CN206033319U - 一种正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，包括原水箱、正渗透单元、汲取液循环回收单元，采用无机盐水溶液为汲取液的正渗透单元包括稀释汲取液箱、浓缩单元和浓缩汲取液箱，该稀释汲取液箱出水口连接至浓缩单元，该浓缩汲取液箱的入水口连接至浓缩单元，其中，浓缩单元由若干级浓缩装置串联组成，每个浓缩装置包括纳滤装置、反渗透装置和淡水箱。本实用新型采用纳滤装置结合反渗透装置来回收汲取液，综合能耗和运行成本低更低。由于采用无机盐水溶液，无机盐溶解度高、汲取液浓度更高、渗透压更高，使正渗透能够最大限度的浓缩原水，具有成本低廉、来源广泛、无腐蚀和气体泄漏的风险。

Description

一种正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，具体涉及一种正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统。

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。

因此，目前常用的汲取液为单纯含一价离子的无机盐溶液或者单纯含二价离子的无机盐溶液，结合反渗透装置进行回收。该方法只能用于低浓度废水的浓缩，而往往不能实现高浓盐水的浓缩和零排放，且整套系统在实际运行过程中，反渗透装置运行压力高，通常需要配备超级双相钢材质的设备和管路，以对应反渗透高压及腐蚀性，生产成本较高。采用单纯含一价离子的无机盐溶液或者单纯含二价离子的无机盐溶液作为汲取液，配置较为繁琐。因而如何开发合适的汲取液及高浓盐水浓缩和零排放的装置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正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统。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：

一种正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，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，采用无机盐水溶液为汲取液的正渗透单元包括通过管道依次连接的稀释汲取液箱、浓缩单元和浓缩汲取液箱，所述稀释汲取液箱出水口连接至浓缩单元，所述浓缩汲取液箱的入水口连接至浓缩单元，其中，所述浓缩单元由若干级浓缩装置串联组成，每个浓缩装置包括纳滤装置、反渗透装置和淡水箱。

本实用新型正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，进一步地，所述正渗透单元包括第一至第N段正渗透机构。

本实用新型正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，进一步地，所述正渗透单元优选包括第一段正渗透机构、第二段正渗透机构和第三段正渗透机构。

本实用新型正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，进一步地，所述纳滤装置产水口连接所述反渗透装置入水口，所述淡水箱入水口连接至反渗透装置产水口，用于将反渗透产水回用。

本实用新型正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，进一步地，第一级所述浓缩装置的纳滤装置浓水口与反渗透装置浓水口混合后进入下一级所述的浓缩装置进行进一步浓缩，下一级所述浓缩装置与第一级所述浓缩装置一致，每一级浓缩装置的反渗透装置产水口接至淡水箱，所述淡水箱内反渗透产水用于回用。

本实用新型正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，进一步地，最后一级所述纳滤装置浓水口与反渗透装置浓水口混合后进入浓缩汲取液箱作为正渗透单元的汲取液。

本实用新型正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，进一步地，所述浓缩单元优选包括三级浓缩装置。

本实用新型正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，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本实用新型采用的汲取液为NaCl和MgCl₂、NaCl和MgSO₄、NaCl和CaCl₂一价离子和二价正离子或者二价负离子的混合无机盐溶液；

②本实用新型采用纳滤装置结合反渗透装置来回收汲取液，与传统反渗透工艺回收汲取液相比，综合能耗和运行成本低更低；

③本实用新型采用的无机盐水溶液，无机盐溶解度高、汲取液浓度更高、渗透压更高，使正渗透能够最大限度的浓缩原水，该无机盐溶液的汲取液容易配制，且成本低廉、来源广泛，无腐蚀和气体泄漏的风险；

④本实用新型采用的无机盐水溶液，无需考虑正渗透膜汲取液反向扩散以及对原水离子截留率较低的问题，即使出现反向扩散较大需要补充的情况，由于无机盐成本低廉，其成本可基本忽略不计或者以零排放系统的最终产品进行补充。

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是本实用新型正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的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 第一段正渗透机构 22 第二段正渗透机构

23 第三段正渗透机构 3 稀释汲取液箱

4 浓缩单元 5 浓缩汲取液箱

6 浓缩装置 61 纳滤装置

62 反渗透装置 63 淡水箱

7 浓盐水箱

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，本实用新型正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，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，采用无机盐水溶液为汲取液的正渗透单元2包括通过管道依次连接的稀释汲取液箱3、浓缩单元4和浓缩汲取液箱5。

本实用新型所采用的汲取液包括但不限于NaCl和MgCl₂、NaCl和MgSO₄、NaCl和CaCl₂，该汲取液配制浓度随系统的需要在1～40％之间变化，其溶解度高、汲取液浓度更高、渗透压更高，使正渗透能够最大限度的浓缩原水，该无机盐溶液的汲取液容易配制，且成本低廉、来源广泛，无腐蚀和气体泄漏的风险。采用本实用新型无机盐水溶液，无需考虑正渗透膜汲取液反向扩散以及对原水离子截留率较低的问题，即使出现反向扩散较大需要补充的情况，由于无机盐成本低廉，其成本可基本忽略不计或者以零排放系统的最终产品进行补充。

参见图1，所述稀释汲取液箱3出水口连接至浓缩单元4，所述浓缩汲取液箱5的入水口连接至浓缩单元4，其中，所述浓缩单元4由若干级浓缩装置6串联组成，每个浓缩装置6包括纳滤装置61、反渗透装置62和淡水箱63。因此，本实用新型汲取液的回收工艺用纳滤装置61分离一价和二价离子，一价离子溶液进入反渗透装置62进行浓缩，反渗透装置62产水回用，浓水和纳滤装置61浓水混合再次进入一级纳滤装置61和反渗透装置62。反渗透装置62产水回用，反渗透浓水和纳滤膜浓水混合后回收用于汲取液，使汲取液回收工艺通过计算达到一个物料平衡。

应当说明的是，所述正渗透单元2包括第一至第N段正渗透机构。优选地，对于通常过滤的物料而言，所述正渗透单元2包括第一段正渗透机构21、第二段正渗透机构22和第三段正渗透机构23。具体地，所述纳滤装置61产水口连接所述反渗透装置62入水口，所述淡水箱63入水口连接至反渗透装置62产水口，用于将反渗透产水回用。

结合本实用新型一较佳的实施方式，可根据物料计算需要数量级的浓缩装置6，如图1所示浓缩单元4优选包括三级浓缩装置6。第一级所述浓缩装置6的纳滤装置61浓水口与反渗透装置62浓水口混合后进入下一级所述的浓缩装置6进行进一步浓缩，下一级所述浓缩装置6与第一级所述浓缩装置6一致，每一级浓缩装置6的反渗透装置62产水口接至淡水箱63，所述淡水箱63内反渗透产水用于回用。浓缩至最后一级浓缩装置6时，最后一级所述纳滤装置61浓水口与反渗透装置62浓水口混合后进入浓缩汲取液箱5作为正渗透单元2的汲取液。参见图1，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稀释汲取液箱3，稀释汲取液进入浓缩单元4浓缩后，产出的浓汲取液进入正渗透单元2使用。根据物料计算需要数量的纳滤装置61和反渗透装置62，即可以设置一个或多个浓缩单元4，纳滤装置61分离一价和二价离子，一价离子溶液进入反渗透装置62进行浓缩，反渗透装置62产水回用，浓水和纳滤装置61浓水混合再次进入一级纳滤装置61和反渗透装置62。反渗透装置62产水回用，反渗透浓水和纳滤膜浓水混合后回收用于汲取液。

因此，本实用新型采用纳滤装置结合反渗透装置来回收汲取液，与传统反渗透工艺回收汲取液相比，综合能耗和运行成本低更低。由于本实用新型采用的无机盐水溶液，无机盐溶解度高、汲取液浓度更高、渗透压更高，使正渗透能够最大限度的浓缩原水，该无机盐溶液的汲取液容易配制，且成本低廉、来源广泛，无腐蚀和气体泄漏的风险。并且，采用无机盐水溶液无需考虑正渗透膜汲取液反向扩散以及对原水离子截留率较低的问题，即使出现反向扩散较大需要补充的情况，由于无机盐成本低廉，其成本可基本忽略不计或者以零排放系统的最终产品进行补充。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 (8)

1.一种正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，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：采用无机盐水溶液为汲取液的正渗透单元(2)包括通过管道依次连接的稀释汲取液箱(3)、浓缩单元(4)和浓缩汲取液箱(5)，所述稀释汲取液箱(3)出水口连接至浓缩单元(4)，所述浓缩汲取液箱(5)的入水口连接至浓缩单元(4)，其中，所述浓缩单元(4)由若干级浓缩装置(6)串联组成，每个浓缩装置(6)包括纳滤装置(61)、反渗透装置(62)和淡水箱(63)。

2.根据权利要求1所述的一种正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，其特征在于：所述正渗透单元(2)包括第一至第N段正渗透机构。

3.根据权利要求2所述的一种正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，其特征在于：所述正渗透单元(2)优选包括第一段正渗透机构(21)、第二段正渗透机构(22)和第三段正渗透机构(23)。

4.根据权利要求1所述的一种正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，其特征在于：所述纳滤装置(61)产水口连接所述反渗透装置(62)入水口，所述淡水箱(63)入水口连接至反渗透装置(62)产水口，用于将反渗透产水回用。

5.根据权利要求1所述的一种正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，其特征在于：第一级所述浓缩装置(6)的纳滤装置(61)浓水口与反渗透装置(62)浓水口混合后进入下一级所述的浓缩装置(6)进行进一步浓缩，下一级所述浓缩装置(6)与第一级所述浓缩装置(6)一致，每一级浓缩装置(6)的反渗透装置(62)产水口接至淡水箱(63)，所述淡水箱(63)内反渗透产水用于回用。

6.根据权利要求5所述的一种正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，其特征在于：最后一级所述纳滤装置(61)浓水口与反渗透装置(62)浓水口混合后进入浓缩汲取液箱(5)作为正渗透单元(2)的汲取液。

7.根据权利要求1所述的一种正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，其特征在于：所述浓缩单元(4)优选包括三级浓缩装置(6)。

8.根据权利要求1所述的一种正渗透汲取液工艺为纳滤和反渗透的循环再生系统，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)。