一种高回收率脱盐装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种高回收率脱盐装置，包括高压泵、高压泵单向阀、组合式阀岛装置、两个后置浓水排放阀、冲洗/清洗阀、阻垢管、压力容器、产水收集管路，其中组合式阀岛装置包括前置浓水排放阀、循环泵单向阀、循环/清洗泵；压力容器内部前部设置RO/NF膜元件、压力容器内部后部设置压力容器阻垢区，所述各部件之间通过管路连接；本实用新型提供的脱盐装置与传统脱盐装置相比，大幅度提高了回收率，即产水比例提高。由于浓水排放量小，本实用新型提供的脱盐装置的浓水压力损失也很少，因而其能耗比传统的NF/RO脱盐装置降低30%～50%，具有节能效果，特别是在处理高浓度盐水时节能优势更加明显。
【专利说明】一种高回收率脱盐装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于水处理领域，特别涉及一种脱盐装置。
【背景技术】
[0002]传统的R0/NF(反渗透/纳滤)系统一般采用二段式(参见附图1)，无机盐在系统中逐渐浓缩，二段末段膜元件周围无机盐浓缩倍数最高，有机物和无机盐容易沉积结垢在膜表面，令回收率降低，造成大量浓水排放。
[0003]为了防止这种沉积结垢发生，一般的做法是在源水中添加一种阻垢分散剂，抑制垢类的生成。由于阻垢剂技术水平的限制性，回收率并不理想，不同水质的回收率一般只能达到60%?80%。如果要达到更高的回收率，则进入R0/NF设备之前增加石灰软化、树脂软化等工艺，否则大量无机盐沉积在膜表面，对膜造成损坏。
实用新型内容
[0004]为了解决上述实际问题，本实用新型提供一种脱盐装置，不仅能够减缓膜的污染和结垢，而且在不增加软化预处理工艺，可以大幅度提高脱盐装置回收率。
[0005]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
[0006]一种高回收率脱盐装置，包括高压泵、高压泵单向阀、组合式阀岛装置、两个后置浓水排放阀、冲洗/清洗阀、阻垢管、压力容器、产水收集管路，其中组合式阀岛装置包括前置浓水排放阀、循环泵单向阀、循环/清洗泵；压力容器内部前部设置R0/NF膜元件、压力容器内部后部设置压力容器阻垢区，所述各部件之间通过管路连接；
[0007]连接方式为:高压泵、高压泵单向阀、组合式阀岛装置、压力容器依次连接，压力容器出口分别与产水收集管路及两个后置浓水排放阀连接，压力容器出口与组合式阀岛装置连接形成闭合循环回路；所述组合式阀岛装置内的循环/清洗泵入口分别与冲洗/清洗阀连接；所述循环泵单向阀出口与高压泵单向阀出口连接后分别与前置浓水排放阀、压力容器入口连接；阻垢管数量为多个，阻垢管设置在压力容器内的阻垢区或在循环回路中或同时设置在上述两个位置。
[0008]上述组合式阀岛装置内的前置浓水排放阀作用在于加大排放量，与压力容器出口连接的两个后置浓水排放阀中上部安装的浓水排放阀为冲洗阀，能瞬间打开，下部安装的浓水排放阀设有刻度，可调节流量。
[0009]根据处理规模，上述压力容器为多个，采用并联方式，每个压力容器安装3-7只R0/NF膜元件。
[0010]上述压力容器直径可为4英寸或8英寸或16英寸，长度取决于R0/NF膜元件和阻垢管长度之和；所述R0/NF膜元件直径与压力容器直径对应设置；
[0011]上述阻垢管内壁、压力容器内壁或循环管路内壁可镶嵌稀土材料磁条，当大流量水流通过时，产生电动势，使无机盐晶格细化，针状晶体转化为粉末状晶体，晶体粒径变小，从而使无机盐不容易沉积在膜表面，并定期随浓水排走；[0012]上述脱盐装置中，膜元件可选用卷式RO和卷式NF膜元件。膜元件中的膜片要求能承受60BAR以上的压力。普通卷式膜元件流道宽度为0.7?0.8mm,改进后膜元件流道宽度扩展到1.5?2_，扩大了 2?3倍，可以适应大循环量和宽厚度的浓水格网。
[0013]上述R0/NF膜元件包括膜片和浓水格网，该浓水格网不是传统的网格结构，而是致密的，格网上每隔3-10mm距离有很高的凸起，起到加强格网强度的作用；这些凸起将进水流道分成若干区域，使进水分布均匀，湍流效果好。格网采用复合材料，凸起为PE不带电荷，凹陷部分采用PAN(聚丙烯腈)或PVDF (聚偏氟二乙烯)或CA (醋酯纤维)或PS (聚苯乙烯)或PSF (聚砜)等改性带正电荷材料。通过对膜元件结构和膜片物理化学性质的相应改进，格网中的凹陷带正电荷与膜片带负电荷形成微弱磁场，对无机盐结垢产生晶格畸变，减弱无机盐的结垢趋势。
[0014]所述高回收率脱盐装置还包括监测设备:进膜压力表、浓水排放压力表、产水压力表，产水管路流量计、浓水排放管路流量计、循环管路流量计，源水电导仪、浓水电导仪、产水电导仪。
[0015]上述脱盐装置的工作原理如下:
[0016]源水经过高压泵后压力得到提升，经过高压泵单向阀进入组合式阀岛装置，再进入压力容器的R0/NF膜元件内部进行脱盐处理，经过R0/NF膜元件处理后水分成两部分，一部分为脱除盐分的水，称为产水，经由产水收集管路排出并收集；另一部分为盐分增加的水，称为浓水，流经压力容器内阻垢管后，由后置浓水排放阀直接排放。浓水也可以由膜元件外部闭合循环系统通过循环/清洗泵、循环泵单向阀后进入压力容器内R0/NF膜元件进行脱盐处理；当R0/NF膜元件发生严重污染或结垢时，启动冲洗/清洗阀导入清洗剂，对R0/NF膜元件进行化学清洗。前置浓水排放阀的作用是系统快速排放浓水。正常运行时，冲洗/清洗阀处于关闭状态。
[0017]上述脱盐装置有以下三种工作方式:
[0018]第一种工作方式:周期式工作方式。当低浓度含盐量源水进入系统，开启循环泵，同时产水、同时排盐分浓度升高的浓水；利用电导仪或流量计等仪表进行监测，超过设定的最高回收率时，加大浓水排放量，循环泵停止工作；低浓度含盐量源水进入系统，系统平均含盐量降低；经过一定时间的加大浓水排放，重新开启循环泵，减小浓水排放量，进入下一个运行周期。在这种工作方式中，膜系统工作压力、产水量、浓水排放流量在一定范围内波动，系统总进水量维持恒定。该方式的一个运行周期，因水质不同，周期时间在5min?5h，其中加大浓水排放的时间在5s?5min。
[0019]第二种工作方式:周期式工作方式。当低浓度含盐量源水进入系统，开启循环泵，只有产水、不排盐分浓度升高的浓水；利用电导仪或流量计等仪表进行监测，超过设定的最高回收率时，开启浓水排放阀，循环泵停止工作；低浓度含盐量源水进入系统，系统平均含盐量降低；经过一定时间的浓水排放，重新开启循环泵，关闭浓水排放阀，进入下一个运行周期。在这种工作方式中，膜系统工作压力、产水量、浓水排放流量在一定范围内波动，系统总进水量维持恒定。该方式的一个运行周期，因水质不同，周期时间在5min?5h，其中开启浓水排放的时间在5s?5min。
[0020]第三种工作方式:固定式工作方式。当低浓度含盐量源水进入系统，开启循环泵，同时产水、同时排盐分浓度升高的浓水；设定恒定的回收率，利用电导或流量计等仪表进行监测。在这种工作方式中，膜系统工作压力、产水量、浓水排放流量维持恒定，系统总进水量维持恒定。
[0021]系统周期式运行时，前置浓水排放阀与后置浓水排放阀一起开启，快速排放浓水；系统固定式运行时，只开启后置浓水阀中有刻度调节的浓水排放阀。
[0022]本实用新型提供的脱盐装置适用于处理自来水、井水、地表水，RO浓水、海水、低COD的工业废水；如果与其他高级氧化技术相结合，还可以处理高COD高盐工业废水、垃圾渗出液等。
[0023]本实用新型具有的优点和积极效果是:
[0024]( I)本实用新型公开了一种采用单段式短流程设计的高回收率纯水脱盐装置，多个压力容器采用并联方式连接，每个压力容器安装3-7只R0/NF膜元件。单段式短流程设计与传统二段式(每段安装6只膜元件)的设计相比，单段式短流程设计每只膜的工作负载更平均，利于延长膜的使用寿命。该脱盐装置除了通过高压泵正常补充低浓度含盐量源水夕卜，在膜系统外部还设置有一个闭合回路，进行大流量循环，以保证每只膜元件都有很大的进水流量及很高的流速，使得有机物和无机盐不容易沉积在膜表面。同时，膜的实际回收率降低，也减缓了有机物和无机盐在膜表面的沉积。
[0025](2)本实用新型提供的脱盐装置与传统的R0/NF设备相比，增加了循环泵单向阀、循环/清洗泵、浓水排放阀，实现了加大浓水排放、减缓膜的污染和结垢等功能。对于传统R0/NF系统的改造，在不改变主体设备/自控的前提下，考虑将以上这些功能性的管路\阀门集中安装在一个区域，即组合式阀岛装置，设置在高压泵出水与进膜之间，便于生产和对设备进行管理。
[0026](3)本实用新型提供的脱盐装置中，通过对膜元件结构和膜片物理化学性质的相应改进，格网中的凹陷带正电荷与膜片带负电荷形成微弱磁场，对无机盐结垢产生晶格畸变，减弱无机盐的结垢趋势。
[0027](4)本实用新型提供的脱盐装置中，比传统的R0/NF设备还增加了阻垢管，阻垢管、压力容器内壁和循环管路内壁镶嵌有稀土材料磁条，当大流量水流通过时，产生电动势，使无机盐晶格细化，针状晶体转化为粉末状晶体，晶体粒径变小，从而使无机盐不容易沉积在膜表面，并定期随浓水排走；同时，阻垢管产生的磁场对浓水无机盐结垢的趋势有减弱作用。阻垢管既可以安装在压力容器阻垢区中，也可以安装在循环管路中，更可以同时安装，增强阻止无机盐结垢的作用。
[0028](5)本实用新型提供的脱盐装置与传统脱盐装置相比，大幅度提高了回收率，即产水比例提高。由于浓水排放量小，本实用新型提供的脱盐装置的浓水压力损失也很少，因而其能耗比传统的NF/R0脱盐装置降低30%?50%，具有节能效果，特别是在处理高浓度盐水(例如海水)时节能优势更加明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为传统的R0/NF (反渗透/纳滤)系统的示意图。
[0030]图2为本实用新型的脱盐装置示意图。
[0031]其中，1-高压泵2-高压泵单向阀3-组合岛阀装置4a_前置浓水排放阀4b_后置浓水排放阀5-循环泵单向阀6-循环/清洗泵7-冲洗/清洗阀8-阻垢管9-压力容器10-R0/NF膜元件11-阻垢区12-产水收集管路A-源水B-浓水C-产水【具体实施方式】
[0032]通过下面的实施例，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0033]如图2所示，一种高回收率脱盐装置，包括高压泵1、高压泵单向阀2、组合式阀岛装置3、两个后置浓水排放阀4b、冲洗/清洗阀7、阻垢管8、压力容器9，所述各部件之间通过管路连接，连接方式为:高压泵1、高压单向阀2、组合式阀岛装置3、压力容器9依次连接，压力容器9出口分别与产水收集管路12及两个后置浓水排放阀4b连接，压力容器9出口还依次与阻垢管8、组合式阀岛装置3连接，压力容器9与阻垢管8、组合式阀岛装置3形成闭合循环回路。所述压力容器9为3个并联，其内部前后设置R0/NF膜元件10、阻垢区
11;所述阻垢区11内安装阻垢管8，所述阻垢管8通过管路与R0/NF膜元件10连接；所述阻垢管8数量为4个，三个安装在压力容器9内阻垢区11，一个连接在循环回路中；所述组合式阀岛装置3内部设置前置浓水排放阀4a、循环泵单向阀5、循环/清洗泵6 ;所述循环/清洗泵6入口分别与冲洗/清洗阀7、循环回路中阻垢管8连接；所述循环/清洗泵6出口与循环泵单向阀5入口连接；所述循环泵单向阀5出口与高压泵单向阀2出口连接后分别与前置浓水排放阀4a、压力容器9入口连接；
[0034]所述压力容器9直径可为4英寸或8英寸或16英寸，长度取决于R0/NF膜元件10和阻垢管8长度之和；所述R0/NF膜元件10直径与压力容器9直径对应设置；
[0035]所述R0/NF膜元件10流道宽度在1.5_2mm之间；所述膜片能承受60BAR以上的压力；所述R0/NF膜元件11包括膜片和浓水格网；所述膜片与浓水格网之间有微小电磁场；所述浓水格网是致密的，每隔一定距离有很高的凸起，采用复合材料，凸起为PE不带电荷，凹陷部分采用PAN(聚丙烯腈)或PVDF (聚偏氟二乙烯)或CA (醋酯纤维)或PS (聚苯乙烯)或PSF (聚砜)改性带正电荷材料。
[0036]所述高回收率脱盐装置还包括监测设备(图2中未显示出):进膜压力表、浓水排放压力表、产水压力表，产水管路流量计、浓水排放管路流量计、循环管路流量计，源水电导仪、浓水电导仪、产水电导仪；
[0037]工作原理:源水A经过高压泵I后压力得到提升、再通过高压泵单向阀2进入到R0/NF膜元件10内部进行脱盐处理，经过R0/NF膜元件10处理后水分成两部分，一部分为脱除盐分的水，称为产水C，经由产水收集管路12排出并收集；另一部分为盐分增加的水，称为浓水B，流经压力容器9内阻垢管8后，由后置浓水排放阀4b直接排放。浓水也可以通过循环/清洗泵6、循环泵单向阀5后再次进入压力容器9内R0/NF膜元件10进行脱盐处理，当R0/NF膜元件10发生严重污染或结垢时，启动冲洗/清洗阀7导入清洗剂，对R0/NF膜元件10进行化学清洗。系统周期式运行时，前置浓水排放阀4a与后置浓水排放阀4b —起开启，快速排放浓水；系统固定式运行时，只开启后置浓水阀4b中有刻度调节的浓水排放阀。
[0038]本实用新型实际应用:
[0039]实际应用1:采用源水-砂滤-保安滤器-高回收率脱盐装置的工艺流程对TDS(溶解性总固体)为500mg/L、温度为26.7V、pH为7.4的地下水进行脱盐处理，选用16支8英寸RO膜，每小时处理20t。采取第二种工作方式，即只有产水、先不排放浓水，然后周期式排放浓水的工作方式，一个运行周期为10分钟，其中浓水排放时间为40秒。系统工作压力为7-10BAR，能耗为0.73kff/t,脱盐率为98.5%，回收率为95%。
[0040]实际应用2:采用源水-砂滤-保安滤器-高回收率脱盐装置的工艺流程对TDS(溶解性总固体)为300mg/L、温度为22.7°C、pH为7.6的低COD废水进行脱盐处理，选用54支8英寸RO膜，每小时处理64t。采取第三种工作方式，即同时产水、同时排浓水的工作方式，以固定的工作方式运行。系统工作压力为9.0BAR,能耗为1.10kff/t,脱盐率为99.0%，回收率为85%。
[0041]实际应用3:采用源水-UF (超滤)-保安滤器-高回收率脱盐装置的工艺流程对TDS (溶解性总固体)为700mg/L、温度为19.5°C、pH为7.2的RO浓水进行脱盐处理，选用96支8英寸RO膜，每小时处理120t。采取第一种工作方式，即同时产水、同时排浓水(排量为进水总量的5%)、周期式加大排放浓水的工作方式，一个运行周期为20分钟，其中加大浓水排放量的时间为80秒。系统工作压力为9-12BAR，能耗为0.85kff/t,脱盐率为99.2%，回收率为90%。
[0042]以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种高回收率脱盐装置，其特征在于:包括高压泵、高压泵单向阀、组合式阀岛装置、两个后置浓水排放阀、冲洗/清洗阀、阻垢管、压力容器、产水收集管路，其中组合式阀岛装置包括前置浓水排放阀、循环泵单向阀、循环/清洗泵；压力容器内部前部设置RO/NF膜元件、压力容器内部后部设置压力容器阻垢区，所述各部件之间通过管路连接； 连接方式为:高压泵、高压泵单向阀、组合式阀岛装置、压力容器依次连接，压力容器出口分别与产水收集管路及两个后置浓水排放阀连接，压力容器出口与组合式阀岛装置连接形成闭合循环回路；所述组合式阀岛装置内的循环/清洗泵入口分别与冲洗/清洗阀连接；所述循环泵单向阀出口与高压泵单向阀出口连接后分别与前置浓水排放阀、压力容器入口连接；阻垢管数量为多个，阻垢管设置在压力容器内的阻垢区或在循环回路中或同时设置在上述两个位置。
2.根据权利要求1所述的一种高回收率脱盐装置，其特征在于:所述压力容器为多个，采用并联方式连接。
3.根据权利要求2所述的一种高回收率脱盐装置，其特征在于:所述压力容器中每个压力容器安装3-7只RO/NF膜元件。
4.根据权利要求1所述的一种高回收率脱盐装置，其特征在于:所述阻垢管内壁、压力容器内壁或管路内壁镶嵌稀土材料磁条。
5.根据权利要求1所述的一种高回收率脱盐装置，其特征在于:所述脱盐装置中，膜元件流道宽度为1.5?2mm。
6.根据权利要求5所述的一种高回收率脱盐装置，其特征在于:所述膜元件包括膜片和浓水格网，该浓水格网是致密的，格网上每隔3-10mm距离设有凸起。
7.根据权利要求1所述的一种高回收率脱盐装置，其特征在于:所述脱盐装置还包括监测设备:进膜压力表、浓水排放压力表、产水压力表，产水管路流量计、浓水排放管路流量计、循环管路流量计，源水电导仪、浓水电导仪、产水电导仪。
8.根据权利要求1所述的一种高回收率脱盐装置，其特征在于:所述压力容器直径为4英寸或8英寸或16英寸，长度取决于RO/NF膜元件和阻垢管长度之和。
【文档编号】C02F9/12GK203668170SQ201320717304
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】戈亮 申请人:戈亮