【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增强型高水回收率膜工艺
技术介绍
本专利技术涉及使用单级或二级膜工艺的含有可溶以及略溶或部分可溶性无机化合物的水的经济纯化,这些工艺将膜水纯化与化学沉淀软化以及对应地使用离子交换树脂和二氧化娃分离床(silica sequestering bed)的完全硬度以及二氧化娃去除相结合。硬度化合物如钡、钙、镁、铁、碳酸盐、碳酸氢盐、氟化物、硫酸盐以及二氧化硅通常发现于地表水源(如湖以及河)中、地下水源(如水井以及含水层)中以及工业废水(包括冷却塔排污、锅炉排污以及垃圾填埋浙滤液)中。这些略溶性污染物限制了从反渗透(RO)以及纳滤(NF)膜系统中净化水渗透物的百分比回收率,因为当浓缩时它们倾向于形成水垢化合物,这些水垢化合物通常不可逆地沉积在这些膜表面上并且降低它们有用的使用寿命O 为了防止水垢化合物过早沾污和沉积在RO或NF膜表面上,通过添加酸来增加“暂时”硬度化合物的溶解度,通过使用离子交换软化来去除硬离子,或通过使用“冷石灰”或“热石灰”软化工艺对硬度化合物和二氧化硅进行化学沉淀来对原水进行预处理。当需要化学沉淀软化预处理时,在这个步骤之后是澄清(优选地使用固体接触澄清剂)、以及使用重力或压力砂滤池、多介质过滤器或“细介质”压力过滤器进行过滤。可替代地,可以通过超滤和微滤膜对澄清的上清液进行过滤,其中来自澄清池的任何夹带的悬浮固体以及细胶体被完全去除,产生一种膜滤液,它具有非常低的< 3的15分钟淤积密度指数(SDI15),这适合于使用反渗透(RO)膜或纳滤(NF)膜进行纯化和脱盐。为了增加RO或NF膜渗透物的回收百分比,可以通过在一个级间RO浓缩物软化步骤 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.08.15 AU 20092103631.一种改进的用于经济操作半滲透性反滲透(RO)膜的增强型ニ级高回收率膜エ艺,这些膜用于纯化含有可溶性以及略溶性无机化合物的水并且实现进水的67% -99. 9%范围内的浄化水的高回收率,而没有略溶性无机水垢化合物沉淀在该膜的表面上,如图I中所示,包括 a)通过使用适合的过滤装置过滤分离悬浮的固体并且通过添加酸以及防垢剂进行预处理从而产生ー种预处理的进水而预处理含有可溶性以及略溶性无机化合物的进水; b)将所述预处理的进水引入ー个第一级RO膜系统(ROl)的高压侧,并且对所述预处理的进水加压从而在低压侧产生基本上不含有所述无机化合物的浄化水滲透物; c)从所述ROl膜系统的高压侧移出含有预浓缩的可溶性以及略溶性无机化合物的第ー级ROl膜浓缩物,而不使所述预浓缩的略溶性无机化合物沉淀在该ROl膜上; d)以将所述含有可溶性以及略溶性无机化合物的水引入所述RO膜的高压侧的速率的 至少50%的速率回收在该ROl膜低压侧的浄化水滲透物的本体; e)使含有预浓缩的可溶性以及略溶性无机化合物的ROl膜浓缩物与大部分的软化高TDS的第二级RO膜(R02)浓缩物再循环流共混,产生ー种含有提高的略溶性无机化合物的共混的高TDS流; f)将含有所述提高的略溶性无机化合物的所述共混的高TDS流引入到ー个良好混合的化学沉淀池中,其中通过添加一种碱性溶液来升高pH,从而提供一种这些不溶性无机化合物的沉淀; g)从该化学沉淀池中移出含有化学沉淀的无机化合物的良好混合的悬浮液; h)将含有化学沉淀的无机化合物的良好混合的悬浮液引入到一个澄清池中从而产生一种在该池的顶部的基本上(但不是完全地)不含有悬浮固体的上清液溶液以及ー种在底部的含有这些悬浮固体的大部分的淤浆相; i)以含有I%-5%范围内的高TDS以及2%-5%范围内的高悬浮固体总量(TSS)作为小淤浆排出流从该澄清池底部移出本体固体; j)从该澄清池的顶部移出上清液,它含有1% -5%范围内的高TDS以及50-250mg/L范围内的低TSS ; k)通过添加一种适当的无机酸将从该澄清池的顶部移出的上清液的pH降低至6-9的中性范围内的pH ; I)将调节过PH的来自澄清池的上清液引入到一个适当的过滤装置中,从而提供ー种“共混的、软化的并且不含悬浮固体的”浓缩物流; m)将所述“共混的、软化的并且不含悬浮固体的”浓缩流引入到一种适当的离子交換的软化装置中从而提供一种“共混的、软化的、不含悬浮固体的并且无硬度的”浓缩物流; n)将所述“共混的、软化的、不含悬浮固体的并且无硬度的”浓缩物引入到ー个第二级RO膜系统(R02)的高压侧中并且对所述共混的、软化的、不含悬浮固体并且无硬度的浓缩物加压从而在所述R02膜系统的低压层产生基本上不含有所述无机化合物的浄化水滲透物; 0)从所述R02膜系统的高压侧移出含有浓缩的可溶性以及“不饱和的”略溶性无机化合物的R02膜浓缩物,而不使所述略溶性无机化合物沉淀在该膜的表面上; P)以进水速率的至少5 %并且高达50 %的速率回收在所述R02膜系统的低压侧的剩余的净化水渗透物; q)将来自所述ROl膜系统的净化水渗透物与来自所述R02膜系统的净化水合并从而以进水速率的范围从67%至99. 9%的速率提供最終的浄化水流; r)将所述R02膜浓缩物分流成ー个大R02膜浓缩物再循环流以及ー个小R02膜排出流,该大R02膜浓缩物再循环流被再循环并且与所述ROl膜浓缩物进行共混; s)调节来自澄清池底部的所述小淤浆排出流以及所述小R02膜排出流的流速以控制可溶性无机化合物的浓度并且由此控制渗透压; t)从该エ艺中移出所述小淤浆排出流以及所述小R02膜排出流作为最终排出物以便弃置或进ー步处理。2.根据权利要求I所述的エ艺,其中该第一级包括一种纳滤(NF)膜并且该第二级含有一种反渗透(RO)膜。3.根据权利要求I或2所述的エ艺,如图2中所示,将来自所述离子交换软化装置的所述“共混的、软化的、不含悬浮固体的并且无硬度的”浓缩物流引入含有颗粒状活性氧化铝或其他选择性ニ氧化硅去除材料的ニ氧化硅分离单元(SSU)中从而产生一种“共混的、软化的、不含悬浮固体的、无硬度的并且无ニ氧化硅的”浓缩物流,将该浓缩物流引入所述第ニ级RO膜系统(R02)的所述高压侧从而产生进一步的净化水滲透物,而不使所述略溶性无机化合物沉淀在所述R02膜的表面上。4.一种改进的用于经济操作半滲透性反滲透(RO)膜的增强型ニ级高回收率膜エ艺,这些膜用于纯化含有可溶性以及提高浓度的略溶性无机化合物的水并且实现进水的67% -99. 9%范围内的净化水的高回收率,而没有略溶性无机水垢化合物沉淀在该膜的表面上,如图3中所示,包括 a)使含有可溶性以及提高水平的略溶性无机化合物的进水与第一级ROl膜浓缩物再循环流共混从而提供一种共混的具有提高水平的略溶性无机化合物的进水; b)将所述共混的进水引入到ー个良好混合的化学沉淀池中,其中通过添加一种碱性溶液来升高PH从而提供一种这些不溶性无机化合物的沉淀; c)从该化学沉淀池中移出含有化学沉淀的无机化合物的良好混合的悬浮液; d)将含有化学沉淀的无机化合物的良好混合的悬浮液引入到一个澄清池中从而产生在该槽的顶部的ー种基本上(但不是完全地)不含有悬浮固体的上清液溶液以及ー种在底部的含有这些悬浮固体的大部分的淤浆相; e)作为含有1^-5%范围内的高TDS以及2%-5%范围内的高悬浮固体总量(TSS)的小淤浆排出流从该澄清池的底部移出本体固体; f)从该澄清池的顶部移出该上清液,它含有1%-5%范围内的高TDS以及50-250mg/L范围内的低TSS ; g)通过添加一种适当的无机酸将从该澄清池的顶部移出的上清液的PH降低至6-9的中性范围内的pH ; h)将调节过pH的来自该澄清池的上清液引入到一个适当的过滤装置中,以便提供一种软化的并且不含悬浮固体的进水; i)通过添加酸以及防垢剂预处理所述软化的并且不含悬浮固体的进水从而产生ー种预处理的进水;j)将所述预处理的进水引入ー个第一级RO膜系统(ROl)的高压侧,并且对所述预处理的进水加压从而在低压侧产生基本上不含有所述无机化合物的浄化水滲透物; k)从所述ROl膜系统的高压侧移出含有预浓缩的可溶性以及略溶性无机化合物的第ー级ROl膜浓缩物,而不使所述预浓缩的略溶性无机化合物沉淀在该ROl膜上; I)以将所述含有可溶性以及略溶性无机化合物的水引入到所述RO膜的高压侧的速率的至少50%的速率回收在该ROl膜低压侧的净化水渗透物的本体; m)将所述ROl膜浓缩物分流成ー个ROl膜浓缩物再循环流以及ー个ROl膜浓缩物流,该ROl膜浓缩物再循环流被再循环并且与所述进水共混,该ROl膜浓缩物流在该第二级膜系统(R02)中用于进ー步软化和浄化水回收; n)使所述ROl膜浓缩物与大部分的软化的高TDS的第二级RO膜(R02)浓缩物再循环流共混,产生ー种共混的含有提高水平的略溶性无机化合物的高TDS流; 0)将含有所述提高水平的略溶性无机化合物的所述共混的、高TDS流引入到一个适当的离子交换软化装置中,从而提供一种“共混的、高TDS并且无硬度的”浓缩物流; P)将所述“共混的、高TDS并且无硬度的”浓缩物引入到ー个第二级RO膜系统(R02)的高压侧中,并且对所述共混的、高TDS以及无硬度浓缩物加压从而在所述R02膜系统的低压侧产生基本上不含有所述无机化合物的浄化水滲透物; q)从所述R02膜系统的高压侧移出含有浓缩的可溶性以及“不饱和的”略溶性无机化合物的R02膜浓缩物,而不使所述略溶性无机化合物沉淀在该膜的表面上; r)以进水速率的至少5 %并且高达50 %的速率回收在所述R02膜系统的低压侧的剩余的净化水渗透物; s)将来自所述ROl膜系统的净化水渗透物与来自所述R02膜系统的净化水渗透物合并从而以进水速率的范围从67%至99. 9%的速率提供最終的浄化水流; t)将所述R02膜浓缩物分流成ー个大R02膜浓缩物再循环流以及ー个小R02膜排出流,该大R02膜浓缩物再循环流被再循环并且与所述ROl膜浓缩物共混; u)调节所述小R02膜排出流的流速以控制可溶性无机化合物的浓度并且由此控制渗透压; v)从该エ艺中移出所述小淤浆排出流以及所述小R02膜排出流作为最终排出物以便弃置或进ー步处理。5.根据权利要求4所述的エ艺,其中该第一级包括一种纳滤(NF)膜并且该第二级包括一种反渗透(RO)膜。6.根据权利要求4或5所述的エ艺,其中,如图4中所示,将来自所述离子交换软化装置的所述“共混的、高TDS并且无硬度的”浓缩物流引入到含有颗粒状活性氧化铝或其他选择性ニ氧化硅去除材料的一个ニ氧化硅分离单元(SSU)中从而产生一种“共混的、高TDS、无硬度的并且无ニ氧化硅的”浓缩物流,将该浓缩物流引入所述第二级RO膜系统(R02)的所述高压侧中从而产生进ー步的浄化水滲透物,而不使所述略溶性无机化合物沉淀在所述R02膜的表面上。7.ー种用于改进的经济操作半滲透性反滲透(RO)膜的增强型ニ级高回收率膜エ艺,这些膜用于纯化含有可溶性以及低浓度的略溶性无机化合物的水并且实现进水的67% -99. 9%范围内的净化水的高回收率,而没有略溶性无机水垢化合物沉淀在该膜的表面上,如图5中所示,包括 a)通过使用适合的过滤装置过滤分离悬浮的固体并且通过添加酸以及防垢剂进行预处理从而产生ー种预处理的进水而预处理含有可溶性以及低浓度的略溶性无机化合物的进水; b)将所述预处理的进水引入到ー个第一级RO膜系统(ROl)的高压侧中并且对所述预处理的进水进行加压从而在低压侧产生基本上不含有所述无机化合物的浄化水滲透物; c)从所述ROl膜系统的高压侧移出含有预浓缩的可溶性以及略溶性无机化合物的第ー级ROl膜浓缩物,而不使所述预浓缩的略溶性无机化合物沉淀在该ROl膜上; d)以将所述含有可溶性以及略溶性无机化合物的水引入所述RO膜的高压侧的速率的至少50%的速率回收在该ROl膜低压侧的浄化水滲透物的本体; e)使所述ROl膜浓缩物与大部分的软化的高TDS第二级RO膜(R02)浓缩物再循环流共混,产生ー种共混的含有提高水平的略溶性无机化合物的高TDS流; f)将含有所述提高水平的略溶性无机化合物的所述共混的、高TDS流引入到一个适当的离子交换软化装置中从而提供了一种“共混的、高TDS并且无硬度的”浓缩物流; g)将所述“共混的、高TDS并且无硬度的”浓缩物引入到ー个第二级RO膜系统(R02)的高压侧中,并且对所述共混的、高TDS以及无硬度浓缩物加压从而在所述R02膜系统的低压侧产生基本上不含有所述无机化合物的浄化水滲透物; h)从所述R02膜系统的高压侧移出含有浓缩的可溶性以及“不饱和的”略溶性无机化合物的R02膜浓缩物,而不使所述略溶性无机化合物沉淀在该膜的表面上; i)以进水速率的至少5%并且高达50 %的速率回收在所述R02膜系统的低压侧的剩余的净化水渗透物; j)将来自所述ROl膜系统的净化水渗透物与来自所述R02膜系统的净化水渗透物合并从而以进水速率的范围从67%至99. 9%的速率提供最終的浄化水流; k)将所述R02膜浓缩物分流成ー个大R02膜浓缩物再循环流以及ー个小R02膜排出流,该大R02膜浓缩物再循环流被再循环并且与所述ROl膜浓缩物共混; I)调节所述小R02膜排出流的流速以控制可溶性无机化合物的浓度并且由此控制渗透压; m)从该エ艺中移出所述小R02膜排出流作为最终排出物以便弃置或进ー步处理。8.根据权利要求7所述的エ艺,其中该第一级包括一种纳滤(NF)膜并且该第二级包括一种反渗透(RO)膜。9.根据权利要求7或8所述的エ艺,其中,如图6中所示,将来自所述离子交换软化装置的所述“共混的、高TDS并且无硬度的”浓缩物流引入到含有颗粒状活性氧化铝或其他选择性ニ氧化硅去除材料的一个ニ氧化硅分离单元(SSU)中从而产生一种“共混的、高TDS、无硬度的并且无ニ氧化硅的“浓缩物流,将该浓缩物流引入到所述第二级RO膜系统(R02)的所述高压侧中从而产生进ー步的浄化水滲透物,而不使所述略溶性无机化合物沉淀在所述R02膜的表面上。10.一种改进的用于经济操作半滲透性反滲透(RO)膜的增强型ニ级高回收率膜エ艺,这些膜用于纯化含有可溶性以及略溶性无机化合物的水并且实现进水的67% -99. 9%范围内的浄化水的高回收率,而没有略溶性无机水垢化合物沉淀在该膜的表面上,如图7中所示,包括 a)通过使用适合的过滤装置过滤分离悬浮的固体并且通过添加酸以及防垢剂进行预处理从而产生ー种预处理的进水而预处理含有可溶性以及低浓度的略溶性无机化合物的进水; b)将所述预处理的进水引入到ー个第一级RO膜系统(ROl)的高压侧,并且对所述预处理的进水加压从而在低压侧产生基本上不含有所述无机化合物的浄化水滲透物; c)从所述ROl膜系统的高压侧移出含有预浓缩的可溶性以及略溶性无机化合物的第ー级ROl膜浓缩物,而不使所述预浓缩的略溶性无机化合物沉淀在该ROl膜上; d)以将所述含有可溶性以及略溶性无机化合物的水引入到所述RO膜的高压侧的速率的至少50%的速率回收在该ROl膜低压侧的净化水渗透物的本体; e)使含有预浓缩的可溶性以及略溶性无机化合物的ROl膜浓缩物与高TDS、无硬度的R02浓缩物再循环流共混,产生ー种共混的含有降低浓度的略溶性无机化合物的高TDS流; f)将含有所述降低浓度的所述略溶性无机化合物的所述共混的高TDS流引入到ー个第二级RO膜系统(R02)的高压侧中,并且对所述共混的、高TDS流加压从而在所述R02膜系统的低压侧产生基本上不含有所述无机化合物的浄化水滲透物; g)从所述R02膜系统的高压侧移出含有浓缩的可溶性以及“不饱和的“略溶性无机化合物的R02膜浓缩物,而不使所述略溶性无机化合物沉淀在该膜的表面上; h)以进水速率的至少5%并且高达50 %的速率回收在所述R02膜系统的低压侧的剩余的净化水渗透物; i)将来自所述ROl膜系统的净化水渗透物与来自所述R02膜系统的净化水合并从而以进水速率的范围从67%至99. 9%的速率提供最終的浄化水流; j)将所述R02膜浓缩物分流成ー个大R02膜浓缩物再循环流以及ー个小R02膜排出流,该大R02膜浓缩物再循环流在软化之后被再循环; k)将所述R02膜浓缩物再循环流引入到ー个良好混合的化学沉淀池中,其中通过添加一种碱性溶液来升高PH从而提供一种这些不溶性无机化合物的沉淀; I)从该化学沉淀池中移出含有化学沉淀的无机化合物的良好混合的悬浮液;m)将含有化学沉淀的无机化合物的良好混合的悬浮液引入到一个澄清池中从而产生一种在该槽的顶部的基本上(但不是完全地)不含有悬浮固体的上清液溶液以及ー种在底部的含有这些悬浮固体的大部分的淤浆相; n)以含有3%-10%范围内高TDS以及2%-5%范围内高悬浮固体总量(TSS)的小淤浆排出流的形式从该澄清池底部移出这些本体固体; 0)从该澄清池的顶部移出该上清液,它含有3% -10%范围内的高TDS以及50-250mg/L范围内的低TSS; P)通过添加一种适当的无机酸将从该澄清池的顶部移出的上清液的PH降低至6-9的中性范围内的pH ; q)将调节过PH的来自澄清池的上清液引入到一个适当的过滤装置中,以便提供ー种“高TDS、化学软化的并且不含悬浮固体的“R02浓缩物流; r)将所述“高TDS、化学软化的并且不含悬浮固体的” R02浓缩物流引入到一种适当的离子交...
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