CN207699318U - 多段式正渗透浓缩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多段式正渗透浓缩装置，属于海水浓缩制盐技术领域，该装置由N段正渗透单元串联构成多段正渗透浓缩装置，N取大于1的自然数；正渗透单元包括原料液储存器和原料液泵送管路、驱动液储存器和驱动液泵送管路，段前承接原料液进入管路连接所在正渗透单元上游段正渗透单元的段后承接原料液排出管路；段后承接原料液排出管路连接所在正渗透单元下游段正渗透单元的段前承接原料液进入管路；每个正渗透单元的段内正渗透膜组的原料液经程和驱动液经程之间形成膜间错流，进行膜间物质交换；正渗透单元以单元段为单位上下游串接构成段内循环浓缩的多段式正渗透浓缩装置。本装置可大幅提高劳动生产率，降低土地占用面积。

Description

多段式正渗透浓缩装置

技术领域

本实用新型涉及海水浓缩制盐技术领域，具体地说是一种多段式正渗透浓缩装置。

背景技术

正渗透是一种新型的膜分离技术，近年来以其低能耗、耐污染等特性日益受到关注，并获得了迅速的发展。该技术以膜两侧的渗透压差为推动力，使原料液中的水分扩散进入汲取液中，而溶质不能透过，从而达到浓缩的目的。由于该过程中不需要外加的驱动力，所以该过程理论能耗较低。但现有的正渗透技术仍然存在能耗偏高的问题，就目前来看，正渗透过程中的能耗主要来自于两个方面，一是汲取液循环再生所需要耗费的能量，二是维持料液流动的循环泵所消耗的能量。因此，如果可以降低甚至消除汲取液循环再生所需要的能量，正渗透过程的能耗必将大大降低，有利于推动正渗透技术的发展和大规模应用。

而在目前海盐生产过程中，一方面依赖于传统的日晒法制盐，劳动生产率低，占地面积大，受气候和地理位置影响严重，迫切的需要新型的浓缩工艺提高生产效率，摆脱日晒法的制约；另一方面制盐后剩余的结晶母液难以利用，处置困难。

发明内容

本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种多段式正渗透浓缩装置。

本实用新型的技术方案是按以下方式实现的，该多段式正渗透浓缩装置由N段正渗透单元串联构成多段正渗透浓缩装置，N取大于1的自然数；

正渗透单元包括原料液储存器和原料液泵送管路、驱动液储存器和驱动液泵送管路，

段前承接原料液进入管路连通到原料液储存器，

原料液储存器连接原料液泵送管路，原料液泵送管路分流连接原料液泵送支路；

原料液泵送支路分别连通到段内正渗透膜组，原料液泵送支路于段内正渗透膜组的上游进入、下游输出，输出通过原料液汇流管路回流连接到原料液储存器，原料液储存器连接段后承接原料液排出管路；

段后承接驱动液进入管路连通到驱动液储存器，

驱动液储存器连接驱动液泵送管路，驱动液泵送管路分流连接驱动液泵送支路；

驱动液泵送支路分别连通到段内正渗透膜组，驱动液泵送支路于段内正渗透膜组的下游进入、上游输出，输出通过驱动液汇流管路回流连接到驱动液储存器，驱动液储存器连接段前承接驱动液排出管路；

段前承接原料液进入管路连接所在正渗透单元上游段正渗透单元的段后承接原料液排出管路；

段后承接原料液排出管路连接所在正渗透单元下游段正渗透单元的段前承接原料液进入管路；

段后承接驱动液进入管路连接所在正渗透单元下游段正渗透单元的段前承接驱动液排出管路；

段前承接驱动液排出管路连接所在正渗透单元上游段正渗透单元的段后承接驱动液进入管路；

每个正渗透单元的段内正渗透膜组的原料液经程和驱动液经程之间形成膜间错流，进行膜间物质交换；

正渗透单元以单元段为单位上下游串接构成段内循环浓缩的多段式正渗透浓缩装置。

原料液泵送管路上设置有原料液过滤器；

驱动液泵送管路上设置有驱动液过滤器。

段内正渗透膜组由正渗透膜单体通过串并联混合排布构成二维矩阵式段内正渗透膜组或三维立方阵式段内正渗透膜组。

正渗透膜单体采用平板膜、卷式膜或中空纤维膜中的一种或组合，膜的材质为聚酰胺或醋酸纤维素中的一种或组合。

正渗透膜单体的工况为温度控制在5～50℃，压力控制在0.01～0.5 MPa。

原料液过滤器和驱动液过滤器采用混凝沉淀、介质过滤、微滤、超滤和纳滤中的一种或组合的方式进行处理。

驱动液采用结晶母液作为正渗透驱动液，海水或卤水作为汲取原料液。

正渗透单元的段后承接原料液排出管路上配置有单元原料液浓度检测开关阀；单元原料液浓度检测开关阀待检测到本段原料液储存器的原料液浓缩到待排浓度后向下游段正渗透单元排送；

正渗透单元的段前承接驱动液排出管路上配置有单元驱动液浓度检测开关阀；单元驱动液浓度检测开关阀待检测到本段驱动液储存器的驱动液稀释到待排浓度后向上游段正渗透单元排送。

本实用新型与现有技术相比所产生的有益效果是：

本实用新型的多段式正渗透浓缩装置将正渗透技术与海盐生产过程相结合，一方面可以利用结晶母液作为正渗透过程的驱动液，解决了驱动液的来源和再生问题，大大降低了能耗；另一方面，通过正渗透技术浓缩海卤水，实现了海盐生产的工厂化，可以大幅提高劳动生产率，降低土地占用面积，摆脱传统的日晒法制盐的种种制约。

使用正渗透浓缩技术替代传统的日晒法制盐过程，在没有增加成本的前提下，大大提高了生产效率，降低了土地占用面积，摆脱了以前受气候和地理位置制约的诸多不便。

使用结晶母液作为正渗透浓缩过程的驱动液，使用后可以直接排放，解决了正渗透过程中汲取液再生能耗高的问题。

正渗透浓缩工艺大幅提高了汲取液的利用效率，对正渗透过程的改进都有极大的帮助。

本实用新型的多段式正渗透浓缩装置设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。

附图说明

附图1是本实用新型的多段式的结构示意图；

附图2是本实用新型的正渗透单元的结构示意图。

1、正渗透单元，

2、段前承接原料液进入管路，3、原料液储存器，4、原料液泵送管路，5、原料液泵送支路，6、段内正渗透膜组，7、原料液汇流管路，8、段后承接原料液排出管路，

9、段后承接驱动液进入管路，10、驱动液储存器，11、驱动液泵送管路，12、驱动液泵送支路，13、驱动液汇流管路，14、段前承接驱动液排出管路，

15、原料液经程，16、驱动液经程，

17、原料液过滤器，18、驱动液过滤器，

19、单元原料液浓度检测开关阀，

20、单元驱动液浓度检测开关阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的多段式正渗透浓缩装置作以下详细说明。

如附图所示，本实用新型的多段式正渗透浓缩装置由N段正渗透单元串联构成多段正渗透浓缩装置，N取大于1的自然数；

正渗透单元1包括原料液储存器和原料液泵送管路、驱动液储存器和驱动液泵送管路，

段前承接原料液进入管路2连通到原料液储存器3，

原料液储存器3连接原料液泵送管路4，原料液泵送管路4分流连接原料液泵送支路5；

原料液泵送支路5分别连通到段内正渗透膜组6，原料液泵送支路于段内正渗透膜组的上游进入、下游输出，输出通过原料液汇流管路7回流连接到原料液储存器，原料液储存器连接段后承接原料液排出管路8；

段后承接驱动液进入管路9连通到驱动液储存器10，

驱动液储存器10连接驱动液泵送管路11，驱动液泵送管路分流连接驱动液泵送支路12；

驱动液泵送支路12分别连通到段内正渗透膜组6，驱动液泵送支路于段内正渗透膜组的下游进入、上游输出，输出通过驱动液汇流管路13回流连接到驱动液储存器，驱动液储存器连接段前承接驱动液排出管路14；

段前承接原料液进入管路连接所在正渗透单元上游段正渗透单元的段后承接原料液排出管路；

段后承接原料液排出管路连接所在正渗透单元下游段正渗透单元的段前承接原料液进入管路；

段后承接驱动液进入管路连接所在正渗透单元下游段正渗透单元的段前承接驱动液排出管路；

段前承接驱动液排出管路连接所在正渗透单元上游段正渗透单元的段后承接驱动液进入管路；

每个正渗透单元的段内正渗透膜组6的原料液经程15和驱动液经程16之间形成膜间错流，进行膜间物质交换；

正渗透单元以单元段为单位上下游串接构成段内循环浓缩的多段式正渗透浓缩装置。

原料液泵送管路上设置有原料液过滤器17；

驱动液泵送管路上设置有驱动液过滤器18。

段内正渗透膜组由正渗透膜单体通过串并联混合排布构成二维矩阵式段内正渗透膜组或三维立方阵式段内正渗透膜组。

正渗透膜单体采用平板膜、卷式膜或中空纤维膜中的一种或组合，膜的材质为聚酰胺或醋酸纤维素中的一种或组合。

正渗透膜单体的工况为温度控制在5～50℃，压力控制在0.01～0.5 MPa。

原料液过滤器和驱动液过滤器采用混凝沉淀、介质过滤、微滤、超滤和纳滤中的一种或组合的方式进行处理。

驱动液采用结晶母液作为正渗透驱动液，海水或卤水作为汲取原料液。

正渗透单元的段后承接原料液排出管路上配置有单元原料液浓度检测开关阀19；单元原料液浓度检测开关阀待检测到本段原料液储存器的原料液浓缩到待排浓度后向下游段正渗透单元排送；

正渗透单元的段前承接驱动液排出管路上配置有单元驱动液浓度检测开关阀20；单元驱动液浓度检测开关阀待检测到本段驱动液储存器的驱动液稀释到待排浓度后向上游段正渗透单元排送。

该多段式正渗透浓缩装置是以结晶母液作为驱动液，在一定的温度和压力下，通过多段浓缩过程，提高海卤水浓度用于海盐生产的新工艺。在实际运用中，将预处理过的结晶母液和海卤水分别通入正渗透膜的两侧，通过膜两侧的浓度差对海卤水进行浓缩；为了提高汲取液的利用效率，可以将浓缩过程分为多段进行。

海卤水包括晒盐用的海水、卤水以及海水淡化的浓水等盐水，浓度在3°Bé以上，其中Cl^-浓度大于18g/L。所述的结晶母液为溶液蒸发结晶后剩余的母液，可以是日晒法制盐过程中产生的老卤，可以是真空蒸发技术剩余的母液，也可以是多种结晶母液的组合。

海卤水和结晶母液在进入正渗透工艺段之前可以进行预处理，处理方式包括混凝沉淀、介质过滤、微滤、超滤和纳滤中的一种或几种组合的方式，用以去除其中的杂质，以免对正渗透系统造成损害。

工艺分为包括两段、三段……以至于n段的多段浓缩进行，汲取液和原料液在工艺段内进行循环，在被稀释/浓缩至该段浓缩终点时，从该段排出进入下一段或排放。在浓缩过程分为两段时，汲取液依次进入第2段、1段，原料液依次进入第1段、2段；当浓缩过程分为n段时（n>2），汲取液依次进入第n段、n-1段……1段，原料液依次进入第1段、2段……n段。作为优选，浓缩段数一般可以分为2～5段.

浓缩终点虽然会随着包括但不限于汲取液和原料液用量、汲取液浓度、原料液浓度、浓缩段数、正渗透膜型号等工艺条件的变化而变化，但是当工艺条件确定后，每段均存在至少一个浓缩终点可以使多段浓缩工艺正常连续运转。该浓缩终点可以通过实验或计算得到。

正渗透膜为平板膜、卷式膜或中空纤维膜等中的一种或几种的组合，膜的材质为聚酰胺或醋酸纤维素等中的一种或几种的组合，浓缩过程中控制一定的温度和压力。作为优选，温度应控制在5～50℃，压力控制在0.01～0.5 MPa。由于每次老卤等具体参数并不完全相同，故在确定相关操作条件时，也需要作出相应的调整，在上述参数设定范围内条件即可满足本发明的目的，而且对于膜的使用寿命、操作经济性等都具有较好的效果。

Claims (8)

1.多段式正渗透浓缩装置，其特征在于该装置由N段正渗透单元串联构成多段正渗透浓缩装置，N取大于1的自然数；

正渗透单元包括原料液储存器和原料液泵送管路、驱动液储存器和驱动液泵送管路，

段前承接原料液进入管路连通到原料液储存器，

原料液储存器连接原料液泵送管路，原料液泵送管路分流连接原料液泵送支路；

原料液泵送支路分别连通到段内正渗透膜组，原料液泵送支路于段内正渗透膜组的上游进入、下游输出，输出通过原料液汇流管路回流连接到原料液储存器，原料液储存器连接段后承接原料液排出管路；

段后承接驱动液进入管路连通到驱动液储存器，

驱动液储存器连接驱动液泵送管路，驱动液泵送管路分流连接驱动液泵送支路；

驱动液泵送支路分别连通到段内正渗透膜组，驱动液泵送支路于段内正渗透膜组的下游进入、上游输出，输出通过驱动液汇流管路回流连接到驱动液储存器，驱动液储存器连接段前承接驱动液排出管路；

段前承接原料液进入管路连接所在正渗透单元上游段正渗透单元的段后承接原料液排出管路；

段后承接原料液排出管路连接所在正渗透单元下游段正渗透单元的段前承接原料液进入管路；

段后承接驱动液进入管路连接所在正渗透单元下游段正渗透单元的段前承接驱动液排出管路；

段前承接驱动液排出管路连接所在正渗透单元上游段正渗透单元的段后承接驱动液进入管路；

每个正渗透单元的段内正渗透膜组的原料液经程和驱动液经程之间形成膜间错流，进行膜间物质交换；

正渗透单元以单元段为单位上下游串接构成段内循环浓缩的多段式正渗透浓缩装置。

2.根据权利要求1所述的多段式正渗透浓缩装置，其特征在于：

原料液泵送管路上设置有原料液过滤器；

驱动液泵送管路上设置有驱动液过滤器。

3.根据权利要求1所述的多段式正渗透浓缩装置，其特征在于：

段内正渗透膜组由正渗透膜单体通过串并联混合排布构成二维矩阵式段内正渗透膜组或三维立方阵式段内正渗透膜组。

4.根据权利要求3所述的多段式正渗透浓缩装置，其特征在于：

正渗透膜单体采用平板膜、卷式膜或中空纤维膜中的一种或组合，膜的材质为聚酰胺或醋酸纤维素中的一种或组合。

5.根据权利要求3所述的多段式正渗透浓缩装置，其特征在于：正渗透膜单体的工况为温度控制在5～50℃，压力控制在0.01～0.5 MPa。

6.根据权利要求2所述的多段式正渗透浓缩装置，其特征在于：

原料液过滤器和驱动液过滤器采用混凝沉淀、介质过滤、微滤、超滤和纳滤中的一种或组合的方式进行处理。

7.根据权利要求1所述的多段式正渗透浓缩装置，其特征在于：驱动液采用结晶母液作为正渗透驱动液，海水或卤水作为汲取原料液。

8.根据权利要求1所述的多段式正渗透浓缩装置，其特征在于：

正渗透单元的段后承接原料液排出管路上配置有单元原料液浓度检测开关阀；单元原料液浓度检测开关阀待检测到本段原料液储存器的原料液浓缩到待排浓度后向下游段正渗透单元排送；

正渗透单元的段前承接驱动液排出管路上配置有单元驱动液浓度检测开关阀；单元驱动液浓度检测开关阀待检测到本段驱动液储存器的驱动液稀释到待排浓度后向上游段正渗透单元排送。