CN112429873A - 自然冷能条件下的反渗透浓水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自然冷能条件下的反渗透浓水处理装置，反渗透浓水处理装置包括：浓水储罐、一级降温反应槽、二级降温反应槽、一级相分离装置、冰晶储罐、盐晶储罐和二级相分离装置。一级降温反应槽用于降低反渗透浓水的温度，以使部分反渗透浓水结晶为冰晶和盐晶；一级相分离装置用于将结晶相与反渗透浓水相分离；二级降温反应槽用于对冰晶液化的反渗透浓水进行冷冻反应，以使部分反渗透浓水相变结晶为冰晶和盐晶；二级相分离装置用于将二级降温反应槽中的结晶相与液态的反渗透浓水相分离。本发明通过利用浓水储罐储存反渗透浓水，并进行自然冷能预冷，有效地降低了反渗透浓水的温度，极大地节约了降低反渗透浓水温度的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及水体污染处理领域，特别涉及一种自然冷能条件下反渗透浓水处理装置。
背景技术
反渗透技术已经广泛应用于电子、化工、海水淡化等诸多领域，具有不可替代的优势。采用反渗透膜工艺处理污水，会产生约1/3的浓缩液，简称反渗透浓水，反渗透浓水中多含有危害人类健康和生态环境的难降解有机物质，其浓度远超排放标准。因此，反渗透浓水的处理成为反渗透膜工艺广泛应用的一个瓶颈。
反渗透浓水由于是浓缩了四倍的浓水，因此浓水中的二氧化硅含量、碱度较高，而且含有许多结垢型盐如CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4等，它们的离子积远远大于其浓度积，如果不用有效的方法加以控制，结垢是必然的。此外，在反渗透浓水中，进水中微量的有机物、胶体得到了富集，如果没有得到有效控制，也会造成反渗透膜的污堵，进水中的微生物在各种富集了的营养盐的作用下，加快生长，会造成反渗透膜的生物污染，因此也要对其加以有效控制。
目前，反渗透浓水的处理往往需要大量的电能，反渗透浓水处理过程中能耗大，不利于节约能源。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中反渗透浓水处理过程中能耗大的上述缺陷，提供一种自然冷能条件下的反渗透浓水处理装置。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种自然冷能条件下的反渗透浓水处理装置，其特点在于，所述反渗透浓水处理装置包括：
浓水储罐，用于储存自然预冷却反渗透浓水，所述浓水储罐置于室外；
一级降温反应槽，所述一级降温反应槽与所述浓水储罐相连通，所述一级降温反应槽用于降低反渗透浓水的温度，以使部分所述反渗透浓水相变结晶为冰晶和盐晶；
一级相分离装置，所述一级相分离装置与所述一级降温反应槽相连通，所述一级相分离装置用于将所述一级降温反应槽中的结晶相与液态的反渗透浓水相分离，所述一级相分离装置还有所述浓水储罐相连通，液态的反渗透浓水回流至所述浓水储罐；
冰晶储罐；所述冰晶储罐用于储存来自所述一级相分离装置的冰晶；
二级降温反应槽，所述二级降温反应槽与所述冰晶储罐相连通，所述二级降温反应槽用于对冰晶进行冷冻反应，以使部分所述反渗透浓水相变结晶为冰晶和盐晶；
二级相分离装置，所述二级相分离装置与所述二级降温反应槽相连通，所述二级相分离装置用于将所述二级降温反应槽中的结晶相与液态的反渗透浓水相分离，所述二级相分离装置还有所述一级降温反应槽相连通，液态的反渗透浓水回流至所述一级降温反应槽；
盐晶储罐，所述盐晶储罐用于储存来自所述一级相分离装置和所述二级相分离装置中的盐晶。
在本方案中，通过利用浓水储罐储存反渗透浓水，并进行自然冷能预冷，有效地降低了反渗透浓水的温度，极大地节约了降低反渗透浓水温度的能耗，能够减少冷源的需求，也能够降低电能的使用。
较佳地，所述二级相分离装置还设有排液口，所述排液口与排液管道相连通，冰晶转化为液态的水且符合排放标准后经所述排液口流入所述排液管道。
较佳地，所述反渗透浓水处理装置还包括搅拌装置，所述搅拌装置分别设于所述一级降温反应槽和二级降温反应槽内，所述搅拌装置用于对所述反渗透浓液进行搅拌。
较佳地，所述搅拌装置为轴流搅拌器。
较佳地，所述搅拌装置设于所述一级降温反应槽和二级降温反应槽内的上部。
较佳地，所述反渗透浓水处理装置还包括液体泵，所述液体泵用于驱动所述反渗透浓水流动。
较佳地，所述液体泵设于所述浓水储罐和所述一级降温槽之间，所述液体泵用于将所述反渗透浓水自所述浓水储罐流向所述一级降温槽。
较佳地，所述反渗透浓水处理装置还包括温度控制组件，所述温度控制组件用于降低所述反渗透浓水的温度。
较佳地，所述温度控制组件分别用于降低所述一级降温反应槽和二级降温反应槽的温度。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明通过利用浓水储罐储存反渗透浓水，并进行自然冷能预冷，有效地降低了反渗透浓水的温度，极大地节约了降低反渗透浓水温度的能耗，能够减少冷源的需求，也能够降低电能的使用。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的反渗透浓水处理装置的原理示意图。
图2为本发明较佳实施例反渗透浓水处理装置的一级降温反应槽的示意图。
附图标记说明：
反渗透浓水处理装置100
浓水储罐1
一级降温反应槽2
封盖21
搅拌装置22
进水口23
内套结构24
冰晶出口25
集成装置26
盐晶出口27
壳体28
二级降温反应槽3
一级相分离装置4
冰晶储罐5
盐晶储罐6
二级相分离装置7
排液管道8
具体实施方式
下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在实施例的范围之中。
如图1-图2所示，本实施例为一种自然冷能条件下的反渗透浓水处理装置100，反渗透浓水处理装置100包括：浓水储罐1、一级降温反应槽2、二级降温反应槽3、一级相分离装置4、冰晶储罐5、盐晶储罐6、二级相分离装置7。浓水储罐1用于储存自然预冷却反渗透浓水，浓水储罐1置于室外；一级降温反应槽2与浓水储罐1相连通，一级降温反应槽2用于降低反渗透浓水的温度，以使部分反渗透浓水相变结晶为冰晶和盐晶；一级相分离装置4与一级降温反应槽2相连通，一级相分离装置4用于将一级降温反应槽2中的结晶相与液态的反渗透浓水相分离，一级相分离装置4还与浓水储罐1相连通，液态的反渗透浓水回流至浓水储罐1；冰晶储罐5用于储存来自一级相分离装置4的冰晶；二级降温反应槽3与冰晶储罐5相连通，二级降温反应槽3用于对冰晶液化的反渗透浓水进行冷冻反应，以使部分反渗透浓水相变结晶为冰晶和盐晶；二级相分离装置7与二级降温反应槽3相连通，二级相分离装置7用于将二级降温反应槽3中的结晶相与液态的反渗透浓水相分离，二级相分离装置7还与一级降温反应槽2相连通，液态的反渗透浓水回流至一级降温反应槽2；盐晶储罐6用于储存来自一级相分离装置4和二级相分离装置7中的盐晶。通过利用浓水储罐1储存反渗透浓水，并进行自然冷能预冷，有效地降低了反渗透浓水的温度，极大地节约了降低反渗透浓水温度的能耗，能够减少冷源的需求，也能够降低电能的使用。
作为一种实施方式，二级相分离装置7还设有排液口，排液口与排液管道8相连通，冰晶转化为液态的水且符合排放标准后经排液口流入排液管道8。
为了提高冷却效率，反渗透浓水处理装置100还包括搅拌装置，搅拌装置分别设于一级降温反应槽2和二级降温反应槽3内，搅拌装置用于对反渗透浓液进行搅拌。作为一种具体的实施方式，搅拌装置为轴流搅拌器。为了便于安装，搅拌装置设于一级降温反应槽2和二级降温反应槽3内的上部。
为了提高液体流动速度，反渗透浓水处理装置100还包括液体泵，液体泵用于驱动反渗透浓水流动。
作为一种具体的实施方式，液体泵设于浓水储罐1和一级降温反应槽2之间，液体泵用于将反渗透浓水自浓水储罐1流向一级降温反应槽2。
为了便于降温，反渗透浓水处理装置100还包括温度控制组件，温度控制组件用于降低反渗透浓水的温度。
作为一种具体的实施方式，温度控制组件分别用于降低一级降温反应槽2和二级降温反应槽3的温度。
为了更好地利用自然冷能，浓水储罐1的标高位于冻土层以上。
本实施例的反渗透浓水处理装置100充分利用我国北方冬季自然冷能条件处理反渗透浓水，通过自然冷能对反渗透浓水进行预冷，降低能耗成本，其次，通过一级降温反应槽2和二级降温反应槽3对预冷后的反渗透浓水再次进行降温，改变溶液状态，在盐晶、冰晶能够结晶的基础上，进一步增加搅拌装置，实现冰晶与盐晶的分离。本实施例的反渗透浓水处理装置100操作简便，安全可靠性高，成本低，资源回收率较高，无二次污染。
在本实施例中，我国北方长期处于低温环境下，能够提供大量的自然冷能。反渗透浓水的相变温度可以为盐结晶温度和冰结晶温度。
作为一种实施步骤，反渗透膜工艺产生的反渗透浓水储存在浓水储罐1中，通过自然冷能预冷，将预冷后的反渗透浓水泵入一级降温反应槽2中，开启温度控制组件的降温开关，一级降温反应槽2中伴随搅拌装置，反渗透浓水反应后通过一级相分离装置4将反渗透浓液、盐晶及冰晶分离开来。反渗透浓液重新泵入浓水储罐1中参与循环，盐晶储存在盐晶储罐6中，冰晶储存在冰晶储罐5中。待固态的冰晶转为液态后泵入二级降温反应槽3，开启温度控制组件的降温开关，进行冷冻反应，通过二级相分离装置7将反渗透浓液、盐晶及冰晶分离开来，冰晶转为液态后的水且达到排放标准后可直接进行排放，盐晶储存在盐晶储罐6中，反渗透浓液泵入到一级降温反应槽2中参再次循环。
在其他实施例中，也可以先将反渗透膜工艺产生的反渗透浓水贮存在浓水储罐1中，浓水储罐1的标高需位于冻土层以上，经过自然冷能预冷降低反渗透浓水的温度，然后将预冷后的反渗透浓水泵入一级降温反应槽2中，通过温度控制组件，对反渗透浓水进一步降温，直至出现相变，在降温过程中，通过搅拌装置对一级降温反应槽2中的反渗透浓水进行搅拌。待冰和盐的结晶率达到预定值后，通过一级相分离装置4将盐晶和冰晶分离。待冰晶相变为液态后，重新泵入浓水储罐1中。待冰晶的融水达到标准值可排放至污水管网。
如图2所示，图中显示渗透浓水处理装置100中的一级降温反应槽2的示意图。一级降温反应槽2包括封盖21、搅拌装置22、进水口23、内套结构24、冰晶出口25、集成装置26、盐晶出口27、壳体28。封盖21还包括隔热材料。搅拌装置22具体可以包括传动连接的电机组件、减速器组件、搅拌轴，搅拌轴上设有搅拌叶片。进水口23用于通入反渗透浓水。内套结构24可以通入冷却介质。冰晶出口25用于取出冰晶。集成装置具体集成了能够检测温度和时间的检测模块。盐晶出口27用于取出盐晶。壳体28也包括隔热材料，壳体28形成了容纳反渗透浓水、盐晶、冰晶的腔体。
作为一种实施方式，二级降温反应槽3也可以与一级降温反应槽2采用相似的结构，当然，也可以采用其他结构。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种自然冷能条件下的反渗透浓水处理装置，其特征在于，所述反渗透浓水处理装置包括：
浓水储罐，用于储存自然预冷却反渗透浓水，所述浓水储罐置于室外，所述浓水储罐的标高位于冻土层以上；
一级降温反应槽，所述一级降温反应槽与所述浓水储罐相连通，所述一级降温反应槽用于降低反渗透浓水的温度，以使部分所述反渗透浓水相变结晶为冰晶和盐晶；
一级相分离装置，所述一级相分离装置与所述一级降温反应槽相连通，所述一级相分离装置用于将所述一级降温反应槽中的结晶相与液态的反渗透浓水相分离，所述一级相分离装置还有所述浓水储罐相连通，液态的反渗透浓水回流至所述浓水储罐；
冰晶储罐；所述冰晶储罐用于储存来自所述一级相分离装置的冰晶；
二级降温反应槽，所述二级降温反应槽与所述冰晶储罐相连通，所述二级降温反应槽用于对冰晶进行冷冻反应，以使部分所述反渗透浓水相变结晶为冰晶和盐晶；
二级相分离装置，所述二级相分离装置与所述二级降温反应槽相连通，所述二级相分离装置用于将所述二级降温反应槽中的结晶相与液态的反渗透浓水相分离，所述二级相分离装置还有所述一级降温反应槽相连通，液态的反渗透浓水回流至所述一级降温反应槽；
盐晶储罐，所述盐晶储罐用于储存来自所述一级相分离装置和所述二级相分离装置中的盐晶。
2.如权利要求1所述的反渗透浓水处理装置，其特征在于，所述二级相分离装置还设有排液口，所述排液口与排液管道相连通，冰晶转化为液态的水且符合排放标准后经所述排液口流入所述排液管道。
3.如权利要求1所述的反渗透浓水处理装置，其特征在于，所述反渗透浓水处理装置还包括搅拌装置，所述搅拌装置分别设于所述一级降温反应槽和二级降温反应槽内，所述搅拌装置用于对所述反渗透浓液进行搅拌。
4.如权利要求3所述的反渗透浓水处理装置，其特征在于，所述搅拌装置为轴流搅拌器。
5.如权利要求3所述的反渗透浓水处理装置，其特征在于，所述搅拌装置设于所述一级降温反应槽和二级降温反应槽内的上部。
6.如权利要求1所述的反渗透浓水处理装置，其特征在于，所述反渗透浓水处理装置还包括液体泵，所述液体泵用于驱动所述反渗透浓水流动。
7.如权利要求6所述的反渗透浓水处理装置，其特征在于，所述液体泵设于所述浓水储罐和所述一级降温槽之间，所述液体泵用于将所述反渗透浓水自所述浓水储罐流向所述一级降温槽。
8.如权利要求1所述的反渗透浓水处理装置，其特征在于，所述反渗透浓水处理装置还包括温度控制组件，所述温度控制组件用于降低所述反渗透浓水的温度。
9.如权利要求8所述的反渗透浓水处理装置，其特征在于，所述温度控制组件分别用于降低所述一级降温反应槽和二级降温反应槽的温度。
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