CN102329019A - 超低压苦咸水淡化膜分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种超低压苦咸水淡化膜分离装置，包括精密过滤器、超滤膜***、超滤膜透析罐、纳滤（或低截留率反渗透）膜***、纳滤（或低截留率反渗透）膜透析罐、反渗透膜***、泵及连接各部分的管路；原水（苦咸水）经过精密过滤器过滤后，再进入超滤膜过滤，经超滤膜过滤后，超滤透析液进入第一级纳滤（或低截留率反渗透）膜进行处理，第一级的浓缩液或外排或用于反冲超滤膜，或经过能量回收装置用于提升超滤透析液进入第一级纳滤（或反渗透）的压力，第一级的纳滤膜的产水再进入第二级反渗透膜***；第二级的透析液为合格的淡水，第二级的浓缩液或用于反冲超滤膜或外排或回用，具有设备运行压力极低、苦咸水淡化效果好及设备运行成本低等优点。

Description

超低压苦咸水淡化膜分离装置
技术领域
本发明公开一种超低压苦咸水淡化膜分离装置，按国际专利分类表(IPC)划分属于苦咸水淡化膜设备制造技术领域，尤其是涉及一种用于苦咸水淡化的超低压膜分离***。
背景技术
淡水资源的获取是人们面临的一个重大环境和生存课题，各国很重视对这方面的技术研发和投入。苦咸水的淡化技术是获取淡水资源的一个重要途径，特别是我国淡水资源缺乏，但是苦咸水资源分布很广，因此苦咸水淡化技术成为我国获取水资源一条很现实很有意义的途径。目前苦咸水淡化的方法很多，主要是膜分离法、蒸馏法、冷冻法、太阳能法、电渗析法、化学脱盐法等，其中膜分离法脱盐淡化效果好，水质稳定并且大大高于饮用水标准，操作简单，自动化程度高，因此发展很快。
目前的膜分离法设备，因为处理的苦咸水含盐量高，所以设备必须在高压下运行以克服苦咸水的高渗透压，同时接触苦咸水的部件必须抗腐蚀能力强，这就对设备的材料提出了较高的要求，特别是接触苦咸水的管道、泵等需要耐腐蚀、耐高压，导致设备制作原料材质要求高，设备制造要求高，制造成本居高不下。另外现有膜分离法淡化苦咸水工艺流程过长，过于复杂，同时需要消耗各种药剂，淡化核心过程只用一道反渗透或纳滤膜，不能应对变化的水质，产水水质波动较大，必须使用专门的、性能稳定的膜元件。
中国文献CN 201284253公开一种纳滤膜苦咸水淡化***装置，工作流程如下:苦咸水→水箱→水泵→保安过滤器→超滤组件→水箱→水泵→一级纳滤膜脱盐器→水箱→水泵二级纳滤膜脱盐器→水箱→淡水，然而，上述装置重复应用纳滤膜过滤，而纳滤膜截留分子量偏大，只能部分脱除苦咸水中对人体有毒有害的无机离子（如氟、砷等）和低分子量有机物，产水水质不易合格，并且该发明中所宣称的高回收率是不可能实现的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种淡化效果好，水质稳定的超低压苦咸水淡化膜分离装置，该膜分离设备采用两步脱盐工艺，从而降低每步膜过滤的渗透压，流程简洁，设备运行压力极低，设备使用材料普遍，设备加工要求低，膜元件要求低，分离效果良好。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种超低压苦咸水淡化膜分离装置，包括精密过滤器、超滤膜***、超滤膜透析罐、纳滤（或低截留率反渗透）膜***、纳滤（或低截留率反渗透）膜透析罐、反渗透膜***、泵及连接各部分的管路；所述的精密过滤器与苦咸水输送泵连接，精密过滤器通过循环泵与超滤膜***连接，超滤膜***透析液连接到超滤透析罐，超滤透析液通过增压泵与纳滤（或低截留率反渗透）膜***连接，纳滤（或低截留率反渗透）膜***的透析液连接到纳滤（或低截留率反渗透膜）透析罐，纳滤（或低截留率反渗透）膜透析罐再通过增压泵与反渗透膜***连接。
进一步，所述的纳滤(或低截留率反渗透)膜***的浓缩液出口连接一能量回收装置用于提升一部分超滤膜***透析液的压力，获得增压后的超滤透析液通过管道进入纳滤(或低截留率反渗透）膜***的进口。
进一步，所述的纳滤(或低截留率反渗透)膜***的浓缩液直接排出或返回到超滤膜***进行反冲洗。
进一步，所述的反渗透膜***的浓缩液可以通过管路连接于超滤膜分离***的透析侧用于反冲或通过管路返回纳滤或低截留率反渗透膜***中回用。
进一步，所述的超滤膜分离***的膜截留孔径为0.002-0.05um或截留分子量2000D-500KD，第一级纳滤(或低截留率反渗透)膜对苦咸水盐分的整体平均截留率在40-95%之间，第二级反渗透膜***对苦咸水盐分的整体平均截留率>90%。
本发明中，原水（苦咸水）经过精密过滤器过滤后，再进入超滤膜过滤，经超滤膜过滤后，超滤透析液进入第一级低截留率纳滤(或低截留率反渗透)膜进行处理，第一级的浓缩液或外排或用于反冲超滤膜，或经过能量回收装置用于提升超滤透析液进入第一级反渗透的压力，第一级的纳滤(或低截留率反渗透)膜的产水再进入第二级反渗透膜***；第二级的透析液为合格的淡水，第二级的浓缩液或用于反冲超滤膜或外排或回用。
本发明具有如下有益效果：
A．利用超滤膜对可溶盐不截留、对膜污染物截留的特点，可以实现极低能耗下苦咸水的预处理净化，简化了预处理工艺，为后面的膜***持续稳定运行奠定基础；
B．经过超滤净化后的苦咸水仅含可溶盐，在控制回收率的前提下，纳滤及反渗透膜***中的膜表面循环流量可以很低，与回收率有关，这就极大的降低了能耗；
C．利用纳滤（或低截留率反渗透）膜对盐分部分截留的特点，可以分摊部分的渗透压，降低后面反渗透***的负担，同时***自身运行压力也因此大幅降低。在能耗敏感的场合，浓缩液的势能可利用能量回收装置加以回收，用于提升超滤透析液进入纳滤（或低截留率反渗透）膜的压力和流速；也可间歇性的用于超滤***的反冲洗，维持超滤***通量稳定；
D．经纳滤（或低截留率反渗透）膜去除了较大部分盐分后的苦咸水，渗透压大幅降低，而且含盐量降低，可以使用普通规格的反渗透进行脱盐工作，可以在极低的操作压力下就可以实现除盐淡化、产水合格的目的。反渗透的浓缩液可外排带走盐分，也可用于超滤***的反冲洗，维持超滤***通量稳定；
E．利用两级膜除了可以分摊渗透压，降低***能耗外，也可形成产水水质的双重保障，双级膜的截留率细微波动不会像单级膜***那样敏感，其中一道膜的截留率的少许变化不会对产水水质造成很大的波动；
F．最重要的是使用分压膜分离的方法，除盐膜***运行压力极低，大部分管件可以使用价格低廉的工程塑料替代价格高昂的耐腐蚀钢材作耐压管路和部件，加工方便，制造成本低。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2为含能量回收装置示意图。
图中部件：1.输料泵 ，2.精密过滤器， 3.循环泵，4.超滤膜***， 5.超滤透析液罐， 6.增压泵， 7.纳滤（低截留率反渗透）膜***， 8. 纳滤或低截留率反渗透膜透析罐，9.增压泵 ，10.反渗透膜***。
图2中部件：1.输料泵 ，2.精密过滤器， 3.循环泵，4.超滤膜***， 5.超滤透析液罐， 6.增压泵， 7.纳滤（或低截留率反渗透）膜***， 8. 纳滤或低截留率反渗透膜透析罐，9.增压泵 ，10.反渗透膜***，11.能量回收装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例：请参阅图1，一种超低压苦咸水淡化膜分离装置，包括精密过滤器2、超滤膜***3、超滤膜透析罐5、纳滤膜***7、纳滤膜透析罐8、反渗透膜***10、泵及连接各部分的管路；所述的精密过滤器2与苦咸水输送泵1连接，精密过滤器2通过循环泵3与超滤膜***4连接，超滤膜***4透析液连接到超滤透析罐5，超滤透析液通过增压泵6与纳滤膜***7连接，纳滤膜***的透析液连接到纳滤透析罐8，纳滤透析罐8再通过增压泵9与反渗透膜***10连接。
本发明中，纳滤膜***7的浓缩液出口可以连接一能量回收装置11（参见图2）用于提升一部分超滤膜***4透析液的压力，获得增压后的超滤透析液通过管道进入纳滤膜***的进口，也可不回收能量。所述的纳滤膜***的浓缩液直接排出或返回到超滤膜***进行反冲洗，如图1。
如图1，反渗透膜***10的浓缩液可以通过管路连接于超滤膜分离***4的透析侧用于反冲或通过管路返回纳滤膜***中回用。所述的超滤膜分离***4的膜截留孔径为0.002-0.05um或截留分子量2000D-500KD，第一级纳滤膜对苦咸水盐分的整体平均截留率在40-95%之间，第二级反渗透膜***对苦咸水盐分的整体平均截留率>90%。
本发明点各部分说明：
A．本发明***包含了精密过滤器、超滤膜分离装置、超滤膜透析罐、纳滤（或低截留率反渗透）膜***、纳滤（或低截留率反渗透）膜透析罐、反渗透膜***、反渗透膜透析罐、泵、能量回收装置和连接各部分的管路；
B．苦咸水输送泵连接精密过滤器；精密过滤器通过泵与超滤膜***连接，超滤膜***透析液连接到超滤透析罐；超滤透析液通过泵与纳滤（或低截留率反渗透）膜***连接，纳滤（或低截留率反渗透）膜***的透析管连接到纳滤（或低截留率反渗透）膜透析罐；纳滤（或低截留率反渗透）透析罐再通过泵与反渗透***连接；
C．纳滤（或低截留率反渗透）膜***的浓缩液可依据能耗的要求连接能量回收装置，用于提升一部分超滤透析液的压力，获得增压后的超滤液通过管道进入纳滤（或低截留率反渗透）膜***。如果浓缩液不回收能量可以通过管路连接于超滤膜透析侧用于反冲或排放；
D．反渗透膜***的浓缩液可以通过管路连接于超滤膜透析侧用于反冲或通过管路返回纳滤（或低截留率反渗透）膜***中回用；
E．超滤膜截留孔径为0.002-0.05um或截留分子量2000D-500KD，第一级纳滤或低压反渗透膜对苦咸水盐分的整体平均截留率在40-95%之间，第二级>90%；
F．膜***操作压力极低，可使用塑料材质的管道。
本发明涉及一种苦咸水淡化的膜分离的装置，该膜分离设备采用两步脱盐工艺，降低每步膜过滤的渗透压，流程简洁，设备运行压力极低，设备使用材料普遍，设备加工要求低，膜元件要求低，分离效果良好。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (7)

1.一种超低压苦咸水淡化膜分离装置，其特征在于：包括精密过滤器、超滤膜***、超滤膜透析罐、纳滤膜***、纳滤膜透析罐、反渗透膜***、泵及连接各部分的管路；所述的精密过滤器与苦咸水输送泵连接，精密过滤器通过循环泵与超滤膜***连接，超滤膜***透析液连接到超滤透析罐，超滤透析液通过增压泵与纳滤膜***连接，纳滤膜***的透析液连接到纳滤膜透析罐，纳滤膜透析罐再通过增压泵与反渗透膜***连接。
2.根据权利要求1所述的超低压苦咸水淡化膜分离装置，其特征在于：所述的纳滤膜***的浓缩液出口连接一能量回收装置用于提升一部分超滤膜***透析液的压力，获得增压后的超滤透析液通过管道进入纳滤膜***的进口。
3.根据权利要求1所述的超低压苦咸水淡化膜分离装置，其特征在于：所述的纳滤或低截留率反渗透膜***的浓缩液直接排出或返回到超滤膜***进行反冲洗。
4.根据权利要求1所述的超低压苦咸水淡化膜分离装置，其特征在于：所述的反渗透膜***的浓缩液可以通过管路连接于超滤膜分离***的透析侧用于反冲或通过管路返回纳滤膜***中回用。
5.根据权利要求1至4任一项所述的超低压苦咸水淡化膜分离装置，其特征在于：所述的超滤膜分离***的膜截留孔径为0.002-0.05um或截留分子量2000D-500KD，第一级纳滤膜对苦咸水盐分的整体平均截留率在40-95%之间，第二级反渗透膜***对苦咸水盐分的整体平均截留率>90%。
6.根据权利要求1至4任一项所述的超低压苦咸水淡化膜分离装置，其特征在于：所述的纳滤膜***可以由低截留率反渗透膜***替换。
7.根据权利要求5所述的超低压苦咸水淡化膜分离装置，其特征在于：所述的第一级纳滤膜***可以由低截留率反渗透膜***替换。
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