CN113069924A - 一种利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备及工艺，将所述反渗透系统的浓缩液通过浓缩液管道进入浓缩液热量回收板换，对第一分管中的原水进行提温换热；将所述反渗透系统的透过液通过透过液管道由加热装置进行加热，后进入透过液热量回收板换对第二分管中的原水进行提温换热；将所述第一分管中换热后的原水和所述第二分管中换热后的原水汇合后进入所述反渗透系统；从而能够起到的有益效果为，1、节能：回收系统浓缩液和透过液的热量，最大限度的热量回收；2、低腐蚀：利用透过液加热，减少电加热丝的腐蚀问题；3、利用板式换热器，换热高效，成本低、维修方便、流程简单。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备及工艺。
背景技术
反渗透装置是将原水经过精细过滤器、颗粒活性碳过滤器等,再通过增压泵加压，利用孔径为1/10000μm的反渗透膜(RO膜)，将原水中的污染物、重金属、细菌、病毒、有机物、带电离子、胶体微粒等全部隔离，产出至清至纯的水。反渗透装置应用膜分离技术是高纯水制备、苦咸水脱盐和垃圾渗滤液、制药废水及其他废水处理工艺中的最佳设备。广泛用于电子、医药、食品、轻纺、化工、发电等领域。
反渗透装置主要包括多级高压泵、反渗透膜元件、膜壳(压力容器)、支架、清洗装置等组成。
反渗透装置的运行与原水(进液)温度有着密切的关系：1.温度降低，膜渗透性减弱，在不改变产水流量的情况下，运行压力升高，能耗增加；2.温度降低，原水粘度增大，压降增加，原水湍流性变弱，使得反渗透膜更容易污堵；3.反渗透膜产水通量对进水温度十分敏感，进水温度每降低1℃，产水通量就减少2.5％-3％。基于上述原因，导致反渗透系统在我国大部分北方的区域和其他低温区域，因为天气寒冷，进水温度低，系统没法运行，即使勉强维持运行也会出现压力过高、故障频发、清洗频繁、能耗过高、运行成本过高等一系列问题。
传统解决办法是给原水直接加热到反渗透系统需要温度，这种方法容易出现问题有：1、因为原水废水一般具有强腐蚀性，直接原水加热导致电加热丝容易出现腐蚀情况，即使使用耐腐蚀的316L材质电加热丝，也会因为废水中的离子(氯离子Cl-，氟离子F-等)导致腐蚀出现；2.能耗高，反渗透系统内运行的高压泵、风机、计量泵等会将能量传递给系统出的浓缩液和清水(透过液)，浓缩液和透过液温度会高于系统进液温度(运行经验一般为4-6℃)，这些热量未能回收利用，直排浪费，导致能耗高。
因此设计一种利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备及工艺，既能使反渗透系统进液温度为最佳温度，又能回收系统浓缩液和透过液的热量，又能减少预热电加热丝的腐蚀问题，是反渗透系统能在低进液温度环境稳定运行的必然需求。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备及工艺，来解决上述背景技术的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下方案：一种利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备，包括有通过管道依次连接的原水罐、原水泵以及反渗透系统，还包括有浓缩液热量回收板换、透过液热量回收板换以及加热装置，所述原水泵的出水口连接有主原水管道，所述主原水管道分别连通有第一分管与第二分管，所述反渗透系统的进水口连接有进水管、浓缩液出口连接有浓缩液管道以及透过液出口连接有透过液管道，所述进水管的一端通过三向接头与第一分管、第二分管连通，所述第一分管与浓缩液管道分别连接于浓缩液热量回收板换上，所述第二分管与透过液管道分别连接于透过液热量回收板换上，所述加热装置设置于透过液管道上，且位于反渗透系统与透过液热量回收板换之间。
通过上述技术方案，能够通过回收系统浓缩液和透过液的热量进行对原水进行换热加温，使原水的温度为最佳温度才进入反渗透系统，又能减少预热加热装置的腐蚀问题。
优选地，在所述主原水管道上设有第一温度计。
通过上述技术方案，能够实时观察主原水管道上原水的温度。
优选地，在所述第一分管上位于浓缩液热量回收板换与三向接头之间设有第二温度计。
通过上述技术方案，能够实时观察第一分管中换热后原水的温度。
优选地，在所述第二分管上位于透过液热量回收板换与三向接头之间设有第三温度计。
通过上述技术方案，能够实时观察第二分管中换热后原水的温度。
优选地，在所述进水管上设有第四温度计。
通过上述技术方案，能够实时观察第一分管与第二分管汇合后原水的温度，确保让原水以最佳的温度进入反渗透系统中。
优选地，在所述透过液管道上位于加热装置与透过液热量回收板换之间设有第五温度计。
通过上述技术方案，能够实时观察透过液经加热装置加热后的稳定。
优选地，在所述第一分管上设有第一流量调节阀。
优选地，在所述第二分管上设有第二流量调节阀。
通过上述技术方案，能够调节第一分管与第二分管中原水的流量，从而可控制通过浓缩液热量回收板换和透过液热量回收板换的流量，提高换热的效果。
进一步地，所述加热装置为电加热丝。
本发明的第二目的在于提供一种利用反渗透系统热量对原水进行预热的工艺，能够有效利用能源，提高反渗透的效果，包括如下步骤：
将所述反渗透系统的浓缩液通过浓缩液管道进入浓缩液热量回收板换，对第一分管中的原水进行提温换热；
将所述反渗透系统的透过液通过透过液管道由加热装置进行加热，后进入透过液热量回收板换对第二分管中的原水进行提温换热；
将所述第一分管中换热后的原水和所述第二分管中换热后的原水汇合后进入所述反渗透系统。
通过上述技术方案，能够通过回收系统浓缩液和透过液的热量进行对原水进行换热加温，使原水的温度为最佳温度才进入反渗透系统，加热装置是设置在，又能减少预热加热装置的腐蚀问题。
综合上述，本发明对比于现有技术的有益效果是：
1、节能：回收系统浓缩液和透过液的热量，最大限度的热量回收；
2、低腐蚀：利用透过液加热，减少电加热丝的腐蚀问题；
3、利用板式换热器，换热高效，成本低、维修方便、流程简单。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
图2为本发明的框架流程示意图。
附图标记说明：1、原水罐；2、原水泵；3、反渗透系统；4、浓缩液热量回收板换；5、透过液热量回收板换；6、加热装置；7、主原水管道；8、第一分管；9、第二分管；10、进水管；11、浓缩液管道；12、透过液管道；21、第一温度计；31、第二温度计；40、第三温度计；50、第四温度计；61、第五温度计；71、第一流量调节阀；81、第二流量调节阀；41、第一原水冷进口；42、第一原水热出口；43、浓缩液冷出口；44、浓缩液热进口；51、第二原水冷进口；52、第二原水热出口；53、透过液冷出口；54、透过液热进口。
具体实施方式
以下具体实施内容提供用于实施本发明的多种不同实施例或实例。当然，这些仅为实施例或实例且不希望具限制性。另外，在不同实施例中可能使用重复标号标示，如重复的数字及/或字母。这些重复是为了简单清楚的描述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
此外，其中可能用到与空间相关的用词，像是“在…下方”、“下侧”、“由内而外”、“上方”、“上侧”及类似的用词，这些关系词为了便于描述附图中一个些元件或特征与另一个些元件或特征之间的关系，这些空间关系词包括使用中或操作中的装置之不同方位，以及附图中所描述的方位。装置可能被转向不同方位旋转90度或其他方位，则其中使用的空间相关形容词也可相同地照着解释，因此不能理解为对本发明的限制，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
下面图说明和具体实施方式对本发明作进一步描述：如图1至2所示的一种利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备，包括有通过管道依次连接的原水罐1、原水泵2以及反渗透系统3，还包括有浓缩液热量回收板换4、透过液热量回收板换5以及加热装置6，所述原水泵2的出水口连接有主原水管道7，所述主原水管道7分别连通有第一分管8与第二分管9，所述反渗透系统3的进水口连接有进水管10、浓缩液出口连接有浓缩液管道11以及透过液出口连接有透过液管道12，所述进水管10的一端通过三向接头13与第一分管8、第二分管9连通，所述第一分管8与浓缩液管道11分别连接于浓缩液热量回收板换4上，具体地，第一分管8连接在第一原水冷进口41上，从第一原水热出口42流出，而浓缩液管道11连接在浓缩液热进口44上，从浓缩液冷出口43流出；所述第二分管9与透过液管道12分别连接于透过液热量回收板换5上，具体地，第二分管9连接在第二原水冷进口51，从而第二原水热出口52流出，而透过液管道12连接在透过液热进口54上，从而透过液冷出口53流出，所述加热装置6设置于透过液管道12上，且位于反渗透系统3与透过液热量回收板换5之间，所述加热装置6为电加热丝。
为了避免出现此情况：即使整个系统热量全部回收，原水的温度也达不到最佳的温度；从而在透过液管道12上设置电加热丝，可先通过电加热丝对透过液进行加热，然后通过透过液热量回收板换5将原水温度进一步提升；因为透过液为清水，其中的污染物、重金属、细菌、病毒、有机物、带电离子、胶体微粒等仅为原水的2％左右，这样就大大减少了电加热丝的腐蚀风险。
其中，本发明的浓缩液热量回收板换4与透过液热量回收板换5是一种板式交换器，为现有技术，在此不作赘述，其具有传热效率高、维修方便、压降小等优点。
本发明的具体换热过程如下：
原水泵2从原水罐1中抽水输送，原水从主原水管道7一分为二，分别流入第一分管8和第二分管9，第一分管8的原水从第一原水冷进口41流入浓缩液热量回收板换4，另外反渗透系统3中的浓缩液通过浓缩液管道11流入浓缩液热进口44，因为浓缩液的温度是高于原水的温度的，所以原水通过换热后从第一原水热出口42流出；而第二分管9的原水从第二原水冷进口51流入透过液热量回收板换5，另外反渗透系统3中的透过液先是通过加热装置6进行加热，后再通过透过液管道12流入透过液热进口54，因为透过液的温度是高于原水的温度的，所以原水通过换热后从第二原水热出口52流出；此后第一分管8与第二分管9换热后的原水汇合进入反渗透系统，从而能够使原水以最佳的温度进入反渗透系统3。
为了能实时的观察各管道流液的温度，在所述主原水管道7上设有第一温度计21，在所述第一分管8上位于浓缩液热量回收板换4与三向接头13之间设有第二温度计31，在所述第二分管9上位于透过液热量回收板换5与三向接头13之间设有第三温度计40，在所述进水管10上设有第四温度计50，在所述透过液管道12上位于加热装置6与透过液热量回收板换5之间设有第五温度计61。
具体地，在主原水管道7上，装有第一温度计21，用于监测原水的最初温度，通过浓缩液热量回收板换4和透过液热量回收板换5后装有第二温度计31和第三温度计40，能够监测浓缩液热量回收板换4换热后的原水温度，和监测透过液热量回收板换5换热后的原水温度，换热混合后有第四温度计50，其中第四温度计50指示温度为进入反渗透系统3的原液温度(根据反渗透系统特性最佳温度问25℃)，在透过液管道12上，装有第五温度计61，用于监测电加热器加热后的透过液温度，防止透过液温度过高或过低的出现，温度过高停止加热丝工作，温度低开启加热丝工作。
为了使浓缩液和透过液的热量都得到充分的回收利用，在所述第一分管8上设有第一流量调节阀71，在所述第二分管9上设有第二流量调节阀81。
具体地，过液通过电加热器后温度明显高于浓缩液，为了使浓缩液和透过液的热量都得到充分的回收利用，需要对原水泵2出口的原水进行流量分配，通过第一流量调节阀71和第二流量调节阀81，可以控制通过浓缩液热量回收板换4和透过液热量回收板换5的流量，并通过第四温度计50指示，可以清楚的知道调节流量分配后的换热效果。
参见图1-图2所示，一种利用反渗透系统热量对原水进行预热的工艺，包括如下步骤：
将所述反渗透系统3的浓缩液通过浓缩液管道11进入浓缩液热量回收板换4，对第一分管8中的原水进行提温换热；
将所述反渗透系统3的透过液通过透过液管道12由加热装置6进行加热，后进入透过液热量回收板换5对第二分管9中的原水进行提温换热；
将所述第一分管8中换热后的原水和所述第二分管9中换热后的原水汇合后进入所述反渗透系统3。
本发明的具体工艺流程如下：
原水泵2从原水罐1中抽水输送，原水从主原水管道7一分为二，分别流入第一分管8和第二分管9，第一分管8的原水通过浓缩液热量回收板换4，另外反渗透系统3中的浓缩液通过浓缩液管道11流入浓缩液热进口44，因为浓缩液的温度是高于原水的温度的，所以原水通过换热后从第一原水热出口42流出；而第二分管9的原水从第二原水冷进口51流入透过液热量回收板换5，另外反渗透系统3中的透过液先是通过加热装置6进行加热，后再通过透过液管道12流入透过液热进口54，因为透过液的温度是高于原水的温度的，所以原水通过换热后从第二原水热出口52流出；此后第一分管8与第二分管9换热后的原水汇合进入反渗透系统，从而能够使原水以最佳的温度进入反渗透系统3；进而通过透过液的加热，较少电加热丝的腐蚀问题，而且原水与浓缩液和透过液，最大限度的较少能量的丢失，起到节能降耗的目的，另外浓缩液热量回收板换4与透过液热量回收板换5为板式换热器换热，其结构简单、维修方便、成本低。
值得一提的是，本工艺可以用于所有膜系统的低温预热及能量回收，如卷式膜RO系统、碟管式膜DTRO系统、卷式高压膜STRO系统、纳滤NF系统、超滤UF系统。
结合附以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备，包括有通过管道依次连接的原水罐(1)、原水泵(2)以及反渗透系统(3)，其特征在于：还包括有浓缩液热量回收板换(4)、透过液热量回收板换(5)以及加热装置(6)，所述原水泵(2)的出水口连接有主原水管道(7)，所述主原水管道(7)分别连通有第一分管(8)与第二分管(9)，所述反渗透系统(3)的进水口连接有进水管(10)、浓缩液出口连接有浓缩液管道(11)以及透过液出口连接有透过液管道(12)，所述进水管(10)的一端通过三向接头(13)与第一分管(8)、第二分管(9)连通，所述第一分管(8)与浓缩液管道(11)分别连接于浓缩液热量回收板换(4)上，所述第二分管(9)与透过液管道(12)分别连接于透过液热量回收板换(5)上，所述加热装置(6)设置于透过液管道(12)上，且位于反渗透系统(3)与透过液热量回收板换(5)之间。
2.根据权利要求1所述的利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备，其特征在于：在所述主原水管道(7)上设有第一温度计(21)。
3.根据权利要求1所述的利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备，其特征在于：在所述第一分管(8)上位于浓缩液热量回收板换(4)与三向接头(13)之间设有第二温度计(31)。
4.根据权利要求1所述的利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备，其特征在于：在所述第二分管(9)上位于透过液热量回收板换(5)与三向接头(13)之间设有第三温度计(40)。
5.根据权利要求1所述的利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备，其特征在于：在所述进水管(10)上设有第四温度计(50)。
6.根据权利要求1所述的利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备，其特征在于：在所述透过液管道(12)上位于加热装置(6)与透过液热量回收板换(5)之间设有第五温度计(61)。
7.根据权利要求1所述的利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备，其特征在于：在所述第一分管(8)上设有第一流量调节阀(71)。
8.根据权利要求1所述的利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备，其特征在于：在所述第二分管(9)上设有第二流量调节阀(81)。
9.根据权利要求1所述的利用反渗透系统热量对原水进行预热的设备，其特征在于：所述加热装置(6)为电加热丝。
10.一种利用反渗透系统热量对原水进行预热的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
将所述反渗透系统(3)的浓缩液通过浓缩液管道(11)进入浓缩液热量回收板换(4)，对第一分管(8)中的原水进行提温换热；
将所述反渗透系统(3)的透过液通过透过液管道(12)由加热装置(6)进行加热，后进入透过液热量回收板换(5)对第二分管(9)中的原水进行提温换热；
将所述第一分管(8)中换热后的原水和所述第二分管(9)中换热后的原水汇合后进入所述反渗透系统(3)。
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