[發明專利]正滲透耦合膜蒸餾處理廢水的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310534964.X
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN104591457A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 張新妙;欒金義;謝梓峰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F1/44
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 符彥慈;楊靜

技術領域

本發明涉及一種利用膜分離技術進行廢水處理的裝置及方法，更具體地說，涉及一種正滲透耦合膜蒸餾處理廢水的裝置及方法。屬于工業廢水處理領域。

背景技術

近年來，隨著膜法污水處理回用裝置的廣泛應用，石化企業產生的高鹽廢水尤其是反滲透濃水成為一個處理難題，該股廢水既不能排放也不能回用，給各企業帶來極大的困擾。

膜蒸餾（MD）由于能夠脫除更高濃度的鹽分以及更高的脫鹽率而逐漸受到各國專家重視并展開了廣泛研究，它可以算是迄今為止脫鹽效率最高的膜技術。膜蒸餾是上世紀80年代為海水脫鹽而研發的疏水膜技術，它是采用微孔疏水膜，以膜兩側蒸汽壓差為驅動力的一種新型膜分離過程。膜蒸餾所用的膜為不被待處理溶液潤濕的疏水微孔膜，即只有蒸汽能夠進入膜孔，液體不能透過膜孔。膜蒸餾的優勢主要是：產水水質好，脫鹽率高（98%以上），水回收率高，可利用工業廢熱。和多效蒸發相比：膜蒸餾可以低溫操作，產水水質更好，蒸餾效率更高，不存在蒸發塔的結垢和腐蝕問題，設備造價也比常規蒸餾塔低；和反滲透相比：膜蒸餾可常壓運行，對預處理要求低，可處理反滲透不能處理的高鹽廢水，水回收率更高。

正滲透（FO）是一種依靠滲透壓驅動的膜分離過程，即水通過選擇性半透膜從較高水化學勢區域（低滲透壓側）自發地擴散到較低水化學勢區域（高滲透壓側）的過程。正滲透過程的驅動力是驅動液與原料液的滲透壓差，不需要外加壓力作為驅動力。和反滲透過程相比，正滲透具有如下優點：膜污染較輕，無需外加壓力，能耗低，回收率高，濃水排放量少，污染小，環境友好。

正滲透過程實現的關鍵是需要一種高通量可循環使用的驅動液，而膜蒸餾濃水由于含鹽量高，滲透壓高，完全可以滿足正滲透過程的需要。因此，如果將膜蒸餾和正滲透結合起來處理高鹽廢水，對其進行二次利用，將膜蒸餾濃水作為正滲透過程的驅動液，不僅解決了正滲透過程所需驅動液的問題，同時也解決了膜蒸餾濃水的處理問題，并且通過正滲透過程可以處理一些其他方法難處理的廢水或溶液，兩種技術的耦合可以最大限度的降低廢水的排放量，具有重要環境意義。

中國專利201010210971涉及了一種烯烴聚合催化劑生產廢水生化出水的深度處理回用方法，該方法采用“超濾+反滲透+膜蒸餾”的耦合工藝流程。采用該工藝流程，實現了烯烴聚合催化劑生產廢水生化出水的深度處理回用，經過該工藝流程處理后的烯烴聚合催化劑生產廢水的生化出水，反滲透和膜蒸餾產水可滿足工藝用水要求，解決了烯烴聚合催化劑生產廢水生化出水的回用問題，實現了高鹽廢水的深度處理回用。但是，本專利對于膜蒸餾的濃水問題并沒有給出處理方法，給生態環境帶來了新的困擾。中國專利CN102745776A涉及一種正滲透耦合反滲透處理反滲透濃排水的方法及裝置，該方法及裝置通過將反滲透濃排水作為正滲透過程的驅動液，有效解決了反滲透濃排水的處理問題。中國專利CN202576114也涉及了一種正滲透耦合反滲透處理垃圾滲濾液的處理裝置，該裝置能對垃圾滲濾液進行有效處理。上述兩個專利均是采用正滲透耦合反滲透技術來處理廢水或溶液，均是采用反滲透濃水作為正滲透過程的驅動液。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種膜耦合技術處理廢水的裝置及方法，本發明的膜耦合裝置主要包括一級正滲透單元或一級、二級正滲透單元和膜蒸餾單元。針對具體廢水水質，當采用一級正滲透單元時，首先，高鹽廢水經過膜蒸餾單元進行深度濃縮處理，其次，以膜蒸餾濃水作為一級正滲透單元的驅動液，以其他難處理溶液作為正滲透單元的進料液，采用一級正滲透單元處理其他難處理溶液，當作為正滲透驅動液的膜蒸餾濃水稀釋到本發明控制的濃度時，一級正滲透單元的濃水部分返回到膜蒸餾單元繼續濃縮；當采用二級正滲透單元時，首先，高鹽廢水經過膜蒸餾單元進行深度濃縮處理，其次，以膜蒸餾濃水作為一級正滲透單元和二級正滲透單元的驅動液，膜蒸餾濃水首先流經一級正滲透單元的驅動液側后，又流入二級正滲透單元的驅動液側，繼續作為二級正滲透單元的驅動液，通過一級正滲透與二級正滲透處理，當作為一級正滲透單元和二級正滲透單元驅動液的膜蒸餾濃水稀釋到本發明控制的濃度時，二級正滲透單元的濃水部分返回到膜蒸餾單元繼續濃縮。采用本發明的裝置及方法，在采用一級正滲透單元或一級、二級正滲透單元對待處理溶液進行高度濃縮的同時，有效解決了膜蒸餾濃水的處理問題，最大程度的回收了廢水中的水資源。

本發明采用的技術方案是：

本發明的裝置，是正滲透耦合膜蒸餾處理廢水裝置，主要包括正滲透單元、膜蒸餾單元，正滲透單元通過管路和閥門與膜蒸餾單元相連；含有如下部件：