CN205773801U - 一种无机盐汲取液循环再生系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无机盐汲取液循环再生系统，包括原水箱、正渗透单元、汲取液循环回收单元，该正渗透单元包括第1个至第N个正渗透机构，汲取液循环回收单元包括反渗透汲取单元和电渗析汲取单元，该反渗透汲取单元包括反渗透稀释汲取液箱、反渗透装置和反渗透浓缩汲取液箱，该电渗析汲取单元包括与电渗析稀释汲取液箱、电渗析装置和电渗析浓缩汲取液箱用。本实用新型电渗析装置作为流程后若干个正渗透汲取液浓缩，反渗透装置作为流程前若干个正渗透汲取液浓缩，极大节省浓缩工艺能耗和运行成本低，其工艺流程简单，浓缩回用效果好，并具有过程控制简单、回收水水质佳等特点。

Description

一种无机盐汲取液循环再生系统

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，具体涉及一种无机盐汲取液循环再生系统。

背景技术

正渗透是一种自然现象，但同样也是近年来发展起来的一种浓度驱动的新型膜分离技术，它是依靠选择性渗透膜两侧的渗透压差为驱动力自发实现水传递的膜分离过程，是目前世界膜分离领域研究的热点之一。正渗透是指水从较高水化学势(或较低渗透压)侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学势(或较高渗透压)侧区域的过程。在具有选择透过性膜的两侧分别放置两种具有不同渗透压的溶液，一种为具有较低渗透压的原料液，另一种为具有较高渗透压的驱动溶液，正渗透正是应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，才使得水能自发地从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液—侧。

相对于其他压力驱动的膜分离过程如微滤、超滤和反渗透技术，正渗透具有许多独特的优点，如低压甚至无压操作，因而能耗较低对许多污染物几乎完全截留，分离效果好；低膜污染特征；膜过程和设备简单等。在许多领域，特别是在海水淡化、饮用水处理和废水处理中表现出很好的应用前景。

正渗透过程无需外加压力，通过具有高渗透压的汲取液，可以透过半渗透膜将水分子自发的由低渗透压的原水侧汲取出来，而且将原水中的其他溶质截留，然后再采用其他工艺将水从被稀释的汲取液中分离出来，最终获得纯净的水，汲取液可以循环利用。这一过程的实现需要几个必要条件：一是可允许水通过而截留其他溶质分子或离子的选择性渗透膜及膜组件；二是提供驱动力的汲取液；三是对稀释后的汲取液再浓缩途径。由于正渗透过程无需额外施加能量驱动，整个工艺的主要能耗集中在汲取液再生过程，因此，汲取液再生过程直接关系整个正渗透系统的运行成本。理想的汲取液应具有以下特征：高溶解度、低分子质量以产生高渗透压，能够用简单经济的方法分离或再生，与膜兼容性好，惰性、稳定、无毒、接近中性。

目前常用的汲取液及其回收工艺如氨和二氧化碳混合气体溶解水中形成(NH₄)₂CO₃复合溶液，以此为汲取液可产生很高的渗透压驱动力，使水分子渗透过膜，稀释后的汲取液可以通过加热蒸发分解其中的溶质而得到循环利用，分解后氨和二氧化碳通过冷凝回收再溶解到汲取液中进行重复使用，除去了溶解氨和二氧化碳以后的水即为比较纯净的水。

上述采用碳铵类汲取液的主要问题是其分解和吸收过程复杂，不易控制，能耗高并且容易泄漏产生氨气，对工业企业用户构成隐患。而采用传统无机盐为汲取液并使用反渗透进行回收只能用于低浓度废水的浓缩，而不能实现高浓盐水的浓缩和零排放，且反渗透系统运行压力高，设备和管路等均要求超级双相钢材质，耐压耐腐蚀，因此投资成本也较高。因此，因此，研发一种能耗低、运行成本低、总投资低、回收浓度较高的无机盐汲取液循环再生系统成为亟待解决的问题。

实用新型内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种无机盐汲取液循环再生系统，解决现有碳铵类汲取液分解和吸收过程复杂、不易控制、能耗高且容易泄漏产生氨气、构成隐患的问题，同样能解决传统无机盐汲取液反渗透回收仅限于低浓度废水浓缩、难以实现高浓盐水的浓缩和零排放、系统运行压力高、设备管路材质要求高、投资成本较高等问题。为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

一种无机盐汲取液循环再生系统，包括原水箱、与原水箱连接的正渗透单元、与所述正渗透单元连接的汲取液循环回收单元，所述正渗透单元包括第1个至第N个正渗透机构，所述汲取液循环回收单元包括M段反渗透汲取单元和N－M段电渗析汲取单元，其中，M、N为任意自然数，且N>M，每个所述反渗透汲取单元包括反渗透稀释汲取液箱、反渗透装置和反渗透浓缩汲取液箱，经M段正渗透机构稀释的汲取液经反渗透稀释汲取液箱进入反渗透装置，反渗透浓水进入反渗透浓缩汲取液箱作为M段正渗透机构汲取液，每个所述电渗析汲取单元包括电渗析稀释汲取液箱、电渗析装置和电渗析浓缩汲取液箱，经N-M段正渗透机构稀释的汲取液经电渗析稀释汲取液箱进入电渗析装置，电渗析浓水进入电渗析浓缩汲取液箱作为N-M段正渗透机构的汲取液，电渗析产水进入M段反渗透汲取液单元的反渗透装置回用。

本实用新型无机盐汲取液循环再生系统进一步地，所述正渗透单元优选包括第1个段正渗透机构和第2个正渗透机构。

本实用新型无机盐汲取液循环再生系统进一步地，第2个正渗透机构出水口经电渗析稀释汲取液箱连接至电渗析装置进水口，使第2个正渗透机构稀释的汲取液经进入电渗析装置，第2个正渗透机构进水口电渗析浓缩汲取液箱连接至电渗析装置产水口，使电渗析浓水进入电渗析浓缩汲取液箱作为第2个正渗透机构的汲取液。

本实用新型无机盐汲取液循环再生系统进一步地，所述反渗透装置出水口连接一用于将反渗透产水回用的淡水箱。

本实用新型无机盐汲取液循环再生系统进一步地，与所述正渗透单元还连接设置一用于回收浓水的浓盐水箱。

借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：

①本实用新型电渗析装置作为流程后若干个正渗透汲取液浓缩，反渗透装置作为流程前若干个正渗透汲取液浓缩，极大的节省了浓缩工艺能耗，运行成本低，降低了整个汲取液循环再生工艺的投资成本；

②本实用新型工艺流程简单，根据所采用汲取液，电渗析装置可将汲取液浓缩至28％，故用电渗析装置作为流程后若干个正渗透汲取液浓缩工艺，以此产生很高的渗透压回用于正渗透膜分离系统；

③本实用新型浓缩单元，其占地面积极小，过程控制简单，可避免电渗析膜污堵和结垢，延长清洗周期和使用寿命，利用正渗透膜抗污染的优点可减少对预处理工艺的需求甚至取消预处理工艺。本实用新型运行成本低，适应溶解性固体总量的波动范围广，反渗透产水作为回收水，回收水水质佳。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型无机盐汲取液循环再生系统结构示意图。

图中各附图标记的含义如下。

1 原水箱 2 正渗透单元

21 第1个段正渗透机构 22 第2个正渗透机构

3 反渗透稀释汲取液箱 31 电渗析稀释汲取液箱

4 反渗透装置 5 电渗析浓缩汲取液箱

51 反渗透浓缩汲取液箱 5 浓缩汲取液箱

6 淡水箱 7 浓盐水箱

8 电渗析装置

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，不用来限制本实用新型的范围。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

正渗透技术是目前水处理前沿技术，可用于高污染废水的回用和浓缩，也可用于反渗透浓盐水的进一步浓缩及零排放系统、特种物料的分离提纯等领域。可缩短工艺流程，减少膜污染，延长使用寿命，有效降低能耗。具体优势，首先，用于反渗透浓盐水浓缩及零排放系统时，与其他技术相比运行能耗低、投资成本低。其次，进水条件宽泛，产水水质稳定回收率高，最后浓缩的浓水可直接进结晶器，无需传统蒸发技术所需的高压蒸汽系统，正渗透系统管路和设备简单，并且无需选用耐腐蚀、耐高温材料。再次，其运行费用低，操作自动化程度高模块化设计，占地面积少，建设周期短。

如图1所示，本实用新型无机盐汲取液循环再生系统，包括原水箱1、与原水箱1连接的正渗透单元2、与所述正渗透单元2连接的汲取液循环回收单元。所述正渗透单元2包括第1个至第N个正渗透机构，所述汲取液循环回收单元包括M段反渗透汲取单元和N－M段电渗析汲取单元，其中，M、N为任意自然数，且N>M，每个所述反渗透汲取单元包括反渗透稀释汲取液箱3、反渗透装置4和反渗透浓缩汲取液箱51，经M段正渗透机构稀释的汲取液经反渗透稀释汲取液箱3进入反渗透装置4，反渗透浓水进入反渗透浓缩汲取液箱51作为M段正渗透机构21汲取液，每个所述电渗析汲取单元包括电渗析稀释汲取液箱31、电渗析装置8和电渗析浓缩汲取液箱5，经N-M段正渗透机构稀释的汲取液经电渗析稀释汲取液箱31进入电渗析装置8，电渗析浓水进入电渗析浓缩汲取液箱5作为N-M段正渗透机构的汲取液，电渗析产水进入M段反渗透汲取液单元的反渗透装置4回用。

参见图1，结合本实用新型一较佳的实施方式来看，所述正渗透单元2优选包括第1个正渗透机构21和第2个正渗透机构22。第2个正渗透机构22出水口经电渗析稀释汲取液箱31连接至电渗析装置8进水口，使第2个正渗透机构22稀释的汲取液经电渗析稀释汲取液箱31进入电渗析装置8。第2个正渗透机构22进水口经电渗析浓缩汲取液箱5连接至电渗析装置8产水口，使电渗析浓水进入电渗析浓缩汲取液箱5作为第2个正渗透机构22的汲取液。由于以该电渗析装置8作为两个正渗透汲取液浓缩，反渗透装置4作为第1个正渗透汲取液浓缩，极大的节省了浓缩工艺能耗，运行成本低，且电渗析装置8直接作为第2个正渗透汲取液浓缩工艺，降低了整个汲取液循环再生工艺的投资成本。

应当说明的是，设置一用于接收反渗透装置4淡水的淡水箱6。并且，由第1个正渗透机构21和第2个正渗透机构22构成的正渗透单元2正渗透效果好。所述第1个正渗透机构21出水口经反渗透稀释汲取液箱3连接至反渗透装置4进水口，使第1个正渗透机构21稀释的汲取液经反渗透稀释汲取液箱3进入反渗透装置4。第1个正渗透机构21进水口经反渗透稀释汲取液箱3连接至反渗透装置4产水口，使反渗透浓水进入反渗透浓缩汲取液箱51作为第1个正渗透机构21的汲取液。该反渗透装置4产水作为用水回收水。此外，与所述正渗透单元2还连接设置一用于回收浓水，即回收合格的正渗透浓缩液的浓盐水箱7。

本实用新型工作时，原水箱1源水进入正渗透单元2，合格的浓缩液出料至浓盐水箱7。正渗透单元2内的汲取液由于具有较高的渗透压，与原水箱1中原液的压差相差很大，可将原液的水分吸收，而盐分被正渗透膜阻挡，汲取液吸收水分后变稀。稀释后的汲取液流出至反渗透稀释汲取液箱3，再进入反渗透装置4，反渗透浓水进入反渗透浓缩汲取液箱51作为第1个正渗透机构21汲取液，即反渗透浓水经反渗透浓缩汲取液箱51进入第1个正渗透机构21。而第2个正渗透机构22进水口经电渗析浓缩汲取液箱5连接至电渗析装置8产水口，即第2个正渗透机构22稀释的汲取液经电渗析稀释汲取液箱31进入电渗析装置8，使电渗析浓水进入电渗析浓缩汲取液箱5作为第2个正渗透机构22的汲取液。电渗析装置8产水口连接反渗透装置4进水口，使电渗析产水进入所述反渗透装置4回用。

因此，本实用新型用以电渗析装置8作为流程后若干个正渗透汲取液浓缩，反渗透装置4作为流程前若干个正渗透汲取液浓缩，极大的节省了浓缩工艺能耗，运行成本低，降低了整个汲取液循环再生工艺的投资成本。其次本实用新型工艺流程简单，根据所采用汲取液，电渗析装置8可将汲取液浓缩至28％，故用电渗析装置8作为流程后若干个正渗透汲取液浓缩工艺，以此产生很高的渗透压回用于正渗透膜分离系统。再次本实用新型浓缩单元，其占地面积极小，过程控制简单，可避免电渗析膜污堵和结垢，延长清洗周期和使用寿命，利用正渗透膜抗污染的优点可减少对预处理工艺的需求甚至取消预处理工艺。本实用新型运行成本低，适应溶解性固体总量的波动范围广，反渗透产水作为回收水，回收水水质佳。本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无机盐汲取液循环再生系统，包括原水箱(1)、与原水箱(1)连接的正渗透单元(2)、与所述正渗透单元(2)连接的汲取液循环回收单元，其特征在于：

所述正渗透单元(2)包括第1个至第N个正渗透机构，

所述汲取液循环回收单元包括M段反渗透汲取单元和N－M段电渗析汲取单元，其中，M、N为任意自然数，且N>M，

每个所述反渗透汲取单元包括反渗透稀释汲取液箱(3)、反渗透装置(4)和反渗透浓缩汲取液箱(51)，经M段正渗透机构稀释的汲取液经反渗透稀释汲取液箱(3)进入反渗透装置(4)，反渗透浓水进入反渗透浓缩汲取液箱(51)作为M段正渗透机构(21)汲取液，

每个所述电渗析汲取单元包括电渗析稀释汲取液箱(31)、电渗析装置(8)和电渗析浓缩汲取液箱(5)，经N-M段正渗透机构稀释的汲取液经电渗析稀释汲取液箱(31)进入电渗析装置(8)，电渗析浓水进入电渗析浓缩汲取液箱(5)作为N-M段正渗透机构的汲取液，电渗析产水进入M段反渗透汲取液单元的反渗透装置(4)回用。

2.根据权利要求1所述的一种无机盐汲取液循环再生系统，其特征在于：所述正渗透单元(2)优选包括第1个正渗透机构(21)和第2个正渗透机构(22)。

3.根据权利要求2所述的一种无机盐汲取液循环再生系统，其特征在于：第2个正渗透机构(22)出水口经电渗析稀释汲取液箱(31)连接至电渗析装置(8)进水口，使第2个正渗透机构(22)稀释的汲取液进入电渗析装置(8)，第2个正渗透机构(22)进水口经电渗析浓缩汲取液箱(5)连接至电渗析装置(8)产水口，使电渗析浓水进入电渗析浓缩汲取液箱(5)作为第2个正渗透机构(22)的汲取液。

4.根据权利要求1所述的一种无机盐汲取液循环再生系统，其特征在于：所述反渗透装置(4)出水口连接一用于将反渗透产水回用的淡水箱(6)。

5.根据权利要求1所述的一种无机盐汲取液循环再生系统，其特征在于：与所述正渗透单元(2)还连接设置一用于回收浓水的浓盐水箱(7)。