專利名稱：熱水膜法凈化和回用工藝的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及的是基于膜法處理、凈化和回用熱水的技術(shù)，以及為實現(xiàn)本發(fā)明所使 用的設備及工藝流程，其特點在于所處理的水均為高溫水和廢水(水溫> 450C )，屬于水處 理、中水回用及能量回收領域。
背景技術(shù)：
高溫含鹽、含油工業(yè)水和廢水主要來源于煉油、化工、化肥、石油開采、發(fā)電、供熱、 氧化鋁生產(chǎn)、空心磚制造等諸多工業(yè)領域。如熱力發(fā)電廠的蒸汽凝結(jié)水、煉油化工的伴熱高 溫凝結(jié)水；來自煉油廠催化裂化、加氫等裝置的酸性汽體水；來自原油開采的油田采出水 等，其中大部分含油量低、含較鹽低、熱值高，如以廢水水溫80°C計算，與常溫相比(25°C )， 其熱值的價值約為10.0元人民幣左右，因此，在高溫狀態(tài)下回收這些工業(yè)廢水，不僅可以 回收水資源，且節(jié)能減排的意義重大，并可獲得可觀的經(jīng)濟效益。目前除高溫含油凝結(jié)水在 進行部分回收外，其它高溫廢水大部分均采用降溫后，絮凝、浮選、過濾、生化等處理方式， 以達標排放為處理目的；或進行簡單回用，造成好水低用，如煉油廠將含油的伴熱凝結(jié)水直 接回用到煉油廠電脫鹽工藝，作為電脫鹽水清洗原油，在上述處理過程中，由于無法有效地 回收廢水的熱能，造成熱能的巨大的浪費。膜技術(shù)(超微濾、納濾、反滲透)是除油、脫鹽和凈化水最有效的技術(shù)手段，已廣泛 地應用在水處理的多個領域，但普統(tǒng)的膜技術(shù)且無法在高溫水領域應用，因為普通的有機 膜元件僅能在水溫≤45°C的條件下使用，當水溫高于45°C時，會導致卷式膜的膜面收縮， 膜的粘結(jié)口開裂。而無機膜雖然可以在高溫下工作，但目前，無機膜僅能作到超、微濾一級， 沒有反滲透和納濾膜，無法進行脫鹽和深度處理。近年來，由于陶瓷超微濾膜具有耐高溫、耐酸堿的特性，陶瓷微濾膜在處理高溫凝 結(jié)水方面得到應用。如專利申請?zhí)?00710024848. 8和專利申請?zhí)?007100847. 3所公開的 超微濾除油回收高溫凝結(jié)水技術(shù)。由于陶瓷膜對水中的鐵和硅去除率低、易污堵，且工作壓 力大(工作壓力通常在IMPa左右)，膜通量衰減快，清洗困難，清洗頻繁等原因，造成處理成 本偏高；此外，在陶瓷膜處理凝結(jié)水過程中，膜的出水往往硅含量增加，陶瓷膜內(nèi)的硅會與 水中的鈣、鎂等離子發(fā)生交換，具有溶硅效應。因此，目前陶瓷膜在高溫凝結(jié)水除油處理等 方面的應用尚不成熟，還有許多技術(shù)問題需要解決。此外，陶瓷膜只能處理和凈化含油量低 和雜質(zhì)成分簡單的高溫凝結(jié)水，無法凈化和處理其它含油量大，水中成分較為復雜的高溫 工業(yè)水和廢水，且陶瓷膜僅為微濾和超濾范圍的膜，僅有除油、降鐵和去除懸浮物等機械雜 質(zhì)的功效，不具有脫鹽、除硅和去除有機物等雜質(zhì)的功效，使其應用范圍及其有限。如專利CN97197289. 3所述的脫鹽和中水回用方式，是一種值得借鑒的有價值的 膜水處理方法，但該專利所述的工作領域為普通的水凈化和回用的領域，為常溫狀態(tài)下的 工藝流程，其所采用的反滲透膜為常溫反滲透膜，最高工作溫度≤ 45°C，與本發(fā)明屬于不同 的水處理領域。本發(fā)明所述的膜包括微濾、超濾、反滲透、納濾膜，均為高溫有機膜，超濾、微濾膜結(jié)構(gòu)為中空纖維或卷式，具有高溫下工作的特點，可在高溫下除油、除鐵、硅等機械雜質(zhì)的 性能，且耐酸堿；反滲透和納濾膜均為卷式，在高溫狀態(tài)下，具有相對穩(wěn)定的脫鹽率和耐酸 堿性。由于膜在處理高溫水時的設計參數(shù)，如膜的脫鹽率、水的膜表面流速、膜的壓降、膜的 進水流量、膜的清洗方法和膜殼、管道等材料選擇與普通膜處理的設計等存在顯著的差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所涉及的熱水來源于工業(yè)的許多方面，由于水的成分差異很大，因此，本發(fā) 明根據(jù)不同的水質(zhì)特點，設計不同的的工藝和方法，以實現(xiàn)凈化、回用高溫工業(yè)水和廢水的 目的，本發(fā)明所述的方法和工藝流程分述如下1.高溫水脫油、除雜凈化工藝高溫水脫油、除雜工藝和方法適用于煉油、化工、 化肥等廠的不含鹽或含鹽量很低的蒸汽伴熱冷凝水的回收、濕法銅冶煉廠的萃余液凈化、 油田采出水的除油凈化和回注，以及其它僅含有大量油或僅有簡單機械雜質(zhì)的高溫熱水的 凈化和回用，基本工藝流程見說明書附圖中的

圖1，整個流程由具有浮選或隔油功能的供水 池1、保安過濾器2、具有良好除油性能的耐高溫有機膜超/微濾裝置3、活性碳/活性碳 纖維、吸附樹脂過濾器4，及與系統(tǒng)配套的附屬設備等組成，其技術(shù)特點可根據(jù)來水水質(zhì)和 產(chǎn)水要求，將高溫含油廢水處理成中低壓鍋爐的給水，油田重油開采的回注水和油田回注 蒸發(fā)器的給水以及銅、鎳、鋅等冶煉廠萃余液的凈化，在處理過程中不僅回收了廢水的水資 源，且保持水溫基本不變，最大限度地回收了廢水中的熱能。工藝系統(tǒng)中的各個單元的功能 和作用如下1)供水池1的作用除作為平衡水池并為超微濾除油膜系統(tǒng)提供水外，亦作為超、 微濾膜的錯流水(濃水)的回流水池，由于回流水內(nèi)含有濾膜截留的油及其它懸浮物等雜 質(zhì)，油在供水池內(nèi)富集并上浮至水面，利用水流沖刷或刮油設備將浮油排入廢油池回收，使 水池內(nèi)的油含量保持在相對低的水平。在水池上部設有溢流管，可以排除污油和保持池內(nèi) 水位；下部設有排污管用以排除沉淀在池內(nèi)的大顆粒雜質(zhì)，并降低池內(nèi)的懸浮物含量和控 制水池內(nèi)的懸浮物含量在相對低的水平內(nèi)。上部溢流管排除的高含油的廢水可排入污油池 進行污油回收，下部排污管排除的廢水可直接送入污水處理廠進行達標排放處理。由于供水池具有除油和排污的效能，因此，在設計供水池時將考慮進水的含油、懸 浮物、氧化鐵等雜質(zhì)的含量確定，在油、懸浮物等含量較低時，可采用帶有浮油去除功能的 沉淀池、平流隔油池、斜板隔油池等除油設施；當進水中的油含量較高，且粒徑又較小時，而 水中的懸浮物等機械雜質(zhì)含量不高時，可采用溶氣氣浮、散氣氣浮、渦輪氣浮等氣浮裝置和 系統(tǒng)代替供水池；當進水油含量和懸浮物等含量均較高時，可采用加藥氣浮處理，所加的藥 劑為有機絮凝劑、無機絮凝劑、或有機、無機復合絮凝劑。2)保安過濾器2的作用是對水中的懸浮物等較大顆粒的雜質(zhì)去除，防止大顆粒物 質(zhì)劃傷超微濾膜，同時，可適當降低進入超微濾系統(tǒng)的懸浮物，確保超、微濾系統(tǒng)的穩(wěn)定運 行。對于處理像煉油廠、化工、化肥等廠的蒸汽伴熱凝結(jié)水，由于水中的油含量和懸浮物等 雜質(zhì)含量較低，保安過濾器可采用袋式過濾器、濾芯過濾器、濾網(wǎng)過濾器等具有粗過濾功能 的過濾器即可，過濾精度為30-100 μ m。對于處理油田采出水、銅濕法冶煉廠的萃余液等高 含油、高懸浮物的廢水，可采用核桃殼過濾器、纖維過濾器、纖維球過濾器、石英砂過濾器等 具有去除油和懸浮物功能的過濾器，過濾器的反洗可采用水反洗，氣水反洗等反洗措施，反洗水采用膜系統(tǒng)的產(chǎn)水，過濾器反洗水不回收，直接排入污水處理廠。3)超微濾系統(tǒng)3是本工藝的核心設備，其作用是去除水中的油、懸浮物、大部分氧 化鐵和膠體硅，使廢水得到凈化和出水滿足鍋爐給水、油田回注水、銅冶煉等工藝的要求， 回到相應的生產(chǎn)工藝。超、微濾膜元件為卷式或中空纖維，膜材料為聚丙烯腈、PVDF, PE、PVC、聚砜、聚醚 砜等有機高分子材料。膜本身經(jīng)改性處理后，膜的親水性能顯著提高，具有很好的耐油和其 它有雜質(zhì)的污堵性能。膜具有耐高溫性能，可在高溫下工作。膜的進水標準PH值為2-11， 經(jīng)特種處理的膜可耐受更加極端的酸堿性。卷式膜的給水流道分別為普通、較大、超大，選 用時根據(jù)進水的懸浮物含量確定，進水懸浮物含量越高，選用膜的進水流道越大。卷式膜的 膜殼采用不銹鋼膜殼或其他耐腐的、具有耐高溫的有機、無機材料制作，單只膜殼裝填膜元 件的數(shù)量由3-6只不等，取決于進水溫度，溫度越高，單只膜殼內(nèi)裝填的膜元件數(shù)越少。卷式超、微濾膜裝置的設計卷式超、微濾膜裝置的單只膜殼進水流量取決于膜的 進水流道的尺寸，膜的進水流道尺寸越大，進水流量越大。膜系統(tǒng)的段數(shù)一股為I-N段，其 中N為正整數(shù)，進水溫度越高，段數(shù)越少。卷式超、微濾裝置的過濾方式為錯流過濾，為提高 給水膜表面流速和錯流率，膜的濃水采取部分循環(huán)，濃水的循環(huán)可采用裝置內(nèi)部循環(huán)和外 部循環(huán)兩種方式實現(xiàn)。濃水的循環(huán)水量約為膜的進水量的10-70%，循環(huán)水量大，膜的進水 量大，有利于提高膜的給水表面流速，有利于降低膜的污堵，但會增加動力消耗和膜的段間 壓差，實際選取原則為在給定溫度條件下，在確定的膜的通量為恒定數(shù)的情況下，膜的段間 壓差需小于膜產(chǎn)生望遠鏡現(xiàn)象時的臨界段間壓差。卷式超、微濾膜系統(tǒng)的運行方式為過濾、 產(chǎn)水沖洗和化學清洗等過程。中空纖維超微濾裝置的設計超、微濾膜采用中空纖維膜，膜的過濾方式可為內(nèi)壓 式或外壓式過濾，膜殼采用耐腐蝕、耐高溫的有機或無機材料制造，系統(tǒng)的運行分為過濾、 反洗、夾氣反洗、正沖、排水等過程，采用自動控制，其排水直接排入地溝，反洗水可采用膜 系統(tǒng)的自身產(chǎn)水。微濾系統(tǒng)運行一定時間后，可根據(jù)膜系統(tǒng)的運行的標準化透膜壓差、產(chǎn)水 量的下降、膜的工作壓力等，確定膜的化學清洗周期，進行化學清洗。超、微濾膜系統(tǒng)的沖洗和化學清洗超微濾膜裝置設有產(chǎn)水沖洗系統(tǒng)，超微濾系統(tǒng) 運行到一定時間后，自動啟動膜的產(chǎn)水沖洗系統(tǒng)對膜進行大流量沖洗，將膜表面的污堵物 質(zhì)和膜系統(tǒng)內(nèi)的濃水沖洗出膜系統(tǒng)，降低膜的表面污堵速度，提高膜的運行周期，裝置的沖 洗系統(tǒng)可以獨立設計，也可利用化學清洗系統(tǒng)實現(xiàn)沖洗功能。與其它普通卷式膜系統(tǒng)相同， 本發(fā)明的超、微濾系統(tǒng)也設計有獨立的化學清洗系統(tǒng)，按照膜的污堵物質(zhì)和性質(zhì)，化學清洗 分為堿洗、酸洗、表面活性劑清洗、絡合劑清洗等多種清洗方式，以便徹底恢復膜的通量和 過濾性能，獲得最佳的清洗效果。綜上所述，由膜系統(tǒng)與其前面的預處理系統(tǒng)組成的除油、過濾系統(tǒng)為高溫水脫油、 除雜凈化工藝的最顯著的技術(shù)特點，該工藝還可通過不同的工藝組合獲得更好的除油效 果，如將膜系統(tǒng)的富含油、雜質(zhì)的濃水外排污水處理廠，或?qū)⒛は到y(tǒng)的濃水單獨設計聚結(jié)除 油器等除油設施進行處理回收油，處理后的膜的濃水可直接外排或部分返回到供水池，在 采用上述工藝時，可將供水池僅設計成具有簡單除油功能的沉淀池，如沉淀池上部設有排 除浮油的溢流裝置即可。高溫水脫油、除雜凈化工藝除可用于上述所述的水處理領域之外，也可用于其它工業(yè)和民用熱水的凈化領域，如工業(yè)和民用供熱管網(wǎng)的熱水處理，由于供熱管網(wǎng)的熱水內(nèi) 部含有部分油、氧化鐵銹、膠體硅、懸浮物等雜質(zhì)，特別是在熱網(wǎng)啟動之初，上述雜質(zhì)含量更 多，上述熱水在返回鍋爐、熱交換器后水中的雜質(zhì)像油、氧化鐵、硅等會沉積在設備的受熱 面上，導致設備的熱效率大幅下降，大大增加鍋爐的煤耗。目前，通常采用排污的方式降低 水中的雜質(zhì)，但會導致熱水被大量浪費，造成水資源和熱能的雙重損失，采用高溫水脫油、 除雜凈化工藝凈化供熱管網(wǎng)熱水，可獲得回收水和熱能的雙重功效，獲得很好的經(jīng)濟效益。 此外，高溫水脫油、除雜凈化工藝也是處理含鹽、含油熱水的脫鹽工藝的前端工藝和預處理 工藝。4)活性碳過濾器4的作用是為了吸附超微濾產(chǎn)水中的小分子有機物，高溫含油廢 水經(jīng)超、微濾系統(tǒng)處理后，水中的油、大分子有機物均被脫除，但廢水中的小分子有機物像 小分子量的酚、苯、甲苯等仍留在水中，以溶解狀態(tài)存在。當產(chǎn)水回用到鍋爐系統(tǒng)后，這部分 有機物會在高溫、高壓狀態(tài)下分解成二氧化碳而影響蒸汽品質(zhì)，并對鍋爐系統(tǒng)造成腐蝕。因 此，當采用高溫水脫油、除雜凈化工藝凈化和處理的水_如蒸汽伴熱凝結(jié)水，最終產(chǎn)水將作 為鍋爐補給水時，膜的產(chǎn)水須經(jīng)活性碳吸附處理，以便去除水中的微量有機物，由于活性碳 對水中的含苯環(huán)的小分子有機物具有很好的吸附能力。在高溫等條件下，活性碳對上述有 機物的去除率約為90%左右，為了獲得理想的去除效果，當采用活性碳單極吸附處理后，活 性碳出水中仍含有一定的有機物時，可采用活性碳多級處理方式，徹底去除水中的有機物。 在采用高溫水脫油、除雜凈化工藝處理像油田采出水、萃余液、供熱熱水等領域，可省略活 性碳吸附工藝?；钚蕴嫉脑偕刹捎谜羝⑾A溶液或電加熱等再生方式。2高溫水脫油、除鹽凈化工藝高溫水脫油、除鹽工藝和方法適用于煉油、化工、化肥等廠的蒸汽伴熱凝結(jié)水中的 污染較重的凝結(jié)水，油田采出水等含油、含鹽工業(yè)高溫廢水的回用處理。當高溫廢水不僅含 油、氧化鐵、硅等雜質(zhì)，而且含有一定的鹽，且最終的處理目的是以回用到鍋爐作為鍋爐補 給水時，需采用脫油、除鹽凈化工藝。高溫水的脫油、除鹽工藝流程見說明書附圖中的圖2，由圖2的流程圖中可見，在 高溫水的脫油除鹽工藝流程中，高溫水脫油、除雜凈化工藝作為系統(tǒng)的預處理，其功能和作 用已在上節(jié)《高溫水脫油、除雜凈化工藝和方法》中作了詳細的論述，請參照相關(guān)的論述。在高溫水的脫油、除鹽工藝中，由供水池和超微濾膜系統(tǒng)構(gòu)成本系統(tǒng)的預處理系 統(tǒng)，其工作的目的是除去水中的油、懸浮物、膠體鐵、硅，由活性碳過濾器除去超、微濾出水 中低分子有機物，經(jīng)預處理合格后的水作為高溫反滲透的給水，送入反滲透進行除鹽處理， 產(chǎn)水可作為鍋爐補給水回用到鍋爐。如作為高壓或超高壓鍋爐的給水，反滲透的產(chǎn)水可送 入離子交換混床，進行進一步除鹽和除硅，直至系統(tǒng)的出水滿足鍋爐的回用要求。在高溫水脫油、除鹽工藝中，活性碳/吸附樹脂過濾器可根據(jù)原水的性質(zhì)增設或 不設，如水中的低分子有機物含量較低，經(jīng)反滲透除鹽處理后，產(chǎn)水可滿足回用要求，即可 不設活性碳、吸附樹脂過濾器。經(jīng)預處理的水在進入反滲透之前，可加堿調(diào)整水的PH值在 9. 0左右，其目的可提高反滲透對水中像酚這樣的低分子有機物的去除率，由于像酚這類化 合物，在水中呈弱酸性，具有不同的分子形態(tài)，采用反滲透等膜工藝大量去除是困難的，當 提高水的PH值時，這些弱酸性化合物中的大部分將轉(zhuǎn)變成弱酸鹽，如苯酚在高PH條件下， 將一部分苯酚轉(zhuǎn)變成苯酚鈉，從而提高了其離子化程度，采用納濾、反滲透等膜處理時，將大大提高其去除率。當提高反滲透給水PH值后，必然導致反滲透產(chǎn)水PH值的相應提高，但 由于系統(tǒng)出水最終需要回用到鍋爐，適當提高鍋爐補給水的PH值是需要的。此外，提高反 滲透進水的PH值，也可以提高反滲透對水中硅、硼等弱酸分子化合物的去除率。參見說明書附圖2作進一步說明，附圖2流程圖中的1為供水池，2為保安過濾器， 3為超微濾膜系統(tǒng)，4為活性碳過濾器，由上述4種設備或工藝過程構(gòu)成反滲透5的預處理 系統(tǒng)。由高溫反滲透5和高溫離子交換混床6構(gòu)成本工藝的除鹽工藝，高溫反滲透的作用 是去除水中的鹽分、部分小分子有機物及所有機械雜質(zhì)，為鍋爐和蒸發(fā)器提供合格的給水。 高溫離子交換混床6的作用是進一步除鹽，使系統(tǒng)的最終出水滿足高壓鍋爐和超高壓鍋爐 的補給水要求。反滲透系統(tǒng)5中的反滲透膜為高溫膜，為芳香族聚酰胺復合膜、醋酸纖維膜或荷 電型反滲透膜等有機膜，具有標準型或大給水流道，具有較強的耐酸、堿性能，耐高溫，化學 清洗溫度彡50°C。高溫反滲透裝置采用一級多段設計或多級多段設計，反滲透的膜殼采用不銹鋼膜 殼或其它具有耐高溫、耐腐蝕材料制成，每只膜殼內(nèi)裝有1-6只膜，每只膜殼內(nèi)膜的數(shù)量隨 著進水溫度的提高，膜的數(shù)量需相應的減少。膜的段間壓差根據(jù)進水溫度確定，進水溫度越 高、膜的段間壓差越低。膜的進水壓力與進水溫度密切相關(guān)，為了防止膜的壓密化，導致膜 的通量不可逆轉(zhuǎn)的損失，必須遵循進水溫度越高，膜的工作壓力越低的導則，在實際設計中 宜使膜系統(tǒng)的瓦格納指數(shù)< 2000 (瓦格納指數(shù)=膜系統(tǒng)進水溫度。C X膜系統(tǒng)的進水壓力 Bar) ο反滲透裝置帶有獨立的化學清洗系統(tǒng)、阻垢劑加藥系統(tǒng)和產(chǎn)水沖洗系統(tǒng)，產(chǎn)水沖 洗系統(tǒng)可與化學清洗系統(tǒng)共用一套設備。產(chǎn)水沖洗系統(tǒng)可以定時啟動，利用產(chǎn)水對膜進行 大流量沖洗，將膜表面的污物沖出系統(tǒng)，提高膜的運行周期。當膜的污堵較為嚴重時，可停 止膜的運行進行化學清洗，化學清洗分為酸性清洗和堿性清洗，以徹底清除膜表面上的污 物、結(jié)垢物質(zhì)，徹底恢復膜的通量。清洗時可根據(jù)膜的污堵情況添加還原劑、殺菌劑、絡合 劑、表面活性劑和有機溶劑。在反滲透膜系統(tǒng)中，反滲透的產(chǎn)水送往用戶或送往高溫離子交換混床，進行拋光 處理，使產(chǎn)水滿足高壓或超高壓鍋爐的給水要求，送往鍋爐；反滲透系統(tǒng)的濃水可一部分回 收，作為預處理系統(tǒng)的清洗水、介質(zhì)過濾器和活性碳/吸附樹脂過濾器的反洗水、超、微濾 膜系統(tǒng)的反洗水和沖洗水，沖洗水和反洗水可外排污水處理廠，濃水的的回收利用，可提高 整個系統(tǒng)的回收率和自耗水率。多余的濃水可就地回用到用戶的其它工藝或外排。反滲透 系統(tǒng)的運行方式分為過濾、產(chǎn)水沖洗和停機化學清洗，如經(jīng)超、微濾膜系統(tǒng)處理后的原水水 質(zhì)良好，可節(jié)省產(chǎn)水沖洗過程。高溫離子交換混床6的離子交換樹脂均為高溫型，陽離子交換樹脂的工作型為H 型，最高工作溫度為120°C。陰離子交換樹脂的工作型為OH型，最高工作溫度為80°C。高 溫離子交換混床的總工作溫度為80°C。高溫離子交換混床的作用是對來自反滲透的產(chǎn)水進 行拋光處理，進一步去除水中的鹽分和二氧化硅，使系統(tǒng)的最終產(chǎn)水達到或接近純水，滿足 高壓、超高壓鍋爐的用水要求。綜上所述，由供水池(除油池)、高溫除油超微濾膜、高溫反滲透構(gòu)成了高溫水脫 油、除鹽工藝的顯著的技術(shù)特征，具有脫油、除硅、除雜、除鹽的特點，可滿足多種高溫、含油、含鹽等熱水的回用和凈化的要求，適合含鹽量適中，懸浮物含量較低的熱水處理。如原 水懸浮物等機械雜質(zhì)含量較高，像油田采出水，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效運行，可在系統(tǒng)前 端增加絮凝_沉淀、加藥氣浮、石灰軟化_沉淀等處理工藝，在系統(tǒng)前端將懸浮物含量和油 含量降下來，然后再進行處理。對于不含油或油含量較低的熱水，但懸浮物含量較高，如來 自氧化鋁生產(chǎn)產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)水、太白粉生產(chǎn)的凝結(jié)水、空心磚生產(chǎn)加熱-烘干蒸汽凝結(jié) 水等高溫生產(chǎn)廢水，可以省略超微濾除油膜系統(tǒng)，只采用絮凝、石灰軟化_沉淀+過濾+活 性碳等工藝作為預處理系統(tǒng)，使出水濁度< 1. Ontu, SDI ^ 5. 0即可。采用上述工藝的流程 見說明書附圖3。另一方面，本工藝和方法也可用于處理電廠等領域的高溫凝結(jié)水和水冷發(fā)電機的 冷卻水，來自電廠等領域的高溫凝結(jié)水十分清潔，但在熱交換等過程中，由于凝汽器等滲漏 和管道的鐵等污染，水中通常含有微量的鹽、硅、氧化鐵，傳統(tǒng)的處理方式采用覆蓋過濾器、 樹脂粉末過濾器等過濾去除水中的硅和氧化鐵，在采用混床拋光處理后返回鍋爐，在處理 過程中，由于需要頻繁地更換過濾器的濾料，導致處理成本居高不下，且過濾器的清洗和制 漿、掛膜等操作規(guī)程十分繁瑣和困難，因此，可采用本工藝的高溫反滲透工藝代替電廠凝結(jié) 水處理的覆蓋過濾器和樹脂粉末等過濾器，集除鹽、除硅、除鐵等多種功能為一體，可大大 降低凝結(jié)水的處理成本，也可簡化操作過程和實現(xiàn)操作的自動化。此外，由于反滲透的除 鹽、硅、除氧化鐵的效果均優(yōu)于上述過濾器，也可提高后續(xù)混床的運行周期、運行成本和出 水品質(zhì)。采用高溫反滲透處理電廠等潔凈凝結(jié)水的工藝流程見說明書附圖中的圖4。圖4 中，整個系統(tǒng)由保安過濾器1、高溫反滲透膜系統(tǒng)2、高溫混床3組成，由于像電廠等的凝結(jié) 水十分潔凈，無需預處理系統(tǒng)，來水可直接進入膜系統(tǒng)進行除鹽、除硅、除氧化鐵，加堿的目 的是調(diào)高膜系統(tǒng)的進水PH，以提高膜系統(tǒng)對二氧化硅的去除率，整個膜系統(tǒng)的回收率可達 到90% -95%或以上。3.高含油、高懸浮物、高含鹽熱水凈化回用工藝高含油、高懸浮物、高含鹽熱水(廢水)主要來源于煉油廠的酸性氣提水、來自重 質(zhì)油田開采過程中的油田采出水、以及來自化工、化肥等行業(yè)高溫工業(yè)廢水。這些熱水中成 分復雜，油、有機物、鹽含量均高，屬于難凈化的工業(yè)廢水，但常常水量大、熱值高，經(jīng)處理和 回用作為鍋爐補給水后，可帶來顯著的經(jīng)濟效益。高含油、高懸浮物、高含鹽熱水凈化回用工藝和方法的基本工藝流程見說明書附 圖4，參見圖4，預處理系統(tǒng)1對于處理高溫酸性洗汽提水主要是去除水中的懸浮物、油和單 質(zhì)硫等雜質(zhì)，以溶氣氣浮等浮選工藝為佳；對于處理像油田采出水這樣的高含油和懸浮物 的廢水，可以采用浮選工藝，也可以采用石灰軟化-沉淀等工藝，因此預處理工藝可根據(jù)待 處理熱水的雜質(zhì)成分，具體選用適合的預處理工藝。保安過濾器2的作用是對水中的懸浮物等較大顆粒的雜質(zhì)去除，防止大顆粒物質(zhì) 劃傷超微濾膜，同時，可適當降低進入超微濾系統(tǒng)的懸浮物，確保超、微濾系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 可根據(jù)預處理的效果選用，如預處理系統(tǒng)去除懸浮物的效果好，保安過濾器可采用袋式過 濾器、濾芯過濾器、濾網(wǎng)過濾器等具有粗過濾功能的過濾器即可，過濾精度為30-100 μ m。如 預處理系統(tǒng)出水的懸浮物含量較高，需采用核桃殼過濾器、纖維過濾器、纖維球過濾器、石 英砂過濾器等具有去除、油和懸浮物功能的過濾器，過濾器的反洗可采用水反洗，氣水反洗 等反洗措施，反洗水采用膜系統(tǒng)的產(chǎn)水，過濾器反洗水不回收，直接排入污水處理廠。
超、微濾系統(tǒng)3的作用是去除水中的油、懸浮物、大部分氧化鐵和膠體硅，使廢水 得到凈化，使經(jīng)超微濾系統(tǒng)凈化后的水滿足納濾系統(tǒng)的進水要求，關(guān)于超微濾系統(tǒng)的設計 和工藝特點請參見《高溫水脫油、除雜凈化工藝和方法》章節(jié)中的敘述?；钚蕴歼^濾器4的作用是為了吸附超微濾產(chǎn)水中的小分子有機物，高溫含油廢水 經(jīng)超、微濾系統(tǒng)處理后，水中的油、大分子有機物均被脫除，但廢水中的小分子有機物像小 分子量的酚、苯、甲苯等仍留在水中，以溶解狀態(tài)存在，納濾和反滲透對這部分有機物去除 率較低，而活性碳或吸附樹脂對低分子有機物具有較高的去除率。對于處理像油田采出水 這樣的高溫廢水，由于水中低分子有機物含量很低，可以不設活性碳過濾器或吸附樹脂交 換器。關(guān)于活性碳過濾器和吸附樹脂交換器的設計和工藝特點請參見《高溫水脫油、除雜凈 化工藝和方法》章節(jié)中的敘述。納濾系統(tǒng)5的作用是脫出超微濾系統(tǒng)出水中的一部分鹽、硬度、大部分硅及有機 物，為后續(xù)的反滲透和離子交換系統(tǒng)提供合格的進水，納濾系統(tǒng)的產(chǎn)水作為反滲透的給水 進行深度處理，納濾系統(tǒng)的濃水可以外排污水處理廠或回到相關(guān)的工藝如作為煉油廠的電 脫鹽水。由于在高溫工作狀態(tài)下，納濾和反滲透的脫鹽率相比常溫狀態(tài)下要低許多，對于高 含熱水的除鹽只經(jīng)反滲透以及除鹽無法滿足回用給鍋爐的要求，須經(jīng)二次或多次除鹽方能 滿足要求。此外，對于處理像煉油廠氣提酸性水這樣的廢水，水中有機物含量高，經(jīng)超、微濾 系統(tǒng)處理后，水中的有機物含量仍很高，無法直接使用反滲透進行除鹽，否則，水中的有機 物會嚴重污堵反滲透膜，納濾膜由于膜表面帶有電性，具有較強抵抗有機物污堵的能力，因 此，在反滲透系統(tǒng)的前端設置納濾系統(tǒng)，可大幅去除有機物，可保證膜系統(tǒng)的長期和穩(wěn)定地 運行。對于處理和回用像油田采出水這樣的不含大量低分子有機物的廢水，經(jīng)超濾處理后 水中的COD含量可滿足反滲透進水要求，可將納濾系統(tǒng)更換為反滲透系統(tǒng)，形成反滲透二 級除鹽系統(tǒng)，以獲得更高的除鹽效果。納濾膜為芳香族聚酰胺復合膜、聚哌嗪酰胺復合膜、聚乙烯醇復合膜等有機膜。膜 表明為中性或負電型，為標準型或大給水流道，具有較強的耐酸、堿性能，耐高溫，化學清洗 分為酸性清洗和堿性清洗，清洗時可根據(jù)膜的污堵情況添加還原劑、殺菌劑、絡合劑、表面 活性劑和有機溶劑。關(guān)于納濾膜系統(tǒng)的設計和技術(shù)特點與高溫反滲透的相同，請參見《高溫 水脫油、除鹽凈化工藝和方法》章節(jié)中關(guān)于反滲透裝置的敘述。反滲透系統(tǒng)6的作用是對于來自納濾系統(tǒng)的來水進一步去除鹽、有機物、硅等雜 質(zhì)，使反滲透的產(chǎn)水滿足回用鍋爐的要求或送入離子交換混床進行“拋光”處理，使出水滿 足高壓、超高壓鍋爐補給水的要求。關(guān)于反滲透系統(tǒng)的工藝特點和裝置設計，請參見《高溫 水脫油、除鹽凈化工藝和方法》章節(jié)中關(guān)于反滲透裝置的敘述。當采用二級除鹽系統(tǒng)時，一級膜除鹽系統(tǒng)(納濾或反滲透)的濃水可以直接排放 或簡單回用到用戶的其它工藝，二級膜除鹽系統(tǒng)的濃水可收集作為預處理系統(tǒng)的清洗水、 各種過濾器的反洗水、超、微濾膜系統(tǒng)的反洗水和沖洗水，以提高系統(tǒng)的回收率和自耗水 率，剩余的濃水可返回到供水池(沉淀池、隔油池等)重新返回系統(tǒng)進行處理，也可以回到 用戶的其它工藝。高溫離子交換混床7的離子交換樹脂均為高溫型，陽離子交換樹脂的工作型為H 型，最高工作溫度為120°C。陰離子交換樹脂的工作型為OH型，最高工作溫度為80°C。高 溫離子交換混床的總工作溫度為80°C。高溫離子交換混床的作用是對來自反滲透的產(chǎn)水進行拋光處理，進一步去除水中的鹽和二氧化硅，是系統(tǒng)的最終產(chǎn)水達到或接近純水，滿足高 壓、超高壓鍋爐的用水要求。綜上所述，由高溫超微濾膜系統(tǒng)、高溫納濾系統(tǒng)、高溫反滲透系統(tǒng)組成的、處理回 用高溫熱水的多重膜系統(tǒng)構(gòu)成了本工藝和方法的顯著的技術(shù)特點。對于高溫、高含鹽熱水 的處理，如水中不含油和較多的有機物，可以簡化預處理流程，降低系統(tǒng)造價。由于目前對 于高溫、高含油熱水上沒有成熟和低運行成本的技術(shù)，傳統(tǒng)的離子交換除鹽雖然可在高溫 下工作，但當水中的TDS (含鹽量)超過500mg/l后，無論是運行成本和操作都變得不可行。 由此可見，本發(fā)明所開發(fā)的技術(shù)具有顯著的技術(shù)特點和優(yōu)勢。高溫膜的耐溫特性高溫膜-超、微濾膜、反滲透膜、納濾膜按其工作溫度分為三級，一級膜的工作溫 度為0-55°C ；二級膜的工作溫度為0-90°C ；三級膜的工作溫度為0-200°C。其中一、二級膜 為普通的高溫膜，三級膜為特種高溫膜，需要特殊加工。由于膜的工作溫度越高，單只膜的 造價越高，具體采用應根據(jù)不同的水溫采用不同的耐溫膜，以降低工程造價。膜系統(tǒng)、預處理系統(tǒng)、過濾器、管道的殺菌和消毒普通的膜水處理系統(tǒng)如水的凈化、中水回用、海水淡化等系統(tǒng)，最常遇到的膜的污 堵是來自細菌、微生物、孢子等生長造成的生物污堵，傳統(tǒng)的殺菌、消毒的方法是采用非氧 化性殺菌劑、強還原劑對反滲透、納濾膜系統(tǒng)進行殺菌和消毒，采用氧化性等殺菌劑對超、 微膜、各種過濾器、管道進行消毒，而對于本發(fā)明的熱水膜處理系統(tǒng)，本發(fā)明采用巴斯德加 熱滅菌法進行殺菌、消毒，具體方法是利用超、微濾膜系統(tǒng)或反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水池或化學清 洗系統(tǒng)的加藥罐，將產(chǎn)水或合格的工業(yè)水加熱到60°C以上，對膜系統(tǒng)、各種過濾器、管道等 設備進行循環(huán)沖洗，利用水的熱量將系統(tǒng)內(nèi)的細菌等微生物殺死，熱水沖洗時間應不低于 30分鐘。如系統(tǒng)本身的產(chǎn)水水溫高于60°C，可利用產(chǎn)水直接沖洗而無需加熱，由此可見，本 發(fā)明所設計的膜的產(chǎn)水沖洗系統(tǒng)，只要產(chǎn)水的溫度> 60°C，則在產(chǎn)水沖洗時，還具有殺菌的 功效，因此，只要在膜系統(tǒng)進行產(chǎn)水沖洗時，適時提高產(chǎn)水的溫度> 60°C，即可獲得沖洗和 殺菌的雙重功效，同時也可節(jié)省殺菌的藥劑費用，為本發(fā)明的又一技術(shù)特征。
實施例實施案例1 含油熱水除油試驗，原水為某煉油廠的輕度含油空氣壓縮機冷卻水 (采用一級除鹽水作為冷卻水)，水溫51-55°C，原水先經(jīng)0. Olum的卷式超濾膜除油處理， 系統(tǒng)回收率為90%，試驗結(jié)果見表1 :表1空壓機冷卻水除油試驗數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
熱水膜法凈化和回用工藝是一種由具有除油、除懸浮物等的預處理系統(tǒng)與超、微膜系統(tǒng)、活性碳/吸附樹脂過濾器、反滲透膜系統(tǒng)、納濾膜系統(tǒng)、高溫離子交換樹脂混床等工藝組合而成的，凈化、處理、回用熱水的水處理工藝和方法，其特征在于系統(tǒng)在高溫下工作，具有凈化和回收水資源及熱能的雙重功效，并可根據(jù)水質(zhì)的成分，采用不同的工藝組合方式，以達到簡化工藝流程、降低系統(tǒng)造價和運行費用的目的。各種工藝組合的技術(shù)特征如下①.由預處理+超微濾膜系統(tǒng)組合工藝可處理、凈化、回用各種含油、機械雜質(zhì)的高溫水和廢水，具有去除油、各種懸浮物、膠體硅、金屬氧化物、大分子有機物的技術(shù)特點，適合處理銅、鋅等冶煉廠的各種萃余液，供熱管網(wǎng)的熱水凈化，油田原油開采的采出水的凈化回注處理，發(fā)電機、壓縮機、水泵的冷卻水的凈化等熱水和廢水的處理，是多種高溫含油、機械雜質(zhì)的熱水和廢水的處理、凈化和回用的技術(shù)；②.由預處理系統(tǒng)+超、微濾膜系統(tǒng)+活性碳組合工藝可處理、凈化、回用各種含油、機械雜質(zhì)的高溫水和廢水，具有去除油、各種懸浮物、膠體硅、金屬氧化物，大分子有機物、小分子有機物的技術(shù)特點，適合處理各種含油、機械雜質(zhì)的高溫水和廢水，如煉油廠、化工廠、化肥廠等蒸汽伴熱凝結(jié)水、油田原油開采的采出水等多種高溫含油、機械雜質(zhì)廢水，處理目的多以回用水作為鍋爐或蒸發(fā)器的給水為目的；③.由預處理系統(tǒng)+超、微濾膜系統(tǒng)+活性碳+反滲透膜系統(tǒng)組合工藝可以處理各種高溫含油、機械雜質(zhì)、有機物、含鹽的熱水和廢水，具有去除油、各種懸浮物、膠體硅、金屬氧化物，大分子有機物、小分子有機物和TDS的技術(shù)特點，適合處理各種含油、機械雜質(zhì)、TDS的高溫水和廢水，如污染的煉油廠、化工廠、化肥廠等蒸汽伴熱凝結(jié)水、油田原油開采的采出水等，處理目的多以回用水作為鍋爐或蒸發(fā)器的給水為目的。如處理目的以回用水作為高壓、超高壓鍋爐的給水，在系統(tǒng)后面應接續(xù)高溫離子交換樹脂混床進行拋光處理。④.由預處理系統(tǒng)+反滲透膜系統(tǒng)組合工藝可以處理僅含簡單機械雜質(zhì)、微量有機物、TDS的高溫水和廢水的凈化和回用，具有去除機械雜質(zhì)和除鹽的技術(shù)特點，適合處理如氧化鋁生產(chǎn)和空心磚生產(chǎn)的烘干蒸汽凝結(jié)水、各種蒸汽鍋爐、蒸發(fā)器等排污水等高溫水的凈化和回用，處理目的多以回用水作為鍋爐或蒸發(fā)器的給水為目的，如處理目的以回用水作為高壓、超高壓鍋爐的給水，在系統(tǒng)后面應接續(xù)高溫離子交換樹脂混床進行拋光處理。⑤.由保安過濾器+反滲透膜系統(tǒng)組合的工藝可以處理僅含微量機械雜質(zhì)、二氧化硅、金屬氧化物、TDS的高溫水，具有去除機械雜質(zhì)和除鹽的技術(shù)特點，適合處理純凈的蒸汽凝結(jié)水、熱水，處理目的以回用水作為鍋爐或蒸發(fā)器的給水為目的，如電廠的蒸汽凝結(jié)水等熱水。⑥.由預處理系統(tǒng)+超、微濾膜系統(tǒng)+活性碳+納濾+反滲透膜系統(tǒng)組合工藝可以處理各種高溫高含油、機械雜質(zhì)、高含有機物、高含鹽廢水的處理、凈化和回用，具有去除油、各種懸浮物、膠體硅、金屬氧化物，大分子有機物、小分子有機物和TDS的技術(shù)特點，適合處理、回用來自煉油、化工、化肥廠的多種高溫廢水、煉油的酸洗汽提水、油田原油開采的采出水等高含鹽、含油、高污染高溫工業(yè)廢水。如處理目的以回用水作為高壓、超高壓鍋爐的給水，在系統(tǒng)后面應接續(xù)高溫離子交換樹脂混床進行拋光處理。⑦.由預處理系統(tǒng)+活性碳+反滲透膜系統(tǒng)+反滲透膜系統(tǒng)組合工藝可以處理微含油、有機物或不含油的高溫廢水的處理和回用，具有具有去除含微量油、各種懸浮物、膠體硅、金屬氧化物，微量有機物和高TDS的技術(shù)特點，適合處理高含鹽高溫工業(yè)廢水。如處理目的以回用水作為高壓、超高壓鍋爐的給水，在系統(tǒng)后面應接續(xù)高溫離子交換樹脂混床進行拋光處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的工藝，其特征在于所述的預處理系統(tǒng)由具有除油、除濁功 能的沉淀池、隔油池、溶氣氣浮系統(tǒng)、加藥氣浮系統(tǒng)、絮凝沉降系統(tǒng)、石灰加藥軟化-絮凝沉 淀、石灰軟化_氣浮等系統(tǒng)和保安過濾器組成，并可根據(jù)原水的水質(zhì)采用單獨的工藝或組 合工藝，具有如下特點①.沉淀池、隔油池、氣浮池等設備作為超、微濾系統(tǒng)的全部或部分濃水回流接收池， 具有均質(zhì)、排污、去除浮油的功能；②.保安過濾器可以是袋式、濾芯、濾網(wǎng)、盤式等具有簡單過濾功能的過濾器，也可以 是沙濾、纖維過濾器、核桃殼過濾器、濾池等多種過濾設備，可根據(jù)不同的水質(zhì)采用相應的 過濾設備。過濾器可采用氣水反洗、水反洗和機械攪拌反洗，反洗水可采用超、微濾膜的產(chǎn) 水，納濾或反滲透系統(tǒng)的濃水。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的工藝，其特征在于所述的超、微濾膜具有耐高溫、耐油污 堵、耐酸堿的特性，為有機膜，可在高溫條件下除油、除懸浮物、除鐵、除硅和大分子有機物， 膜元件的形式為中空纖維和卷式，卷式膜具有不同的進水流到，可適合不同的水質(zhì)條件。 超、微濾膜系統(tǒng)的工作方式為①.中空纖維超、微膜系統(tǒng)濃水采用內(nèi)循環(huán)或外循環(huán)的方式，工作過程為過濾、夾氣反 洗、大反洗、排放和停機化學清洗等過程；②.卷式超、微濾膜系統(tǒng)濃水采用內(nèi)循環(huán)或外循環(huán)的方式，工作過程為過濾、產(chǎn)水沖洗 和停機化學清洗等過程；③.超、微濾膜系統(tǒng)的濃水全部或部分回流到系統(tǒng)前端的沉淀池、隔油池、或氣浮池， 經(jīng)除油后重新返回膜系統(tǒng)，提高膜系統(tǒng)的回收率，亦可采用單獨的除油設備進行單獨除油 處理，以增加油的回收效果，降低膜系統(tǒng)的進水油含量，提高膜系統(tǒng)的除油效果。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的工藝，其特征在于所述的活性碳/吸附樹脂過濾器為活性 碳、活性碳纖維、吸附樹脂等具有吸附去除有機物的介質(zhì)過濾器，活性碳吸附樹脂過濾器采 用熱再生或溶劑洗脫等再生方式，采用單極或多級串聯(lián)吸附方式，安裝在超、微濾膜系統(tǒng)后 面，去除超、微濾膜無法去除的低分子有機物。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的工藝，其特征在于使用反滲透膜系統(tǒng)在高溫條件下對熱水 進行深度凈化，去除水中的TDS (鹽分)、有機物、硅等雜質(zhì)，使產(chǎn)水滿足回用要求。如待處理 的熱水中含有較高的鹽分和有機物，可在反滲透系統(tǒng)前面串接一級納濾系統(tǒng)，作為反滲透 系統(tǒng)的預除鹽系統(tǒng)，利用納濾膜的耐有機物污堵的特性，預先去除一部分TDS和有機物，再 使用反滲透進行第二級除鹽；如待處理的原水僅含有較高的TDS，采用一級反滲透無法滿 足除鹽的要求，可采用反滲透二級除鹽。反滲透和納濾膜及系統(tǒng)具有以下特點①.反滲透系統(tǒng)的濃水可以回用到前端，作為過濾器的反洗水和超、微濾膜系統(tǒng)的反 洗水和產(chǎn)水沖洗的沖洗水；②.具有兩級除鹽的系統(tǒng)，納濾或一級反滲透的產(chǎn)水進入二級進行深度處理，濃水外 排或簡單回用，二級反滲透的濃水一部分返回到前端的供水池(沉淀池、隔油池等)，提高 系統(tǒng)的回收率，一部分作為過濾器的反洗水和超、微濾膜系統(tǒng)的反洗水和產(chǎn)水沖洗的沖水。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的工藝，其特征在于在納濾或反滲透系統(tǒng)前端加堿，提高反 滲透或納濾系統(tǒng)的進水的PH值，增加弱酸性低分子有機物如苯酚的離子化度，提高反滲透 或納濾膜對低分子有機物的去除率，同時，亦可提高對水中無機弱酸化合物如二氧化硅、硼 等的去除率。
7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的工藝，其特征在于卷式超、微濾膜、反滲透膜、納濾膜均為 高溫膜，一級膜的工作溫度為0-55°C，二級膜的工作溫度為0-90°C，三級膜的工作溫度為 0-200°C，裝置設計采用一級N段，N為正整數(shù)，裝置的段數(shù)依照進水水溫和水質(zhì)確定。單只 膜殼內(nèi)膜元件的數(shù)量也取決于水溫，伴隨水溫的提高，膜元件數(shù)相應減少。
8.根據(jù)權(quán)利要求書所述的工藝，其特征在于使用高溫離子交換混床作為終端處理設 備，對反滲透產(chǎn)水進行拋光處理，使系統(tǒng)最終的產(chǎn)水滿足高壓或超高壓鍋爐的給水要求。
9.根據(jù)權(quán)利要求書所述的工藝，其特征在于使用熱水對預處理系統(tǒng)、活性碳過濾器、 超、微濾膜系統(tǒng)、反滲透膜系統(tǒng)、納濾膜系統(tǒng)進行殺菌、消毒，即可獲得良好的殺菌效果，又 節(jié)省了殺菌的成本。
10.根據(jù)權(quán)利要求書所述的工藝，其特征在于在產(chǎn)水溫度適宜或適當加熱產(chǎn)水到一定 溫度，采用產(chǎn)水對膜系統(tǒng)進行產(chǎn)水沖洗時，可獲得減輕膜面污堵和殺菌的雙重功效。
全文摘要
熱水膜法凈化和回用工藝是基于膜法處理、凈化和回用熱水和工業(yè)高溫廢水的技術(shù)，以及為實現(xiàn)本發(fā)明所使用的設備及工藝流程。其特點在于由超、微濾膜系統(tǒng)、反滲透、納濾膜系統(tǒng)、預處理、活性碳吸附和離子交換等的組合工藝可在高溫下工作，可凈化多種熱水和廢水，具有回收水資源和熱能的雙重功效，并可根據(jù)水質(zhì)的成分，采用不同的工藝組合和流程，以達到簡化工藝流程、降低系統(tǒng)造價和運行費用的目的。
文檔編號C02F9/04GK101935118SQ201010254499
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者劉春喜 申請人:劉春喜