CN113716650A - 一种高矿化度矿井水脱盐装置及脱盐方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废水处理技术领域，具体是一种高矿化度矿井水脱盐装置及脱盐方法，脱盐装置中，第一反渗透膜单元的进水口连通高矿化度矿井水，第一反渗透膜单元的产水口与第二反渗透膜单元的进水口连接，第一反渗透膜单元的浓水口与纳滤膜单元的进水口连接；第二反渗透膜单元的浓水口与第三反渗透膜单元的进水口连接，第二反渗透膜单元的产水合格后回用；纳滤膜单元的产水口与第三反渗透膜单元的进水口连接，纳滤膜单元的浓水排出收集；第三反渗透膜单元的产水口与第二反渗透膜单元的进水口连接，第三反渗透膜单元的浓水排出收集。本发明将高矿化度矿井水进行脱盐，从而使出水能够再利用，提高水资源利用，增加环保效益。
Description
技术领域
本发明属于污废水处理技术领域，具体是一种高矿化度矿井水脱盐装置及脱盐方法。
背景技术
高矿化度矿井水——采煤过程中产生的一类矿井水，矿化度(无机盐总含量)大于1000mg/L，硬度相应较高。矿化度主要来自K+,Ca2+,Na+,Mg2+,Cl-,SO4 2-等离子，还有可能存在一些有机污染物。
超滤原理——超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一，以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在20－1000A°之间。
反渗透原理——反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。
现有的高矿化度矿井水处理技术主要有常规的混凝沉淀、氧化过滤消毒等，而我国的采煤区域主要集中在缺水的西部地区，许多企业面临着水资源短缺的难题，甚至出现职工生活用水困难的问题，部分企业已经开始尝试将高矿化度矿井水处理后用于生活用水，国家政策方向也在往这方面规范化推进。而常规处理手段难以满足高矿化度矿井水的回用要求，针对高矿化度矿井水回用的矿化度要求，常采用膜处理技术来脱盐，降低水的矿化度。主要是通过超滤来对矿井水进行预处理，过滤分离其中较大的颗粒物质，然后进入到反渗透系统中对无机盐及可能存在的一些有机物进行分离浓缩。
中国专利CN103449571B公开了一种矿井水处理方法及装置，包括：进水流量调节阀、反渗透膜组件、纳滤膜组件和浓水流量调节阀；其中，进水流量调节阀用于将高压矿井水注入反渗透膜组件；反渗透膜组件用于将高压矿井水进行过滤，形成第一产品水和第一浓水，且用于将第一浓水注入纳滤膜组件的进口；纳滤膜组件用于将第一浓水进行过滤形成第二产品水和第二浓水，且纳滤膜组件的产品水出口与反渗透膜组件的产品水出口通过管路汇聚至第三产品水出口。但该专利是常规的级段组合方法，反渗透后浓水采用纳滤来进一步除盐，纳滤产水再返回反渗透脱盐的循环组合方法。通常如果要增加脱盐率需要通过增加反渗透单元段数，但通过单一增加段数来提高脱盐率会使得浓水含盐量越来越高，使得后段反渗透膜的进水浓度越来越大，膜堵塞较快。除此之外，还可以通过改进膜材料、发明新的清洗方法、添加各类新型药剂和其他方法再耦合等措施来解决膜污染堵塞问题，但往往会提高投资和处理成本。
发明内容
本发明提供了一种高矿化度矿井水脱盐装置及脱盐方法，本发明通过纳滤膜和反渗透膜组合处理高矿化度矿井水，通过本发明将高矿化度矿井水进行脱盐，从而使出水能够再利用，提高水资源利用，增加环保效益。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种高矿化度矿井水脱盐装置，所述脱盐装置包括第一反渗透膜单元、第二反渗透膜单元、第三反渗透膜单元以及纳滤膜单元；
所述第一反渗透膜单元的进水口连通高矿化度矿井水，第一反渗透膜单元的产水口与第二反渗透膜单元的进水口连接，第一反渗透膜单元的浓水口与纳滤膜单元的进水口连接；
第二反渗透膜单元的浓水口与第三反渗透膜单元的进水口连接，第二反渗透膜单元的产水合格后回用；
纳滤膜单元的产水口与第三反渗透膜单元的进水口连接，纳滤膜单元的浓水排出收集；
第三反渗透膜单元的产水口与第二反渗透膜单元的进水口连接，第三反渗透膜单元的浓水排出收集。
本发明还提供了上述高矿化度矿井水脱盐装置的脱盐方法，所述脱盐方法包括以下步骤：
预处理后的高矿化度矿井水通入第一反渗透膜单元进行处理，第一反渗透膜单元处理得到的产水通入第二反渗透膜单元进行处理，第二反渗透膜单元处理得到的产水合格后回用；
第一反渗透膜单元处理得到的浓水通入纳滤膜单元进行处理，纳滤膜单元处理得到的产水通入第三反渗透膜单元进行处理，第三反渗透膜单元处理得到的产水通入第二反渗透膜单元进行处理；
纳滤膜单元处理得到的浓水和第三反渗透膜单元处理得到的浓水排放收集。
本发明中，所述预处理为脱碳和活性炭过滤。
本发明中，第一反渗透膜单元的产水回收率控制在65％～70％；纳滤膜单元的产水回收率控制在70％～80％；第二反渗透膜单元产水回收率控制在80％～85％；第三反渗透膜单元的产水回收率控制在80％～85％。
具体地，本发明中，高矿化度矿井水经过预处理之后(脱碳与活性炭)，进入膜除盐系统。废水首先通过高压泵进入第一反渗透膜单元，回收率控制在65％～70％；第一反渗透膜单元的浓水通过循环泵进入第一纳滤膜单元，产水进入第三反渗透膜单元；第一纳滤膜单元的回收率控制在70％～80％；第一纳滤膜单元的浓水排出收集，产水进入第二反渗透膜单元；第二反渗透膜单元的回收率控制在80％～85％；第二反渗透膜单元的浓水排出收集，产水进入第三反渗透膜单元；第三反渗透膜单元的回收率控制在80％～85％；第三反渗透膜单元的浓水通过循环泵进入第二反渗透膜单元再次处理，产水合格后回用。
本发明通过采用纳滤膜和反渗透膜连接方式来处理采煤所产生的高矿化度矿井水，结合控制各膜单元的回收率：第一反渗透膜单元的回收率控制在65％～70％；第一纳滤膜单元的回收率控制在70％～80％；第二反渗透膜单元的回收率控制在80％～85％；第三反渗透膜单元的回收率控制在80％～85％，从而使得膜堵塞问题得到减缓，并且使得产水合格得以回用。
本发明的产水合格指的是所得产水可达到饮用水标准，符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749－2006)。本发明的回收率控制均为产水回收率控制。
本发明采用的反渗透膜单元和纳滤膜单元均可采用现有的反渗透和纳滤膜单元，可商业购买得到。
本发明采用反渗透膜与纳滤膜交叉叠置的多级强化膜浓缩处理方法，一段膜浓水为量最大，浓度仅次于3段式RO浓水。通过第一纳滤膜单元交叉处置第一反渗透膜单元的浓水，且设定回收率在70～80％，再将纳滤产水进第二反渗透膜单元浓缩，通过交叉叠置的方法，膜浓水经过纳滤后再进反渗透，以及产水进第三反渗透膜单元后的浓水再进第二反渗透膜单元浓缩，大大减轻了膜压力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)传统的两段式或三段式，浓水经过多段浓缩来达到回收率的指标，膜的负荷随段数增加越来越高，进水含盐量也越来越高，造成膜会很容易堵塞，使用寿命也会降低。而本发明通过纳滤和反渗透膜单元组合连接方式及回收率控制来减少膜堵塞问题，延长膜使用寿命。
2)传统脱盐装置中膜使用寿命运行条件一般为3年左右，采用本发明的脱盐装置及脱盐方法可将膜使用寿命延长至4年以上。
附图说明
图1为本发明脱盐装置的示意图；
其中，C表示浓水，P表示产水。
具体实施方式
下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，一种高矿化度矿井水脱盐装置，所述脱盐装置包括第一反渗透膜单元、第二反渗透膜单元、第三反渗透膜单元以及纳滤膜单元；
所述第一反渗透膜单元的进水口连通高矿化度矿井水，第一反渗透膜单元的产水口与第二反渗透膜单元的进水口连接，第一反渗透膜单元的浓水口与纳滤膜单元的进水口连接；
第二反渗透膜单元的浓水口与第三反渗透膜单元的进水口连接，第二反渗透膜单元的产水合格后回用；
纳滤膜单元的产水口与第三反渗透膜单元的进水口连接，纳滤膜单元的浓水排出收集；
第三反渗透膜单元的产水口与第二反渗透膜单元的进水口连接，第三反渗透膜单元的浓水排出收集。
实施例2
高矿化度矿井水(采煤过程中产生的一类矿井水，矿化度(无机盐总含量)大于1000mg/L)经过预处理之后(脱碳与活性炭)，进入膜除盐系统。本系统废水首先通过高压泵进入第一反渗透膜单元，回收率控制在65％～70％；第一反渗透膜单元的浓水通过循环泵进入第一纳滤膜单元，产水进入第三反渗透膜单元；第一纳滤膜单元的回收率控制在70％～80％；第一纳滤膜单元的浓水排出收集，产水进入第二反渗透膜单元；第二反渗透膜单元的回收率控制在80％～85％；第二反渗透膜单元的浓水排出收集，产水进入第三反渗透膜单元；第三反渗透膜单元的回收率控制在80％～85％；第三反渗透膜单元的浓水通过循环泵进入第二反渗透膜单元再次处理，产水合格后回用。
本实施例的脱碳和活性炭过滤均为领域内常规工艺。
采用本发明的脱盐装置及脱盐方法可将膜使用寿命延长至4年以上。本发明的产水合格指的是所得产水可达到饮用水标准，符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749－2006)。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种高矿化度矿井水脱盐装置，所述脱盐装置包括第一反渗透膜单元、第二反渗透膜单元、第三反渗透膜单元以及纳滤膜单元；
其特征在于，所述第一反渗透膜单元的进水口连通高矿化度矿井水，第一反渗透膜单元的产水口与第二反渗透膜单元的进水口连接，第一反渗透膜单元的浓水口与纳滤膜单元的进水口连接；
第二反渗透膜单元的浓水口与第三反渗透膜单元的进水口连接，第二反渗透膜单元的产水合格后回用；
纳滤膜单元的产水口与第三反渗透膜单元的进水口连接，纳滤膜单元的浓水排出收集；
第三反渗透膜单元的产水口与第二反渗透膜单元的进水口连接，第三反渗透膜单元的浓水排出收集。
2.基于权利要求1所述高矿化度矿井水脱盐装置的脱盐方法，所述脱盐方法包括以下步骤：
预处理后的高矿化度矿井水通入第一反渗透膜单元进行处理，第一反渗透膜单元处理得到的产水通入第二反渗透膜单元进行处理，第二反渗透膜单元处理得到的产水合格后回用；
第一反渗透膜单元处理得到的浓水通入纳滤膜单元进行处理，纳滤膜单元处理得到的产水通入第三反渗透膜单元进行处理，第三反渗透膜单元处理得到的产水通入第二反渗透膜单元进行处理；
纳滤膜单元处理得到的浓水和第三反渗透膜单元处理得到的浓水排放收集。
3.根据权利要求2所述的脱盐方法，其特征在于，所述预处理为脱碳和活性炭过滤。
4.根据权利要求2所述的脱盐方法，其特征在于，第一反渗透膜单元的产水回收率控制在65％～70％；纳滤膜单元的产水回收率控制在70％～80％；第二反渗透膜单元产水回收率控制在80％～85％；第三反渗透膜单元的产水回收率控制在80％～85％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211130 |