[发明专利]使用压力驱动膜实现高回收率脱盐

说明书

一种用于在穿过并联于锥形流路系统中的多组膜压力容器区段的水溶液流之间切换的系统和方法，其中，该系统包括系统入口供给管线、系统出口流路管线、配置为向系统提供高压供入液流的高压增压泵；并联布置的膜压力容器区段、以及分别与该区段并联的第一和第二旁通管线。

背景技术

在错流压力驱动膜脱盐系统中，供入液流通常供入压力容器的高压进液口中，该压力容器在与膜元件中的膜并联的流路上引导加压盐溶液，并且一部分水通过连接自该压力容器的低压连接穿过膜并流出。含有已提高浓度的存留溶解物的剩余盐溶液可从连接自压力容器的第二高压连接流出，该第二高压连接以浓缩液口表示(参见图1)。

图1A和1B涉及现有技术(EP1691915)中用于压力驱动膜脱盐的错流压力容器，示出了在顺流(1A)和逆流(1B)过程中的流路布置，其中，在不断消除穿过膜的低压产品流(Q3)的同时，高压液流Q1和液流Q4的连接在左侧(L)和右侧(R)之间切换。

研究表明(I&EC v46,EP1691915)，在这种压力驱动错流脱盐系统中，通过切换与压力容器的高压口连接的供液和浓缩液连接，可逆转待脱盐的液流，在诱导时间结束前执行此操作可防止矿物质结垢。这样，可以不使用或几乎不使用防密封剂来防止膜元件中发生沉淀。而且，一个惯常做法是，在高回收率压力驱动膜脱盐过程中，一个或多个脱盐膜元件按多级方式布置在压力容器中，从而在上游级中有更多的压力容器，并且这些压力容器把其浓缩液流引至下游级中的较少数目的压力容器的供液口。这称为压力容器的锥形流路布置形式。这种做法可保证下游压力容器中的最低错流速率，而这有助于防止被胶体、有机物和生物物质淤塞，并能降低膜表面的盐浓度。根据业界研究成果的揭示(欧洲专利公告EP1893325，其完整揭示内容通过引用结合于此)，通过使用一种特别的阀门布置形式，在切换待换位的压力容器区段上的浓缩液和进液连接的同时，可以把下游级压力容器区段从下游级移至上游级，并与移至下游级的由相似压力容器数目构成的上游级压力容器区段交换。通过这样的方式，承受最高浓度浓缩液的下游级的膜元件末端现在与最低浓度的供入溶液和最低浓度的微溶盐类接触。这会使I&EC v46和EP1691915(这些文献的完整揭示内容通过引用结合于此)中所述的诱导时间变为零。

在I&EC v46的逆流布置形式中以及在与压力容器的换位相关的专利申请EP1893325的锥形流路布置形式中，压力容器中的所有膜元件都定期接触不饱和溶液。另一方面，处于第二级压力容器的开关阀(例如图2所示的V_Bf、V_Af和V_Cb，当这些阀门处于第二级压力容器的下游时)的下游的管道始终承受过饱和溶液，这些过饱和溶液可能没有或几乎没有防密封剂。因此，虽然能防止压力容器中的膜发生结垢，但是可能无法防止这些开关阀的下游管道中发生结垢。当压力维持装置P/FV是可能导致释放压力的下游区产生气穴的减压阀时，尤其可能发生这种结垢，如图2的液流14所示。一个惯常做法是把流量传感器、传导率传感器和其它成分传感器布置在压力维持装置下游的浓缩液管线上，而这些传感器若发生结垢则可能导致其发生故障或误报。这又可能干扰工厂的适当控制策略。本发明的一个目的是提供一种解决此问题的实用方案，此方案不会浪费渗透液，并且不会中断采用压力容器逆流或换位布置形式的脱盐系统的平稳运转。