CN113087079B - 一种膜技术处理过饱和溶液的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于膜技术浓缩技术领域，提供了一种处理溶液的方法，包括通过膜浓缩分离单元对溶液进行膜浓缩分离的步骤，当膜浓缩分离单元对溶液进行膜浓缩分离时，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率不高于5%，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速不低于10m3/h，膜浓缩分离单元的浓缩倍数不超过2倍。本发明通过控制单膜产水率、提高膜表面流速、控制浓缩倍数、单通道管路设计、优化节点控制、运行间隔冲洗和停机洗清等使得膜浓缩分离单元在运行中不会造成频繁的清洗和不可逆污堵，实现了膜元件在溶液过饱和状态下的持续运行，使得膜浓缩分离单元在过饱和、高浊度的环境下能长期稳定运行。本发明还提供了膜浓缩分离单元、膜技术处理溶液的方法和装置。

Description

一种膜技术处理过饱和溶液的装置
技术领域
本发明属于膜技术浓缩技术领域，尤其涉及处理溶液的方法、膜浓缩分离单元、膜技术处理过饱和溶液的方法和装置。
背景技术
过饱和溶液是指一定温度、压力下，当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下溶质的溶解度，而溶质仍未析出的溶液。过饱和溶液是不稳定的，如果搅拌溶液、使溶液受到震动、摩擦容器器壁、或者往溶液里投入固体“晶种”，溶液里的过量溶质就会马上结晶析出。
目前常规的反渗透、纳滤膜进水要求，SDI要求小于5。在化工生产过程中，所产生的一些有机盐的溶解度往往只有10g以下，其析出时常常会附带一些大分子有机物，有机盐和大分子有机物共同凝结在膜片上，对膜片造成严重的污堵。
因此，需要提供一种技术来解决反渗透、纳滤膜在过饱和、高浊度环境下的长期稳定运行问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种处理溶液的方法，旨在解决背景技术中所提到的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种处理溶液的方法，包括通过膜浓缩分离单元对溶液进行膜浓缩分离的步骤，
当所述膜浓缩分离单元对溶液进行膜浓缩分离时，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率不高于5%，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速不低于10m3/h，膜浓缩分离单元的浓缩倍数不超过2倍。
优选地，
所述膜浓缩分离单元内不设计回流结构；
所述膜浓缩分离单元连接有自动浓水冲洗阀和清水冲洗阀，所述自动浓水冲洗阀用于定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗；
所述膜浓缩分离单元包括单段或两段浓缩子单元；
所述膜浓缩分离单元内单台水泵衔接的供压膜壳为串联结构。
本发明实施例的另一目的在于提供一种膜浓缩分离单元，所述膜浓缩分离单元用于对溶液进行膜浓缩分离，
当所述膜浓缩分离单元对溶液进行膜浓缩分离时，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率不高于5%，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速不低于10m3/h，膜浓缩分离单元的浓缩倍数不超过2倍。
优选地，
所述膜浓缩分离单元内不设计回流结构；
所述膜浓缩分离单元连接有自动浓水冲洗阀和清水冲洗阀，所述自动浓水冲洗阀用于定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗；
所述膜浓缩分离单元包括单段或两段浓缩子单元；
所述膜浓缩分离单元内单台水泵衔接的供压膜壳为串联结构。
本发明实施例的另一目的在于提供一种膜技术处理过饱和溶液的方法，包括以下步骤：
使过饱和溶液结晶析出絮状固体；
对析出絮状固体后的过饱和溶液进行固液分离；
对分离絮状固体后的过饱和溶液进行超滤处理，以去除溶液中残余的颗粒悬浮物；
对超滤处理的过饱和溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以提高溶液的溶解度，使过饱和溶液转变为不饱和溶液；
通过膜浓缩分离单元对转变成的不饱和溶液进行膜浓缩分离；
对膜浓缩分离后的溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以降低溶液的溶解度，使溶液的饱和度恢复到进入结晶沉淀单元时的水平；
当所述膜浓缩分离单元对不饱和溶液进行膜浓缩分离时，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率不高于5%，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速不低于10m3/h，膜浓缩分离单元的浓缩倍数不超过2倍。
优选地，
所述膜浓缩分离单元内不设计回流结构；
所述膜浓缩分离单元连接有自动浓水冲洗阀和清水冲洗阀，所述自动浓水冲洗阀用于定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗；
所述膜浓缩分离单元包括单段或两段浓缩子单元；
所述膜浓缩分离单元内单台水泵衔接的供压膜壳为串联结构。
本发明实施例的另一目的在于提供一种膜技术处理过饱和溶液的装置，包括：
结晶沉淀单元，用于供过饱和溶液结晶析出絮状固体；
固液分离单元，用于对析出絮状固体后的过饱和溶液进行固液分离；
超滤预处理单元，用于对分离絮状固体后的过饱和溶液进行超滤处理，以去除溶液中残余的颗粒悬浮物；
溶解度调节单元，用于对超滤处理的过饱和溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以提高溶液的溶解度，使过饱和溶液转变为不饱和溶液；
膜浓缩分离单元，用于对转变成的不饱和溶液进行膜浓缩分离；
溶解度恢复单元，用于对膜浓缩分离后的溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以降低溶液的溶解度，使溶液的饱和度恢复到进入结晶沉淀单元时的水平；
当所述膜浓缩分离单元对不饱和溶液进行膜浓缩分离时，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率不高于5%，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速不低于10m3/h，膜浓缩分离单元的浓缩倍数不超过2倍。
优选地，
所述膜浓缩分离单元内不设计回流结构；
所述膜浓缩分离单元连接有自动浓水冲洗阀和清水冲洗阀，所述自动浓水冲洗阀用于定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗；
所述膜浓缩分离单元包括单段或两段浓缩子单元；
所述膜浓缩分离单元内单台水泵衔接的供压膜壳为串联结构。
优选地，所述结晶沉淀单元包括：
三件静置罐，用于轮流进行过饱和溶液的存储、过饱和溶液的结晶析出和溶解度恢复单元处理后的溶液的存储。
优选地，所述固液分离单元包括：
离心机或机械压滤机，用于对析出絮状固体后的过饱和溶液进行固液分离。
本发明实施例提供的一种处理溶液的方法，包括通过膜浓缩分离单元对溶液进行膜浓缩分离的步骤，当所述膜浓缩分离单元对溶液进行膜浓缩分离时，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率不高于5%，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速不低于10m3/h，膜浓缩分离单元的浓缩倍数不超过2倍。
本发明通过控制膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率，提高膜浓缩分离单元内膜片表面溶液流速，控制膜浓缩分离单元的浓缩倍数，从而使得膜浓缩分离单元在过饱和、高浊度的环境下也能长期稳定运行。
此外，本发明还通过单通道管路设计、优化节点控制、运行间隔冲洗和停机洗清等技术，使得膜浓缩分离单元在运行过程中不会造成频繁的清洗和不可逆污堵，进一步实现了膜元件在溶液过饱和状态下的持续运行，使得膜浓缩分离单元在过饱和、高浊度的环境下能长期稳定运行。
附图说明
图1为本发明实施例5提供的工艺流程设备的结构示意图。
附图中：11、静置罐；12、机械压滤机供压泵；13、机械压滤机；14、第一中间罐；15、超滤供压泵；16、第一保安过滤器；17、超滤预处理设备；18、换热器；19、溶解度调节单元；20、第二中间罐；21、NF供压泵；22、第二保安过滤器；23、NF高压泵；24、第一级纳滤子单元；25、NF段间增压泵；26、第二级纳滤子单元；27、产水罐；28、溶解度恢复单元。
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。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
实施例1
本发明一个实施例提供的一种处理溶液的方法，包括通过膜浓缩分离单元对溶液进行膜浓缩分离的步骤，
当所述膜浓缩分离单元对溶液进行膜浓缩分离时，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率不高于5%，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速不低于10m3/h，膜浓缩分离单元的浓缩倍数不超过2倍。
具体的，由于溶液在膜分离脱水过程中会在膜片表面形成浓差极化现象，越贴近膜片表面浓度越高，越容易结晶析出，所以，必须控制单个膜元件的产水率，使其不能过高，以长距离来减缓浓差极化的梯度。在本申请文件中，经过生产实践，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率应不高于5%。
其次，为了减轻膜片的浓差极化，以及避免结晶析出物附着在膜片上，必须保证较高的膜表面流速。在本申请文件中，经过生产实践，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速要达到10m3/h以上。
此外，膜浓缩分离单元的浓缩倍数也不应过高，经过生产实践，以不超过2倍为宜。
本实施例通过控制膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率，提高膜浓缩分离单元内膜片表面溶液流速，控制膜浓缩分离单元的浓缩倍数，从而使得膜浓缩分离单元在过饱和、高浊度的环境下也能长期稳定运行。
作为本发明的一种优选实施例，
所述膜浓缩分离单元内不设计回流结构；
所述膜浓缩分离单元连接有自动浓水冲洗阀和清水冲洗阀，所述自动浓水冲洗阀用于定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗；
所述膜浓缩分离单元包括单段或两段浓缩子单元；
所述膜浓缩分离单元内单台水泵衔接的供压膜壳为串联结构。
具体的，因为膜浓缩分离单元在脱水后，溶液有可能已经达到饱和态，并开始结晶析出，从而导致析出物在装置内部积聚、附着，所以膜浓缩分离单元不可以设计任何回流，而应在饱和溶液结晶析出前，沿着单一流向快速排出装置。
通过设置自动浓水冲洗阀，则可以定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗，能够缓解浓差极化和冲刷临时析出物。
而在设备停止运行时，则可以通过清水冲洗阀将装置中的浓液置换掉，以防止饱和溶液在装置内结晶析出。
其次，如果溶质的溶解度有较大变化空间，浓缩倍数较高，可以将膜浓缩分离单元分为两级浓缩，第一级按照常规高产水率设备设计，浓度较高的第二级设备按照本工艺设计。
如果溶液浓度对渗透压影响较大，或溶液粘度较高造成的阻力压降过大，后段压力不足，可以采用配备段间增压泵来解决。
此外，膜浓缩分离单元单台水泵衔接的供压膜壳只能串联，不可以设计成并联。因为并联的话，当饱和溶液有析出物在膜片流道间附着污堵时，会导致水流向没有污堵的另一支膜壳偏流，而污堵的膜片会越堵越重。
在本实施例中，通过单通道管路设计、优化节点控制、运行间隔冲洗和停机洗清等技术，使得膜浓缩分离单元在运行过程中不会造成频繁的清洗和不可逆污堵，进一步实现了膜元件在溶液过饱和状态下的持续运行，使得膜浓缩分离单元在过饱和、高浊度的环境下能长期稳定运行。
实施例2
本发明的一个实施例还提供了一种膜浓缩分离单元，所述膜浓缩分离单元用于对溶液进行膜浓缩分离，
当所述膜浓缩分离单元对溶液进行膜浓缩分离时，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率不高于5%，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速不低于10m3/h，膜浓缩分离单元的浓缩倍数不超过2倍。
具体的，由于溶液在膜分离脱水过程中会在膜片表面形成浓差极化现象，越贴近膜片表面浓度越高，越容易结晶析出，所以，必须控制单个膜元件的产水率，使其不能过高，以长距离来减缓浓差极化的梯度。在本申请文件中，经过生产实践，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率应不高于5%。
其次，为了减轻膜片的浓差极化，以及避免结晶析出物附着在膜片上，必须保证较高的膜表面流速。在本申请文件中，经过生产实践，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速要达到10m3/h以上。
此外，膜浓缩分离单元的浓缩倍数也不应过高，经过生产实践，以不超过2倍为宜。
本实施例通过控制膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率，提高膜浓缩分离单元内膜片表面溶液流速，控制膜浓缩分离单元的浓缩倍数，从而使得膜浓缩分离单元在过饱和、高浊度的环境下也能长期稳定运行。
作为本发明的一种优选实施例，
所述膜浓缩分离单元内不设计回流结构；
所述膜浓缩分离单元连接有自动浓水冲洗阀和清水冲洗阀，所述自动浓水冲洗阀用于定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗；
所述膜浓缩分离单元包括单段或两段浓缩子单元；
所述膜浓缩分离单元内单台水泵衔接的供压膜壳为串联结构。
具体的，因为膜浓缩分离单元在脱水后，溶液有可能已经达到饱和态，并开始结晶析出，从而导致析出物在装置内部积聚、附着，所以膜浓缩分离单元不可以设计任何回流，而应在饱和溶液结晶析出前，沿着单一流向快速排出装置。
通过设置自动浓水冲洗阀，则可以定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗，能够缓解浓差极化和冲刷临时析出物。
而在设备停止运行时，则可以通过清水冲洗阀将装置中的浓液置换掉，以防止饱和溶液在装置内结晶析出。
其次，如果溶质的溶解度有较大变化空间，浓缩倍数较高，可以将膜浓缩分离单元分为两级浓缩，第一级按照常规高产水率设备设计，浓度较高的第二级设备按照本工艺设计。
如果溶液浓度对渗透压影响较大，或溶液粘度较高造成的阻力压降过大，后段压力不足，可以采用配备段间增压泵来解决。
此外，膜浓缩分离单元单台水泵衔接的供压膜壳只能串联，不可以设计成并联。因为并联的话，当饱和溶液有析出物在膜片流道间附着污堵时，会导致水流向没有污堵的另一支膜壳偏流，而污堵的膜片会越堵越重。
在本实施例中，通过单通道管路设计、优化节点控制、运行间隔冲洗和停机洗清等技术，使得膜浓缩分离单元在运行过程中不会造成频繁的清洗和不可逆污堵，进一步实现了膜元件在溶液过饱和状态下的持续运行，使得膜浓缩分离单元在过饱和、高浊度的环境下能长期稳定运行。
实施例3
本发明的一个实施例还提供了一种膜技术处理过饱和溶液的方法，包括以下步骤：
使过饱和溶液结晶析出絮状固体；
对析出絮状固体后的过饱和溶液进行固液分离；
对分离絮状固体后的过饱和溶液进行超滤处理，以去除溶液中残余的颗粒悬浮物；
对超滤处理的过饱和溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以提高溶液的溶解度，使过饱和溶液转变为不饱和溶液；
通过膜浓缩分离单元对转变成的不饱和溶液进行膜浓缩分离；
对膜浓缩分离后的溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以降低溶液的溶解度，使溶液的饱和度恢复到进入结晶沉淀单元时的水平；
当所述膜浓缩分离单元对不饱和溶液进行膜浓缩分离时，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率不高于5%，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速不低于10m3/h，膜浓缩分离单元的浓缩倍数不超过2倍。
本发明实施例中，原水（即过饱和溶液）首先析出絮状固体，然后经固液分离除去所析出的絮状固体，之后经超滤处理去除过饱和溶液中残余的的小颗粒悬浮物，再对超滤处理的过饱和溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以提高溶液的溶解度，使过饱和溶液转变为不饱和溶液，之后通过膜浓缩分离单元对转变成的不饱和溶液进行膜浓缩分离，最后对膜浓缩分离后的溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以降低溶液的溶解度，使溶液的饱和度恢复到进入结晶沉淀单元时的水平。
在上述过程中，由于溶液在膜分离脱水过程中会在膜片表面形成浓差极化现象，越贴近膜片表面浓度越高，越容易结晶析出，所以，必须控制单个膜元件的产水率，使其不能过高，以长距离来减缓浓差极化的梯度。在本申请文件中，经过生产实践，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率应不高于5%。
其次，为了减轻膜片的浓差极化，以及避免结晶析出物附着在膜片上，必须保证较高的膜表面流速。在本申请文件中，经过生产实践，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速要达到10m3/h以上。
此外，膜浓缩分离单元的浓缩倍数也不应过高，经过生产实践，以不超过2倍为宜。
本实施例通过控制膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率，提高膜浓缩分离单元内膜片表面溶液流速，控制膜浓缩分离单元的浓缩倍数，从而使得膜浓缩分离单元在过饱和、高浊度的环境下也能长期稳定运行。
作为本发明的一种优选实施例，
所述膜浓缩分离单元内不设计回流结构；
所述膜浓缩分离单元连接有自动浓水冲洗阀和清水冲洗阀，所述自动浓水冲洗阀用于定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗；
所述膜浓缩分离单元包括单段或两段浓缩子单元；
所述膜浓缩分离单元内单台水泵衔接的供压膜壳为串联结构。
具体的，因为膜浓缩分离单元在脱水后，溶液有可能已经达到饱和态，并开始结晶析出，从而导致析出物在装置内部积聚、附着，所以膜浓缩分离单元不可以设计任何回流，而应在饱和溶液结晶析出前，沿着单一流向快速排出装置。
通过设置自动浓水冲洗阀，则可以定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗，能够缓解浓差极化和冲刷临时析出物。
而在设备停止运行时，则可以通过清水冲洗阀将装置中的浓液置换掉，以防止饱和溶液在装置内结晶析出。
其次，如果溶质的溶解度有较大变化空间，浓缩倍数较高，可以将膜浓缩分离单元分为两级浓缩，第一级按照常规高产水率设备设计，浓度较高的第二级设备按照本工艺设计。
如果溶液浓度对渗透压影响较大，或溶液粘度较高造成的阻力压降过大，后段压力不足，可以采用配备段间增压泵来解决。
此外，膜浓缩分离单元单台水泵衔接的供压膜壳只能串联，不可以设计成并联。因为并联的话，当饱和溶液有析出物在膜片流道间附着污堵时，会导致水流向没有污堵的另一支膜壳偏流，而污堵的膜片会越堵越重。
在本实施例中，通过单通道管路设计、优化节点控制、运行间隔冲洗和停机洗清等技术，使得膜浓缩分离单元在运行过程中不会造成频繁的清洗和不可逆污堵，进一步实现了膜元件在溶液过饱和状态下的持续运行，使得膜浓缩分离单元在过饱和、高浊度的环境下能长期稳定运行。
实施例4
本发明的一个实施例还提供了一种膜技术处理过饱和溶液的装置，包括：
结晶沉淀单元，用于供过饱和溶液结晶析出絮状固体；
固液分离单元，用于对析出絮状固体后的过饱和溶液进行固液分离；
超滤预处理单元，用于对分离絮状固体后的过饱和溶液进行超滤处理，以去除溶液中的颗粒悬浮物；
溶解度调节单元，用于对超滤处理的过饱和溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以提高溶液的溶解度，使过饱和溶液转变为不饱和溶液；
膜浓缩分离单元，用于对转变成的不饱和溶液进行膜浓缩分离；
溶解度恢复单元，用于对膜浓缩分离后的溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以降低溶液的溶解度，使溶液的饱和度恢复到进入结晶沉淀单元时的水平；
当所述膜浓缩分离单元对不饱和溶液进行膜浓缩分离时，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率不高于5%，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速不低于10m3/h，膜浓缩分离单元的浓缩倍数不超过2倍。
本发明实施例中结晶沉淀单元、超滤预处理单元、溶解度调节单元、膜浓缩分离单元和溶解度恢复单元依次连接。本发明实施例主要适用于接近饱和溶液的结晶、较高浊度溶液的浓缩以及工业废水蒸盐过程中的有机物除杂。
本发明实施例的工作过程如下：
原水（即过饱和溶液）首先进入到结晶沉淀单元进行结晶，析出絮状固体，然后过饱和溶液进入到固液分离单元，经固液分离单元除去所析出的絮状固体，之后过饱和溶液进入到超滤预处理单元，经超滤预处理单元对过饱和溶液进行超滤处理，去除过饱和溶液中残余的的小颗粒悬浮物，随后过饱和溶液进入到溶解度调节单元，由溶解度调节单元对超滤处理的过饱和溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以提高溶液的溶解度，使过饱和溶液转变为不饱和溶液，之后转变成的不饱和溶液进入到膜浓缩分离单元，经膜浓缩分离单元进行膜浓缩分离，膜浓缩分离后的溶液随之进入到溶解度恢复单元，经溶解度恢复单元对膜浓缩分离后的溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以降低溶液的溶解度，使溶液的饱和度恢复到进入结晶沉淀单元时的水平。
在上述过程中，由于溶液在膜分离脱水过程中会在膜片表面形成浓差极化现象，越贴近膜片表面浓度越高，越容易结晶析出，所以，必须控制单个膜元件的产水率，使其不能过高，以长距离来减缓浓差极化的梯度。在本申请文件中，经过生产实践，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率应不高于5%。
其次，为了减轻膜片的浓差极化，以及避免结晶析出物附着在膜片上，必须保证较高的膜表面流速。在本申请文件中，经过生产实践，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速要达到10m3/h以上。
此外，膜浓缩分离单元的浓缩倍数也不应过高，经过生产实践，以不超过2倍为宜。
本实施例通过控制膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率，提高膜浓缩分离单元内膜片表面溶液流速，控制膜浓缩分离单元的浓缩倍数，从而使得膜浓缩分离单元在过饱和、高浊度的环境下也能长期稳定运行。
作为本发明的一种优选实施例，
所述膜浓缩分离单元内不设计回流结构；
所述膜浓缩分离单元连接有自动浓水冲洗阀和清水冲洗阀，所述自动浓水冲洗阀用于定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗；
所述膜浓缩分离单元包括单段或两段浓缩子单元；
所述膜浓缩分离单元内单台水泵衔接的供压膜壳为串联结构。
具体的，因为膜浓缩分离单元在脱水后，溶液有可能已经达到饱和态，并开始结晶析出，从而导致析出物在装置内部积聚、附着，所以膜浓缩分离单元不可以设计任何回流，而应在饱和溶液结晶析出前，沿着单一流向快速排出装置。
通过设置自动浓水冲洗阀，则可以定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗，能够缓解浓差极化和冲刷临时析出物。
而在设备停止运行时，则可以通过清水冲洗阀将装置中的浓液置换掉，以防止饱和溶液在装置内结晶析出。
其次，如果溶质的溶解度有较大变化空间，浓缩倍数较高，可以将膜浓缩分离单元分为两级浓缩，第一级按照常规高产水率设备设计，浓度较高的第二级设备按照本工艺设计。
如果溶液浓度对渗透压影响较大，或溶液粘度较高造成的阻力压降过大，后段压力不足，可以采用配备段间增压泵来解决。
此外，膜浓缩分离单元单台水泵衔接的供压膜壳只能串联，不可以设计成并联。因为并联的话，当饱和溶液有析出物在膜片流道间附着污堵时，会导致水流向没有污堵的另一支膜壳偏流，而污堵的膜片会越堵越重。
在本实施例中，通过单通道管路设计、优化节点控制、运行间隔冲洗和停机洗清等技术，使得膜浓缩分离单元在运行过程中不会造成频繁的清洗和不可逆污堵，进一步实现了膜元件在溶液过饱和状态下的持续运行，使得膜浓缩分离单元在过饱和、高浊度的环境下能长期稳定运行。
作为本发明的一种优选实施例，所述结晶沉淀单元包括：
三件静置罐，用于轮流进行过饱和溶液的存储、过饱和溶液的结晶析出和溶解度恢复单元处理后的溶液的存储。
具体的，三个静置罐轮流进水、静置、出水，使已经呈过饱和状态的溶液，有足够的时间结晶析出，本单元也可以改进为不施加药剂的高效沉淀池。
作为本发明的一种优选实施例，所述固液分离单元包括：
离心机或机械压滤机，用于对析出絮状固体后的过饱和溶液进行固液分离。
实施例5
如附图1所述，本实施例提供了一种基于实施例4中装置的生产工艺流程，所述工艺流程的设备组成如下：
包括依次连接的静置罐11、机械压滤机供压泵12、机械压滤机13、第一中间罐14、超滤供压泵15、第一保安过滤器16、超滤预处理设备17、换热器18、第二中间罐20、NF供压泵21、第二保安过滤器22、NF高压泵23、第一级纳滤子单元24、NF段间增压泵25、第二级纳滤子单元26和产水罐27。
原水（即过饱和溶液）进入静置罐11后结晶析出絮状固体，然后经机械压滤机供压泵12泵送到机械压滤机13进行固液分离。固液分离后的溶液进入到第一中间罐14，第一中间罐14的溶液经过超滤供压泵15泵送到第一保安过滤器16，经第一保安过滤器16进行初步过滤，然后经超滤预处理设备17进行超滤处理。经过超滤处理后的溶液经过换热器18调节温度，然后进入到第二中间罐20，在进入第二中间罐20的过程中被溶解度调节单元19转变为不饱和溶液。来自第二中间罐20的溶液经NF供压泵21泵送到第二保安过滤器22内进行过滤，然后由NF高压泵23泵送到第一级纳滤子单元24，第一级纳滤子单元24纳滤浓缩后，再由NF段间增压泵25泵送到第二级纳滤子单元26，经第二级纳滤子单元26再次纳滤浓缩。最后，溶液经过溶解度恢复单元28回调饱和度后回到静置罐11，一部分产水进入到产水罐27内。
本实施例中，废液中有机副产物在自然静置一天左右即可呈絮状析出，且水量较小，因此选择了静置罐11来结晶沉淀。静置罐11有3个，轮流做为进水、静置、出水罐使用。例如，甲罐在第一天做为进水静置罐，原水、超滤浓水和纳滤浓水三种高浓度的废液都进入其中；乙罐做为静置罐则不出不进；丙罐做为出水静置罐，向设备输送得到充分结晶的低浓度饱合液。第二日则由丙罐做为进水静置罐，甲罐做为静置罐，得到长时间静置结晶的乙罐做为出水静置罐。如此循环使用，每一个静置罐内的溶液都能得到一天以上的静置时间，使溶液中过饱和的有机副产物得到充分结晶析出。
采用静置罐11进行结晶沉淀的另一原因是由于废液量较小，只有30-40 m3/d，可以节省成本。如果有条件，可以设计成沉淀池。
得到充分静置结晶的废液，经机械压滤机供压泵12输送进入机械压滤机13，已析出的絮状有机副产物会被压实成饼，并吹干，做为危废，单独处理。
经过过滤的低浓度饱和溶液，再进入超滤预处理设备17脱除残碎的小颗粒悬浮物，浓水返回静置罐11继续静置沉淀。
对经过超滤处理的低浓度饱和溶液改变溶解度条件，提高其溶解度，使其变为不饱和状态。由于该废液中的有机副产物溶解度受温度影响较大，通过简单升温后，即可实现。
需要注意的是，膜片本身有温度耐受范围，需要选择适当的膜元件。由于该废液中的有机副产物在常温下的温度变化，即可有较大的溶解度变化，且该废液酸性较强，从膜成本、运行成本和设备耐腐性几个方面考虑，选择运行温度为30℃附近。
此外，由于储罐一般位于室外，没有降温设施，除了冬季外，都是利用昼夜温差进行夜间结晶，温度变化较小，溶解度变化幅度也小，因此设计的回收率较低，纳滤设备的进水为16m3/h，产水设计为3.5 m3/h，产水率不到22%。
正因为这种保守的设计，保证了设备在溶液过饱和的情况下仍然能正常运行。在夏天高温时，内外温度一致，废液结晶后，没有温度变化，进入设备前仍然为饱和溶液，经过设备处理后，实际上已呈过饱和态，开始结晶析出，但仍然没有对设备造成污堵。
经过分析认为，其原因有以下两点：a.控制较低的产水率，可以有效降低单位面积膜片的脱水率，大大减轻了浓差极化，防止了膜表面浓度过高造成结晶附着；b.饱和溶液在结晶析出时，也是需要时间，析出物积聚固化也需要时间，而本工艺使用的单一流向设计和高流速设计，可以在析出物附着污堵膜片之前，即被排出设备外。
通过实际运行，证明了本发明中用膜法处理过饱和溶液的可行性。
经过纳滤浓缩的废液，其所含的有机物副产物浓度提高了初始状态的1.25倍。该项目使用的是室外罐自然静置，夜间温度降低，超出溶解度的部分就会结晶析出。
纳滤设备的透过液中分子量较大的有机副产物几乎完全去除，该透过液中主要是含有醋酸钠盐、少量无机盐和小分子有机物，进入蒸发系统后，不再产生糊锅现象，小分子有机物也会随着加热挥发，产品为洁白的晶体盐，蒸发效率大大提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种膜技术处理过饱和溶液的装置，其特征在于，包括：
结晶沉淀单元，用于供过饱和溶液结晶析出絮状固体；
固液分离单元，用于对析出絮状固体后的过饱和溶液进行固液分离；
超滤预处理单元，用于对分离絮状固体后的过饱和溶液进行超滤处理，以去除溶液中残余的颗粒悬浮物；
溶解度调节单元，用于对超滤处理的过饱和溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以提高溶液的溶解度，使过饱和溶液转变为不饱和溶液；
膜浓缩分离单元，用于对转变成的不饱和溶液进行膜浓缩分离；
溶解度恢复单元，用于对膜浓缩分离后的溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以降低溶液的溶解度，使溶液的饱和度恢复到进入结晶沉淀单元时的水平；
所述膜浓缩分离单元内不设计回流结构；
所述膜浓缩分离单元连接有自动浓水冲洗阀和清水冲洗阀，所述自动浓水冲洗阀用于定时卸压对膜浓缩分离单元内膜片的进行冲洗；
所述膜浓缩分离单元包括单段或两段浓缩子单元；
所述膜浓缩分离单元内单台水泵衔接的供压膜壳为串联结构；
当所述膜浓缩分离单元对不饱和溶液进行膜浓缩分离时，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率不高于5%，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速不低于10m3/h，膜浓缩分离单元的浓缩倍数不超过2倍。
2.根据权利要求1所述的一种膜技术处理过饱和溶液的装置，其特征在于，所述结晶沉淀单元包括三件静置罐，三个静置罐轮流用于进行过饱和溶液的存储、过饱和溶液的结晶析出和溶解度恢复单元处理后的溶液的存储。
3.根据权利要求1所述的一种膜技术处理过饱和溶液的装置，其特征在于，所述固液分离单元包括离心机或机械压滤机。
4.一种膜技术处理过饱和溶液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
使过饱和溶液在结晶沉淀单元中结晶析出絮状固体；
对析出絮状固体后的过饱和溶液进行固液分离；
对分离絮状固体后的过饱和溶液进行超滤处理，以去除溶液中的残余颗粒悬浮物；
对超滤处理的过饱和溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以提高溶液的溶解度，使过饱和溶液转变为不饱和溶液；
通过膜浓缩分离单元对转变成的不饱和溶液进行膜浓缩分离；
对膜浓缩分离后的溶液进行温度和/或不改变溶质成分的pH调节，以降低溶液的溶解度，使溶液的饱和度恢复到进入结晶沉淀单元时的水平；
当所述膜浓缩分离单元对不饱和溶液进行膜浓缩分离时，膜浓缩分离单元内单个膜元件的产水率不高于5%，膜浓缩分离单元内膜片表面的溶液流速不低于10m3/h，膜浓缩分离单元的浓缩倍数不超过2倍。
5.根据权利要求4所述的一种膜技术处理过饱和溶液的方法，其特征在于，过饱和溶液进入静置罐后结晶析出絮状固体，然后经机械压滤机供压泵泵送到机械压滤机进行固液分离；
固液分离后的溶液进入到第一中间罐，第一中间罐的溶液经过超滤供压泵泵送到第一保安过滤器，经第一保安过滤器进行初步过滤，然后经超滤预处理设备进行超滤处理；
经过超滤处理后的溶液经过换热器调节温度，然后进入到第二中间罐，在进入第二中间罐的过程中被溶解度调节单元转变为不饱和溶液；
来自第二中间罐的溶液经NF供压泵泵送到第二保安过滤器内进行过滤，然后由NF高压泵泵送到第一级纳滤子单元，第一级纳滤子单元纳滤浓缩后，再由NF段间增压泵泵送到第二级纳滤子单元，经第二级纳滤子单元再次纳滤浓缩；
最后，溶液经过溶解度恢复单元回调饱和度后回到静置罐，一部分产水进入到产水罐内。
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