申请日2014.12.30
公开(公告)日2015.04.29
IPC分类号C02F9/10
摘要
本发明公开了一种浓盐水处理装置，其包括通过管线连通的反渗透装置、闪蒸罐、真空泵、固液分离装置、反渗透高压泵、浓缩水池、清水池、冷凝装置和加热装置。本发明的浓盐水处理装置更加高效、节能、经济、环保，其能够实现浓盐水的“零排放”。
摘要附图
权利要求书
1.一种浓盐水处理装置，其特征在于，包括：
反渗透装置、闪蒸罐、真空泵、固液分离装置、反渗透高压泵、浓缩水池、清水池、冷凝装置和加热装置;
反渗透装置的进水口通过设有反渗透进水阀的进水管道与反渗透高压泵连接，反渗透高压泵通过管道与浓缩水池连通;反渗透装置的清水出水口通过设有反渗透清水出水阀的清水出水管道与所述清水池连通;反渗透装置的浓水出水口通过设有反渗透浓水出水阀的浓水出水管道与浓缩水池连通;
闪蒸罐与真空泵连接;闪蒸罐的进水口通过设有闪蒸进水阀的管道与浓水出水管道连通，连通点在反渗透浓水出水阀与浓缩水池之间;闪蒸罐的浓水出水口通过设有闪蒸浓水阀的管道与固液分离装置的入口连通，固液分离装置的液相出口通过管道与浓缩水池连通;闪蒸罐的气相出口通过设有冷凝装置的管道与清水池连通;
其中，所述进水管道与所述浓水出水管道通过设有反渗透超越阀的管道连通，设有反渗透超越阀的管道与所述进水管道的连通点在反渗透高压泵与反渗透进水阀之间，设有反渗透超越阀的管道与所述浓水出水管道的连通点在设有闪蒸进水阀的管道与浓水出水管道的连通点与反渗透浓水出水阀之间;
加热装置设于浓缩水池，或设于浓缩水池与反渗透高压泵之间的管道处。
2.根据权利要求1所述的浓盐水处理装置，其特征在于，所述反渗透装置包括：反渗透壳体、反渗透膜插入栓、单向振动传动器和单向振动驱动电机;
反渗透膜插入栓包括圆筒形的主体，所述圆筒形的主体由三层构成：不锈钢网格内筒层，套设在不锈钢网格内筒层外的反渗透膜筒层，以及套设在反渗透膜筒层外的不锈钢网格外筒层;所述圆筒形的主体包括第一端面和第二端面，所述第一端面由中心开孔的止水盖板封堵;所述第二端面由能够分隔反渗透壳体中浓水与反渗透插入栓内清水的材料封堵;
反渗透壳体设有供反渗透膜插入栓水平插入的孔洞，所述反渗透膜插入栓插入反渗透壳体的孔洞，所述第一端面位于孔洞处，第二端面位于反渗透壳体内;在反渗透壳体外的孔洞处设置中心开孔密封圈，密封圈外设中心开孔的法兰，法兰固定于反渗透壳体外;法兰外侧设有一中心带有出水管的传动部，该出水管通过法兰的中心开孔穿设入第一端面的中心开孔，该出水管位于反渗透壳体外的端口即为反渗透清水出水口;
单向振动传动器由单向振动驱动电机驱动，单向振动传动器通过与传动部的联动而带动反渗透膜插入栓在反渗透壳体内转动。
3.根据权利要求2所述的浓盐水处理装置，其特征在于，所述圆筒形的主体的不锈钢网格内筒层的第二端面由密封垫封堵，所述圆筒形的主体的不锈钢网格外筒层的第二端面外套设一法兰，一封堵盲板设于密封垫外并与法兰固定。
4.根据权利要求2所述的浓盐水处理装置，其特征在于，所述传动部由传动公轮外套设传动母轮构成，传动公轮中心穿设有出水管，该出水管位于反渗透壳体外的端口与清水出水管道连通;
所述单向振动传动器为皮带，所述传动母轮为由皮带带动转动的转轮;或者，单向振动传动器为链条，而所述传动母轮为与链条啮合的齿轮。
5.根据权利要求2所述的浓盐水处理装置，其特征在于，所述出水管位于反渗透壳体外部分的外部套设机封。
6.根据权利要求2所述的浓盐水处理装置，其特征在于，所述反渗透膜插入栓为两个以上，各反渗透膜插入栓的反渗透清水出水口均通过管道与所述清水出水管道连通。
7.根据权利要求1所述的浓盐水处理装置，其特征在于，闪蒸罐包括闪蒸罐壳体、气液分离器、闪蒸布水管以及射流布水喷管;
气液分离器设于闪蒸罐壳体内的上方;
闪蒸布水管从闪蒸罐壳体外的顶部垂直插入在闪蒸罐壳体中，闪蒸布水管位于闪蒸罐壳体外的部分为闪蒸罐的进水口;
射流布水喷管，为中空带有喷嘴的管体;射流布水喷管的轴向中点与闪蒸布水管连通，且射流布水喷管垂直于闪蒸布水管;其中，喷嘴的出水方向垂直于闪蒸布水管与射流布水喷管构成的平面，且射流布水喷管位于轴向中点两侧的喷嘴出水方向相反。
8.根据权利要求1所述的浓盐水处理装置，其特征在于，所述加热装置为电伴热装置，其设于浓缩水池与反渗透高压泵之间的管道外。
9.权利要求1~8任一项所述的浓盐水处理装置进行浓盐水处理的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)将浓盐水注入浓缩水池;
2)打开反渗透进水阀和反渗透清水出水阀，部分打开反渗透浓水出水阀，其余阀门全部关闭，维持反渗透装置中的压力在3000~4000kPa，浓缩水池中的浓盐水经反渗透高压泵增压进入反渗透装置，进行反渗透处理后的清水进入清水池;
3)当反渗透装置的清水出水速度趋于稳定或者反渗透装置中的水温升至40℃时，停止反渗透处理，关闭反渗透清水出水阀，打开反渗透浓水出水阀、闪蒸进水阀和真空泵，反渗透装置中浓缩后的浓盐水进入闪蒸罐闪蒸处理后，蒸汽通过闪蒸罐的气相出口流出，经冷凝器冷凝后进入清水池;闪蒸罐底的浓水达到预定液位后，联动闪蒸浓水阀打开，浓水则通过管道进入固液分离器，分离后的固体收集在固液分离器中，液体进入浓缩水池;
4)随闪蒸过程的进行，浓缩水池内水温逐渐降低，当浓缩水池中的温度降至30℃以下后，关闭闪蒸进水阀、闪蒸浓水阀、真空泵和反渗透浓水出水阀，打开反渗透清水出水阀，循环执行步骤2)~4);
5)当浓缩水池中含盐量达到80000mg/L时，打开反渗透超越阀、闪蒸进水阀、闪蒸浓水阀和真空泵，关闭反渗透进水阀和反渗透浓水出水阀，同时打开加热装置对浓缩水池中的液体进行加热，维持其温度在40℃以上，执行步骤3)，直至浓水水池中的浓水蒸发完全。
10.权利要求2~8任一项所述的浓盐水处理装置进行浓盐水处理的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)将浓盐水注入浓缩水池;
2)打开反渗透进水阀和反渗透清水出水阀，部分打开反渗透浓水出水阀，其余阀门全部关闭，维持反渗透装置中的压力在3000~4000kPa，浓缩水池中的浓盐水经反渗透高压泵增压进入反渗透装置，反渗透膜插入栓在单向振动驱动电机带动下高速旋转，以进行反渗透处理，进行反渗透处理后的清水进入清水池;
3)当反渗透装置的清水出水速度趋于稳定或者反渗透装置中的水温升至40℃时，关闭单向振动驱动电机，关闭反渗透清水出水阀，打开反渗透浓水出水阀、闪蒸进水阀和真空泵，反渗透装置中浓缩后的浓盐水进入闪蒸罐闪蒸处理后，蒸汽通过闪蒸罐的气相出口流出，经冷凝器冷凝后进入清水池;闪蒸罐底的浓水达到预定液位后，联动闪蒸浓水阀打开，浓水则通过管道进入固液分离器，分离后的固体收集在固液分离器中，液体进入浓缩水池;
4)随闪蒸过程的进行，浓缩水池内水温逐渐降低，当浓缩水池中的温度降至30℃以下后，关闭闪蒸进水阀、闪蒸浓水阀、真空泵和反渗透浓水出水阀，打开反渗透清水出水阀，循环执行步骤2)~4);
5)当浓缩水池中含盐量达到80000mg/L时，打开反渗透超越阀、闪蒸进水阀、闪蒸浓水阀和真空泵，关闭反渗透进水阀和反渗透浓水出水阀，同时打开加热装置对浓缩水池中的液体进行加热，维持其温度在40℃以上，执行步骤3)，直至浓水水池中的浓水蒸发完全。
说明书
一种浓盐水处理装置及工艺
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种工业污水中的浓盐水处理装置及工艺。
背景技术
目前我国的煤化工项目呈现迅速发展的形势，仅新疆一个省区，在建和拟建的煤制天然气项目就达14个。据不完全统计全国煤制烯烃的在建及拟建产能达2800万吨，煤制油达4000万吨，煤制天然气接近1500亿立方米，煤制乙二醇超过500万吨。据中国石油化工协会统计，十二五期间，我国煤化工基地建设投资近2万亿人民币。这些项目全部建成后，我国将成为世界上产能最大的新型煤化工国家。
然而，新型煤化工耗水量巨大，大型煤化工项目吨产品耗水在10吨以上，年用水量通常高达几千万立方米。加之我国煤炭资源主要集中在北方和西北地区，恰恰也是我国水资源最缺乏的地区，煤化工的快速发展正在引发区域水资源供需的失衡，这种情况如果发展下去，会影响当地工业和农业的正常发展，而且还会带来很多社会问题。
煤化工污水零排放，将污水最大限度回用，可节约水资源，有效缓解上述地区水资源严重缺乏的困境。回用水一般用于补充生产循环水，盖因煤化工生产中对循环水的需要量相对很大。但一般污水处理站的出水虽然去除了大量的有机污染、氨、酚等，盐分却并没有减少，故要想将污水回用，就需要对污水进行脱盐处理，否则盐会在系统中循环累积。
目前在我国已经应用的水的除盐工艺方法有化学除盐(即离子交换法)、膜分离技术、蒸馏法以及膜法和离子交换法结合的脱盐工艺等。其中离子交换法在处理高氯高盐高硬水时需消耗大量酸、碱于树脂再生过程中，且其排放液又会污染环境，故现在工程中膜法、蒸馏法的应用更加多见。
针对浓盐水的进一步脱盐直至零排放，目前国内外较成熟可靠的方式是首先使用反渗透膜将盐含量浓缩至6~8万mg/L，然后进入后续的蒸发器进行蒸发结晶。
由于反渗透膜本身固有的易结垢堵塞的性质，使得该工艺在实际运行中表现出膜使用寿命普遍较短、系统需频繁清洗维护，难以长时间稳定运行，产水效率也受到不良影响;为克服这些问题而开发的振动膜反渗透技术，又因其本身双向回转式的振动方式，使得设备材料等级要求极高，采购成本高昂，且能耗巨大。
蒸馏法常采用的多效蒸发或机械蒸汽再压缩技术，均存在较严重的结垢和腐蚀问题，难以进一步大型化，以目前趋势将逐步被闪蒸技术取代。闪蒸技术因为不产生真正的沸腾，大大改善了蒸馏法的结垢现象，且一旦结垢发生，可以采取减少清水产量或增加热量供给的方法来克服。但目前的多级闪蒸技术往往仍需要进水具有较高的温度，没有充分发挥闪蒸技术的优势，且闪蒸罐设计较粗放，实际蒸发表面积小，罐内气液相态复杂，部分区域随闪蒸过程温度迅速降低，均影响蒸发效果。
另外，当前对这两项技术的组合应用，往往采取直接串接的方式，二者的结合并不紧密，因此往往造成设备冗余和能耗的浪费问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种浓盐水处理装置及工艺，其克服了传统动态反渗透及闪蒸技术的诸多问题，运行稳定、自动化程度高、实现了高浓度盐水(如：煤化工浓盐水)的“零排放”，具有较高的经济、社会及环境效益和良好的应用前景。
本发明提供的一种浓盐水处理装置，包括：
反渗透装置、闪蒸罐、真空泵、固液分离装置、反渗透高压泵、浓缩水池、清水池、冷凝装置和加热装置;
反渗透装置的进水口通过设有反渗透进水阀的进水管道与反渗透高压泵连接，反渗透高压泵通过管道与浓缩水池连通;反渗透装置的清水出水口通过设有反渗透清水出水阀的清水出水管道与所述清水池连通;反渗透装置的浓水出水口通过设有反渗透浓水出水阀的浓水出水管道与浓缩水池连通;
闪蒸罐与真空泵连接;闪蒸罐的进水口通过设有闪蒸进水阀的管道与浓水出水管道连通，连通点在反渗透浓水出水阀与浓缩水池之间;闪蒸罐的浓水出水口通过设有闪蒸浓水阀的管道与固液分离装置的入口连通，固液分离装置的液相出口通过管道与浓缩水池连通;闪蒸罐的气相出口通过设有冷凝装置的管道与清水池连通;
其中，所述进水管道与所述浓水出水管道通过设有反渗透超越阀的管道连通，设有反渗透超越阀的管道与所述进水管道的连通点在反渗透高压泵与反渗透进水阀之间，设有反渗透超越阀的管道与所述浓水出水管道的连通点在设有闪蒸进水阀的管道与浓水出水管道的连通点与反渗透浓水出水阀之间;
加热装置设于浓缩水池，或设于浓缩水池与反渗透高压泵之间的管道处。
作为优选技术方案，所述反渗透装置包括：反渗透壳体、反渗透膜插入栓、单向振动传动器和单向振动驱动电机;
反渗透膜插入栓包括圆筒形的主体，所述圆筒形的主体由三层构成：不锈钢网格内筒层，套设在不锈钢网格内筒层外的反渗透膜筒层，以及套设在反渗透膜筒层外的不锈钢网格外筒层;所述圆筒形的主体包括第一端面和第二端面，所述第一端面由中心开孔的止水盖板封堵;所述第二端面由能够分隔反渗透壳体中浓水与反渗透插入栓内清水的材料封堵;
反渗透壳体设有供反渗透膜插入栓水平插入的孔洞，所述反渗透膜插入栓插入反渗透壳体的孔洞，所述第一端面位于孔洞处，第二端面位于反渗透壳体内;在反渗透壳体外的孔洞处设置中心开孔密封圈，密封圈外设中心开孔的法兰，法兰固定于反渗透壳体外;法兰外侧设有一中心带有出水管的传动部，该出水管通过法兰的中心开孔穿设入第一端面的中心开孔，该出水管位于反渗透壳体外的端口即为反渗透清水出水口;
单向振动传动器由单向振动驱动电机驱动，单向振动传动器通过与传动部的联动而带动反渗透膜插入栓在反渗透壳体内转动。
作为优选技术方案，所述圆筒形的主体的不锈钢网格内筒层的第二端面由密封垫封堵，所述圆筒形的主体的不锈钢网格外筒层的第二端面外套设一法兰，一封堵盲板设于密封垫外并与法兰固定。
作为优选技术方案，所述传动部由传动公轮外套设传动母轮构成，传动公轮中心穿设有出水管，该出水管位于反渗透壳体外的端口与清水出水管道连通;
所述单向振动传动器为皮带，所述传动母轮为由皮带带动转动的转轮;或者，单向振动传动器为链条，而所述传动母轮为与链条啮合的齿轮。
作为优选技术方案，所述出水管位于反渗透壳体外部分的外部套设机封。
作为优选技术方案，所述反渗透膜插入栓为两个以上，各反渗透膜插入栓的反渗透清水出水口均通过管道与所述清水出水管道连通。
作为优选技术方案，闪蒸罐包括闪蒸罐壳体、气液分离器、闪蒸布水管以及射流布水喷管;
气液分离器设于闪蒸罐壳体内的上方;
闪蒸布水管从闪蒸罐壳体外的顶部垂直插入在闪蒸罐壳体中，闪蒸布水管位于闪蒸罐壳体外的部分为闪蒸罐的进水口;
射流布水喷管，为中空带有喷嘴的管体;射流布水喷管的轴向中点与闪蒸布水管连通，且射流布水喷管垂直于闪蒸布水管;其中，喷嘴的出水方向垂直于闪蒸布水管与射流布水喷管构成的平面，且射流布水喷管位于轴向中点两侧的喷嘴出水方向相反。
作为优选技术方案，所述加热装置为电伴热装置，其设于浓缩水池与反渗透高压泵之间的管道外。
本发明提供上述的浓盐水处理装置进行浓盐水处理的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)将浓盐水注入浓缩水池;
2)打开反渗透进水阀和反渗透清水出水阀，部分打开反渗透浓水出水阀，其余阀门全部关闭，维持反渗透装置中的压力在3000~4000kPa，浓缩水池中的浓盐水经反渗透高压泵增压进入反渗透装置，进行反渗透处理后的清水进入清水池;
3)当反渗透装置的清水出水速度趋于稳定或者反渗透装置中的水温升至40℃时，停止反渗透处理，关闭反渗透清水出水阀，打开反渗透浓水出水阀、闪蒸进水阀和真空泵，反渗透装置中浓缩后的浓盐水进入闪蒸罐闪蒸处理后，蒸汽通过闪蒸罐的气相出口流出，经冷凝器冷凝后进入清水池;闪蒸罐底的浓水达到预定液位后，联动闪蒸浓水阀打开，浓水则通过管道进入固液分离器，分离后的固体收集在固液分离器中，液体进入浓缩水池;
4)随闪蒸过程的进行，浓缩水池内水温逐渐降低，当浓缩水池中的温度降至30℃以下后，关闭闪蒸进水阀、闪蒸浓水阀、真空泵和反渗透浓水出水阀，打开反渗透清水出水阀，循环执行步骤2)~4);
5)当浓缩水池中含盐量达到80000mg/L时，打开反渗透超越阀、闪蒸进水阀、闪蒸浓水阀和真空泵，关闭反渗透进水阀和反渗透浓水出水阀，同时打开加热装置对浓缩水池中的液体进行加热，维持其温度在40℃以上，执行步骤3)，直至浓水水池中的浓水蒸发完全。
本发明提供上述浓盐水处理装置进行浓盐水处理的工艺，包括如下步骤：
1)将浓盐水注入浓缩水池;
2)打开反渗透进水阀和反渗透清水出水阀，部分打开反渗透浓水出水阀，其余阀门全部关闭，维持反渗透装置中的压力在3000~4000kPa，浓缩水池中的浓盐水经反渗透高压泵增压进入反渗透装置，反渗透膜插入栓在单向振动驱动电机带动下高速旋转，以进行反渗透处理，进行反渗透处理后的清水进入清水池;
3)当反渗透装置的清水出水速度趋于稳定或者反渗透装置中的水温升至40℃时，关闭单向振动驱动电机，关闭反渗透清水出水阀，打开反渗透浓水出水阀、闪蒸进水阀和真空泵，反渗透装置中浓缩后的浓盐水进入闪蒸罐闪蒸处理后，蒸汽通过闪蒸罐的气相出口流出，经冷凝器冷凝后进入清水池;闪蒸罐底的浓水达到预定液位后，联动闪蒸浓水阀打开，浓水则通过管道进入固液分离器，分离后的固体收集在固液分离器中，液体进入浓缩水池;
4)随闪蒸过程的进行，浓缩水池内水温逐渐降低，当浓缩水池中的温度降至30℃以下后，关闭闪蒸进水阀、闪蒸浓水阀、真空泵和反渗透浓水出水阀，打开反渗透清水出水阀，循环执行步骤2)~4);
5)当浓缩水池中含盐量达到80000mg/L时，打开反渗透超越阀、闪蒸进水阀、闪蒸浓水阀和真空泵，关闭反渗透进水阀和反渗透浓水出水阀，同时打开加热装置对浓缩水池中的液体进行加热，维持其温度在40℃以上，执行步骤3)，直至浓水水池中的浓水蒸发完全。
本发明公开的新型动态反渗透及旋转射流式低温闪蒸集成式浓盐水处理装置创新地实现动态反渗透。采用多栓单向振动膜反渗透技术和旋转射流式低温闪蒸技术对浓盐水进行处理，“单向振动”在拥有动态反渗透的耐堵塞优势的同时，更加节能，设备损耗也得以缓解;低温闪蒸充分利用反渗透阶段输入的能量，“旋转喷射”式的结构使得闪蒸罐内布水均匀，气液分离效率更高，减缓温度降低速度，气液两相的平衡更加稳定。整套装置运行稳定、自动化程度高、成本相对低廉，清水回收率高达100%，实现了高浓度盐水的“零排放”，具有较高的经济效益、社会效益和环境效益。
