CN113072237A - 一种巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收方法及装置,包括以下步骤:在原水箱中收集存储需要进行巴氏热消毒的原水;原水箱中原水通过一级加压泵加压进入一级反渗透膜中;一级反渗透膜将原水过滤后,将所得一级纯水送入中间水箱中;水平中间水箱中的一级纯水通过二级加压泵加压进入二级反渗透膜中;二级反渗透膜将一级纯水过滤后,将所得二级纯水送入纯水箱中;纯水箱中的二级纯水通过三级加压泵加压进入管式热交换器中进行换热;换热后的二级纯水进入巴氏消毒槽中,与进入的补充热蒸汽共同对消毒对象进行消毒处理;巴氏消毒槽溢流出的高温水进入到管式热交换器中与二级纯水进行换热。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水及其热能回收装置及方法,一种巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收装置及方法。
背景技术
巴氏灭菌法主要为牛奶的一种灭菌法,既可杀死对健康有害的病原菌又可使乳质尽量少发生变化。巴氏杀菌不可能杀死所有细菌,它只能将致病菌的数量降低到对消费者不会造成危害的水平。巴氏灭菌法除牛奶之外,也可应用于发酵产品。
较多食卫产品采用巴氏消毒,通过蒸汽将消毒槽内泡水升温至≥90℃,包装成品浸入巴氏消毒槽内闪温消毒。此过程一般为逆流补充纯水升温及水洗产品同时完成,升温过程本身消耗大量的蒸气,逆流排水含有大量热能≥85℃,原工艺直接排入废水站处理。
但是现有巴氏消毒存在以下技术缺陷:
(1)现有巴氏热消毒排水热能未能有效回收,造成热消毒过程蒸汽的浪费。
(2)现有巴氏热消毒排水回收的水质未能达到提纯要求,不能直接供食物、药品、医疗产品生产中直接使用。
发明内容
本发明设计了一种巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收装置及方法,其解决的技术问题是:(1)现有巴氏热消毒排水热能未能有效回收,造成热消毒过程蒸汽的浪费。(2)现有巴氏热消毒排水回收的水质未能达到提纯要求,不能直接供食物、药品、医疗产品生产中直接使用。
为了解决上述存在的技术问题,本发明采用了以下方案:
一种巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收方法,包括以下步骤:
步骤1、在原水箱(1)中收集存储需要进行巴氏热消毒的原水;
步骤2、所述原水箱(1)中原水通过一级加压泵(2)加压进入一级反渗透膜(3)中;
步骤3、一级反渗透膜(3)将所述原水过滤后,将所得一级纯水送入中间水箱(4)中;
步骤4、中间水箱(4)存储一级纯水并且调整自身液位水平;
步骤5、中间水箱(4)中的一级纯水通过二级加压泵(6)加压进入二级反渗透膜(5)中;
步骤6、二级反渗透膜(5)将所述一级纯水过滤后,将所得二级纯水送入纯水箱(4)中;
步骤7、纯水箱(4)存储二级纯水并且调整自身液位水平;
步骤8、纯水箱(4)中的二级纯水通过三级加压泵(8)加压进入管式热交换器(9)中进行换热;
步骤9、换热后的二级纯水进入巴氏消毒槽(10)中,与进入的补充热蒸汽共同对消毒对象进行消毒处理;
步骤10、巴氏消毒槽(10)溢流出的高温水进入到管式热交换器(9)中与步骤8中的二级纯水进行换热。
优选地,所述步骤1中的原水来自自来水、从管式热交换器(9)出来的巴氏消毒槽(10)溢流水以及二级反渗透膜(5)过滤分离所得的回流浓水。
优选地,原水箱(1)中存在液位控制方法,包括:高液位时,停止自来水阀进水;低液位时,暂停一级加压泵(2)的运行及一级反渗透膜(3)过滤产水;中液位时,恢复一级加压泵(2)的运行及一级反渗透膜(3)开机状态。
优选地,中间水箱(4)中液位控制方法,包括高液位时,停止一级加压泵(2)的运行及一级反渗透膜(3)过滤产水;低液位时,暂停二级加压泵(6)的运行及二级反渗透膜(5)过滤产水;中液位时,恢复二级加压泵(6)的运行及二级反渗透膜(5)开机状态。
优选地,纯水箱中存在液位控制方法,包括:高液位时,停止二级加压泵(6)的运行及二级反渗透膜(5)过滤产水;低液位时,暂停三级加压泵(8)运行;中液位时,恢复三级加压泵(8)开机状态。
优选地,原水箱(1)处于低液位N(N为正数)分钟之后,巴氏消毒槽(10)溢流出的高温水加速进入原水箱(1)中确保原水箱(1)尽快达到中液位。
优选地,所述一级反渗透膜(3)耐受温度值为70℃,所述二级反渗透膜(5)耐受温度值为70℃。
优选地,管式热交换器(9)对巴氏消毒槽(10)溢流出的高温水热能回收,使整个巴氏热消毒系统热能消耗下降80%,巴氏热消毒纯水回用率提升70%,从而产生巨大节能经济及环保减排效益。
一种巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收装置,其特征在于:原水箱(1)输出端通过一级加压泵(2)与一级反渗透膜(3)输入端连接,一级反渗透膜(3)输出端与中间水箱(4)输入端连接,中间水箱(4)输出端通过二级加压泵(6)与二级反渗透膜(5)输入端连接,二级反渗透膜(5)第一输出端与纯水箱(7)输入端连接,纯水箱(7)输出端与管式热交换器(9)的第一输入端连接,管式热交换器(9)的第一输出端与巴氏消毒槽(10)第一输入端连接,巴氏消毒槽(10)第二输入端与蒸汽补热管(14)连接,巴氏消毒槽(10)输出端与管式热交换器(9)的第二输入端连接,管式热交换器(9)的第二输出端与原水箱(1)输入端连接,二级反渗透膜(5)第二输出端与原水箱(1)输入端连接,自来水输入管也与原水箱(1)输入端连接。
优选地,原水箱(1)、中间水箱(4)以及纯水箱(7)中分别设有液位传感器,控制单元根据不同的液位传感器控制原水箱(1)、中间水箱(4)以及纯水箱(7)输入,从而保证它们都处于持续循环中液位状态。
原水箱(1)高液位时,控制单元停止一级加压泵(2)的运行及一级反渗透膜(3)过滤产水;原水箱(1)低液位时,控制单元暂停二级加压泵(6)的运行及二级反渗透膜(5)过滤产水;原水箱(1)中液位时,控制单元恢复二级加压泵(6)的运行及二级反渗透膜(5)开机状态。
中间水箱(4)高液位时,控制单元停止一级加压泵(2)的运行及一级反渗透膜(3)过滤产水;中间水箱(4)低液位时,控制单元暂停二级加压泵(6)的运行及二级反渗透膜(5)过滤产水;中间水箱(4)中液位时,控制单元恢复二级加压泵(6)的运行及二级反渗透膜(5)开机状态。
纯水箱(7)高液位时,控制单元停止二级加压泵(6)的运行及二级反渗透膜(5)过滤产水;纯水箱(7)低液位时,控制单元暂停三级加压泵(8)运行;纯水箱(7)中液位时,控制单元恢复三级加压泵(8)开机状态。
原水箱(1)处于低液位N(N为正数)分钟之后,控制单元控制巴氏消毒槽(10)溢流出的高温水加速进入原水箱(1)中确保原水箱(1)尽快达到中液位。
该巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收装置及方法具有以下有益效果:
(1)本发明巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收的方法及装置实现了巴氏热消毒排水80%热能回收,降低热消毒过程蒸汽耗量。
(2)本发明巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收的方法及装置中巴氏消毒本身不产生污染物,消毒过程可能有产品破损而带入微量的水体污染,此类污染并不造成纯水水质有较大改性,理论上逆洗排出热洗水比自来水还要干净,因此对巴氏消毒后的排水热能回收后中温水回用,通过二级反渗透膜过滤系统二次制纯,水质满足食物、药品、医疗产品生产和质量管理的法规要求,减少食物、药品、医疗产品用纯水制造过程中的自来水用量。通过以上工艺改进,回收热能产生节能经济效益,回用排水产生减排环保效益。
(3)本发明中各个中间容器存在液位传感器,并且通过控制单元调整各个容器的输入液体使得始终保持在中液位状态,从而确保整个循环系统持续工作。
附图说明
图1:本发明巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收工艺流程图;
图2:本发明巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收装置部件连接图。
附图标记说明:
1—原水箱;2—一级加压泵;3—一级反渗透膜;4—中间水箱;5—二级反渗透膜;6—二级加压泵;7—纯水箱;8—三级加压泵;9—管式热交换器;10—巴氏消毒槽;11—第一回流管;12—第二回流管;13—溢流管;14—蒸汽补热管。
具体实施方式
下面结合图1至图2,对本发明做进一步说明:
如图1所示,一种巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收的方法,其特征在于包括如下步骤:
1、原水箱中收集原水:在原水箱中收集存储需要进行巴氏热消毒的原水,所述原水中包含自来水,二级反渗透膜过滤分离产生的浓水及巴氏消毒后溢流水管道收集,换经过管式换热后的水。
此类原水中含有自来水悬浮微粒、无机盐、溶解杂质、余热及被消毒产品可能破损后带入附产物等。15%二级反渗透膜5产生的浓水属于一级反渗透膜产水,70%巴氏消毒槽10供水为二级反渗透膜产水,微污染。
此两类原水混合量远大于自来水30%补充量,原水箱混合水温≤40℃,水质理论上接近一级反渗透膜纯水标准。原水箱1中液位控制启动自来水阀补水,高液位停止自来水阀进水,低液位保护暂停一级加压泵运行及一级反渗透膜过滤产水,中液位恢复一级加压泵及一级反渗透膜过滤待开机状态。
2、一级加压泵加压处理:将混合原水提升压力至10-15bar,原水进入一级反渗透膜过滤除悬浮微粒、绝大部分无机盐,一级加压水泵采用变频控制恒压及节能。
3、一级反渗透膜过滤处理:一级反渗透膜采用订制聚酰胺膜片的卷式卫生膜元件,适应盐度0-5000mg/L,操作压力≤40bar,订制膜元件的封胶及骨架采用耐温度为≤70℃的材质,115%原水混合纯水高压进入一级反渗透膜表面,90%水分子透过一级反渗透膜纯水进入中间液箱,25%浓水1中含混合水98%杂质、无机盐、有机物、胶体等离子,排入厂区收集系统处理。
4、中间水箱处理程序:收集一级反渗透透过水,一级透过水中含有2%微量盐,一级纯水的pH介于5-6呈酸性,中间水箱水温≤38℃。中间水箱中液位控制启动一级加压泵运行及一级反渗透膜过滤产水,高液位停止一级加压泵运行及一级反渗透膜过滤产水;低液位保护暂停二级加压泵运行及二级反渗透膜过滤产水,中液位恢复二级加压泵运行及二级反渗透膜过滤待开机状态。
5、二级加压泵加压处理:将一级反渗透透过水提升压力至10-15bar,一级反渗透透过纯水1进入二级反渗透膜过滤,二级加压水泵采用变频控制恒压及节能。
6、二级反渗透膜过滤处理:二级反渗透膜采用订制聚酰胺膜片的卷式卫生膜元件,适应盐度0-5000mg/L,操作压力≤40bar,订制膜元件的封胶及骨架采用耐温度为≤70℃的材质,一级反渗透90%透过纯水中压进入二级反渗透膜表面,75%水分子透过二级反渗透膜制得纯水进入纯水箱,一级反渗透透过纯水中极少量离子浓缩到15%浓水中,返回至原水箱再次制纯。
7、纯水箱处理程序:收集步骤二级反渗透透过纯水,纯水水质满足GMP用水要求,纯水箱水温≤35℃。纯水箱中液位控制启动二级加压泵运行及二级反渗透膜过滤产水,高液位停止二级加压泵运行及二级反渗透膜过滤产水;低液位保护暂停三级加压泵运行,中液位三级加压泵待开机状态。
8、三级加压泵加压处理:将纯水箱暂存纯水提升压力至3-5bar,通过管网输送至车间用水点,三级加压水泵采用变频控制恒压及节能。
9、管式热交换器处理:管式热交换器两个密闭腔室内,分别通过纯水及巴氏消毒溢流高温水,利用两种水温差经管式热交换器进行热能交换,管式热交换器腔室1进纯水温度由35℃升高至80℃,管式热交换器腔室2进巴氏消毒溢流高温水温度由85℃降至40℃,管式热交换器选取合适换热面积确保水与水换热回收热量≥80%。
10、巴氏消毒浸泡槽处理:巴氏消毒槽采用逆流底部补水上溢流排水方式,底接入管式热交换器出≥80℃纯水,通过补充蒸汽升温热纯水到85~90℃,将消毒产品,浸入巴氏消毒槽,确保被消毒产品整体温度达到85℃以上保持5-10分钟达到热消杀目地,浸泡过程中热蒸发纯水消耗量约5%。
如图2所示,一种巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收装置,原水箱1输出端通过一级加压泵2与一级反渗透膜3输入端连接,一级反渗透膜3输出端与中间水箱4输入端连接,中间水箱4输出端通过二级加压泵6与二级反渗透膜5输入端连接,二级反渗透膜5第一输出端与纯水箱7输入端连接,纯水箱7输出端与管式热交换器9的第一输入端连接,管式热交换器9的第一输出端与巴氏消毒槽10第一输入端连接,巴氏消毒槽10第二输入端与蒸汽补热管14连接,巴氏消毒槽10输出端与管式热交换器9的第二输入端连接,管式热交换器9的第二输出端与原水箱1输入端连接,二级反渗透膜5第二输出端与原水箱1输入端连接,自来水输入管也与原水箱1输入端连接。
原水箱1、中间水箱4以及纯水箱7中分别设有液位传感器,控制单元根据不同的液位传感器控制原水箱1、中间水箱4以及纯水箱7输入,从而保证它们都处于持续循环中液位状态。
具体表现在:原水箱1高液位时,控制单元停止一级加压泵2的运行及一级反渗透膜3过滤产水;原水箱1低液位时,控制单元暂停二级加压泵6的运行及二级反渗透膜5过滤产水;原水箱1中液位时,控制单元恢复二级加压泵6的运行及二级反渗透膜5开机状态。
中间水箱4高液位时,控制单元停止一级加压泵2的运行及一级反渗透膜3过滤产水;中间水箱4低液位时,控制单元暂停二级加压泵6的运行及二级反渗透膜5过滤产水;中间水箱4中液位时,控制单元恢复二级加压泵6的运行及二级反渗透膜5开机状态。
纯水箱7高液位时,控制单元停止二级加压泵6的运行及二级反渗透膜5过滤产水;纯水箱7低液位时,控制单元暂停三级加压泵8运行;纯水箱7中液位时,控制单元恢复三级加压泵8开机状态。
原水箱1处于低液位NN为正数分钟之后,控制单元控制巴氏消毒槽10溢流出的高温水加速进入原水箱1中确保原水箱1尽快达到中液位。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述,显然本发明的实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收方法,包括以下步骤:
步骤1、在原水箱(1)中收集存储需要进行巴氏热消毒的原水;
步骤2、所述原水箱(1)中原水通过一级加压泵(2)加压进入一级反渗透膜(3)中;
步骤3、一级反渗透膜(3)将所述原水过滤后,将所得一级纯水送入中间水箱(4)中;
步骤4、中间水箱(4)存储一级纯水并且调整自身液位水平;
步骤5、中间水箱(4)中的一级纯水通过二级加压泵(6)加压进入二级反渗透膜(5)中;
步骤6、二级反渗透膜(5)将所述一级纯水过滤后,将所得二级纯水送入纯水箱(4)中;
步骤7、纯水箱(4)存储二级纯水并且调整自身液位水平;
步骤8、纯水箱(4)中的二级纯水通过三级加压泵(8)加压进入管式热交换器(9)中进行换热;
步骤9、换热后的二级纯水进入巴氏消毒槽(10)中,与进入的补充热蒸汽共同对消毒对象进行消毒处理;
步骤10、巴氏消毒槽(10)溢流出的高温水进入到管式热交换器(9)中与步骤8中的二级纯水进行换热。
2.根据权利要求1所述的巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收方法,其特征在于:所述步骤1中的原水来自自来水、从管式热交换器(9)出来的巴氏消毒槽(10)溢流水以及二级反渗透膜(5)过滤分离所得的回流浓水。
3.根据权利要求1所述的巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收方法,其特征在于:原水箱(1)中存在液位控制方法,包括:
高液位时,停止自来水阀进水;
低液位时,暂停一级加压泵(2)的运行及一级反渗透膜(3)过滤产水;
中液位时,恢复一级加压泵(2)的运行及一级反渗透膜(3)开机状态。
4.根据权利要求1所述的巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收方法,其特征在于:中间水箱(4)中液位控制方法,包括
高液位时,停止一级加压泵(2)的运行及一级反渗透膜(3)过滤产水;
低液位时,暂停二级加压泵(6)的运行及二级反渗透膜(5)过滤产水;
中液位时,恢复二级加压泵(6)的运行及二级反渗透膜(5)开机状态。
5.根据权利要求1所述的巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收方法,其特征在于:纯水箱中存在液位控制方法,包括:
高液位时,停止二级加压泵(6)的运行及二级反渗透膜(5)过滤产水;
低液位时,暂停三级加压泵(8)运行;
中液位时,恢复三级加压泵(8)开机状态。
6.根据权利要求1所述的巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收方法,其特征在于:原水箱(1)处于低液位N(N为正数)分钟之后,巴氏消毒槽(10)溢流出的高温水加速进入原水箱(1)中确保原水箱(1)尽快达到中液位。
7.根据权利要求1所述的巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收方法,其特征在于:所述一级反渗透膜(3)耐受温度值为70℃,所述二级反渗透膜(5)耐受温度值为70℃。
8.根据权利要求1所述的巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收方法,其特征在于:管式热交换器(9)对巴氏消毒槽(10)溢流出的高温水热能回收,使整个巴氏热消毒系统热能消耗下降80%,巴氏热消毒纯水回用率提升70%,从而产生巨大节能经济及环保减排效益。
9.一种巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收装置,其特征在于:原水箱(1)输出端通过一级加压泵(2)与一级反渗透膜(3)输入端连接,一级反渗透膜(3)输出端与中间水箱(4)输入端连接,中间水箱(4)输出端通过二级加压泵(6)与二级反渗透膜(5)输入端连接,二级反渗透膜(5)第一输出端与纯水箱(7)输入端连接,纯水箱(7)输出端与管式热交换器(9)的第一输入端连接,管式热交换器(9)的第一输出端与巴氏消毒槽(10)第一输入端连接,巴氏消毒槽(10)第二输入端与蒸汽补热管(14)连接,巴氏消毒槽(10)输出端与管式热交换器(9)的第二输入端连接,管式热交换器(9)的第二输出端与原水箱(1)输入端连接,二级反渗透膜(5)第二输出端与原水箱(1)输入端连接,自来水输入管也与原水箱(1)输入端连接。
10.根据权利要求9所述的巴氏热消毒排水热能回用及纯水回收装置,其特征在于:原水箱(1)、中间水箱(4)以及纯水箱(7)中分别设有液位传感器,控制单元根据不同的液位传感器控制原水箱(1)、中间水箱(4)以及纯水箱(7)输入,从而保证它们都处于持续循环中液位状态。
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Title |
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曹祖民等: "《矿井水净化及资源化成套技术与装备》", 30 September 2004, 煤炭工业出版社 * |
魏静蓉等: "三级医院手术器械消毒供应用水系统的设计", 《局解手术学杂志》 * |
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