯水箱中。其中,该除盐系统的中间不设一级反渗透产水箱、二级反渗透产水箱、二级高压泵以及EDI给水泵。一级反渗透膜组件2、二级反渗透膜组件5、脱气膜组件9以及EDI组件8的进水压力都来自于第一高压泵1;第一高压泵1的设计压力可以为一级反渗透膜组件2的驱动压、二级反渗透膜组件5的驱动压、脱气膜组件9和EDI组件8所需压力之和。
在实际应用中,由于一级反渗透膜组件2和二级反渗透膜组件5的进水水质不同,同时兼顾设备制造成本和运行费用,因此,一级反渗透膜组件2可包括低压高脱盐反渗透膜,低压高脱盐反渗透膜具体可采用市售海德能的CPA3-LD反渗透膜,其具有高脱盐率、高透水量以及耐污堵等特点,但不限于此;二级反渗透膜组件5可包括超低压大通量反渗透膜,超低压大通量反渗透膜具体可采用市售海德能的ESPA系列反渗透膜,其具有高水通量、高脱盐能力、节能、超低压、大通量等特点,但不限于此。通过设置二级反渗透膜组件5可以保证EDI组件8的进水电导率。
如附图2所示,在本发明的一个优选实施例中,所述脱气膜组件9包括:
脱气膜主体,用于利用扩散的原理去除待处理水中的二氧化碳;
真空泵10;所述真空泵10与所述脱气膜相通。
具体的,脱气膜主体是一种利用扩散的原理将水中的二氧化碳去除的膜分离产品,可采用市售的liqui-cel的脱气膜产品,具体可根据实际处理水的流量来选择规格。真空泵10的吸口管路上装有真空表,可以读出此时脱气膜主体中的真空度,同时真空度也可以通过真空泵10进口管路上的阀门进行调节。
另外,脱气膜主体内装有疏水性的聚丙烯中空纤维,聚丙烯中空纤维的壁上的微孔水分子不能通过,而气体分子却能够穿过。水流在一定的压力下从中空纤维的里面通过,而中空纤维的外面在真空泵10的作用下将气体不断的抽走,并形成一定的负压,这样水中的气体就不断从水中经中空纤维向外溢出,从而达到去除水中气体的目的。在实际应用中,利用脱气膜组件9对水中二氧化碳进行脱除,其脱除效率可以达到99.99%以上。
如附图2所示,在本发明的另一个优选实施例中,所述脱气膜组件9还包括:
空气过滤器11;所述空气过滤器11与所述脱气膜组件9的进气口相通。
具体的,脱气膜主体的气体入口依次装有调节阀、空气过滤器11和空气流量计,气体流量可以通过调节阀进行调节,空气过滤器11可以防止空气中的杂质进入到脱气膜主体内。
如附图2所示,在本发明的另一个优选实施例中,所述控制组件包括:
电导率计13;所述电导率计13设置在所述脱气膜组件9和所述三通阀12之间;所述三通阀12为气动三通阀,其与所述电导率计13进行电性连接。
具体的,脱气膜主体的产水口加装了气动的三通阀12,其可以由PLC控制,并与电导率计13进行联动。正常运行时,三通阀12出水至EDI组件8的通路打开;当脱气膜组件9的产水水质不合格,电导率上升到预设的数值时,EDI组件8的进水口关闭,三通阀12出水至EDI组件8的通路断开,并打开三通阀12与原水箱的通路,以避免不合格的水进入到EDI组件8内影响EDI组件8的使用寿命。
如附图2所示,在本发明的另一个优选实施例中,所述一级反渗透膜组件2的进水管路与浓水管路之间设有压差计14;所述二级反渗透膜组件5的进水管路与浓水管路之间也设有压差计14。
在实际应用中,通过安装压差计14,可以实时监测跨膜压差。当压差计14的读数升高到一定数值时,需要进行CIP清洗。相比于现有常用的分别在进水管路和浓水管路上设置压力表或者压力传感器,然后通过观察或者程序计算出差值的方法,本发明实施例通过使用压差计14,可以使得测量值更为准确,同时节约了投资和安装的空间。
在本发明的另一个实施例中,还提供了一种水处理系统,其包括预处理系统和后处理系统;所述预处理系统和所述后处理系统之间设有上述的除盐系统。
具体的,预处理系统和后处理系统可以与现有技术中的水处理系统的结构相同;其中,预处理系统可用于对待处理水进行过滤除杂等预处理;后处理系统可以用于对除盐系统的产水进行灭菌、消毒等处理,但不限于此。
综上所述,上述除盐系统可应用于电厂锅炉补给水除盐、工业用纯水和超纯水制造、苦咸水淡化等脱盐处理中。相比于背景技术中提及的现有的二级反渗透和EDI组合的除盐系统,本发明实施例提供的除盐系统具有以下优点:
1、本发明实施例通过只用一台高压泵为后续的一级反渗透膜组件2、二级反渗透膜组件5、脱气膜组件9和EDI组件8提供进水压力,可以节约投资和运行成本。实践表明,该部分投资可以节约15%~20%,运行电耗可以节约20%~30%。
2、本发明实施例通过省去反渗透产水水箱,可大大节约了占地,占地面积可以节约40%~60%,对于占地面积有限制的场合,具有重要的现实意义,且更有利于设备的集成和标准化,可以根据不同水量,做成不同规格的撬装设备。
3、本发明实施例利用脱气膜组件9进行脱气,可使水中的二氧化碳脱除的更彻底,并且不会增加多余的离子,从而可以提高产水水质,有利于产水水质长期稳定,并且避免了加药的繁琐操作。实践表明,对于一个进水量为21吨/小时,其回收率为90%,现有进水pH控制在8.5左右的除盐系统,每天需要消耗约真空泵10%氢氧化钠8.5L,对电导率的贡献值约为2μs/cm,每年(以8400h生产时间计)消耗的真空泵10%的氢氧化钠约3000kg。所以,通过设置脱气膜组件9,可提供一种清洁、无维护保养和无任何化学添加调整pH的从水中去除二氧化碳的方法,其去除率可达99.99%以上。另外,在EDI组件8前用脱气膜组件9深度去除二氧化碳,并且当水中溶解的二氧化碳去除后,EDI组件8对硼和硅的去除率也会随之提高,这样可以使产水水质从原来的12~13兆欧提高到15~16兆欧,并且水质可以保持长期稳定,EDI组件8的使用寿命也明显比传统工艺要长。
4、一级反渗透膜组件2、EDI组件8的进水管路和浓水管路上均装设的压差计14,比进水管路、浓水管路上分别装设压力传感器或者压力表的测量误差小,其可更准确反映跨膜压差。
5、脱气膜组件9出水口的三通阀12和电导率计13联动,可以在前期调试、反渗透开机初期或者故障,当水质达不到EDI组件8进水水质条件时,三通阀12自动打开旁路,防止不合格水进入EDI组件8,对EDI组件8造成损害。
6、本发明实施例提供的除盐系统的工艺精简,简化了电气仪表控制和维护,流程缩短,水质容易得到保障。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,包括第一高压泵、一级反渗透膜组件、二级反渗透膜组件和EDI组件,所述第一高压泵与所述一级反渗透膜组件相通,其特征在于,所述除盐系统还包括:
脱气膜组件,用于去除待处理水中的二氧化碳;所述一级反渗透膜组件依次与所述二级反渗透膜组件和所述脱气膜组件相通;
三通阀;所述脱气膜组件通过所述三通阀与所述EDI组件相通;
控制组件,用于根据待处理水的电导率自动控制所述三通阀的开合状态。
2.根据权利要求1所述的一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,其特征在于,所述脱气膜组件包括:
脱气膜主体,用于利用扩散的原理去除待处理水中的二氧化碳;
真空泵;所述真空泵与所述脱气膜相通。
3.根据权利要求2所述的一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,其特征在于,所述脱气膜组件还包括:
空气过滤器;所述空气过滤器与所述脱气膜组件的进气口相通。
4.根据权利要求2所述的一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,其特征在于,所述脱气膜主体中设有聚丙烯中空纤维。
5.根据权利要求1所述的一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,其特征在于,所述控制组件包括:
电导率计;所述电导率计设置在所述脱气膜组件和所述三通阀之间;所述三通阀为气动三通阀,其与所述电导率计进行电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,其特征在于,所述一级反渗透膜组件的进水管路与浓水管路之间设有压差计。
7.根据权利要求1所述的一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,其特征在于,所述二级反渗透膜组件的进水管路与浓水管路之间设有压差计。
8.根据权利要求1所述的一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,其特征在于,所述一级反渗透膜组件包括低压高脱盐反渗透膜。
9.根据权利要求1所述的一种二级反渗透和EDI组合的除盐系统,其特征在于,所述二级反渗透膜组件包括超低压大通量反渗透膜。
10.一种水处理系统,包括预处理系统和后处理系统,其特征在于,所述预处理系统和所述后处理系统之间设有如权利要求1~9中任一项所述的除盐系统。
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