公布日：2022.07.26
申请日：2022.04.11
分类号：C02F9/10(2006.01)I;B01D61/08(2006.01)I;B01D61/10(2006.01)I;B01D61/12(2006.01)I;B01D61/58(2006.01)I;B01D61/00(2006.01)I;C01D5/16(2006.01)I;
C01D3/06(2006.01)I;C01D3/14(2006.01)I
摘要
本发明涉及一种合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤装置，包括：深度处理单元，用于处理预处理单元的来水；膜浓缩单元，用于浓缩所述深度处理单元的来水；其中，所述膜浓缩单元包括纳滤装置、第一高压反渗透膜装置、超高压反渗透膜装置和浓缩装置。本发明还涉及一种合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤方法，所述方法至少包括：处理预处理单元的来水；浓缩所述处理后的来水。本发明通过第一高压反渗透装置与超高压反渗透装置共同构成浓水循环体系，在保障反渗透装置正常运行的情况下，将超高压产水在第二压力作用下进行回水利用，并将该压力同时作用于第一高压反渗透装置中，以减少甚至去除第一高压反渗透装置需要的高压作用，减少系统负荷。
权利要求书
1.一种合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤装置，其特征在于，至少包括：深度处理单元，用于处理预处理单元的来水；膜浓缩单元，用于浓缩所述深度处理单元的来水；其中，所述膜浓缩单元包括纳滤装置、第一高压反渗透膜装置、超高压反渗透膜装置和浓缩装置，所述膜浓缩单元被配置为：所述纳滤装置处理所述深度处理单元的来水形成纳滤产水和纳滤浓水，所述纳滤产水在第一压力作用下通过纳滤产水池进入所述第一高压反渗透装置并在第二压力作用下从所述第一高压反渗透装置进入所述超高压反渗透装置中，其中，所述纳滤产水经过所述第一高压反渗透装置得到第一高压产水和第一高压浓水，所述第一高压浓水经过所述超高压反渗透装置得到超高压产水和超高压浓水，所述超高压产水从所述超高压反渗透装置排出且在第二压力作用下连续地送入所述第一高压反渗透装置中并将第二压力施加在所述第一高压反渗透装置的纳滤产水上和将所述第一高压浓水送入所述超高压反渗透装置中；所述超高压反渗透装置设有用于控制水流量的阀门，将经过第一高压反渗透装置和超高压反渗透装置的水通量经由阀门的配合而控制在运行指标内；其中，所述第一高压反渗透装置的操作压力为4MPa，所述超高压反渗透装置的操作压力为10MPa。
2.如权利要求1所述的合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤装置，其特征在于，从所述超高压反渗透装置排出的所述超高压产水在第二压力作用下进入所述第一高压反渗透装置的保安过滤器中并且所述第二压力作用于反渗透膜上，使得进入所述第一高压反渗透装置的纳滤产水在第二压力作用下进入所述超高压反渗透装置。
3.如权利要求2所述的合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤装置，其特征在于，利用至少三个所述阀门将超高压产水送入所述第一高压反渗透装置中、将所述超高压产水和纳滤产水从所述第一高压反渗透装置中排出和将所述超高压浓水从所述超高压反渗透装置中排出以符合所述第一高压反渗透装置和超高压反渗透装置的运行指标。
4.如权利要求3所述的合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤装置，其特征在于，所述第一高压产水送入产品水池中并作为新鲜水和/或循环水补水用作各反渗透装置清洗和/或深度处理单元的反洗。
5.如权利要求4所述的合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤装置，其特征在于，所述浓缩装置包括浓缩单元和冷冻单元，所述浓缩单元以对二次蒸汽进行压缩的方式进行蒸汽温度提升并将所述二次蒸汽用作所述浓缩单元的蒸发热源，所述冷冻单元将经过所述浓缩单元处理后的纳滤浓水进行冷冻析出，其中，所述纳滤浓水进入所述浓缩装置以除去自身含有的水分并基于所述纳滤浓水的矿化度形成硫酸钠饱和溶液，所述硫酸钠饱和溶液进入所述冷冻单元在至少基于所述浓缩单元排出一部分杂质的情况下冷冻析出十水硝。
6.如权利要求5所述的合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤装置，其特征在于，所述十水硝进入熔融结晶单元进行硫酸钠制取，在所述冷冻单元进行冷冻析出十水硝时，其上清液与经过所述第一高压反渗透膜装置和超高压反渗透膜装置处理后的超高压浓水混合并进入蒸发结晶单元进行氯化钠制取。
7.如权利要求6所述的合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤装置，其特征在于，所述预处理单元包括：沉淀池，用于废水中的重金属离子、二氧化硅以及硬度离子进行去除并送至第一高强度膜池；第一高强度膜池，用于对所述沉淀池的来水中的细小悬浮物进行拦截；双级弱酸床，用于处理来水的水质硬度；脱碳塔，用于处理来水的游离二氧化碳。
8.如权利要求7所述的合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤装置，其特征在于，所述深度处理单元包括第二高压反渗透膜装置、除硅高密池、第二高强度膜池和臭氧装置，所述第二高压反渗透膜装置被配置为与所述第一高压反渗透膜装置相同结构并用于处理所述预处理单元的来水以得到第二高压产水和第二高压浓水，所述第二高压产水送入产品水池中并作为新鲜水和/或循环水补水用作各反渗透装置清洗和/或深度处理单元的反洗，所述第二高压浓水依次进入所述除硅高密池、第二高强度膜池和臭氧装置进行深度处理并送至所述膜浓缩单元。
9.一种合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤方法，其特征在于，所述方法至少包括：处理预处理单元的来水；浓缩所述处理后的来水；其中，所述浓缩被配置为：浓缩处理所述处理后的来水形成纳滤产水和纳滤浓水，所述纳滤产水在第一压力作用下通过纳滤产水池进入第一高压反渗透装置并在第二压力作用下从所述第一高压反渗透装置进入超高压反渗透装置中，其中，所述纳滤产水经过所述第一高压反渗透装置得到第一高压产水和第一高压浓水，所述第一高压浓水经过所述超高压反渗透装置得到超高压产水和超高压浓水，所述超高压产水从所述超高压反渗透装置排出且在第二压力作用下连续地送入所述第一高压反渗透装置中并将第二压力施加在所述第一高压反渗透装置的纳滤产水上和将所述第一高压浓水送入所述超高压反渗透装置中；所述超高压反渗透装置设有用于控制水流量的阀门，将经过第一高压反渗透装置和超高压反渗透装置的水通量经由阀门的配合而控制在运行指标内；其中，所述第一高压反渗透装置的操作压力为4MPa，所述超高压反渗透装置的操作压力为10MPa。
10.如权利要求9所述的合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤方法，其特征在于，所述方法还包括：从所述超高压反渗透装置排出的所述超高压产水在第二压力作用下进入所述第一高压反渗透装置的保安过滤器中并且所述第二压力作用于反渗透膜上，使得进入所述第一高压反渗透装置的纳滤产水在第二压力作用下进入所述超高压反渗透装置。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明的技术方案是提供一种合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤装置，至少包括：深度处理单元，用于处理预处理单元的来水；膜浓缩单元，用于浓缩所述深度处理单元的来水；其中，所述膜浓缩单元包括纳滤装置、第一高压反渗透膜装置、超高压反渗透膜装置和浓缩装置，所述膜浓缩单元被配置为：所述纳滤装置处理所述深度处理单元的来水形成纳滤产水和纳滤浓水，所述纳滤产水在第一压力作用下通过纳滤产水池进入所述第一高压反渗透装置并在第二压力作用下从所述第一高压反渗透装置进入所述超高压反渗透装置中。其中，所述纳滤产水经过所述第一高压反渗透装置得到第一高压产水和第一高压浓水，所述第一高压浓水经过所述超高压反渗透装置得到超高压产水和超高压浓水。所述超高压产水从所述超高压反渗透装置排出且在第二压力作用下连续地送入所述第一高压反渗透装置中并将第二压力施加在所述第一高压反渗透装置的纳滤产水上和将所述第一高压浓水送入所述超高压反渗透装置中。本发明通过第一高压反渗透装置与超高压反渗透装置共同构成浓水循环体系，在保障反渗透装置正常运行的情况下，将超高压产水在第二压力作用下进行回水利用，并将该压力同时作用于第一高压反渗透装置中，以减少甚至去除第一高压反渗透装置需要的高压作用，减少系统负荷。即使由于第二压力提升超高压产水经过阀门后，自身作用于第一高压反渗透装置的压力减小，但是其仍为连续的、不断的有效压力，可采用产生更低压力的高压泵来继续开展过滤工作，也能够减少系统负荷，控制运行成本。超高压产水的回用既增加了盐的回收率，而且由于超高压反渗透产水电导高，直接回用造成回用水电导偏高，经过第一高压反渗透后，超高压产水会对纳滤产水进行稀释，从而也降低了膜污堵的速率。
根据一种优选的实施方式，从所述超高压反渗透装置排出的所述超高压产水在第二压力作用下进入所述第一高压反渗透装置的保安过滤器中并且所述第二压力作用于反渗透膜上，使得进入所述第一高压反渗透装置的纳滤产水在第二压力作用下进入所述超高压反渗透装置。通过第二压力作用下将超高压产水与纳滤产水进行混合复用，通过反渗透膜的流动和压力由超高压反渗透装置的超高压泵和阀门和/或第一高压泵提供，以分级循环的方式增加渗透液回收，从而达到高回收率和高过滤效果。
根据一种优选的实施方式，所述超高压反渗透装置设有用于控制水流量的阀门，利用至少三个所述阀门将超高压产水送入所述第一高压反渗透装置中、将所述超高压产水和纳滤产水从所述第一高压反渗透装置中排出和将所述超高压浓水从所述超高压反渗透装置中排出以符合所述第一高压反渗透装置和超高压反渗透装置的运行指标。通过将经过第一高压反渗透装置和超高压反渗透装置的水通量经由阀门的配合而控制在运行指标内，以提高反渗透装置的使用寿命，并且多个阀门设置将反渗透装置中的压力波动平衡在一定范围内，以减少对反渗透装置的损伤。
根据一种优选的实施方式，所述第一高压产水送入产品水池中并作为新鲜水和/或循环水补水用作各反渗透装置清洗和/或深度处理单元的反洗，并且也可作为换热热源和/或蒸发罐液位补充水，从而对氯化钠和硫酸钠的提取提供回用水支持。
根据一种优选的实施方式，所述浓缩装置包括浓缩单元和冷冻单元，所述浓缩单元以对二次蒸汽进行压缩的方式进行蒸汽温度提升并将所述二次蒸汽用作所述浓缩单元的蒸发热源，所述冷冻单元将经过所述浓缩单元处理后的纳滤浓水进行冷冻析出，其中，所述纳滤浓水进入所述浓缩装置以除去自身含有的水分并基于所述纳滤浓水的矿化度形成硫酸钠饱和溶液，所述硫酸钠饱和溶液进入所述冷冻单元在至少基于所述浓缩单元排出一部分杂质的情况下冷冻析出十水硝。浓缩单元在硫酸钠饱和溶液进入冷冻单元之前进一步压缩水量，解决了由纳滤单元处理得到的纳滤浓水的矿化度低，直接经过冷冻无法正常析出十水硝的问题通过浓缩单元的浓缩作用使得由纳滤单元处理得到的纳滤浓水能够大量析出十水硝到设计指标。
根据一种优选的实施方式，所述十水硝进入熔融结晶单元进行硫酸钠制取，在所述冷冻单元进行冷冻析出十水硝时，其上清液与经过所述第一高压反渗透膜装置和超高压反渗透膜装置处理后的超高压浓水混合并进入蒸发结晶单元进行氯化钠制取。通过熔融结晶单元和蒸发结晶单元进一步提取硫酸钠和氯化钠，使得制作出的氯化钠和硫酸钠的理化指标符合煤化工副产工业标准，产水水质达到指标以及达到合成氨与乙二醇废水零排放的效果。并且通过对浓缩后的上清液与超高压浓水进行混合，在得到硫酸钠饱和溶液的同时，充分利用剩余纳滤浓水，提高了浓缩过滤装置的提取效率。
根据一种优选的实施方式，所述预处理单元包括：沉淀池，用于废水中的重金属离子、二氧化硅以及硬度离子进行去除并送至第一高强度膜池；第一高强度膜池，用于对所述沉淀池的来水中的细小悬浮物进行拦截；双级弱酸床，用于处理来水的水质硬度；脱碳塔，用于处理来水的游离二氧化碳。
根据一种优选的实施方式，所述深度处理单元包括第二高压反渗透膜装置、除硅高密池、第二高强度膜池和臭氧装置，所述第二高压反渗透膜装置被配置为与所述第一高压反渗透膜装置相同结构并用于处理所述预处理单元的来水以得到第二高压产水和第二高压浓水，所述第二高压产水送入产品水池中并作为新鲜水和/或循环水补水用作各反渗透装置清洗和/或深度处理单元的反洗，所述第二高压浓水依次进入所述除硅高密池、第二高强度膜池和臭氧装置进行深度处理并送至所述膜浓缩单元。
本发明还提供一种合成氨与乙二醇废水浓水的浓缩过滤方法，所述方法至少包括：处理预处理单元的来水；浓缩所述处理后的来水；其中，所述浓缩被配置为：浓缩处理所述处理后的来水形成纳滤产水和纳滤浓水，所述纳滤产水在第一压力作用下通过纳滤产水池进入第一高压反渗透装置并在第二压力作用下从所述第一高压反渗透装置进入超高压反渗透装置中，其中，所述纳滤产水经过所述第一高压反渗透装置得到第一高压产水和第一高压浓水，所述第一高压浓水经过所述超高压反渗透装置得到超高压产水和超高压浓水，所述超高压产水从所述超高压反渗透装置排出且在第二压力作用下连续地送入所述第一高压反渗透装置中并将第二压力施加在所述第一高压反渗透装置的纳滤产水上和将所述第一高压浓水送入所述超高压反渗透装置中。
根据一种优选的实施方式，所述方法还包括：从所述超高压反渗透装置排出的所述超高压产水在第二压力作用下进入所述第一高压反渗透装置的保安过滤器中并且所述第二压力作用于反渗透膜上，使得进入所述第一高压反渗透装置的纳滤产水在第二压力作用下进入所述超高压反渗透装置。
本发明的有益技术效果：
(1)本发明通过第一高压反渗透装置与超高压反渗透装置共同构成浓水循环体系，在保障反渗透装置正常运行的情况下，将超高压产水在第二压力作用下进行回水利用，并将该压力同时作用于第一高压反渗透装置中，以减少甚至去除第一高压反渗透装置需要的高压作用，减少系统负荷。即使由于第二压力提升超高压产水经过阀门后，自身作用于第一高压反渗透装置的压力减小，但是其仍为连续的、不断的有效压力，可采用产生更低压力的高压泵来继续开展过滤工作，也能够减少系统负荷，控制运行成本；
(2)通过第二压力作用下将超高压产水与纳滤产水进行混合复用，通过反渗透膜的流动和压力由超高压反渗透装置的超高压泵和阀门和/或第一高压泵提供，以分级循环的方式增加渗透液回收，从而达到高回收率和高过滤效果，超高压产水的回用既增加了盐的回收率，而且由于超高压反渗透产水电导高，直接回用造成回用水电导偏高，经过第一高压反渗透后，超高压产水会对纳滤产水进行稀释，从而也降低了膜污堵的速率；
(3)通过将经过第一高压反渗透装置和超高压反渗透装置的水通量经由阀门的配合而控制在运行指标内，以提高反渗透装置的使用寿命，并且多个阀门设置将反渗透装置中的压力波动平衡在一定范围内，以减少对反渗透装置的损伤。即通过限制通过反渗透装置的水通量大小，而防止压力突然失衡；
(4)第一高压反渗透装置的水通量控制在16LMH以内，超高压反渗透装置的水通量控制在8LMH以内，以不同水通量适应超高压产水的回流，使得各反渗透装置均处于最佳使用状态；
(5)本发明设置浓缩单元，在硫酸钠饱和溶液进入冷冻单元之前进一步压缩水量，解决了由纳滤单元处理得到的纳滤浓水的矿化度低，直接经过冷冻无法正常析出十水硝的问题通过浓缩单元的浓缩作用使得由纳滤单元处理得到的纳滤浓水能够大量析出十水硝到设计指标。浓缩单元使二次蒸汽热源再次利用，蒸发能源只消耗热能循环所消耗的电能，与一般蒸汽热源蒸发器比较能源消耗大幅度降低；
(6)第一高压产水送入产品水池中并作为新鲜水和/或循环水补水用作各反渗透装置清洗和/或深度处理单元的反洗，并且也可作为换热热源和/或蒸发罐液位补充水，从而对氯化钠和硫酸钠的提取提供回用水支持；
(7)通过熔融结晶单元和蒸发结晶单元进一步提取硫酸钠和氯化钠，使得制作出的氯化钠和硫酸钠的理化指标符合工业标准，产水水质达到指标以及达到合成氨与乙二醇废水零排放的效果。并且通过对浓缩后的上清液与超高压浓水进行混合，在得到硫酸钠饱和溶液的同时，充分利用剩余纳滤浓水，提高了浓缩过滤装置的提取效率。
（发明人：张建飞;石维平;董海彬;刘文慧;谢晓宁）
