CN113559709A - 一种应用于高倍浓缩的反渗透膜元件 - Google Patents

一种应用于高倍浓缩的反渗透膜元件 Download PDF

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Abstract

本发明属于水处理领域，尤其涉及一种应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，包括膜壳、端盖、膜芯，端盖上设有原液进口、浓缩液出口，膜壳内设N根内部中空偏心水管，至少一根中空偏心水管作为产水流道管且至少一端伸出端盖并设有开口作为透过液第一出口，至少一根中空偏心水管作为盐水补入管与盐水源接通以补入盐水，所述中空偏心水管径向开设水孔，所述水孔与双层反渗透膜之间的产水侧连通。本发明通过对膜元件结构的改造，提高产水侧的浓度，进而降低系统渗透压，相应的就降低反渗透进口需要的压力。理论上可以将原液浓缩到饱和度，而进水压力可以低于常规膜元件的耐受压力。

Description

一种应用于高倍浓缩的反渗透膜元件
技术领域
本发明属于水处理领域，尤其涉及一种应用于高倍浓缩的反渗透膜元件。
背景技术
目前常规卷式反渗透膜最大耐受压力约为120bar，此时对应的浓水含盐量大约在100000mg/L左右；碟管式反渗透膜组件可以耐受到140bar，此时浓水的含盐量大约在130000ppm左右。渗透压差与浓水侧和产水侧的浓度差成正比，即在产水侧浓度不变的情况下，反渗透进水浓度越大，渗透压差越大，为了获得额定的产水量，就需要更大的进水压力。而反渗透膜组件本身对压力的耐限有极限，不可能无限大的提高进水压力。因此在较低压力下实现对原液的高倍浓缩，一直是行业内在克服改进的方向。
经过检索，如：CN201410075646.6一种减缓浓差极化的改进型正渗透膜组件及其应用、CN201921475653.X一种双循环流道卷式膜浓缩装置、CN201910616836.7一种减缓外浓差极化与膜污染的正渗透膜组件、CN201910380985.8一种高浓盐水深度浓缩的工艺等皆为出于解决此类问题的专利，但通过比对即可获知上述专利与本专利之间完全为不同的构造和技术方案。因此无需赘述。
发明内容
本发明旨在突破现有技术框架，提供一种的应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，理论上可以将原液浓缩到饱和度，而进水压力可以低于常规膜元件的耐受压力。本发明的技术方案为：
一种应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，包括膜壳两端的端盖、位于膜壳内部的膜芯，端盖上设有原液进口、浓缩液出口，所述膜芯包括交替叠加的若干导流盘和反渗透膜片，所述反渗透膜片包括双层反渗透膜，双层反渗透膜之间为原液透过反渗透膜的产水侧，反渗透膜片外表面空间为未能透过反渗透膜的浓水侧，浓水经浓缩液出口排出，膜壳内设N根以上内部中空偏心水管，所述N≥2，至少一根中空偏心水管作为产水流道管且至少一端伸出端盖并设有开口作为透过液第一出口，至少一根中空偏心水管作为盐水补入管与盐水源接通以补入盐水，所述中空偏心水管径向开设水孔，所述水孔与双层反渗透膜之间的产水侧连通。
进一步地，本发明应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，所述导流盘开设与中空偏心水管数量和位置对应的偏心通孔，反渗透膜片开设与中空偏心水管数量和位置对应的偏心通孔导流盘中间开设原液通孔，若干相邻导流盘叠加使原液通孔成为原液进入流道。
进一步地，本发明应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，在端盖设有透过液第二出口并使之与产水流道管连通。
进一步地，本发明应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，作为盐水补入管的中空偏心水管，至少一端伸出端盖，且一端设有开口，开口端与盐水源连通。
进一步地，本发明应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，盐水补水管两端密封，端盖上设盐水进水管使盐水补入管与盐水源连通。
进一步地，本发明应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，所述盐水源来自浓缩液出口排出的部分浓水。
本发明理论基础：
Q＝(A)(S)(ΔP-Δπ)
A为水力渗透系数
S为膜面积
ΔP-Δπ净渗透推动力
ΔP为进水与浓水的平均压力，
Δπ为浓水侧和产水侧的渗透压差。
Figure BDA0003199367410000031
上式可知，降低Δπ，ΔP也会相应降低。
Δπ渗透压差与浓水侧和产水侧的浓度差成正比，即在产水侧浓度不变的情况下，反渗透进水浓度越大，渗透压差越大，为了获得额定的产水量，就需要更大的进水压力。而反渗透膜组件本身对压力的耐限有极限，不可能无限大的提高进水压力。所以为了在高浓度的情况下，仍然让反渗透正常产水，通过在产水侧通入带一定浓度的溶液，提高产水侧的浓度，进而降低系统渗透压，相应的就降低反渗透进口需要的压力。从而实现在较低压力下物料的高倍浓缩。而在现有技术中，尚无通过改造膜元件构造来实现这一技术目的的手段。
本发明原理及功效：
本发明在膜柱内设置两根内部中空偏心水管，其中一根作为产水流道管，另一根作为盐水补入管，两根内部中空偏心水管径向开设水孔并与双层反渗透膜之间的产水侧连通。工作时，原液经高压进入膜原件内部，原液沿导流盘在反渗透膜片的外表面流动，在压力的作用下，水分子透过膜进入膜产水侧，未能透过膜的浓水由浓缩液出口排出；为降低系统渗透压，通过向盐水补入管加入特定浓度盐水，盐水在压力作用下，通过盐水补入管的水孔流经双层反渗透膜之间的产水侧进入到产水流道管内，从而使得整个膜片产水侧的浓度提升，使得反渗透膜元件的渗透压降低到整个系统可以接受的水平，从而实现利用反渗透膜对物料进行高倍浓缩。
同时，本发明将传统的一根中心管结构改为两根偏心水管，得以在导流盘中间开设原液进水口，形成浓水流道，使工作压力更加平衡，更利于保护导流盘。
附图说明
图1为本发明正向剖视图。
图2为本发明侧向剖视图。
图3为本发明主视图。
图4为本发明导流盘主视图。
图5为本发明反渗透膜片主视图。
图6为本发明反渗透膜片结构示意图。
图7为本发明原理示意图。
图8为本发明的装配示意图
具体实施方式
结合图1至图7所示，本发明一种应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，包括膜壳1两端的端盖2、位于膜壳内部的膜芯3，端盖2上设有原液进口4、浓缩液出口5，所述膜芯包括交替叠加的若干导流盘31和反渗透膜片32，所述反渗透膜片包括双层反渗透膜32a，双层反渗透膜之间为原液透过反渗透膜的产水侧，反渗透膜片外表面空间为未能透过反渗透膜的浓水侧，浓水经浓缩液出口5排出，膜壳内设2根以上内部中空偏心水管6，其中一根中空偏心水管作为产水流道管61且至少一端伸出端盖并设有开口作为透过液第一出口7，另一根中空偏心水管作为盐水补入管62与盐水源接通以补入盐水，所述中空偏心水管径向开设水孔6a，所述水孔与双层反渗透膜32a之间的产水侧连通。所述导流盘31开设与中空偏心水管6数量和位置对应的偏心通孔31a，反渗透膜片32开设与中空偏心水管6数量和位置对应的偏心通孔32b导流盘中间开设原液通孔31b，若干相邻导流盘叠加使原液通孔成为原液进入流道。导流盘31与反渗透膜片32之间由O性密封圈33密封，将反渗透膜片未透过浓水和透过液隔离。本发明中，所述原液可以是海水、垃圾渗滤液、工矿废水
作为优化结构，本发明应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，在端盖设有透过液第二出口71并使之与产水流道管61连通。
作为优化结构，本发明应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，作为盐水补入管的中空偏心水管，至少一端伸出端盖，且一端设有开口，开口端8与盐水源连通。
作为优化结构，本发明应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，盐水补水管62两端密封，端盖上设盐水进水管81使盐水补入管62与盐水源连通。
作为优化，本发明应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，所述盐水源来自浓缩液出口排出的部分浓水。

Claims (6)

1.一种应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，包括膜壳（1）两端的端盖（2）、位于膜壳内部的膜芯（3），端盖（2）上设有原液进口（4）、浓缩液出口（5），所述膜芯包括交替叠加的若干导流盘（31）和反渗透膜片（32），所述反渗透膜片包括双层反渗透膜（32a），双层反渗透膜之间为原液透过反渗透膜的产水侧，反渗透膜片外表面空间为未能透过反渗透膜的浓水侧，浓水经浓缩液出口（5）排出，其特征在于：膜壳内设N根以上内部中空偏心水管（6），所述N≥2，至少一根中空偏心水管作为产水流道管（61）且至少一端伸出端盖并设有开口作为透过液第一出口（7），至少一根中空偏心水管作为盐水补入管（62）与盐水源接通以补入盐水，所述中空偏心水管径向开设水孔（6a），所述水孔与双层反渗透膜（32a）之间的产水侧连通。
2.按权利要求1所述的应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，其特征在于：所述导流盘（31）开设与中空偏心水管（6）数量和位置对应的偏心通孔（31a），反渗透膜片（32）开设与中空偏心水管（6）数量和位置对应的偏心通孔（32b）导流盘中间开设原液通孔（31b），若干相邻导流盘叠加使原液通孔成为原液进入流道, 导流盘（31）与反渗透膜片（32）之间由O形密封圈（33）密封，将反渗透膜片未透过浓水和产水隔离。
3.按权利要求1所述的应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，其特征在于：在端盖设有透过液第二出口（71）并使之与产水流道管（61）连通。
4.按权利要求1所述的应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，其特征在于：作为盐水补入管的中空偏心水管，至少一端伸出端盖，且一端设有开口，开口端（8）与盐水源连通。
5.按权利要求1所述的应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，其特征在于：盐水补水管（62）两端密封，端盖上设盐水进水管（81）使盐水补入管（62）与盐水源连通。
6.按权利要求1所述的应用于高倍浓缩的反渗透膜元件，其特征在于：所述盐水源来自浓缩液出口排出的部分浓水。
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