專利名稱：膜分離凈化高溫凝結(jié)水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用膜分離凈化技術(shù)處理高溫凝結(jié)水的方法，屬于水處理及節(jié)能領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，化工、火電等行業(yè)廣泛采用過熱蒸汽作為熱動力和熱源使用，過熱蒸汽經(jīng)過功耗和熱交換后變?yōu)槔淠?，其溫度?0℃～95℃之間，如果未受污染，蒸汽凝結(jié)水近于純凈的蒸餾水。但大多數(shù)企業(yè)的蒸汽凝結(jié)水因為管道腐蝕、物料泄漏、管理不善等原因，存在著少量油、固體雜質(zhì)、膠體、可溶性小分子有機物和無機離子等污染物，所以不能直接進鍋爐再循環(huán)利用，致使現(xiàn)今大多數(shù)企業(yè)的高溫凝結(jié)水大多數(shù)就地排放，不僅浪費了大量的水資源和熱能，也給環(huán)境造成了一定程度的熱污染。
一般來說，飽和凝結(jié)水尚含有蒸汽熱能的20％左右，而傳統(tǒng)的鍋爐水處理設(shè)備僅能處理50℃以下的凝結(jié)水，因此需對凝結(jié)水在處理前進行冷卻降溫處理，需要配置大型換熱設(shè)備，不僅增加了設(shè)備投資，而且常造成水質(zhì)惡化，并浪費了大量有用的熱能。鑒于此種結(jié)果，專利號為200410030636.7的發(fā)明專利采用水處理工段失效尚未再生的陰離子樹脂床脫除蒸汽冷凝液中的微量油及有機物，但該方法實施為間歇性操作過程，樹脂再生過程比較繁瑣，且凝結(jié)水中的油容易堵塞樹脂孔道，對樹脂造成不可恢復(fù)性危害；專利號為02236450.1的實用新型公開了一種高溫凝結(jié)水除鐵裝置，采用能與鐵離子快速反應(yīng)的填料來除去高溫凝結(jié)水中的鐵離子，但該裝置主要針對高溫凝結(jié)水中的鐵離子的去除而設(shè)計，而對油、膠體、可溶性小分子有機物和無機離子的去除效果很差，同時也存在著油包覆填料使鐵離子不能有效進行的弊端；中石油天然氣有限公司撫順石化分公司引進國外技術(shù)，采用活性炭過濾器預(yù)處理加粉末樹脂覆蓋過濾器深度處理高溫凝結(jié)水，能有效去除凝結(jié)水中的鐵、硅、油等雜質(zhì)；但由于活性炭和樹脂吸附過濾的容量有限，要頻繁更換濾料，存在著操作運行繁瑣和對附屬設(shè)施要求高的問題。
以上各種方法實質(zhì)上均采用活性炭、樹脂等材料吸附去除凝結(jié)水的雜質(zhì)，吸附材料不可避免地存在飽和吸附容量的問題，而鍋爐補水的水質(zhì)可靠性要求又很高，這就不可避免地要為以上系統(tǒng)配備完善的在線監(jiān)測儀器，以便及時發(fā)現(xiàn)吸附材料何時失效，并及時更換吸附材料。一般高溫凝結(jié)水中的油含量在15ppm左右(最高可達35ppm)，并存在著不同程度的水質(zhì)波動，水中含油量較高時，其中的油多以分散態(tài)和乳化態(tài)存在，而吸附材料的孔隙一般很小，大的油粒會很快將外部吸附孔道堵死，使吸附材料內(nèi)部孔道失去作用，吸附能力下降，造成吸附材料產(chǎn)生“饑餓”性飽和，從而大大縮短吸附材料的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是結(jié)合高溫凝結(jié)水的水質(zhì)特點，提供一種利用膜分離技術(shù)凈化高溫凝結(jié)水的方法，解決常規(guī)的吸附處理方法效果不穩(wěn)定，吸容量小，容易被油粒堵塞孔道，需頻繁更換吸附材料及配備在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的問題，為相關(guān)企業(yè)的高溫凝結(jié)水處理與回用提供一條穩(wěn)定、有效的途徑。
本發(fā)明所說的高溫凝結(jié)水是指由水蒸汽凝結(jié)而得的溫度為50℃～95℃的熱水。
本發(fā)明利用膜分離處理高溫凝結(jié)水的方法如下將高溫凝結(jié)水在壓力為0.01～1.5MPa的條件下，送入孔徑為0.01～1μm的微濾或超濾膜進行過濾，去除水中的大部分油、膠體及懸浮物雜質(zhì)，從微濾或超濾膜處理的滲透出水在壓力為0.3～4MPa的條件下，進入納濾膜組件進行深度處理，進一步過濾去除水中的溶解性小分子、有機物和無機離子等雜質(zhì)，出水達到鍋爐給水指標(biāo)，進鍋爐回用。
微濾或超濾膜膜過濾過程可采用死端過濾或錯流過濾的運行方式。
死端過濾方式是高溫凝結(jié)水的料液被泵入膜的進料側(cè)，透過液進入膜的透過側(cè)，被截留的未透過物滯留于進料側(cè)的膜面上。
死端過濾膜考慮到膜面清洗的方便，膜的形式為中空纖維或者管式；錯流過濾方式是高溫凝結(jié)水的料液被泵入膜的進料側(cè)，透過液進入膜的透過側(cè)，未透過液在泵壓力推動下平行于膜面繼續(xù)流動，最后從膜的進料側(cè)的出口排出并返回料液罐，料液在料液罐與膜過濾器之間不斷循環(huán)，所含的污染物逐漸變濃，直至膜通量降低到一定程度后，將濃縮的污水排放并對膜進行清洗。
錯流過濾的膜面流速為0.5-5m/s；膜的形式為中空纖維、管式或者卷式膜。對于含油量較高(＞20mg/L)的高溫凝結(jié)水，此水中的油多以分散態(tài)和乳化態(tài)存在，比較容易污染膜表面，采用錯流過濾的運行方式，可以減輕膜污染；而對于含油量較低(＜10mg/L)的高溫凝結(jié)水，水樣中油多以溶解態(tài)存在，一般采用死端過濾的運行方式，這樣能耗可以降到錯流過濾的1/10甚至更低。對于含油量在10mg/L～20mg/L的蒸汽凝結(jié)水，可結(jié)合實際情況選用死端過濾或錯流過濾的操作方式。
經(jīng)微濾和超濾膜過濾處理后的滲透出水的含油量可降至5mg/L以下，而且基本以溶解態(tài)存在，固體懸浮物含量降至＜5mg/L，因此可以保證納濾膜的長期穩(wěn)定運行。
以上的微濾膜、超濾膜和納濾膜所采用的材料為聚醚砜、陶瓷、金屬或其復(fù)合材料，從根本上解決了高溫條件下膜材料易水解和膜孔結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生變化的問題，而且在高溫條件下，微濾膜、超濾膜和納濾膜的通量為常溫下的3-5倍，特別是納濾膜在高溫下對污染物的截留效果明顯提高，因此，所需膜面積較小，對于一般企業(yè)來說，設(shè)備和操作費用也變得容易接受。
納濾膜過濾采用錯流過濾運行方式，膜的形式為中空纖維、管式或卷式。
整個過程在密閉容器內(nèi)運行，避免接觸外界雜質(zhì)和引入新的雜質(zhì)，僅排放少量的濃縮液。
本發(fā)明具有以下有益效果(1)由于在高溫條件下運行，微濾或超濾膜和納濾膜的過濾通量更大，可以實現(xiàn)裝置的小型化和降低操作費用，且納濾膜深度處理對離子的截留率更高，因此可以達到更高的回用率和更好的出水水質(zhì)。
(2)整個系統(tǒng)密閉運行，避免了水與外界接觸而引入新的污染，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠。
(3)整個膜處理工藝運行在高溫條件下，并采用耐高溫膜分離材料，保證了整個系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行，并且由于膜分離系統(tǒng)對水質(zhì)變化的適應(yīng)性強，所以不需要配備大量的在線水質(zhì)監(jiān)測儀表，也不需要頻繁更換設(shè)備部件。
(4)對高溫凝結(jié)水中的油、膠體、懸浮物、小分子有機物和無機離子等雜質(zhì)都有很好的去除效果，出水水質(zhì)好，廣泛適用于化工、火電等行業(yè)的高溫凝結(jié)水處理。


圖1、圖2、圖3分別為高溫凝結(jié)水膜處理的三個實施例的工藝流程圖；其中A為高溫凝結(jié)水進水，B為膜濃縮液，C為凈化回用的高溫凝結(jié)水出水，1為儲液罐，2、5為泵，3為微濾或超濾膜組件，4為中間液槽，6為納濾膜組件。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述。
實施例1(流程如圖1)將50L 85℃的蒸汽凝結(jié)水A通入膜處理系統(tǒng)，蒸汽凝結(jié)水的水質(zhì)如表1“進水水質(zhì)”欄所示。
如附圖1所示，微濾或超濾膜組件3采用孔徑為200nm的19通道管式陶瓷微濾膜，膜面積為1m2，由泵2提供過濾所需的壓力條件，工作壓力0.25MPa，采用錯流過濾方式，即未透過液在微濾膜組件3與儲液罐1之間循，錯流的膜面流速度2.5m/s，在此條件下陶瓷微濾膜的穩(wěn)定通量為0.8m3/h，出水水質(zhì)如表1“預(yù)處理出水水質(zhì)”欄所示。
微濾膜出水貯入中間液槽4，通過泵5使料液在中間液槽4與19通道陶瓷納濾膜組件6之間形成循環(huán)，進行納濾深度處理，工作壓力為1.5MPa，膜面積為2m2，采用錯流過濾方式，陶瓷納濾膜的平均通量為0.5m3/(m2·h)，出水水質(zhì)如表1“深度處理出水水質(zhì)”欄所示，符合工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(GB1576-2001)的規(guī)定，納濾膜滲透出水C直接回用做鍋爐補充水，納濾膜濃縮液B排放處理。整個系統(tǒng)的水回收率達87％。
表1


實施例2將50L65℃的蒸汽凝結(jié)水A通入膜處理系統(tǒng)，蒸汽凝結(jié)水的水質(zhì)如表2“進水水質(zhì)”欄所示。
如附圖2所示，微濾或超濾膜組件3采用聚醚砜中空纖維超濾膜，膜孔徑為20nm，膜面積為8m2，工作壓力0.03MPa，超濾膜組件3置于儲液罐1的高溫凝結(jié)水料液中，采用死端抽負壓過濾方式，由抽吸泵2提供過濾所需的壓力條件，在此條件下超濾膜的平均通量為1.2m3/h，出水水質(zhì)如表2“預(yù)處理出水水質(zhì)”欄所示。
上述超濾膜出水進中間液槽4，經(jīng)泵5加壓給管式不銹鋼金屬納濾膜組件6供料，其間形成錯濾循環(huán)。納濾膜組件6的膜面積為4m2，工作壓力為2.5MPa，在此條件下納濾膜的穩(wěn)定通量為0.6m3/h，出水水質(zhì)如表2“深度處理出水水質(zhì)”所示，符合工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(GB1576-2001)的規(guī)定，納濾膜滲透出水C直接回用做鍋爐補充水，納濾膜濃縮液B排放處理。整個系統(tǒng)的水回收率達92％。
表2

實施例3(流程如圖3)將50L75℃的蒸汽凝結(jié)水A通入膜處理系統(tǒng)，蒸汽凝結(jié)水的水質(zhì)如表3“進水水質(zhì)”欄所示。
如附圖3所示，微濾組件3采用孔徑為0.8μm的不銹鋼管式微濾膜，膜面積為0.5m2，工作壓力0.12MPa，采用死端過濾方式，由泵2提供過濾所需的壓力條件，在此條件下微濾膜的平均通量為1.2m3/h，出水水質(zhì)如表3“預(yù)處理出水水質(zhì)”所示。
微濾膜出水進中間液槽4，經(jīng)泵5加壓后給聚醚砜卷式納濾膜組件6供料，其間形成錯流過濾循環(huán)。膜面積為8m2，工作壓力為0.8MPa，在此條件下納濾膜的穩(wěn)定通量為0.5m3/h，膜滲透出水水質(zhì)如表3“深度處理出水水質(zhì)”所示，符合工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(GB1576-2001)的規(guī)定，納濾膜滲透出水C直接回用做鍋爐補充水，納濾膜濃縮液B排放處理。整個系統(tǒng)的水回收率達85％。
表3

權(quán)利要求
1.一種膜分離凈化高溫凝結(jié)水的方法，其特征在于將高溫凝結(jié)水在壓力為0.01～1.5MPa的條件下，送入孔徑為0.01～1μm的微濾或超濾膜進行過濾，去除水中的大部分油、膠體及懸浮物雜質(zhì)，從微濾或超濾膜的滲透出水在壓力為0.3～4MPa的條件下，送入納濾膜，以錯流過濾方式進行深度處理，進一步過濾去除水中的溶解性小分子、有機物和無機離子等雜質(zhì)，納濾膜濾出水回收作鍋爐給水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離凈化高溫凝結(jié)水的方法，其特征在于微濾或超濾膜采用聚醚砜、陶瓷、金屬或其復(fù)合材料膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離凈化高溫凝結(jié)水的方法，其特征在于納濾膜采用聚醚砜、陶瓷、金屬或其復(fù)合材料膜，膜的形式為中空纖維、管式或卷式。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分離凈化高溫凝結(jié)水的方法，其特征在于微濾或超濾膜采用死端過濾方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離凈化高溫凝結(jié)水的方法，其特征在于微濾或超濾膜采用錯流過濾方式，錯流膜面流速為0.5-5m/s。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離凈化高溫凝結(jié)水的方法，其特征在于微濾或超濾膜為中空纖維或管式膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分離凈化高溫凝結(jié)水的方法，其特征在于微濾或超濾膜采用中空纖維、管式或者卷式膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膜分離凈化蒸汽高溫凝結(jié)水的方法，將高溫凝結(jié)水先后經(jīng)過微濾或超濾膜預(yù)處理和納濾膜深度處理，去除水中的懸浮物、油、膠體、溶解性小分子有機物和無機離子等雜質(zhì)。本方法能夠有效解決常規(guī)處理方法處理效果不穩(wěn)定，需配備大量在線監(jiān)測儀表和頻繁更換吸附材料的問題，實現(xiàn)處理出水達標(biāo)回用，從而節(jié)約大量鍋爐用水，同時回收高溫凝結(jié)水中熱能，為相關(guān)企業(yè)的高溫凝結(jié)水處理與回用提供了一條穩(wěn)定、有效的途徑。
文檔編號C02F1/44GK101088922SQ20071002484
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者邢衛(wèi)紅, 徐南平 申請人:南京九思高科技有限公司