專利名稱：超低壓苦咸水淡化膜分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，按國際專利分類表(IPC)劃分屬于苦咸水淡化膜設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于苦咸水淡化的超低壓膜分離系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
淡水資源的獲取是人們面臨的一個重大環(huán)境和生存課題，各國很重視對這方面的技術(shù)研發(fā)和投入。苦咸水的淡化技術(shù)是獲取淡水資源的一個重要途徑，特別是我國淡水資源缺乏，但是苦咸水資源分布很廣，因此苦咸水淡化技術(shù)成為我國獲取水資源一條很現(xiàn)實很有意義的途徑。目前苦咸水淡化的方法很多，主要是膜分離法、蒸餾法、冷凍法、太陽能法、電滲析法、化學脫鹽法等，其中膜分離法脫鹽淡化效果好，水質(zhì)穩(wěn)定并且大大高于飲用水標準，操作簡單，自動化程度高，因此發(fā)展很快。目前的膜分離法設(shè)備，因為處理的苦咸水含鹽量高，所以設(shè)備必須在高壓下運行以克服苦咸水的高滲透壓，同時接觸苦咸水的部件必須抗腐蝕能力強，這就對設(shè)備的材料提出了較高的要求，特別是接觸苦咸水的管道、泵等需要耐腐蝕、耐高壓，導致設(shè)備制作原料材質(zhì)要求高，設(shè)備制造要求高，制造成本居高不下。另外現(xiàn)有膜分離法淡化苦咸水工藝流程過長，過于復雜，同時需要消耗各種藥劑，淡化核心過程只用一道反滲透或納濾膜，不能應對變化的水質(zhì)，產(chǎn)水水質(zhì)波動較大，必須使用專門的、性能穩(wěn)定的膜元件。中國文獻CN 201284253公開一種納濾膜苦咸水淡化系統(tǒng)裝置，工作流程如下苦咸水一水箱一水泵一保安過濾器一超濾組件一水箱一水泵一一級納濾膜脫鹽器一水箱一水泵二級納濾膜脫鹽器一水箱一淡水，然而，上述裝置重復應用納濾膜過濾，而納濾膜截留分子量偏大，只能部分脫除苦咸水中對人體有毒有害的無機離子(如氟、砷等)和低分子量有機物，產(chǎn)水水質(zhì)不易合格，并且該發(fā)明中所宣稱的高回收率是不可能實現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種淡化效果好，水質(zhì)穩(wěn)定的超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，該膜分離設(shè)備采用兩步脫鹽工藝，從而降低每步膜過濾的滲透壓，流程簡潔，設(shè)備運行壓力極低，設(shè)備使用材料普遍，設(shè)備加工要求低，膜元件要求低，分離效果良好。為達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，包括精密過濾器、超濾膜系統(tǒng)、超濾膜透析罐、納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)、納濾(或低截留率反滲透)膜透析罐、反滲透膜系統(tǒng)、泵及連接各部分的管路；所述的精密過濾器與苦咸水輸送泵連接，精密過濾器通過循環(huán)泵與超濾膜系統(tǒng)連接，超濾膜系統(tǒng)透析液連接到超濾透析罐，超濾透析液通過增壓泵與納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)連接，納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)的透析液連接到納濾(或低截留率反滲透膜)透析罐，納濾(或低截留率反滲透)膜透析罐再通過增壓泵與反滲透膜系統(tǒng)連接。進一步，所述的納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)的濃縮液出口連接一能量回收裝置用于提升一部分超濾膜系統(tǒng)透析液的壓力，獲得增壓后的超濾透析液通過管道進入納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)的進口。進一步，所述的納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)的濃縮液直接排出或返回到超濾膜系統(tǒng)進行反沖洗。進一步，所述的反滲透膜系統(tǒng)的濃縮液可以通過管路連接于超濾膜分離系統(tǒng)的透析側(cè)用于反沖或通過管路返回納濾或低截留率反滲透膜系統(tǒng)中回用。進一步，所述的超濾膜分離系統(tǒng)的膜截留孔徑為0.002-0. 05um或截留分子量 2000D-500KD，第一級納濾(或低截留率反滲透)膜對苦咸水鹽分的整體平均截留率在 40-95%之間，第二級反滲透膜系統(tǒng)對苦咸水鹽分的整體平均截留率>90%。本發(fā)明中，原水(苦咸水)經(jīng)過精密過濾器過濾后，再進入超濾膜過濾，經(jīng)超濾膜過濾后，超濾透析液進入第一級低截留率納濾(或低截留率反滲透)膜進行處理，第一級的濃縮液或外排或用于反沖超濾膜，或經(jīng)過能量回收裝置用于提升超濾透析液進入第一級反滲透的壓力，第一級的納濾(或低截留率反滲透)膜的產(chǎn)水再進入第二級反滲透膜系統(tǒng)；第二級的透析液為合格的淡水，第二級的濃縮液或用于反沖超濾膜或外排或回用。本發(fā)明具有如下有益效果
A.利用超濾膜對可溶鹽不截留、對膜污染物截留的特點，可以實現(xiàn)極低能耗下苦咸水的預處理凈化，簡化了預處理工藝，為后面的膜系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)；
B.經(jīng)過超濾凈化后的苦咸水僅含可溶鹽，在控制回收率的前提下，納濾及反滲透膜系統(tǒng)中的膜表面循環(huán)流量可以很低，與回收率有關(guān)，這就極大的降低了能耗；
C.利用納濾(或低截留率反滲透)膜對鹽分部分截留的特點，可以分攤部分的滲透壓， 降低后面反滲透系統(tǒng)的負擔，同時系統(tǒng)自身運行壓力也因此大幅降低。在能耗敏感的場合， 濃縮液的勢能可利用能量回收裝置加以回收，用于提升超濾透析液進入納濾(或低截留率反滲透)膜的壓力和流速；也可間歇性的用于超濾系統(tǒng)的反沖洗，維持超濾系統(tǒng)通量穩(wěn)定；
D.經(jīng)納濾(或低截留率反滲透)膜去除了較大部分鹽分后的苦咸水，滲透壓大幅降低， 而且含鹽量降低，可以使用普通規(guī)格的反滲透進行脫鹽工作，可以在極低的操作壓力下就可以實現(xiàn)除鹽淡化、產(chǎn)水合格的目的。反滲透的濃縮液可外排帶走鹽分，也可用于超濾系統(tǒng)的反沖洗，維持超濾系統(tǒng)通量穩(wěn)定；
E.利用兩級膜除了可以分攤滲透壓，降低系統(tǒng)能耗外，也可形成產(chǎn)水水質(zhì)的雙重保障， 雙級膜的截留率細微波動不會像單級膜系統(tǒng)那樣敏感，其中一道膜的截留率的少許變化不會對產(chǎn)水水質(zhì)造成很大的波動；
F.最重要的是使用分壓膜分離的方法，除鹽膜系統(tǒng)運行壓力極低，大部分管件可以使用價格低廉的工程塑料替代價格高昂的耐腐蝕鋼材作耐壓管路和部件，加工方便，制造成本低。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為含能量回收裝置示意圖。
圖中部件1.輸料泵，2.精密過濾器，3.循環(huán)泵，4.超濾膜系統(tǒng)，5.超濾透析液罐，6.增壓泵，7.納濾(低截留率反滲透)膜系統(tǒng)，8.納濾或低截留率反滲透膜透析罐，9.增壓泵，10.反滲透膜系統(tǒng)。圖2中部件1.輸料泵，2.精密過濾器，3.循環(huán)泵，4.超濾膜系統(tǒng)，5.超濾透析液罐，6.增壓泵，7.納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)，8.納濾或低截留率反滲透膜透析罐，9.增壓泵，10.反滲透膜系統(tǒng)，11.能量回收裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明
實施例請參閱圖1，一種超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，包括精密過濾器2、超濾膜系統(tǒng)3、超濾膜透析罐5、納濾膜系統(tǒng)7、納濾膜透析罐8、反滲透膜系統(tǒng)10、泵及連接各部分的管路；所述的精密過濾器2與苦咸水輸送泵1連接，精密過濾器2通過循環(huán)泵3與超濾膜系統(tǒng)4連接，超濾膜系統(tǒng)4透析液連接到超濾透析罐5，超濾透析液通過增壓泵6與納濾膜系統(tǒng)7連接，納濾膜系統(tǒng)的透析液連接到納濾透析罐8，納濾透析罐8再通過增壓泵9與反滲透膜系統(tǒng)10連接。本發(fā)明中，納濾膜系統(tǒng)7的濃縮液出口可以連接一能量回收裝置11 (參見圖2)用于提升一部分超濾膜系統(tǒng)4透析液的壓力，獲得增壓后的超濾透析液通過管道進入納濾膜系統(tǒng)的進口，也可不回收能量。所述的納濾膜系統(tǒng)的濃縮液直接排出或返回到超濾膜系統(tǒng)進行反沖洗，如圖1。如圖1，反滲透膜系統(tǒng)10的濃縮液可以通過管路連接于超濾膜分離系統(tǒng)4的透析側(cè)用于反沖或通過管路返回納濾膜系統(tǒng)中回用。所述的超濾膜分離系統(tǒng)4的膜截留孔徑為 0. 002-0. 05um或截留分子量2000D-500KD，第一級納濾膜對苦咸水鹽分的整體平均截留率在40-95%之間，第二級反滲透膜系統(tǒng)對苦咸水鹽分的整體平均截留率>90%。本發(fā)明點各部分說明
A.本發(fā)明系統(tǒng)包含了精密過濾器、超濾膜分離裝置、超濾膜透析罐、納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)、納濾(或低截留率反滲透)膜透析罐、反滲透膜系統(tǒng)、反滲透膜透析罐、泵、 能量回收裝置和連接各部分的管路；
B.苦咸水輸送泵連接精密過濾器；精密過濾器通過泵與超濾膜系統(tǒng)連接，超濾膜系統(tǒng)透析液連接到超濾透析罐；超濾透析液通過泵與納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)連接，納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)的透析管連接到納濾(或低截留率反滲透)膜透析罐；納濾 (或低截留率反滲透)透析罐再通過泵與反滲透系統(tǒng)連接；
C.納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)的濃縮液可依據(jù)能耗的要求連接能量回收裝置， 用于提升一部分超濾透析液的壓力，獲得增壓后的超濾液通過管道進入納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)。如果濃縮液不回收能量可以通過管路連接于超濾膜透析側(cè)用于反沖或排放；
D.反滲透膜系統(tǒng)的濃縮液可以通過管路連接于超濾膜透析側(cè)用于反沖或通過管路返回納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)中回用；
E.超濾膜截留孔徑為0.002-0. 05um或截留分子量2000D-500KD，第一級納濾或低壓反滲透膜對苦咸水鹽分的整體平均截留率在40-95%之間，第二級>90% ；F.膜系統(tǒng)操作壓力極低，可使用塑料材質(zhì)的管道。本發(fā)明涉及一種苦咸水淡化的膜分離的裝置，該膜分離設(shè)備采用兩步脫鹽工藝， 降低每步膜過濾的滲透壓，流程簡潔，設(shè)備運行壓力極低，設(shè)備使用材料普遍，設(shè)備加工要求低，膜元件要求低，分離效果良好。以上所記載，僅為利用本創(chuàng)作技術(shù)內(nèi)容的實施例，任何熟悉本項技藝者運用本創(chuàng)作所做的修飾、變化，皆屬本創(chuàng)作主張的專利范圍，而不限于實施例所揭示者。
權(quán)利要求
1.一種超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，其特征在于包括精密過濾器、超濾膜系統(tǒng)、超濾膜透析罐、納濾膜系統(tǒng)、納濾膜透析罐、反滲透膜系統(tǒng)、泵及連接各部分的管路；所述的精密過濾器與苦咸水輸送泵連接，精密過濾器通過循環(huán)泵與超濾膜系統(tǒng)連接，超濾膜系統(tǒng)透析液連接到超濾透析罐，超濾透析液通過增壓泵與納濾膜系統(tǒng)連接，納濾膜系統(tǒng)的透析液連接到納濾膜透析罐，納濾膜透析罐再通過增壓泵與反滲透膜系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，其特征在于所述的納濾膜系統(tǒng)的濃縮液出口連接一能量回收裝置用于提升一部分超濾膜系統(tǒng)透析液的壓力，獲得增壓后的超濾透析液通過管道進入納濾膜系統(tǒng)的進口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，其特征在于所述的納濾或低截留率反滲透膜系統(tǒng)的濃縮液直接排出或返回到超濾膜系統(tǒng)進行反沖洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，其特征在于所述的反滲透膜系統(tǒng)的濃縮液可以通過管路連接于超濾膜分離系統(tǒng)的透析側(cè)用于反沖或通過管路返回納濾膜系統(tǒng)中回用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，其特征在于所述的超濾膜分離系統(tǒng)的膜截留孔徑為0. 002-0. 05um或截留分子量2000D-500KD，第一級納濾膜對苦咸水鹽分的整體平均截留率在40-95%之間，第二級反滲透膜系統(tǒng)對苦咸水鹽分的整體平均截留率>90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，其特征在于所述的納濾膜系統(tǒng)可以由低截留率反滲透膜系統(tǒng)替換。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，其特征在于所述的第一級納濾膜系統(tǒng)可以由低截留率反滲透膜系統(tǒng)替換。
全文摘要
本發(fā)明公開一種超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，包括精密過濾器、超濾膜系統(tǒng)、超濾膜透析罐、納濾(或低截留率反滲透)膜系統(tǒng)、納濾(或低截留率反滲透)膜透析罐、反滲透膜系統(tǒng)、泵及連接各部分的管路；原水(苦咸水)經(jīng)過精密過濾器過濾后，再進入超濾膜過濾，經(jīng)超濾膜過濾后，超濾透析液進入第一級納濾(或低截留率反滲透)膜進行處理，第一級的濃縮液或外排或用于反沖超濾膜，或經(jīng)過能量回收裝置用于提升超濾透析液進入第一級納濾(或反滲透)的壓力，第一級的納濾膜的產(chǎn)水再進入第二級反滲透膜系統(tǒng)；第二級的透析液為合格的淡水，第二級的濃縮液或用于反沖超濾膜或外排或回用，具有設(shè)備運行壓力極低、苦咸水淡化效果好及設(shè)備運行成本低等優(yōu)點。
文檔編號C02F9/02GK102329019SQ201110264658
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者吳章鋒 申請人:吳章鋒