[发明专利]一种低浓度盐水的低压低成本高浓缩反渗透工艺

说明书

本发明公开一种低浓度盐水的低压低成本高浓缩反渗透工艺，采用4MPa或8MPa的反渗透膜，将浓度小于0.3%的盐水浓缩至8‑21%。所述反渗透工艺，包括n段反渗透膜组，3≤n≤6；所述反渗透工艺，通过增加一路循环盐水，将中间水箱的循环盐水与来的盐水以等浓度、等流量方式一起进入反渗透膜组中浓缩运行，并把浓缩的循环浓盐水反向引入各段反渗透膜组产水侧的进口，降低各段膜二侧浓差，从而低成本地实现盐水的低压高浓缩要求。所述反渗透工艺实现了采用4MPa或/和8MPa的膜，就能将来的小于3.0%的盐水，按工程需要浓缩至8‑21%的目标值，使水处理工程项目在盐水高浓缩分系统部分的建设和运行成本都下降60%左右。

技术领域

本发明属于盐水浓缩处理工艺技术领域，具体涉及一种低浓度盐水的低压低成本高浓缩反渗透工艺。

背景技术

RO（反渗透）对盐水的浓缩原理是对盐水施加高于渗透压的压力，从而使RO膜进水侧的水分子在高压作用下，克服渗透压阻力渗透进入RO膜的产水侧，水合盐离子由于体积大于膜孔，使盐离子被截留，使产水侧得到脱盐水，使进水侧的盐水得到浓缩。要得到高浓度的盐，可以通过多段和多级浓缩来实现。

RO膜对盐的截留率＞99%，优质RO膜的截留率＞99.5%，进水10000ppm（1%）浓度的NaCl盐水，采用RO膜浓缩，其产水的含盐量为30-100ppm（0.003-0.01%），可以认为基本没有盐了，所以也称脱盐水。

盐水的渗透压随盐水浓度的提高而提高。RO浓缩盐的反渗透压力设计原则：如果要把盐水浓度由小于1%浓缩到3%，就要保证在进水侧浓盐水出口压力大于3.0MPa，盐水在膜内由进口处流向出口处的阻力损耗0.5MPa左右，加上冗余，RO进水所加的反渗透压力应该为3.8MPa左右，膜的耐压能力要4MPa；如果要把盐水浓度浓缩到3.1-7.0%，进水所加的反渗透压力应该为4.9-7.8MPa，膜的耐压能力要8MPa；如果要把盐水浓度浓缩到7.1-11.0%，进水所加的反渗透压力应该为8.9-11.8MPa，膜的耐压能力要12MPa。

目前市场上RO膜耐压能力有三个等级，4MPa普通压力膜，8MPa高压压力膜，12MPa超高压压力膜。不同耐压等级的膜，用于浓缩不同浓度的盐水。

要求盐水浓度浓缩到小于等于3.0%时，采用4MPa RO膜；要求盐水浓度浓缩到3.1-7.0 % 时，采用8 MPa 的 RO膜；要求盐水浓度浓缩到7.1-11.0%，采用12MPa RO膜。4MPa、8MPa、12MPa膜的市场价格的基本比值关系为1 : 2 : 5。由于12MPa的膜件及其配套的超高压泵、管件、阀门等设备都需要进口，价格都非常昂贵，维护成本也很高。所以多数RO盐浓缩的设计目标都定在6.5%左右上。

目前在零排放工程设计中，要把BPED（双极膜电渗析膜复合模组电解盐制酸碱）工艺融合到零排放系统中，需要把从纳滤分离出来的3%左右的氯化钠盐水浓缩到12-14%，如果采用电渗析或蒸发工艺，会使系统工艺复杂，设备和运行成本都很高；另外，目前工业废水零排放系统中，先采用RO把盐水由0.4%浓缩到6.5%，再进入蒸发结晶分系统， 蒸发浓缩到高于36%的过饱和浓度，再进行结晶和分离。这使得该分系统设备规模庞大，设备和运行成本也都很高。如果用RO可以把0.4%的盐水直接浓缩到21%，则可以大幅度降低上述BPED和蒸发结晶二个分系统的建设和运行成本。总之，零排放工程的发展，迫切需要RO能够形成低成本的低压高浓缩工艺能力。

通常，在反渗透运行时，RO膜的二侧分别是浓盐水和脱盐水，二侧之间的浓度差越大，渗透压就越高，反渗透要加的压力也要越高。如果能在盐水进水压力小于4MPa或8MPa条件下，采用4MPa 或8MPa的RO膜，就能够把小于3.0%低浓度盐水低成本地浓缩到8-21%甚至更高的浓度，是具有重大工程意义的。

发明内容

本发明针对现有RO工艺技术的不足，提供一种低浓度盐水的低压低成本高浓缩反渗透工艺，通过将盐水有控制地引入膜的产水侧，来缩小RO的进水侧与产水侧的浓度差，就能在低压条件下得到常规反渗透不能得到的高浓盐水。