一种反渗透浓水余压喷雾脱盐方法技术

本发明专利技术是建立一套用于处理反渗透系统废浓盐水的方法，该方法主要是利用反渗透系统在制水过程中自身产生的浓水余压形成高盐水雾，节省常规雾化所需动力，细小水滴在流动的空气中迅速蒸发，使水和盐分等杂质分离，同时水中所含的有机物被氧化为二氧化碳，水蒸气输入凝结室成为纯水，而盐分及高倍浓缩的尾水则落在分离室的底部，尾水与初始进水混合循环后，继续雾化浓缩至饱和状态，所含盐分经换热冷凝后结晶析出，最终实现反渗透浓水水质净化与盐度脱除。本发明专利技术提出的反渗透浓水脱盐降污方法适合于各类反渗透系统产生的废浓盐水的分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理
，涉及工业水处理、环境污染治理、海水及苦咸盐水淡化等领域中反渗透系统的浓水净化。更具体的说是。
技术介绍
反渗透技术利用外力(克服渗透压)并借助膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分离，从而达到纯净水质的目的。该技术现已广泛应用在工业水处理、环境污染治理、海水及苦咸盐水淡化等领域，但在处理过程中，受膜的材质、水质种类等因素的影响，脱盐精水产生的同时伴有大量的浓盐水排出，约占进水水量的1/3左右。反渗透浓盐水具有含盐高、含难降解污染物高等特点，因此现有的常规方法很难进行有效的处理。就目前除盐方法而言，可主要分为热力法(多效蒸馏、多级闪蒸、太阳能蒸馏、冷冻法等)、化学法(离子交换法、溶剂萃取法、水合物法、化学沉淀法)、电_膜法(电去离子法、电渗析法)、电吸附法、压力_膜法(多级反渗透、纳滤法)等5类。其中化学法脱盐种类少，除盐程度低，只能去除那些可以转换成难溶物质的盐类，即钙、镁、铁、锰等阳离子组成的盐。而对于钠、钾等阳离子组成的盐则无能为力。特别是在原水中氯离子浓度较高时，其沉淀效果大打折扣，适用范围大受约束；电-膜法(电去离子法、电渗析法)与电吸附等技术初期设备投资大，预处理工艺复杂，管理及运行繁琐，对于反渗透浓水的处理会有较高的制水成本；在热力法中，太阳能蒸馏、冷冻法受自然条件所限，蒸发与结晶速率较低，很难适应工业领域大水量处理的要求。多效蒸馏(MED)、多级闪蒸(MSF)等方法都是利用低品位余热能在多个有序排列的容器内，将高浓盐水加热蒸发产生水蒸汽，蒸汽冷凝后得到高品质淡水。多级闪蒸(MSF)采取降压扩容闪蒸的方法蒸发海水，而多效蒸馏(MED)则是用蒸汽直接加热海水蒸发出蒸汽，由于二者工艺过程的特点，MSF系统的级数要多于MED系统的效数。为提高能源利用率、降低成本，寻找高效的热泵仍是未能解决的难题。 压力-膜法(多级反渗透、纳滤法)对自20世纪70年代投入应用以来， 一直都在寻找处理浓水、降低相关操作费用的方法，但仅依靠发展多级串联的膜技术来解决浓水问题还不够，还需要其他方法降低成本。令人遗憾的是大量的能量用于为该类系统提供高压，而这部分压力大部分却被白白损失掉了，如果按照通常40%的回收率计算，浓盐水中约占60%的进料压力能量。由于目前尚未有效方法处理浓水问题，增加了反渗透装置处理时的制水成本，同时浪费了大量的能源，浓盐水对环境污染仍是无法有效解决的难题。
技术实现思路
本专利技术主要目的是建立一套用于处理反渗透系统高浓盐水的技术及装置，该方法 主要是利用反渗透系统在制水过程中自身产生的浓水余压形成高盐水雾，节省常规雾化所 需动力，细小水滴在流动的空气中迅速蒸发，水和盐分等杂质分离，同时水中所含的有机物 被氧化为二氧化碳，水蒸气输入凝结室成为纯水，而盐分及高倍浓縮的尾水则落在分离室 的底部，尾水与初始进水混合循环后，继续雾化浓縮至饱和状态，所含盐分经换热冷凝后结晶析出，最终实现反渗透浓水水质净化与盐度脱除。该专利技术改变了现有反渗透装置的运行 及其浓水处理方法，节约制水成本，可大幅减少反渗透产生的高浓盐水的排放量，降低浓盐 水排放对周边环境所带来的负面影响，适用于各类反渗透系统所产出的浓水净化。本专利技术 的技术方案如下 —种反渗透浓水余压喷雾脱盐方法，其特征在于按如下的步骤进行 1)废水在高压下经反渗透装置(1)将废水分离为浓水； 2)该浓水经换热系统(2)预热后，通过混合交换器(3)直接进入雾化浓縮室(4)， 利用浓水中的能量通过压力旋转式雾化器，将水喷入喷嘴内圆盘的前端，依靠高速旋转的 圆盘将浓水展成薄膜，由"离心力喷雾"和"速度喷雾"的综合作用而雾化水滴； 3)雾化后的浓水液滴经与控温加热系统(5)处理过的热空气流接触，形成水蒸气 并制备成浓縮尾水； 4)由引风机(7)将水蒸气和空气流带出蒸发室进入气粉分离器(8)，除去空气中 夹带的盐类物质粉末，再经冷凝水收集器(9)冷凝为淡水并予以回收； 5)浓縮后尾水进入尾水调配系统(11)，通过对盐分和温度的在线监控，进行信息 反馈当尾水中盐度接近或达到饱和时，尾水进入结晶尾水收集器(10)冷却结晶，实现脱 盐；对未达到饱和的尾水，直接回流至混合交换器(3)与浓水混合后重新进入雾化浓縮室 (4)循环蒸发; 6)结晶析出的盐渣尾料进入盐渣尾料收集器(12)储存后集中处理。 本专利技术所述的反渗透浓水余压喷雾脱盐方法，其中步骤3)中所述的控温加热系统的热空气由鼓风机(6)吹入雾化浓縮室，气源可为空气和低品热蒸汽，操作温度为50 IO(TC。 本专利技术所述的反渗透浓水余压喷雾脱盐方法，其中步骤1)中所述的废水指的是 工业废水、环境污染治理所产生的废水、海水及苦咸盐水。 本专利技术所述的反渗透浓水余压喷雾脱盐方法，其中步骤l)中所述的反渗透装置 排放时压力为1. 5 20MPa。本专利技术所述的反渗透浓水余压喷雾脱盐方法，其中步骤1)中 所述的盐渣尾料收集器(12)是采用耐腐蚀的聚四氟乙烯材料加工而成，收集器呈矩形箱 体结构。 本专利技术所述的反渗透浓水余压喷雾脱盐方法的专利技术原理 反渗透系统利用高压将进水分离为脱盐精水和废浓盐水(以下简称浓水)，其中 浓水从膜反应器排放时压力高达1. 5 20MPa。本专利技术将该浓水经换热系统预热后，直接进 入雾化浓縮室，利用浓水中的能量通过压力式旋转雾化器，呈雾状喷入雾化浓縮室内，并进 行螺旋型轨迹运动。同时雾化浓縮室内有空气流通，悬浮在气流中的水滴体积很小，直径一 般在100iim以内，比表面积很大，便于与周围空气进行热量传递，雾化后的浓水液滴和热 空气流接触后，浓水中的水分迅速蒸发成为水蒸气，浓水中部分有机物被氧化或挥发，该浓 水由此被高倍浓縮为尾水。蒸发过程结束以后，由引风机将水蒸气和空气流带出蒸发室进 入气粉分离器，除去空气中夹带的盐类物质粉末，随后再经换热系统冷凝为淡水并予以回 收。浓縮后尾水进入尾水调配系统，通过对盐分和温度的在线监控，进行信息反馈与智能决 策当尾水中盐度接近或达到饱和时，尾水将进入换热系统冷却结晶，实现脱盐；对未达到 饱和的尾水，直接回流至混合交换器，与浓水进行热量、能量和物质含量的混合后，进入雾4化浓縮室循环蒸发。本专利技术中热蒸汽由鼓风机吹入雾化浓縮室，气源可为空气和低品热蒸 汽，操作温度一般在50 9(TC，也可根据实际需要，在控温加热系统中提高进气温度，增强 脱盐和氧化水中有机物的效果。 本专利技术所述的反渗透浓水余压喷雾脱盐方法的详细步骤如下 (1)根据所需的蒸发水量，调节入流气体流量和温度，将气体通入雾化浓縮室。 该操作主要在空气流通系统进行，空气流通系统由鼓风机、控温加热器组成，气源可为空气和低品热蒸气，由鼓风机使气体进入控温加热器，该加热器根据实际情况，将入流气体的操作温度一般在50 9(TC，也可根据最后的处理要求，升高进气温度，增强脱盐效率和提高氧化水雾中有机物的效果。入流气体达到温度要求后，进入雾化浓縮室，在室内结构与引风机抽吸作用下整体呈盘旋运动。(2)将反渗透排放的浓水经换热系统预热。 该操作步骤主要是在换热系统中进行，目的是提高雾化时浓水的温度，縮短雾化 蒸发时间。换热系统主要是将雾化后的水蒸汽、浓縮后的尾水以及反渗透浓水间进行热量 交换，将水蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反渗透浓水余压喷雾脱盐方法，其特征在于按如下的步骤进行：　　１）废水在高压下经反渗透装置（１）将废水分离为浓水；　　２）该浓水经换热系统（２）预热后，通过混合交换器（３）直接进入雾化浓缩室（４），利用浓水中的能量通过压力旋转式雾化器，将水喷入喷嘴内圆盘的前端，依靠高速旋转的圆盘将浓水展成薄膜，由“离心力喷雾”和“速度喷雾”的综合作用而雾化水滴；　　３）雾化后的浓水液滴经与控温加热系统（５）处理过的热空气流接触，制备成浓缩尾水；　　４）由引风机（７）将水蒸气和空气流带出蒸发室进入气粉分离器（８），除去空气中夹带的盐类物质粉末，再经冷凝水收集器（９）冷凝为淡水并予以回收；　　５）浓缩后尾水进入尾水调配系统（１１），通过对盐分和温度的在线监控，进行信息反馈：当尾水中盐度接近或达到饱和时，尾水进入结晶尾水收集器（１０）冷却结晶，实现脱盐；对未达到饱和的尾水，直接回流至混合交换器（３）与浓水混合后重新进入雾化浓缩室（４）循环蒸发；　　６）结晶析出的盐渣尾料进入盐渣尾料收集器（１２）储存后集中处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许丹宇，唐运平，张志扬，石岩，张维，刘红磊，袁敏，
申请(专利权)人：天津市环境保护科学研究院，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]