專利名稱：一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水處理、分離與純化、熱能利用與清潔生產(chǎn)領域。特別涉及一 種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置。
二、 背景、技術
作為食品行業(yè)的基礎工業(yè)及多種產(chǎn)品的原料工業(yè)，制糖工業(yè)在國民經(jīng)濟中 占有重要地位，制糖工業(yè)也是輕工領域有機污染比較嚴重的工業(yè)之一。目前， 制糖工業(yè)在清潔生產(chǎn)和污染防治工作中取得了較大的進展。經(jīng)過技術改造，已 實現(xiàn)了部分用水循環(huán)生產(chǎn)，主要解決了蒸發(fā)、煮糖抽真空和蒸汽冷凝用水進 行循環(huán)使用； 一效蒸發(fā)冷凝水作為鍋爐補給水；鍋爐除塵及水沖灰用水的循環(huán) 使用；汽輪發(fā)電機的冷卻水作為全廠用水補充，解決了糖廠生產(chǎn)用水量的 50-60%左右，大大減少外源水的用量。但是目前糖廠生產(chǎn)的用水量仍為每噸甘 蔗4 6噸，甘蔗自身水分還沒得到充分利用。與先進國家相比，噸成品耗水量 仍有較大差距。
目前，制糖廠水系統(tǒng)主要存在的主要問題之一是，多效蒸發(fā)系統(tǒng)的2#冷凝 水因技術、設備等多方面原因含糖份超過50ppm (冷凝水回用于鍋爐補給水質(zhì) 要求為所含糖份小于25ppm以下)，不能全部回鍋爐充分利用。目前大多數(shù) 企業(yè)的二效冷凝水均直接排入循環(huán)水系統(tǒng)。二效冷凝水直接排入循環(huán)水系統(tǒng)會 造成循環(huán)水系統(tǒng)CODg值的升高，循環(huán)水的"富營養(yǎng)化"現(xiàn)象加劇，進而影響 整個生產(chǎn)工藝。且該部分水水溫較高(一般在6(TC以上)，直排會造成能源損失及循環(huán)水系統(tǒng)的蒸發(fā)損失加大，浪費水資源。由于該股水僅含糖份，如采用 可行的技術將微糖分分離，將二效冷凝水回用為鍋爐補給水，將充分改變現(xiàn)有 用水結(jié)構(gòu)，降耗減排，降低噸蔗耗水比，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
目前水中微糖分的降低、去除技術的分類及其優(yōu)缺點如下1、蒸發(fā)罐的改 進，1#、 2#蒸發(fā)罐捕計器采用高效的波紋捕計器。但通過廣泛的市場調(diào)研發(fā)現(xiàn) 收效甚微；2、傳統(tǒng)吸附技術，即采用活性炭等吸附劑除微糖份。存在工藝耦合 困難、勞動強度高、處理費用高、吸附劑再生難等缺點，在現(xiàn)有制糖企業(yè)中并 未采用；3、生物處理技術，如生物濾池、接觸氧化等?，F(xiàn)有微生物處理技術雖 然可去除水中的有機物，但高溫環(huán)境及嚴重的C/N比失調(diào)不利于生物處理，且 存在冷凝水的微生物污染問題，對高溫且僅含糖冷凝水而言并不可取。4、膜過 濾技術?，F(xiàn)有微濾、超濾、納濾、反滲透技術中納濾及反滲透技術雖然可很好 地截留糖份，但耐高溫膜的市場還是空白，且壓力過濾方式造成的膜污染將嚴 重影響膜使用壽命。
本發(fā)明提出一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置中采用了膜蒸餾濃縮技術。
膜蒸餾，又稱為低溫膜蒸餾，是一種采用疏水微孔膜、以膜兩側(cè)的蒸汽壓 力差為驅(qū)動力的膜分離過程。當不同溫度的水溶液被疏水膜分隔的時候，由于 膜的疏水性，兩側(cè)的水溶液均不能通過膜進入另一側(cè)。但由于高溫側(cè)水溶液與 膜界面的水蒸汽壓高于低溫側(cè)，水蒸汽會從高溫側(cè)透過膜孔進入低溫側(cè)并冷凝 成為滲出水，這種通過蒸餾的原理獲得的滲出水是一種品質(zhì)很好的純水；濃水 則留在高溫側(cè)成為滲余水。膜蒸餾過程無須將溶液加熱到沸點，只要膜兩側(cè)維 持適當?shù)臏夭睿撨^程就能夠進行，因此又被稱為低溫膜蒸餾。膜蒸餾最初是 為大規(guī)模海水脫鹽而提出，早在上世紀60年代就開始了較系統(tǒng)的研究。與同為膜法的反滲透工藝相比，膜蒸餾的優(yōu)點非常顯著(1)膜蒸餾的過程幾乎在常 壓下進行，設備簡單，操作方便；(2)在非揮發(fā)性水溶液的膜蒸餾過程中，由 于僅有水蒸氣能透過膜孔，因此蒸餾液十分純凈；(3)可以處理極高濃度的含
鹽水，甚至可以將溶液濃縮到過飽和狀態(tài)而成為所謂的膜蒸熘結(jié)晶技術，因此 膜蒸餾的產(chǎn)水率可以遠高于反滲透。關于膜蒸餾技術的應用和研究進展，可以
參考相關文獻(l.膜蒸餾技術的回顧與展望，《天津城市建設學院學報》第9 巻第2期ppl00 110; 2.膜蒸餾技術及其應用研究進展，《膜科學與技術》第 23巻第4期pp67 92)。
鑒于膜蒸餾的上述優(yōu)點，將膜蒸熘濃縮技術應用于制糖廠二效冷凝水的微
糖份的分離將克服現(xiàn)有工藝方法所存在的種種不足。具備如下優(yōu)勢
(1) 、冷凝水自身含有大量的熱，而且溫度較高，這便為采用該技術提供 了獲得較高通量的可能。
(2) 該技術用于汁汽冷凝水有別于脫鹽，因冷凝水中除含糖外不含任何雜
質(zhì)，膜兩側(cè)同時獲得了兩種有價值的產(chǎn)品，低溫側(cè)獲得了含溫純水，可直接進
鍋爐，節(jié)能、節(jié)水；高溫側(cè)獲得了濃糖水，可重新煮糖。
(3) 冷凝水中除含糖外不含任何雜質(zhì)，有利于膜的長周期運行。
(4) 能耗遠小于反滲透，因膜兩側(cè)不需要高壓力泵驅(qū)動。
(5) 大量冷凝水中糖份的回收，降低了終端廢水處理系統(tǒng)的CODer負荷。 總之， 一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置的發(fā)明是對現(xiàn)有制糖行業(yè)的
巨大推進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設計一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，該裝置以糖廠高溫二效冷凝水為處理對象，結(jié)合疏水膜膜蒸餾技術，實現(xiàn)微糖份二效水的 糖水分離，所產(chǎn)純水回用作鍋爐補給水，濃縮糖水并入制糖生產(chǎn)線回收蔗糖， 降低糖廠循環(huán)冷卻水COD負荷，節(jié)約水資源，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目的 說明如下
本發(fā)明設計的一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其特征在于包括 高位二效高溫水儲箱、低位二效水儲箱、膜蒸餾器、冷卻器、純水儲箱、二效 水循環(huán)泵、純水液封管、滲漏液液封管以及各部件相互連接的管路組成。分別 構(gòu)成二效冷凝水熱水回路與蒸汽冷卻回路。
所說的含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其中的膜組件采用以PE、 PTFE、
PVDF、 PP、 PVC及其復合材料為膜材質(zhì)的平板或中空纖維疏水膜組件形式，且膜 組件可以采用串聯(lián)或并聯(lián)形式進行組合設計。
所說的含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其中二效冷凝水采用高位自流 方式進入膜蒸餾器的熱側(cè)。
所說的含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，真空冷凝回路上采用純水液封 管，液封管高度可調(diào)，膜組件與低位二效水水箱設有滲漏液液封管，且高度可 調(diào)。通過液封管的高度實現(xiàn)系統(tǒng)真空度的調(diào)控。
所說的含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其中的冷凝回路上的冷卻器可 采用水冷、空冷、冷凝機組冷卻等多種方式。
結(jié)合附圖對本發(fā)明提出的方法進行進一步說明。


圖1是本發(fā)明實施例的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及附圖，詳細說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作過程。本實施例由高位二效高溫水儲箱l、低位二效水儲箱2、膜蒸餾器3、冷卻
器4、純水儲箱5、 二效水循環(huán)泵6、純水液封管7、滲漏液液封管8以及各部
件相互連接的管路組成。
其中，高位二效高溫水儲箱l、低位二效水儲箱2、膜蒸餾器3的熱側(cè)、二 效水循環(huán)泵6及其相互連接的管路構(gòu)成了現(xiàn)有的二效冷凝水熱水回路(圖中以 實線表示)。膜蒸餾器3的冷側(cè)、冷卻器4、純水儲箱5、純水液封管7構(gòu)成蒸 汽冷卻回路(圖中以點劃線表示)。
本實施例的工作過程為
從糖廠多效蒸發(fā)系統(tǒng)出來的高溫二效冷凝水進入高位二效高溫水儲箱1， 高溫二效冷凝水靠自生重力流進膜蒸餾器3的熱側(cè)，落入低位二效水儲箱2, 低位二效水儲箱2中的水靠二效水循環(huán)泵6實現(xiàn)二效水的循環(huán)。濃縮后的二效 冷凝水通過旁路注入糖廠制糖系統(tǒng)回收糖份。二效冷凝水的濃縮倍數(shù)可以右旁 路流量控制。二效高溫水以蒸汽形式跨膜進入膜蒸餾器3的冷側(cè)，經(jīng)過冷卻器 4冷凝后流經(jīng)純水液封管7進入純水儲箱5，再匯入鍋爐補給水系統(tǒng)。該真空系 統(tǒng)接入糖廠現(xiàn)有制糖真空系統(tǒng)。純水液封管7的作用是利用純水儲箱5內(nèi)水柱 高度維持該真空系統(tǒng)穩(wěn)定的真空度。膜蒸餾器3中的膜長時間運行會存在膜潤 濕現(xiàn)象，并造成含糖二效冷凝水進入膜蒸餾器3的冷側(cè)影響純水的純度，利用 低位滲漏液液封管8將滲漏液導入低位二效水儲箱2，其中滲漏液液封管8的 作用也是利用低位二效水儲箱2內(nèi)水柱高度維持膜蒸餾器冷側(cè)真空系統(tǒng)的穩(wěn) 定。
在本實施例中，該裝置的純水產(chǎn)量為lm3，純水電導率為3昭/cm，使用了 如下材料
膜聚偏氟乙烯(PVDF)疏水膜，膜絲內(nèi)徑0. 8腿，外徑1. l鵬，壁厚0. 15腿，微孔孔徑0. 18Mm，孔隙率80%，膜絲有效長度為500 mm
膜組件中空纖維膜組件，2個，膜面積為2.4m7組件，并聯(lián)形式。 實驗參數(shù)為
進高位二效水箱流量1.05 m7h 濃縮液泵入流速0. 05 mVh 熱水循環(huán)泵12 m7h，耐腐蝕耐高溫泵 二效水溫度69 。C 純水溫度28 °C 真空度一0.08MPa 組件內(nèi)二效水流速0.8 m/s 高、低位二效水箱容積1 m3
濃縮倍數(shù)20倍
膜產(chǎn)水率42.6 L/m2.h 原二效水中糖含量500 mg/1
濃縮后二效水中糖含量10 g/1
總之，通過該實施實例可以確定膜蒸餾技術用于微糖份二效冷凝水的濃 縮是完全可行的。
權(quán)利要求
1、一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其特征在于包括高位二效高溫水儲箱、低位二效水儲箱、膜蒸餾器、冷卻器、純水儲箱、二效水循環(huán)泵、純水液封管、滲漏液液封管以及各部件相互連接的管路組成。分別構(gòu)成二效冷凝水熱水回路與蒸汽冷卻回路，可以實現(xiàn)糖水分離的目的，達到糖廠清潔生產(chǎn)的目的。
2、 如權(quán)利要求l所說的一種利用太陽能熱水器制取純水的方法， 其特征在于二效冷凝水采用高位自流方式進入膜蒸餾器的熱側(cè)。
3、 如權(quán)利要求l所說的一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置， 其特征在于真空冷凝回路上采用純水液封管，液封管高度可調(diào)，膜 組件與低位二效水水箱設有滲漏液液封管，且高度可調(diào)。
4、 如權(quán)利要求l所說的一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其特征在于膜組件采用以PE、 PTFE、 PVDF、 PP、 PVC及其復合材料為膜材質(zhì)的平板或中空纖維疏水膜組件形式。且膜組件可以采用串聯(lián) 或并聯(lián)形式進行組合設計。
5、 如權(quán)利要求l所說的一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其特征在于冷凝回路上的冷卻器可采用水冷、空冷、冷凝機組冷卻等多種方式。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，屬于水處理、分離與純化、熱能利用與清潔生產(chǎn)領域。采用膜蒸餾技術實現(xiàn)高溫二效水的微糖份分離技術。包括高位二效高溫水儲箱、低位二效水儲箱、膜蒸餾器、冷卻器、純水儲箱、二效水循環(huán)泵、純水液封管、滲漏液液封管以及各部件相互連接的管路組成。分別構(gòu)成二效冷凝水熱水回路與蒸汽冷卻回路。本發(fā)明可以提高糖廠水資源的利用率，大幅降低純水的生產(chǎn)成本，回收蔗糖，降低糖廠排污水量，減輕排污負荷。
文檔編號C02F1/08GK101468824SQ200710304370
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者任曉晶, 侯得印, 彭先佳, 丹 曲, 欒兆坤, 軍 王, 王小軍, 彬 范, 賈智萍 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心