專利名稱：一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種海水、苦咸水淡化或含鹽工業廢水處理集成膜工藝，尤其涉及一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝及裝置，屬于膜分離技術領域。
背景技術：
目前水資源的匱乏和淡水資源嚴重污染已成為全世界關注的問題，最大化的水利用和廢水處理后再排放是解決該問題的一個有效途徑。膜分離技術憑借著其具有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特點而得到廣泛研究和迅速發展。目前膜分離技術已廣泛應用于食品、醫藥、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域。
反滲透(RO)又稱逆滲透，是一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側的料液施加壓力，當壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側得到淡水，在高壓側得到濃水。目前利用RO處理廢水方面已有很多研究與應用，尤其在反滲透海水淡化方面已展開了很多研究工作。然而反滲透海水淡化后的濃水含鹽量較高，不適合用作生活清洗用水或灌溉等，直接排放可能會造成環境生態問題。膜蒸餾(MD)作為一種新型膜分離技術具有廣泛的應用前景，它將傳統的蒸餾技術與現代膜分離技術相結合，以多孔疏水膜為汽、液兩相間的屏障，以膜兩側的蒸汽壓差為傳質驅動力實現膜分離過程。與其他常用分離過程相比，膜蒸餾具有分離效率高、操作條件溫和、對膜與原料液間相互作用及膜的機械性能要求低等優點。MD主要分為直接接觸式膜蒸餾(DCMD)、氣隙式膜蒸餾(AGMD)、真空式膜蒸餾(VMD)、吹掃式膜蒸餾(SGMD)以及滲透膜蒸餾(OMD)五種形式。其中前四種為有溫差的膜蒸餾，而OMD—般為等溫膜蒸餾。目前MD主要用于海水淡化，超純水的制備以及水溶液的濃縮和分離，也有對MD在廢水處理方面進行了報道。滲透膜蒸餾(OMD)采用的是多微孔疏水膜，膜兩側分別與具有兩種不同的水分活度的溶液接觸，待濃縮的溶液作為膜上游料液，無機鹽溶液或有機溶劑可用作滲透劑，水蒸汽分子從料液側向滲透劑側擴散，從而實現料液的濃縮。OMD作為對熱敏性生物大分子溶液濃縮的新型手段被廣泛研究，低溫常壓操作條件使其不損害產品的氣味和營養物質。同時，這種方法可很大程度地減少膜污染，且無滲透壓的限制。OMD技術在新鮮果蔬汁濃縮、牛奶濃縮、澄清蔗糖汁濃縮、酒脫醇、速溶咖啡生產、苦咸水和海水淡化等方面有潛在的應用前
旦
ο目前有專利號 CN201110045621. 8、CN201110075398. I、CN200910169391. 9 等文件均介紹了一些反滲透濃水處理方法，如將反滲透濃水消毒、臭氧氧化、物理沉降及吸附等多種手段進行預處理，隨后對其進行深度處理。有很多文獻報道了膜蒸餾耦合技術處理反滲透濃水，申請號CN201120097187. 3、CN201110084528. 8介紹了反滲透濃水經膜蒸餾處理制超純水的方法和系統，它們為反滲透濃水處理提供了比較有效的方法。然而，膜蒸餾處理后的濃鹽水含鹽量比RO濃水的更高，所述專利中未涉及如何進一步處理的問題，直接將其排放同樣會造成環境生態問題。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有技術中直接將膜蒸餾處理反滲透濃水后的濃鹽水排放造成環境生態污染的問題，提供了一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝及裝置。本發明的目的是通過下述技術方案實現的。本發明的一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的裝置，包括反滲透濃水槽；第一輸送泵；第一換熱器；加熱設備；膜蒸餾裝置；第二換熱器；冷卻設備；滲透膜蒸餾裝置；第二輸送泵；待濃縮料液儲液槽；反滲透濃水槽通過第一輸送泵依次與第一換熱器、加熱設備和膜蒸餾裝置相連，膜蒸餾裝置中膜上游側返回至第一換熱器；待濃縮料液儲液槽通過第二輸送泵傳至第二換熱器到達滲透膜蒸餾裝置料液側；膜蒸餾處理后的濃鹽水依次通過 第二換熱器、冷卻設備后到達滲透膜蒸餾裝置的滲透劑側；通過第一換熱器與第二換熱器相連，實現了膜蒸餾與滲透膜蒸餾過程相結合處理反滲透濃水。一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝，具體步驟如下步驟一、將反滲透濃水用輸送泵輸依次傳送至第一換熱器、加熱設備，加熱設備使反滲透濃水升溫，其范圍在40-90°C之間；隨后反滲透濃水被輸送至膜蒸餾裝置進行膜蒸餾處理；膜蒸餾處理后的濃鹽水返回至第一換熱器；此時，膜蒸餾處理后濃鹽水攜帶熱量在第一換熱器處與反滲透濃水進行熱交換，該過程為反滲透濃水進行預加熱；步驟二、將預熱后的反滲透濃水通過加熱設備進行再次加熱，使其達到適合膜蒸餾處理的溫度，即40-90°C ；步驟三、滲透膜蒸餾待濃縮料液通過輸送泵輸送至第二換熱器，將膜蒸餾處理后的濃鹽水與其進行熱交換，使滲透膜蒸餾待濃縮料液溫度略微升高至40°C以下；如有需要可以將第二換熱器出來的濃鹽水通入冷卻裝置使其達到適合滲透膜蒸餾過程的溫度，一般略高于室溫而略低于待濃縮料液；步驟四、將膜蒸餾處理后的濃鹽水與待濃縮料液分別通入滲透膜蒸餾組件，對其進行滲透膜蒸餾過程，濃鹽水被稀釋，料液被濃縮。如上述的反滲透濃水處理方法，對反滲透濃水進行加熱處理包括將反滲透濃水進行預加熱，預加熱后的反滲透濃水通過外部熱源加熱到合適溫度后再通入膜蒸餾組件進行膜蒸餾處理工藝，所產生的濃鹽水回收通入換熱器循環再利用，其熱量用來預加熱反滲透濃水，并且使其濃度達到一定的范圍內，通常為2. Omol · kg-1至6. Omol · kg-1 (以氯化鈉為例)，為其作為滲透膜蒸餾過程中的滲透劑做準備。如上述的反滲透濃水處理方法，有溫差的膜蒸餾處理工藝可以包括四種形式直接接觸式膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾、真空式膜蒸餾、吹掃式膜蒸餾。如上述的反滲透濃水處理方法，將膜蒸餾處理后濃鹽水與反滲透濃水進行熱交換后，再將膜蒸餾處理后濃鹽水通入換熱器與滲透膜蒸餾待濃縮料液進行熱交換。滲透膜蒸餾待濃縮料液通常是熱敏性飲料，所以其溫度不宜過高，以免損害其中的營養物質及芳香氣味，通常加熱至不高于40°C。
如上述的反滲透濃水處理方法，膜蒸餾處理后濃鹽水與滲透膜蒸餾待濃縮料液進行熱交換后，如有需要將其通入外部冷源，使其溫度降至與待濃縮料液溫度接近且略低于待濃縮料液。這樣可使滲透膜蒸餾過程在膜兩側溶液不同的水活度差和溫差兩種傳質推動力的協同作用下使其膜通量增加。有益效果I、本發明的一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝及裝置，有效利用反滲透濃水來制備高純淡水；2、本發明的一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝及裝置，反滲透濃水與膜蒸餾濃鹽水排放造成環境污染，將膜蒸餾濃鹽水作為滲透膜蒸餾過程滲透劑實現其有效利 用，濃鹽水被稀釋后排放，從而避免高濃鹽水大規模排放可能引起的環境與生態問題。3、本發明的一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝及裝置，膜蒸餾過程中產生的熱量充分合理的回收利用，在滲透膜蒸餾過程中，其有效地為待濃縮料液提供適當熱量，在保證其營養、芳香不被破壞的前提下提高了膜通量。4、本發明的一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝及裝置，利用膜蒸餾濃鹽水作為滲透劑，通過滲透膜蒸餾過程使料液得到濃縮。
圖I為本發明的一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的裝置示意圖。其中，I-反滲透濃水槽；2_第一輸送泵；3_第一換熱器；4_加熱設備；5_膜蒸餾裝置；6_第二換熱器；7_冷卻設備；8_滲透膜蒸餾裝置；9_第二輸送泵；10-待濃縮料液儲液槽。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。實施例I一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的裝置，包括反滲透濃水槽I ;第一輸送泵2 ；第一換熱器3 ;加熱設備4 ;膜蒸餾裝置5 ;第二換熱器6 ;冷卻設備7 ;滲透膜蒸餾裝置8 ;第二輸送泵9 ;待濃縮料液儲液槽10 ;反滲透濃水槽I通過第一輸送泵2依次與第一換熱器3、加熱設備4和膜蒸餾裝置5相連，膜蒸餾裝置5中膜上游側返回至第一換熱器3 ;待濃縮料液儲液槽10通過第二輸送泵9傳至第二換熱器6到達滲透膜蒸餾裝置8料液側；膜蒸餾處理后的濃鹽水依次通過第二換熱器6、冷卻設備7后到達滲透膜蒸餾裝置8的滲透劑側；通過第一換熱器3與第二換熱器6相連，實現了膜蒸餾與滲透膜蒸餾過程相結合處理反滲透濃水。一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝，具體步驟如下I.將反滲透濃水進行加熱；2.將加熱后的反滲透濃水通入膜蒸餾組件以進行膜蒸餾過程。該過程采用直接接觸式膜蒸餾(DCMD)組件，其傳質推動力主要產生于膜兩側溫差。膜兩側分別與反滲透濃水和淡水直接接觸。3.膜蒸餾過程處理后的濃鹽水返回至第一換熱器3。此時，膜蒸餾處理后濃鹽水攜帶熱量在第一換熱器3處與反滲透濃水進行熱交換，該過程為反滲透濃水進行預加熱；4.將預熱后的反滲透濃水通過加熱設備4進行再次加熱，使其達到適合膜蒸餾處理的溫度；5.膜蒸餾處理過程中，膜上游得到濃鹽水，膜下游得到高純淡水。6.將膜蒸餾處理后濃鹽水通入第二換熱器6與滲透膜蒸餾待濃縮料液進行熱交換；7.膜蒸餾處理后濃鹽水與滲透膜蒸餾待濃縮料液進行熱交換后，如有需要在冷卻設備7中使其溫度降至與待濃縮料液溫度接近且略低于待濃縮料液； 8.將步驟7中所得濃鹽水通入滲透膜蒸餾組件中，作為滲透膜蒸餾過程的滲透劑。9.滲透膜蒸餾待濃縮料液通過輸送泵輸送至第二換熱器6，將膜蒸餾處理后的濃鹽水與其進行熱交換，使滲透膜蒸餾待濃縮料液溫度略微升高。滲透膜蒸餾待濃縮料液通常是熱敏性飲料，所以其溫度不宜過高，以免損害其中的營養物質及芳香氣味。其溫度一般略高于室溫和滲透劑溫度；10.將上述待濃縮料液通入滲透膜蒸餾組件進行濃縮；11.步驟10中濃鹽水被稀釋，料液被濃縮。膜蒸餾濃鹽水作為滲透膜蒸餾過程滲透劑實現其有效利用，濃鹽水被稀釋后排放。實施例2一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的裝置，包括反滲透濃水槽I ;第一輸送泵2 ；第一換熱器3 ;加熱設備4 ;膜蒸餾裝置5 ;第二換熱器6 ;冷卻設備7 ;滲透膜蒸餾裝置8 ;第二輸送泵9 ;待濃縮料液儲液槽10 ;反滲透濃水槽I通過第一輸送泵2依次與第一換熱器3、加熱設備4和膜蒸餾裝置5相連，膜蒸餾裝置5中膜上游側返回至第一換熱器3 ;待濃縮料液儲液槽10通過第二輸送泵9傳至第二換熱器6到達滲透膜蒸餾裝置8料液側；膜蒸餾處理后的濃鹽水依次通過第二換熱器6、冷卻設備7后到達滲透膜蒸餾裝置8的滲透劑側；通過第一換熱器3與第二換熱器6相連，實現了膜蒸餾與滲透膜蒸餾過程相結合處理反滲透濃水。一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝，具體步驟如下I.將反滲透濃水進行加熱；2.將加熱后的反滲透濃水通入膜蒸餾組件以進行膜蒸餾過程。該過程采用真空式膜蒸餾(VMD)組件，膜下游側有真空泵，將揮發組分抽出并側冷凝。3.膜蒸餾過程處理后的濃鹽水返回至第一換熱器3。此時，膜蒸餾處理后濃鹽水攜帶熱量在第一換熱器3處與反滲透濃水進行熱交換，該過程為反滲透濃水進行預加熱；4.將預熱后的反滲透濃水通過加熱設備4進行再次加熱，使其達到適合膜蒸餾處理的溫度；5.膜蒸餾處理過程中，膜上游得到濃鹽水，膜下游得到高純淡水。6.將膜蒸餾處理后濃鹽水通入第二換熱器6與滲透膜蒸餾待濃縮料液進行熱交換；7.膜蒸餾處理后濃鹽水與滲透膜蒸餾待濃縮料液進行熱交換后，如有需要在冷卻設備7中使其溫度降至與待濃縮料液溫度接近且略低于待濃縮料液；
8.將步驟7中所得濃鹽水通入滲透膜蒸餾組件中，作為滲透膜蒸餾過程的滲透劑。9.滲透膜蒸餾待濃縮料液通過輸送泵輸送至第二換熱器6，將膜蒸餾處理后的濃鹽水與其進行熱交換，使滲透膜蒸餾待濃縮料液溫度略微升高。滲透膜蒸餾待濃縮料液通常是熱敏性飲料，所以其溫度不宜過高，以免損害其中的營養物質及芳香氣味。其溫度一般略高于室溫和滲透劑溫度；10.將上述待濃縮料液通入滲透膜蒸餾組件進行濃縮；11.步驟10中濃鹽水被稀釋，料液被濃縮。膜蒸餾濃鹽水作為滲透膜蒸餾過程滲透劑實現其有效利用，濃鹽水被稀釋后排放。實施例3一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的裝置，包括反滲透濃水槽I ;第一輸送泵2 ； 第一換熱器3 ;加熱設備4 ;膜蒸餾裝置5 ;第二換熱器6 ;冷卻設備7 ;滲透膜蒸餾裝置8 ;第二輸送泵9 ;待濃縮料液儲液槽10 ;反滲透濃水槽I通過第一輸送泵2依次與第一換熱器
3、加熱設備4和膜蒸餾裝置5相連，膜蒸餾裝置5中膜上游側返回至第一換熱器3 ;待濃縮料液儲液槽10通過第二輸送泵9傳至第二換熱器6到達滲透膜蒸餾裝置8料液側；膜蒸餾處理后的濃鹽水依次通過第二換熱器6、冷卻設備7后到達滲透膜蒸餾裝置8的滲透劑側；通過第一換熱器3與第二換熱器6相連，實現了膜蒸餾與滲透膜蒸餾過程相結合處理反滲透濃水。一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝，具體步驟如下I.將反滲透濃水進行加熱；2.將加熱后的反滲透濃水通入膜蒸餾組件以進行膜蒸餾過程。該過程采用氣隙式膜蒸餾(AGMD)組件，即蒸汽通過膜孔擴散到冷側膜表面，隨后通過氣隙到冷凝板上冷凝。3.膜蒸餾過程處理后的濃鹽水返回至第一換熱器3。此時，膜蒸餾處理后濃鹽水攜帶熱量在第一換熱器3處與反滲透濃水進行熱交換，該過程為反滲透濃水進行預加熱；4.將預熱后的反滲透濃水通過加熱設備4進行再次加熱，使其達到適合膜蒸餾處理的溫度；5.膜蒸餾處理過程中，膜上游得到濃鹽水，膜下游得到高純淡水。6.將膜蒸餾處理后濃鹽水通入第二換熱器6與滲透膜蒸餾待濃縮料液進行熱交換；7.膜蒸餾處理后濃鹽水與滲透膜蒸餾待濃縮料液進行熱交換后，如有需要在冷卻設備7中使其溫度降至與待濃縮料液溫度接近且略低于待濃縮料液；8.將步驟7中所得濃鹽水通入滲透膜蒸餾組件中，作為滲透膜蒸餾過程的滲透劑。9.滲透膜蒸餾待濃縮料液通過輸送泵輸送至第二換熱器6，將膜蒸餾處理后的濃鹽水與其進行熱交換，使滲透膜蒸餾待濃縮料液溫度略微升高。滲透膜蒸餾待濃縮料液通常是熱敏性飲料，所以其溫度不宜過高，以免損害其中的營養物質及芳香氣味。其溫度一般略高于室溫和滲透劑溫度；10.將上述待濃縮料液通入滲透膜蒸餾組件進行濃縮；11.步驟10中濃鹽水被稀釋，料液被濃縮。膜蒸餾濃鹽水作為滲透膜蒸餾過程滲透劑實現其有效利用，濃鹽水被稀釋后排放。實施例4I.將反滲透濃水進行加熱；2.將加熱后的反滲透濃水通入膜蒸餾組件以進行膜蒸餾過程。該過程采用吹掃式膜蒸餾(SGMD)組件，膜一側通料液，在膜另一側由氣泵提供的吹掃氣將蒸汽帶出膜組件，并冷減為淡水。3.膜蒸餾過程處理后的濃鹽水返回至第一換熱器3。此時，膜蒸餾處理后濃鹽水攜帶熱量在第一換熱器3處與反滲透濃水進行熱交換，該過程為反滲透濃水進行預加熱；4.將預熱后的反滲透濃水通過加熱設備4進行再次加熱，使其達到適合膜蒸餾處理的溫度；
5.膜蒸餾處理過程中，膜上游得到濃鹽水，膜下游得到高純淡水。6.將膜蒸餾處理后濃鹽水通入第二換熱器6與滲透膜蒸餾待濃縮料液進行熱交換；7.膜蒸餾處理后濃鹽水與滲透膜蒸餾待濃縮料液進行熱交換后，如有需要在冷卻設備7中使其溫度降至與待濃縮料液溫度接近且略低于待濃縮料液；8.將步驟7中所得濃鹽水通入滲透膜蒸餾組件中，作為滲透膜蒸餾過程的滲透劑。9.滲透膜蒸餾待濃縮料液通過輸送泵輸送至第二換熱器6，將膜蒸餾處理后的濃鹽水與其進行熱交換，使滲透膜蒸餾待濃縮料液溫度略微升高。滲透膜蒸餾待濃縮料液通常是熱敏性飲料，所以其溫度不宜過高，以免損害其中的營養物質及芳香氣味。其溫度一般略高于室溫和滲透劑溫度；10.將上述待濃縮料液通入滲透膜蒸餾組件進行濃縮；11.步驟10中濃鹽水被稀釋，料液被濃縮。膜蒸餾濃鹽水作為滲透膜蒸餾過程滲透劑實現其有效利用，濃鹽水被稀釋后排放。
權利要求
1.一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的裝置，其特征在于包括反滲透濃水槽；第一輸送泵；第一換熱器；加熱設備；膜蒸餾裝置；第二換熱器；冷卻設備；滲透膜蒸餾裝置;第二輸送泵；待濃縮料液儲液槽；反滲透濃水槽通過第一輸送泵依次與第一換熱器、加熱設備和膜蒸餾裝置相連，膜蒸餾裝置中膜上游側返回至第一換熱器；待濃縮料液儲液槽通過第二輸送泵傳至第二換熱器到達滲透膜蒸餾裝置料液側；膜蒸餾處理后的濃鹽水依次通過第二換熱器、冷卻設備后到達滲透膜蒸餾裝置的滲透劑側；通過第一換熱器與第二換熱器相連，實現了膜蒸餾與滲透膜蒸餾過程相結合處理反滲透濃水。
2.一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝，其特征在于具體步驟如下 步驟一、將反滲透濃水用輸送泵輸依次傳送至第一換熱器、加熱設備，加熱設備使反滲透濃水升溫，其范圍在40-90°C之間；隨后反滲透濃水被輸送至膜蒸餾裝置進行膜蒸餾處理；膜蒸餾處理后的濃鹽水返回至第一換熱器；此時，膜蒸餾處理后濃鹽水攜帶熱量在第一換熱器處與反滲透濃水進行熱交換，該過程為反滲透濃水進行預加熱； 步驟二、將預熱后的反滲透濃水通過加熱設備進行再次加熱，使其達到適合膜蒸餾處理的溫度，即40-90°C ； 步驟三、滲透膜蒸餾待濃縮料液通過輸送泵輸送至第二換熱器，將膜蒸餾處理后的濃鹽水與其進行熱交換，使滲透膜蒸餾待濃縮料液溫度略微升高至40°C以下；如有需要可以將第二換熱器出來的濃鹽水通入冷卻裝置使其達到適合滲透膜蒸餾過程的溫度，一般略高于室溫而略低于待濃縮料液； 步驟四、將膜蒸餾處理后的濃鹽水與待濃縮料液分別通入滲透膜蒸餾組件，對其進行滲透膜蒸餾過程，濃鹽水被稀釋，料液被濃縮。
3.如權利要求2所述的一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝，其特征在于有溫差的膜蒸餾處理工藝可以包括四種形式直接接觸式膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾、真空式膜蒸餾、吹掃式膜蒸餾。
全文摘要
本發明涉及一種通過雙膜蒸餾處理反滲透濃水的工藝及裝置，屬于膜分離技術領域。包括反滲透濃水槽；第一輸送泵；第一換熱器；加熱設備；膜蒸餾裝置；第二換熱器；冷卻設備；滲透膜蒸餾裝置；第二輸送泵；待濃縮料液儲液槽；反滲透濃水槽通過第一輸送泵依次與第一換熱器、加熱設備和膜蒸餾裝置相連，膜蒸餾裝置中膜上游側濃鹽水返回至第一換熱器；待濃縮料液儲液槽通過第二輸送泵傳至第二換熱器到達滲透膜蒸餾裝置料液側；膜蒸餾處理后的濃鹽水依次通過第二換熱器、冷卻設備后到達滲透膜蒸餾裝置的滲透劑側；通過第一換熱器與第二換熱器相連，實現了膜蒸餾與滲透膜蒸餾過程相結合處理反滲透濃水。有效利用反滲透濃水來制備高純淡水。
文檔編號C02F1/08GK102923894SQ20121042543
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月30日 優先權日2012年10月30日
發明者趙之平, 王可達, 陳康成 申請人:北京理工大學