[发明专利]一种工业冷却水循环和除盐水生产的方法

说明书

一、技术领域

本发明属于工业冷却和水处理的技术领域，特别涉及一种利用膜蒸馏技术构建冷却水循环系统并利用工业废热生产除盐水的方法。

二、背景技术

很多工业如电力、石化、钢铁等需要对机械、产品或者介质进行冷却，目前最常用的工业冷却方式是循环水冷却，其典型的运行模式附图1所示。其中1为工业冷却器，2为冷却塔。工业废热通过工业冷却器传递给冷却循环水，使冷却循环水升温。升温后冷却循环水在冷却塔内通过通风、蒸发散热等措施重新得到冷却，再循环用于工业冷却。为了保持系统内水量和盐分的平衡，需要向系统内补水，并排出一定量的冷却循环水即排污水。在冷却循环过程中，冷却循环水的盐分浓度提高，其相对于补水的盐分浓度的比率被称为是浓缩倍数。提高浓缩倍数有利于减少排污水量，但过高的浓缩倍数增加了循环冷却水腐蚀和结垢的趋势，对工业生产有害，需要加以控制，这是工业水处理的一个主要任务。目前工业中主要通过向冷却循环水中添加阻垢和缓蚀的药剂，保证冷却循环水能在一定的浓缩倍数下运行。(参见：周本省，《工业水处理》，南京化工大学，2000年)大量药剂的使用既增加了成本也污染了环境。

工业生产中通常还有大量除盐水的需求，有的除盐水被用作工业锅炉的补水，有的除盐水被用作溶剂或者介质。目前用于工业除盐的手段主要是离子交换、电渗析、反渗透、纳滤以及上述一些工艺的组合等。现有的除盐工艺存在投资、消耗、产水率等诸多方面的缺点，综合的除盐水生产成本有时要高达7～8元/吨。(周本省，《工业水处理》，南京化工大学，2000年)

本发明旨在提出一种更经济和更清洁的工业冷却水循环和除盐水生产的方法，其中采用了膜蒸馏的除盐技术。

膜蒸馏，又称为低温膜蒸馏，是一种采用疏水微孔膜、以膜两侧的蒸汽压力差为驱动力的膜分离过程。由于膜的疏水性，在一定条件下，液态的水或者水溶液不能透过膜。如果将热水给入膜的一侧，同时在另一侧通过降温或者抽真空的方式降低水蒸气压，则热侧的水就会以蒸汽的形式通过膜孔进入另一侧，通过冷凝、冷水吸收等方式就可以把透过的水蒸气冷却为除盐水。膜蒸馏过程并不要求热侧的水温度很高，因此这种蒸馏除盐的技术有很多优点。关于膜蒸馏技术的应用和研究进展，可以参考相关文献(1.膜蒸馏技术的回顾与展望，《天津城市建设学院学报》第9卷第2期pp100～110；2.膜蒸馏技术及其应用研究进展，《膜科学与技术》第23卷第4期pp67～92)。由于膜蒸馏除盐的主要驱动力是热能，因此膜蒸馏的过程可以与工业冷却与除盐的需求结合起来，这是本发明的基本出发点。

三、发明内容

本发明提出一种应用膜蒸馏技术的工业冷却水循环和除盐水生产的方法，对照附图说明如下。

附图说明：图1是现有工业水冷却循环模式的原理图，图2是本发明的原理图，图3是本发明提出的两效膜蒸馏方法的原理图。在图1至图3中，1-工业热交换器，2-冷却塔，3-膜蒸馏工艺单元，4-第二效膜蒸馏工艺单元。在附图中，由粗线构成的图案表示相应的工艺装置单元，细实线与箭头一起表示非除盐水流动及方向，由细的虚线和箭头表示的是除盐水流动及方向，冷却塔上的大虚线箭头表示蒸发。

附图1为作为技术对比的现有工业循环冷却水运行模式的原理图，其中1为工业热交换器，2为冷却塔。循环冷却水通过1接受工业废热升温后，经过2的冷却，再循环回工业热交换器，把这个过程称之为传统冷却水循环。工业废热主要通过循环冷却水在冷却塔内的蒸发散发到大气环境中。为了弥补因蒸发等原因损失的水量，同时保持系统内盐分的平衡，需要向系统中补水并向系统外排出少量浓缩后的废水。