申请日2014.04.25
公开(公告)日2014.07.16
IPC分类号C02F9/10
摘要
一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法，它涉及一种水处理的方法。本发明是要解决现有水处理膜过程中膜污染严重、浓盐水难处理的问题。方法：一、原水进入正渗透单元，通过汲取液的渗透压作用完成污染物或/和盐分与水的分离，汲取液被同步稀释;二、被稀释汲取液进入渗透汽化单元，通过膜两侧蒸汽压差作用完成汲取剂与水蒸汽的分离，水蒸汽冷凝，汲取液被同步浓缩;三、步骤二中被浓缩汲取液重新进入正渗透单元，通过步骤一得到二次稀释的汲取液，继而再次进入步骤二，实现正渗透与渗透汽化一体化。本发明用于饮用水处理、海水淡化。
权利要求书
1.一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法，其特征在于循环式正渗透与渗 透汽化一体化的水处理方法是按以下步骤进行：
一、将原水经加热后通过正渗透组件低渗透压侧，同时在正渗透组件高渗透压侧通入 汲取液，原水与汲取液在正渗透膜两侧形成错流，原水与汲取液的相对错流速度为 6cm/s～24cm/s，通过渗透作用完成水处理，同时得到稀释的汲取液;正渗透产水速率为 0.5L/m2×h～100L/m2×h;
所述原水为受污染的水源水和海水;其中受污染的水源水和海水中污染物为天然腐殖 质、蛋白质类、多聚糖类、内分泌干扰物、新型微污染、重金属或盐分中的一种或其中几 种的混合物;所述正渗透组件包含正渗透膜，所述正渗透膜是材料为醋酸纤维素、聚酰胺、 聚乙烯醇、聚哌嗪、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或聚醚醚酮中的一种或其中几 种的混合的致密性亲水膜，正渗透膜的形式为单层膜或复合膜，正渗透组件为平板膜、中 空纤维膜、管式膜或卷式膜;所述汲取液为海水、反渗透浓盐水、氯化镁、氯化钠、多糖 或聚合电解质中的一种或其中几种的混合物;所述正渗透产水速率为单位时间内原水经单 位面积正渗透膜透过而在高渗透压侧得到的纯水产出量;
二、将步骤一得到的稀释后的汲取液进行加热，待温度升至35℃～105℃后，通入到渗 透汽化组件的料液侧，同时在渗透汽化组件的蒸汽冷凝侧通入温度为10℃～25℃的冷凝水， 稀释后的汲取液与冷凝水在渗透汽化膜两侧形成错流，得到浓缩后的汲取液;渗透汽化产 水速率为0.5L/m2×h～100L/m2×h;
所述渗透汽化组件包含渗透汽化膜，所述渗透汽化膜是材料为醋酸纤维素、聚酰胺、 聚乙烯醇、聚哌嗪、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或聚醚醚酮中的一种或其中几 种的混合物的致密性的水蒸气优先透过膜或水溶液不透过膜，渗透汽化膜的形式为单层膜 或复合膜，渗透汽化组件为平板膜、中空纤维膜、管式膜或卷式膜;所述渗透汽化产水速 率为单位时间内稀释后的汲取液经单位面积渗透汽化膜透过而在蒸汽冷凝侧得到的纯水产 出量;
三、将步骤二得到的浓缩后的汲取液，再次通入到步骤一所述正渗透组件高渗透压侧， 重复步骤一和步骤二，完成循环式正渗透与渗透汽化一体化水处理。
2.根据权利要求1所述的一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法，其特征 在于步骤一原水与汲取液的相对错流速度为12cm/s。
3.根据权利要求1所述的一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法，其特征 在于步骤一所述的正渗透膜是材料为醋酸纤维素的致密性亲水膜。
4.根据权利要求1所述的一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法，其特征 在于步骤一所述的汲取液为40wt‰～60wt‰反渗透浓盐水。
5.根据权利要求1所述的一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法，其特征 在于步骤一所述正渗透产水速率为10L/m2×h～90L/m2×h。
6.根据权利要求1所述的一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法，其特征 在于步骤一所述正渗透产水速率为20L/m2×h～50L/m2×h。
7.根据权利要求1所述的一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法，其特征 在于步骤二所述渗透汽化产水速率为10L/m2×h～90L/m2×h。
8.根据权利要求1所述的一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法，其特征 在于步骤二所述渗透汽化产水速率为20L/m2×h～50L/m2×h。
9.根据权利要求1所述的一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法，其特征 在于步骤二所述渗透汽化膜为聚偏氟乙烯膜。
10.根据权利要求1所述的一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法，其特 征在于步骤一所述正渗透产水速率与步骤二所述渗透汽化产水速率的比为1;1。
说明书
一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法
技术领域
本发明涉及一种水处理的方法。
背景技术
全球水资源短缺已成为共识，寻求高效水处理技术成为研究难点与热点。膜分离技术以 其分离效率高、占地面积小、自动化程度高、化学药剂少等优势占据水处理领域中的重要一 席，成为水厂常规处理工艺的有益补充。近年来，超滤膜水厂、反渗透海水淡化厂在我国天 津、东营等地相继建立，膜技术在水处理领域发展迅速。
常规膜分离技术采用膜两侧压力差实现污染物与水的分离，表现出能耗高、易污染等缺 点，据其分离尺寸大小可分为微滤、超滤、纳滤、反渗透;随着分离半径逐渐变小，过滤阻 力逐渐变大，原水逐渐浓缩，易形成压力式膜污染和产生反渗透浓盐水，需采取二次处理。 解决膜污染与浓盐水问题成为膜技术发展瓶颈。
发明内容
本发明是要解决现有水处理膜过程中膜污染严重、浓盐水难处理的问题，而提供一种循 环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法。
本发明一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法是按以下步骤进行：
一、将原水经加热后通过正渗透组件低渗透压侧，同时在正渗透组件高渗透压侧通入汲 取液，原水与汲取液在正渗透膜两侧形成错流，原水与汲取液的相对错流速度为 6cm/s～24cm/s，通过渗透作用完成水处理，同时得到稀释的汲取液;正渗透产水速率为 0.5L/m2×h～100L/m2×h;
所述原水为受污染的水源水和海水;其中受污染的水源水和海水中污染物为天然腐殖质、 蛋白质类、多聚糖类、内分泌干扰物、新型微污染、重金属或盐分中的一种或其中几种的混 合物;所述正渗透组件包含正渗透膜，所述正渗透膜是材料为醋酸纤维素、聚酰胺、聚乙烯 醇、聚哌嗪、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或聚醚醚酮中的一种或其中几种的混合 的致密性亲水膜，正渗透膜的形式为单层膜或复合膜，正渗透组件为平板膜、中空纤维膜、 管式膜或卷式膜;所述汲取液为海水、反渗透浓盐水、氯化镁、氯化钠、多糖或聚合电解质 中的一种或其中几种的混合物;所述正渗透产水速率为单位时间内原水经单位面积正渗透膜 透过而在高渗透压侧得到的纯水产出量;
二、将步骤一得到的稀释后的汲取液进行加热，待温度升至35℃～105℃后，通入到渗透 汽化组件的料液侧，同时在渗透汽化组件的蒸汽冷凝侧通入温度为10℃～25℃的冷凝水，稀 释后的汲取液与冷凝水在渗透汽化膜两侧形成错流，得到浓缩后的汲取液;渗透汽化产水速 率为0.5L/m2×h～100L/m2×h;
所述渗透汽化组件包含渗透汽化膜，所述渗透汽化膜是材料为醋酸纤维素、聚酰胺、聚 乙烯醇、聚哌嗪、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或聚醚醚酮中的一种或其中几种的 混合物的致密性的水蒸气优先透过膜或水溶液不透过膜，渗透汽化膜的形式为单层膜或复合 膜，渗透汽化组件为平板膜、中空纤维膜、管式膜或卷式膜;所述渗透汽化产水速率为单位 时间内稀释后的汲取液经单位面积渗透汽化膜透过而在蒸汽冷凝侧得到的纯水产出量;
三、将步骤二得到的浓缩后的汲取液，再次通入到步骤一所述正渗透组件高渗透压侧， 重复步骤一和步骤二，完成循环式正渗透与渗透汽化一体化水处理。
本发明的有益效果是：
1、本发明将渗透压驱动过程、蒸汽压驱动过程优势互补而循环利用，实现水体污染物低 压去除、膜低污染、汲取液循环再生，其系统效率优于单独渗透压驱动过程或蒸汽压驱动过 程，更优于其他压力式膜处理技术、水处理技术。渗透汽化作为正渗透汲取液循环利用单元， 二者一体化共同产出饮用水，达到国家《生活饮用水卫生标准》。具有除污脱盐效率高、膜污 染低、运行周期长、操作自动化等优点。
2、本发明中渗透汽化技术能够高效浓缩正渗透汲取液，实现正渗透汲取液的循环利用。 正渗透膜以膜两侧溶液的渗透压差为驱动力，实现水从低渗液向高渗液的自发流动，因其无 压或低压运行工况，正渗透技术能够很好地减轻膜污染;另一方面，反渗透浓盐水可以用作 正渗透汲取液，同步实现受污水源水与浓盐水的处理。对水源水和海水中天然腐殖质、蛋白 质类、多聚糖类、内分泌干扰物、新型微污染物、重金属、盐分等污染物的去除率达到95% 以上。