[發明專利]一種反滲透濃水余壓噴霧脫鹽方法

無效

• 申請號: 200910071167.6
• 申請日: 2009-11-05
• 公開（公告）號: CN101712521A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 許丹宇;唐運平;張志揚;石巖;張維;劉紅磊;袁敏
• 申請（專利權）人: 天津市環境保護科學研究院
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F1/44;C02F1/12
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 朱紅星

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，涉及工業水處理、環境污染治理、海水及苦咸鹽水淡 化等領域中反滲透系統的濃水凈化。更具體的說是一種反滲透濃水余壓噴霧脫鹽方法。

背景技術

反滲透技術利用外力(克服滲透壓)并借助膜的選擇截留作用，將溶液中的溶質與 溶劑分離，從而達到純凈水質的目的。該技術現已廣泛應用在工業水處理、環境污染治 理、海水及苦咸鹽水淡化等領域，但在處理過程中，受膜的材質、水質種類等因素的影 響，脫鹽精水產生的同時伴有大量的濃鹽水排出，約占進水水量的1/3左右。反滲透濃 鹽水具有含鹽高、含難降解污染物高等特點，因此現有的常規方法很難進行有效的處理。

就目前除鹽方法而言，可主要分為：熱力法(多效蒸餾、多級閃蒸、太陽能蒸餾、 冷凍法等)、化學法(離子交換法、溶劑萃取法、水合物法、化學沉淀法)、電-膜法(電 去離子法、電滲析法)、電吸附法、壓力-膜法(多級反滲透、納濾法)等5類。其中化 學法脫鹽種類少，除鹽程度低，只能去除那些可以轉換成難溶物質的鹽類，即鈣、鎂、 鐵、錳等陽離子組成的鹽。而對于鈉、鉀等陽離子組成的鹽則無能為力。特別是在原水 中氯離子濃度較高時，其沉淀效果大打折扣，適用范圍大受約束；電-膜法(電去離子法、 電滲析法)與電吸附等技術初期設備投資大，預處理工藝復雜，管理及運行繁瑣，對于 反滲透濃水的處理會有較高的制水成本；在熱力法中，太陽能蒸餾、冷凍法受自然條件 所限，蒸發與結晶速率較低，很難適應工業領域大水量處理的要求。多效蒸餾(MED)、 多級閃蒸(MSF)等方法都是利用低品位余熱能在多個有序排列的容器內，將高濃鹽水加 熱蒸發產生水蒸汽，蒸汽冷凝后得到高品質淡水。多級閃蒸(MSF)采取降壓擴容閃蒸的 方法蒸發海水，而多效蒸餾(MED)則是用蒸汽直接加熱海水蒸發出蒸汽，由于二者工藝 過程的特點，MSF系統的級數要多于MED系統的效數。為提高能源利用率、降低成本，尋 找高效的熱泵仍是未能解決的難題。

壓力-膜法(多級反滲透、納濾法)對自20世紀70年代投入應用以來，一直都在尋 找處理濃水、降低相關操作費用的方法，但僅依靠發展多級串聯的膜技術來解決濃水問 題還不夠，還需要其他方法降低成本。令人遺憾的是大量的能量用于為該類系統提供高 壓，而這部分壓力大部分卻被白白損失掉了，如果按照通常40％的回收率計算，濃鹽水中 約占60％的進料壓力能量。由于目前尚未有效方法處理濃水問題，增加了反滲透裝置處理 時的制水成本，同時浪費了大量的能源，濃鹽水對環境污染仍是無法有效解決的難題。

發明內容

本發明主要目的是建立一套用于處理反滲透系統高濃鹽水的技術及裝置，該方法主要 是利用反滲透系統在制水過程中自身產生的濃水余壓形成高鹽水霧，節省常規霧化所需 動力，細小水滴在流動的空氣中迅速蒸發，水和鹽分等雜質分離，同時水中所含的有機 物被氧化為二氧化碳，水蒸氣輸入凝結室成為純水，而鹽分及高倍濃縮的尾水則落在分 離室的底部，尾水與初始進水混合循環后，繼續霧化濃縮至飽和狀態，所含鹽分經換熱 冷凝后結晶析出，最終實現反滲透濃水水質凈化與鹽度脫除。該發明改變了現有反滲透 裝置的運行及其濃水處理方法，節約制水成本，可大幅減少反滲透產生的高濃鹽水的排 放量，降低濃鹽水排放對周邊環境所帶來的負面影響，適用于各類反滲透系統所產出的 濃水凈化。本發明的技術方案如下：

一種反滲透濃水余壓噴霧脫鹽方法，其特征在于按如下的步驟進行：

1)廢水在高壓下經反滲透裝置(1)將廢水分離為濃水；

2)該濃水經換熱系統(2)預熱后，通過混合交換器(3)直接進入霧化濃縮室(4)， 利用濃水中的能量通過壓力旋轉式霧化器，將水噴入噴嘴內圓盤的前端，依靠高速旋轉 的圓盤將濃水展成薄膜，由“離心力噴霧”和“速度噴霧”的綜合作用而霧化水滴；

3)霧化后的濃水液滴經與控溫加熱系統(5)處理過的熱空氣流接觸，形成水蒸氣并 制備成濃縮尾水；

4)由引風機(7)將水蒸氣和空氣流帶出蒸發室進入氣粉分離器(8)，除去空氣中 夾帶的鹽類物質粉末，再經冷凝水收集器(9)冷凝為淡水并予以回收；

5)濃縮后尾水進入尾水調配系統(11)，通過對鹽分和溫度的在線監控，進行信息反 饋：當尾水中鹽度接近或達到飽和時，尾水進入結晶尾水收集器(10)冷卻結晶，實現 脫鹽；對未達到飽和的尾水，直接回流至混合交換器(3)與濃水混合后重新進入霧化濃 縮室(4)循環蒸發；