[发明专利]一种多级串联反渗透膜组高盐废水浓缩系统及其浓缩方法

说明书

本发明属于水处理领域，涉及一种多级串联反渗透膜组高盐废水浓缩系统及其浓缩方法，该系统在渗透侧以较低盐度的低压吹扫盐水流与进料逆流实现低能耗废水净化。本发明基于膜的分离工艺从环境中的高浓度盐水中回收适量的水，将高盐度进料以高液压压力进料到反渗透膜组中，渗透侧较低盐水的低压吹扫流与进料逆流，高压进料和低压吹扫建立的液压差大于跨膜的渗透压差，通过多个阶段的反渗透膜组来产生淡化水，多级串联反渗透模组每个级别都是不仅用于进料，还用于每个吹扫循环，使用多个压力交换器将降低整个高浓度盐水净化过程的能量消耗。

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体地，涉及一种多级串联反渗透膜组高盐废水浓缩系统及其浓缩方法。

技术背景

随着我国工业的发展，工业废水的排放量日益增加，其中较大一部分是高浓度含盐废水，该废水对生态环境有诸多危害，而工业上主要处理方法是利用高效耐盐菌处理或加水稀释排放，这样既浪费了大量水资源，又不能从总量上控制排入环境中的盐量，所以高浓度含盐废水的处理已成为国内环保行业急需解决的难题。

石油、天然气、电力和工业部门对总溶解固体为50-350g/L的高盐度盐水脱盐工艺的需求也在不断增加，但是当前的盐水脱水技术是昂贵的，能源密集的或者限于低水回收。盐水脱水的技术包括蒸发和非蒸发方法，蒸馏法是一种最古老、最常用的脱盐方法，其方法有很多种，如多效蒸发、多级闪蒸、压气蒸馏、膜蒸馏等，为了解决高浓度含盐废水处理问题，近些年出现了许多的蒸发浓缩结晶设备，但这些设备基本上都是相对独立的操作单元，各单元操作的能耗相对较高，能量重复利用率比较低，而且在蒸发过程中，其能耗远远大于理论上的最低工作量。

基于非蒸发膜的技术可以降低脱盐和盐水脱水过程的能量强度，反渗透、正向渗透和压力辅助正向渗透提供了多种途径使盐水在半透膜上脱水，在这些膜工艺中，只有反渗透直接将盐水脱水，正向渗透和压力辅助正向渗透需要第二个过程，最常见的是正向渗透或热吸引溶质再生步骤，以产生纯净的水透过物。

基于非蒸发膜的工艺更接近于海水淡化分离的热力学最小值，但它们在处理高盐度盐水的效果却受到限制，反渗透膜对于TDS＞50g/L的盐水，由于水压不能超过膜破裂压力而使水的回收率受到限制。

因此迫切需要在结晶或者处理之前浓缩盐水的新的可扩展的方法。为此，我们开发了一种利用多级串联反渗透模组对高浓度盐水脱水的处理工艺，通过利用水压将水输送通过半透膜，以抵抗进料和渗透液之间的渗透压差，同时还通过渗透物侧的盐水扫掠来减少跨膜的渗透压差。即使当进料的渗透压超过膜的破裂压力时，这种修饰也能够进行水的输送，从而从液压驱动膜工艺中回收水。

发明内容

本发明针对现有技术中反渗透膜对于TDS＞50g/L的盐水，由于水压不能超过膜破裂压力而使水的回收率受到限制的不足，提供了一种利用多级串联反渗透模组对高浓度盐水脱水处理的系统和方法，通过渗透物侧的盐水扫掠来减少跨膜的渗透压差，从液压驱动膜工艺中回收水。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多级串联反渗透膜组高盐废水浓缩系统，该系统在渗透侧以较低盐度的低压吹扫盐水流与进料逆流实现低能耗废水净化。

进一步地，该系统包括：第1、2、3......N级反渗透模组、高压泵、外排管、压力交换器、第1、2、3......N级进料管、吹扫循环进料管、产品水排出管；所述第1、2、3......N级反渗透膜组均有高压侧和低压侧；所述第1、2、3......N级进料管与第1、2、3......N级反渗透模组一一对应；