專利名稱：濃水高溫反滲透處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及工業(yè)廢水的深度回收處理設(shè)備，具體地指一種濃水高溫反滲透處
理設(shè)備。
背景技術(shù)：
在工業(yè)含鹽廢水的回收處理設(shè)備中，反滲透作為當今世界最先進最有效的脫鹽設(shè)備已被廣泛運用于電力、冶金、石化、電子等各個行業(yè)，但利用其濃縮過程提取凈水涉及到的回收水平不高已成為行業(yè)內(nèi)外普遍關(guān)注的問題。例如某苦咸水(地表河水、地表湖泊水、 地下水、廠內(nèi)循環(huán)水、處理排放的中水等)在經(jīng)過一系列預(yù)處理(包括混合、反應(yīng)、沉淀、多級過濾、軟化、吸附、脫碳、加藥調(diào)節(jié)等)以后進入清水反滲透處理裝置，其回收率大多在 75%左右，即每小時反滲透進水100噸，得到的產(chǎn)品淡水約為75噸，還有鹽分集中的濃縮水 25噸被視為廢水排放掉了。這種濃縮水的大量排放使得系統(tǒng)運行費用居高不下，也被視為是一種高能耗。隨著工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，水資源的匱乏和污染已成為人類迫切需要解決的兩大問題，其中對工業(yè)廢水的回收處理顯得越來越重要，75%左右的低回收率已經(jīng)不能滿足行業(yè)內(nèi)外對清水反滲透作為初級脫鹽裝置的要求。這種對高回收率的期望在我國北方缺水地區(qū)、中水回用領(lǐng)域、廢水零排放ZLD系統(tǒng)、以及果汁、醫(yī)藥等特殊溶質(zhì)的濃縮領(lǐng)域尤為突出，如何提高反滲透設(shè)備的回收率一直是廣大水處理科研人員重點關(guān)注的問題。為了解決上述問題，科研人員設(shè)計采用了原水反滲透RO和濃水反滲透CRO的兩段式設(shè)備組合來濃縮廢水中的鹽份等污染物，或者采用由兩者合并而成的多段濃水反滲透 MCRO設(shè)備來分離廢水中的污染物，但受自身反滲透膜元件結(jié)構(gòu)等的限制，其工業(yè)廢水回收率的提高程度不大，大多數(shù)在85%左右。由于所分離出的濃縮水含鹽量已很高，如果重復(fù)使用濃水反滲透CRO處理設(shè)備，則會超出其反滲透膜元件的壓力等級要求(最高83Bar)而產(chǎn)生安全問題，且運行中會產(chǎn)生難溶鹽污染現(xiàn)象，故仍然有大量攜帶能量的濃縮水被白白排放掉了。隨著研究的深入，近年來科研人員推出了廢水回收率更高的高效反滲透HERO設(shè)備，并且在極少數(shù)工業(yè)介質(zhì)粘度很高的狀況下采用到了高溫反滲透HTRO設(shè)備。高效反滲透HERO設(shè)備通過對廢水預(yù)處理流程的改善，可將廢水回收率提高到接近90%的程度。但由于其反滲透膜加壓力使得水分子逆滲透的機理存在多重性和不定性， 自設(shè)計問世以來就一直沒能得到很好的使用，特別是在電廠脫硫廢水和化工廢水的處理中很不穩(wěn)定，表現(xiàn)在反滲透裝置出力下降快、化學清洗頻繁、膜元件污染堵塞嚴重等方面。頻繁的化學清洗不僅會造成設(shè)備維護成本和人力成本的不斷攀升，而且還對其工藝系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性構(gòu)成隱患。高溫反滲透HTRO設(shè)備具有抗污染性高、操作壓力低、耐受溫度高、運行pH值范圍廣、有機物和難溶鹽分離度高等特點，可以處理含鹽量極高(總?cè)芙夤腆w30000-80000ppm)的高濃鹽水，但由于其需要使用價格昂貴的高溫反滲透膜元件，而且與其配套的泵、管道、 容器的壓力等級及其耐腐蝕等級要求均高，所以設(shè)備的制造費用很高，同時也由于它在高溫運行下的反滲透脫鹽率相對低(只有95% )，使其產(chǎn)水水質(zhì)相對較差，這些使得它以往僅限于介質(zhì)粘度高的極少數(shù)小型反滲透濃縮場合，在廢水回收處理上一直沒能得到利用。在實施廢水零排放時，濃水反滲透CRO和高效反滲透HERO的凈化水回收率最高只能達到90% 左右，故需要蒸發(fā)結(jié)晶的濃水量仍然很大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是要設(shè)計一種濃水高溫反滲透處理設(shè)備，其運行穩(wěn)定、安全可靠，可以進一步濃縮經(jīng)過常規(guī)兩段式反滲透處理的濃水，從而大幅提高廢水回收率、有效降低投資和運行成本。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所提供的濃水高溫反滲透處理設(shè)備，包括濃水箱、表面換熱器、精密過濾器、高溫反滲透膜裝置、能量回收裝置、超濃廢水箱和凈水箱。所述濃水箱通過提升泵與表面換熱器的濃水進口相連，所述表面換熱器的濃水出口與精密過濾器的進水口相連，所述精密過濾器的出水口通過高壓泵與高溫反滲透膜裝置的濃水輸入端相連，所述高溫反滲透膜裝置的凈水輸出端與凈水箱的輸入端相連，所述高溫反滲透膜裝置的超濃水輸出端與能量回收裝置的濃水高壓進口相連，所述能量回收裝置的濃水低壓出口與超濃廢水箱相連，所述能量回收裝置的清水低壓進口與精密過濾器的出水口相連，所述能量回收裝置的清水高壓出口通過增壓泵與高溫反滲透膜裝置的濃水輸入端相連。作為優(yōu)選方案，所述濃水箱內(nèi)設(shè)置有濃水箱加熱器。濃水箱加熱器可以采用電加熱盤管或蒸汽加熱盤管對濃水箱內(nèi)的濃水進行加熱，也可以采用蒸汽與水混合加熱的汽水混合式加熱器，其與表面換熱器互補。當表面換熱器不足以將濃水加熱到高溫反滲透膜裝置所要求的運行溫度時，可及時開啟濃水箱加熱器，確保濃水的溫度始終穩(wěn)定在要求的范圍，從而維持整個濃水高溫反滲透處理設(shè)備的正常運行和循環(huán)。作為優(yōu)選方案，所述精密過濾器的進水口處管段上設(shè)置有阻垢劑投加裝置。阻垢劑投加裝置用于將需要量的阻垢劑投加到濃水中，以阻止?jié)馑械碾y溶鹽離子和有機物在膜元件上結(jié)垢，確保高溫反滲透膜裝置安全運行。作為優(yōu)選方案，所述凈水箱的輸出端通過反滲透沖洗泵與精密過濾器的進水口相連。在啟動或停車維護時，通過反滲透沖洗泵對高溫反滲透膜裝置的沖洗作業(yè)，將膜元件進水側(cè)容易造成堵塞的污染物清除干凈，從而延長高溫反滲透膜裝置的工作壽命。作為優(yōu)選方案，所述精密過濾器的過濾孔徑為5微米。精密過濾器又稱保安過濾器，其5微米濾孔可有效去除水中顆粒、雜質(zhì)、懸浮物等污染物，從而保護反滲透膜元件不被污堵。本實用新型針對高溫反滲透膜的特點，將其用于常規(guī)反滲透后的濃水再處理，其優(yōu)點體現(xiàn)在如下幾方面其一，廢水經(jīng)過常規(guī)原水反滲透RO和濃水反滲透CRO的兩段式處理后，其初始回收率已在85%左右，所得濃水中總?cè)芙夤腆w濃度約在30000ppm < TDS ( 80000ppm，在此基礎(chǔ)上再采用本實用新型對濃水作進一步處理，可以再次回收其中的凈水，從而可最大限度地回收水資源，將整個廢水的回收率提高至95 98%。[0016]其二，由于最終排出的超濃縮廢水量很小，只占廢水總量的2 5%，因而在廢水零排放ZLD系統(tǒng)后續(xù)的蒸干單元中，可以減小蒸發(fā)結(jié)晶的蒸汽耗量或電消耗量，減小蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的一次性投資和運行維護費用，使廢液由達標排放轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆饬x上的環(huán)保性零排放。其三，本實用新型的高溫反滲透膜裝置可在40°C彡T < 80°C的范圍穩(wěn)定運行，此時高溫濃水中分子和離子的微觀運動將加劇，其溶解性能加強，多數(shù)難溶鹽將會向溶解方向移動，在高溫膜元件進水側(cè)的濃差現(xiàn)象將減弱，其抗污染性能將大大加強；同時由于高溫反滲透膜元件固有的特性，高溫下其過濾精度只會發(fā)生很微小的變化，對其高溫反滲透的脫鹽率影響不大。從而可以有效避免濃鹽廢水中的難溶鹽等在膜表面沉積污染，不僅可以確保設(shè)備運行穩(wěn)定安全，而且可以在運行成本相對低的情況下大幅提高廢水的回收率，使得高濃廢水的進一步濃縮回用變成現(xiàn)實。

圖1為本實用新型濃水高溫反滲透處理設(shè)備的工藝流程方框圖。圖2為本實用新型濃水高溫反滲透處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。圖中所示的濃水高溫反滲透處理設(shè)備，主要由濃水箱加熱器1、濃水箱2、提升泵 3、表面換熱器4、阻垢劑投加裝置5、精密過濾器6、高壓泵7、增壓泵8、能量回收裝置9、高溫反滲透膜裝置10、超濃廢水箱11、凈水箱12和反滲透沖洗泵13等部件組成。濃水加熱器1采用電加熱盤管，固定安裝在濃水箱2內(nèi)。濃水箱2通過提升泵3與板式結(jié)構(gòu)的表面換熱器4的濃水進口相連，表面換熱器4的濃水出口與精密過濾器6的進水口相連，表面換熱器4的熱介質(zhì)采用蒸干單元(蒸發(fā)器和結(jié)晶器)回用的蒸餾液或蒸汽。精密過濾器6的出水口通過高壓泵7與高溫反滲透膜裝置10的濃水輸入端相連， 高溫反滲透膜裝置10的凈水輸出端與凈水箱12的輸入端相連，高溫反滲透膜裝置10的超濃水輸出端與能量回收裝置9的濃水高壓進口相連，能量回收裝置9的濃水低壓出口與超濃廢水箱11相連，能量回收裝置9的清水低壓進口與精密過濾器6的出水口相連，能量回收裝置9的清水高壓出口通過增壓泵8與高溫反滲透膜裝置10的濃水輸入端相連。上述精密過濾器6的過濾孔徑選用5微米的參數(shù)值。精密過濾器6的進水口處設(shè)置有阻垢劑投加裝置5，阻垢劑投加裝置5的出藥口與進精密過濾器6的進水口管段相連。 上述凈水箱12的輸出端通過反滲透沖洗泵13與精密過濾器6的進水口相連。上述濃水高溫反滲透處理設(shè)備用于某燃煤電廠煙氣脫硫后的廢水處理狀況如下 廢水經(jīng)過常規(guī)原水反滲透RO和濃水反滲透CRO兩段式處理后，可以獲得約占廢水總重量 90%的凈水，同時分離出約占廢水總重量10%的濃水，檢測得知該濃水的總?cè)芙夤腆w濃度 TDS = 58000ppm 62000ppm。此時，將該濃水引入濃水箱2中，可以根據(jù)需要啟動濃水箱加熱器1進行預(yù)熱處理。從濃水箱2出來的濃水通過提升泵3進入表面換熱器4，在其中被加熱到60 80°C。與此同時，通過阻垢劑投加裝置5向流出表面換熱器4的濃水投加阻垢劑，阻垢劑選用聚丙烯酸，阻垢劑的濃度N = 0. 5 1. Oppm0然后，濃水進入精密過濾器6，過濾后通過高壓泵7進入高溫反滲透膜裝置10，進行高溫反滲透處理?？刂聘邷胤礉B透處理的壓力20bar ^P^ 50bar、溫度穩(wěn)定在60°C< T彡80°C，最終分離出超濃水，檢測得知超濃水的總?cè)芙夤腆w濃度TDS = 110000 130000ppm，超濃水的重量縮減到約占廢水總重
量的3%。超濃水從高溫反滲透膜裝置10的超濃水輸出端進入能量回收裝置9，在其中減壓換能后從能量回收裝置9的濃水低壓出口送至超濃廢水箱11中儲存。與此同時，來自精密過濾器6的部分濃水進入到能量回收裝置9，在其中吸收能量后通過增壓泵8進入高溫反滲透膜裝置10中繼續(xù)循環(huán)。從高溫反滲透膜裝置10的凈水輸出端流出的凈水直接輸送至凈水箱12中儲存。 經(jīng)過本實用新型處理后，可以累積獲得占廢水總重量97%的凈水。為了延長高溫反滲透膜裝置10的工作壽命，最好在每次啟動或停車維護時用反滲透沖洗泵13抽吸一部分凈水箱 12中的凈水，用于清除高溫反滲透膜裝置10進水側(cè)膜元件上的污垢，避免其堵塞。還可以對超濃廢水箱11中儲存的超濃水進行蒸發(fā)結(jié)晶處理，由于超濃水量很小， 后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備可選用各種類型處理負荷較小的蒸發(fā)器、結(jié)晶器或干燥器，所得干燥渣質(zhì)按常規(guī)方式掩埋?；蛘撸瑢⒊瑵馑糜诿禾抠A運或沖洗煤灰。也可將超濃水排入一個露天蒸發(fā)塘，通過日照自然蒸發(fā)掉，實現(xiàn)廢水準零排放。
權(quán)利要求1.一種濃水高溫反滲透處理設(shè)備，包括濃水箱O)、表面換熱器G)、精密過濾器(6)、 高溫反滲透膜裝置(10)、能量回收裝置(9)、超濃廢水箱(11)和凈水箱(12)，其特征在于 所述濃水箱( 通過提升泵C3)與表面換熱器的濃水進口相連，所述表面換熱器(4) 的濃水出口與精密過濾器(6)的進水口相連，所述精密過濾器(6)的出水口通過高壓泵(7) 與高溫反滲透膜裝置(10)的濃水輸入端相連，所述高溫反滲透膜裝置(10)的凈水輸出端與凈水箱(1 的輸入端相連，所述高溫反滲透膜裝置(10)的超濃水輸出端與能量回收裝置(9)的濃水高壓進口相連，所述能量回收裝置(9)的濃水低壓出口與超濃廢水箱(11)相連，所述能量回收裝置(9)的清水低壓進口與精密過濾器(6)的出水口相連，所述能量回收裝置(9)的清水高壓出口通過增壓泵⑶與高溫反滲透膜裝置(10)的濃水輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃水高溫反滲透處理設(shè)備，其特征在于所述濃水箱O)內(nèi)設(shè)置有濃水箱加熱器(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濃水高溫反滲透處理設(shè)備，其特征在于所述精密過濾器(6)的進水口管段上設(shè)置有阻垢劑投加裝置(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濃水高溫反滲透處理設(shè)備，其特征在于所述凈水箱 (12)的輸出端通過反滲透沖洗泵(13)與精密過濾器(6)的進水口相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的濃水高溫反滲透處理設(shè)備，其特征在于所述凈水箱(12)的輸出端通過反滲透沖洗泵(1 與精密過濾器(6)的進水口相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濃水高溫反滲透處理設(shè)備，其特征在于所述精密過濾器(6)的過濾孔徑為5微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的濃水高溫反滲透處理設(shè)備，其特征在于所述精密過濾器(6) 的過濾孔徑為5微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濃水高溫反滲透處理設(shè)備，其特征在于所述精密過濾器(6) 的過濾孔徑為5微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的濃水高溫反滲透處理設(shè)備，其特征在于所述精密過濾器(6) 的過濾孔徑為5微米。
專利摘要一種濃水高溫反滲透處理設(shè)備。該設(shè)備的濃水箱通過提升泵與表面換熱器的濃水進口相連，表面換熱器的濃水出口與精密過濾器的進水口相連，精密過濾器的出水口通過高壓泵與高溫反滲透膜裝置的濃水輸入端相連，高溫反滲透膜裝置的凈水輸出端與凈水箱的輸入端相連，高溫反滲透膜裝置的超濃水輸出端與能量回收裝置的濃水高壓進口相連，能量回收裝置的濃水低壓出口與超濃廢水箱相連，能量回收裝置的清水低壓進口與精密過濾器的出水口相連，能量回收裝置的清水高壓出口通過增壓泵與高溫反滲透膜裝置的濃水輸入端相連。其運行穩(wěn)定、安全可靠，可以進一步濃縮經(jīng)過常規(guī)兩段式反滲透處理的濃水，累積獲得占廢水總重量95％以上的凈水，有效降低投資和運行成本。
文檔編號C02F9/10GK202107589SQ20112013070
公開日2012年1月11日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者崔成華, 張安輝, 陳龍, 韓顯斌 申請人:武漢凱迪水務(wù)水處理有限公司