专利名称：一种模块化高倍数连续膜浓缩装置的制作方法
技术领域：
本发明属于污水处理设备技术领域，特别是提供了一种模块化高倍数连续膜浓缩
>J-U ρ α装直。
背景技术：
反渗透是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。若用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。 反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成，如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰胺膜。反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。反渗透膜组件形式有中空纤维式、卷式、平板式和管式。目前市场上可以提供的商业化组件主要有卷式反渗透膜组件和高压平板式(碟管式)反渗透膜组件。由于反渗透具有过程简单，结构紧凑，安装操作简便，能耗低，产水质量高，能在常温下操作等优点，近几十年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水淡化、锅炉用水软化和废水深度处理等各个领域。而且其应用范围正在不断扩大，已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩方面。纳滤膜属于反渗透范畴的半透膜，其孔径介于反渗透和超滤膜之间，通常指零点几到几个纳米。纳滤膜截留有机物的分子量约为200-800MW左右，对分子量几百到几千的物质，截留效果很好。与反渗透膜相比，纳滤膜对离子具有选择性截留的效果，对可溶性单价离子的去除率低于高价离子。纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及其它高价离子，且部分去除溶解一价盐。在食品和医药生产中纳滤用于有用物质的提取、浓缩。近年来，纳滤在化工、制药、食品饮料、水处理、环境保护等行业的应用得到了迅猛发展。工业化的反渗透膜和纳滤膜组件形式主要有两种一种是卷式膜组件，另一种是平板式(碟管式)膜组件。卷式膜组件是目前市场使用最多最广泛的膜应用形式，其主要优点是填装密度大，使用操作简便，行业标准比较一致。卷式膜元件由平板膜卷制而成，包括了平板膜片、进料格网、渗透液格网、胶水和渗透液收集管等组件，其中常见的用于工业分离的卷式膜元件还自带两端的防扭装置。受结构和材质的影响，一般卷式膜组件最大操作压力不超过4. 2MPa，海水淡化膜组件，最高操作压力不超过8. 3MPa。卷式膜组件对进水要求高，抗污染性能差，污染以后不容易恢复，但是其装填面积大，产水量大，价格便宜，一般用于高倍浓缩的前级处理，浓缩倍数一般不超过5倍。平板式(碟管式)膜组件在元件构造上打破了卷式膜设计的思维定式，采用了平板式膜片结构。平板式(碟管式)膜组件结构和流程上具有以下特点①由耐压导流盘，膜片叠置及中央通道拉杆组成，导流盘并不压在膜包表面上置于中央拉杆周围的O形圈将进水和纯水分开。②膜元件入水流道短，流动连续产生180度转向(每个标准膜柱共转向418次)从而消除了浓度极化。③膜表面和配流盘之间的通道之间的间距在2mm以上，这种开敞式通道的独特设计，使得原水即使浊度高至80NTU仍可正常工作，这样就可以简化预过滤。较宽的通道也可以承受更快的膜表面液体流速，高达O. 4m/s的膜表面流速可以大大降低浓差极化的可能性。④由于配流盘上的凸点造成膜表面的水流成湍流状态，使得膜表面的污染和结垢少，膜稳定性极高。平板式(碟管式)膜组件是目前除了卷式膜外，在反渗透领域另外一种独特的膜元件形式。碟管式膜元件的独特设计使得元件进水压力可以高达20MPa。平板式(碟管式)膜组件对进水要求低，原水浊度高达80NTU仍可正常工作，抗污染能力强，污染以后容易恢复，运行压力高， 非常适宜于高倍浓缩的后级处理。规模化的工业连续膜浓缩装置主要有两种一种采用圣诞树结构排列的两段或多段系统，另一种是再循环结构的两段或多段系统。圣诞树结构设计由于每段的进水一部分变成产水，后一段的进水流量会减少，为了保证每支膜元件的正常进水流量，所以后段的压力容器数量要比上一段的压力容器数量少，形成倒金字塔形状排列。具体排列方式与单支压力容器膜元件数量、物料性质(浓度、黏度等)、设计回收率等因素有关。通常四 六芯膜压力容器的排列方式是2:1或4:2:1。对多段系统，由于膜元件自身压降和浓度升高，后段系统会出现净驱动压力不足的现象，造成前段和后端产水不均衡，往往需要在每两段之间加增压泵，以提高后段的驱动力。圣诞树结构设计膜系统回收率可达到50 80 %。圣诞树结构设计优点是结构和操作简单，投资省。该结构的系统通常仅需要一台高压泵(有时需要段间增压泵)和很少的工艺管道和控制阀，操作简单方便，便于实现自动控制。其最大缺点是受物料性质、回收率等因素影响，膜元件的进料流量选择通常会处于过高或过低的边缘，任何进料流量的波动都可能会造成系统不稳定。目前，几乎所有的工业反渗透都采用圣诞树结构排列的两段系统，原水经过该反渗透系统后，最多能被浓缩4-5倍。再循环结构设计其最大特征在于每段系统均配备一台循环泵，进料管道连接到循环泵入口，同时每一段膜堆出口管道也连接到循环泵入口。循环泵、膜堆以及相关管道形成一个内部循环圈。循环泵的作用是提供每支压力容器所需要的进料流量，克服膜压降。再循环结构设计通常为2个以上循环圈并联，每个循环圈的循环泵入口和膜堆浓缩液出口安装阀门。其最大优点是每个循环圈可分别独立运行，通过控制每个循环圈进出口阀门，在生产不中断的情况下，实现清洗，从而实现真正意义上的连续浓缩；另外，由于采用了内循环结构，系统回收率可以达到很高(可达95%以上)，并且可根据物料性质和生产需要在大范围内调整。再循环结构设计主要缺点是投资和运行费用高。在浓缩倍数和处理速度确定的情况下，段数越少，所使用的膜元件会越多。增加段数，虽然会减少膜元件数量，但同时会增加循环泵的数量，装机功率提高，运行费用增加。受一次性投资费用影响，再循环结构设计通常用于处理规模比较大的系统。原水经过再循环结构的反渗透系统，可被浓缩至20倍以上。中国专利CN200620001529. 6公开的用于垃圾渗滤液处理的碟管式反渗透技术即采用了再循环结构设计。目前，尚没有浓缩倍数达到数十倍甚至上百倍连续膜浓缩装置，而在工业废水深度处理回用以及工业废水零排放的需求越来越大，迫切需要开发一种高倍数连续膜浓缩装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模块化高倍数连续膜浓缩装置，使用卷式反渗透膜组件、卷式纳滤膜组件、平板反渗透(或称为碟管式反渗透)膜组件(或称平板反渗透膜柱)、平板纳滤膜组件(或称平板纳滤膜柱)，以及高压泵、压力容器、管道阀门管件等部件组成的四种不同的膜分离模块(包括卷式反渗透膜分离模块An、卷式纳滤膜分离模块Bm、平板反渗透(或称为碟管式反渗透)膜分离模块Cs以及平板纳滤膜分离模块Dt)中的I 4种共2 20个膜分离模块进行混合排列，使原水经过该系统后，浓缩倍数可达到12 180倍，甚至200倍以上。
本发明包括供水泵I、安全过滤器2、浓缩侧总管道3、浓缩液调节阀4、渗透侧产水总管道5、渗透侧回流总管道6、加药系统7、清洗系统(包括清洗泵8、清洗安全过滤器9、清洗循环回流管道10、清洗渗透回流管道11)以及2 20个用于浓缩分离的膜分离模块；所述的膜分离模块包括卷式反渗透膜分离模块An、卷式纳滤膜分离模块Bm、平板反渗透膜分离模块Cs以及平板纳滤膜分离模块Dt ;各膜分离模块连接于浓缩侧总管道3、渗透侧产水总管道5、渗透侧回流总管道6和清洗循环回流管道10、清洗渗透回流管道11之间；其中，供水泵I、安全过滤器2、浓缩侧总管道3以及浓缩液调节阀4依次相连，浓缩侧总管道3、渗透侧产水总管道5以及渗透侧回流总管道6平行排列，浓缩侧总管道3、渗透侧产水总管道5以及渗透侧回流总管道6上并联2 20个用于浓缩分离的卷式反渗透膜分离模块An、卷式纳滤膜分离模块Bm、平板反渗透膜分离模块Cs、平板纳滤膜分离模块Dt ;加药系统7连接在供水泵I和安全过滤器2之间的管道上；清洗系统的清洗泵8、清洗安全过滤器9、清洗循环回流管道10依次相连，清洗循环回流管道10和清洗渗透回流管道11与浓缩侧总管道
3、渗透侧产水总管道5以及渗透侧回流总管道6平行排列；用于浓缩分离的各个膜分离模块通过进水阀12、出水阀13、渗透产水阀21、渗透回流阀22以及清洗进水阀15、清洗出水阀16、清洗渗透回流阀23分别与浓缩侧总管道3、渗透侧产水总管道5、渗透侧回流总管道6以及清洗循环回流管道10和清洗渗透回流管道11连接；卷式反渗透膜分离模块An、卷式纳滤膜分离模块Bm、平板反渗透膜分离模块Cs、平板纳滤膜分离模块Dt的内循环调节阀14和清洗内循环阀17分别安装在浓缩侧总管道3和清洗循环回流管道10上。以上所述的卷式反渗透膜分离模块An、卷式纳滤膜分离模块Bm、平板反渗透膜分离模块Cs、平板纳滤膜分离模块Dt分别包括进水阀12、出水阀13、内循环调节阀14、清洗进水阀15、清洗出水阀16、清洗内循环阀17、高压泵18、第一膜堆19a或第二膜堆19b或第三膜堆19c或第四膜堆19d、浓缩侧调节阀20、渗透产水阀21、渗透回流阀22以及清洗渗透回流阀23 ;其中进水阀12、高压泵18、第一膜堆19a或第二膜堆19b或第三膜堆19c或第四膜堆19d、浓缩侧调节阀20、出水阀13依次相连接，进水阀12和出水阀13的另一端与浓缩侧总管道3连接；内循环调节阀14位于浓缩侧总管道3上，内循环调节阀14的两端分别与进水阀12和出水阀13连接；渗透产水阀21的一端与第一膜堆19a或第二膜堆19b或第三膜堆19c或第四膜堆19d相连，其另一端与渗透侧产水总管道5连接；渗透回流阀22与渗透产水阀21位置平行，渗透回流阀22的一端与第一膜堆19a或第二膜堆19b或第三膜堆19c或第四膜堆19d相连，其另一端与渗透侧回流总管道6连接；清洗进水阀15与进水阀12平行排列，清洗进水阀15的一端连接在进水阀12和高压泵18之间的管道上，其另一端与清洗循环回流管道10连接；清洗出水阀16与出水阀13平行排列，清洗出水阀16的一端连接在出水阀13和浓缩侧调节阀20之间的管道上，其另一端与清洗循环回流管道10连接；清洗内循环阀17位于清洗循环回流管道10上，其两端分别与清洗进水阀15和清洗出水阀16连接；清洗渗透回流阀23分别与渗透产水阀21、渗透回流阀22平行排列，清洗渗透回流阀23的一端与第一膜堆19a或第二膜堆19b或第三膜堆19c或第四膜堆19d相连，其另一端与清洗渗透回流管道11连接。根据分离膜的种类和结构形式，以上所述用于配置模块化高倍数连续膜浓缩装置的膜分离模块分为四种，分别为卷式反渗透膜分离模块An、卷式纳滤膜分离模块Bm、平板反渗透膜分离模块Cs以及平板纳滤膜分离模块Dt ;四种不同的膜分离模块中，任选一种膜分离模块进行模块化高倍数连续膜浓缩装置配置，或者选择两种或两种以上膜分离模块进行模块化高倍数连续膜浓缩装置配置；每种膜分离模块的数量配置一个，或者配置两个或两个以上，每种模块数量最多不超过20个；该模块化高倍数连续膜浓缩装置配置的膜分离模块的总数量在2 20个之间；四种膜分离模块排列顺序不限制，通常运行压力低的膜分 离模块连接在接近供水泵I的位置，运行压力高的膜分离模块连接在远离供水泵I的位置。以上所述的卷式反渗透膜分离模块An中的第一膜堆19a包括压力容器(或称膜壳)、卷式反渗透膜组件及相应的阀门管道管件。其中，第一膜堆19a中的压力容器采用I 7芯标准膜壳；压力容器排列方式为一段(多个膜壳平行排列)、两段或多段圣诞树结构排列，段数最多不超过7。第一膜堆19a中的卷式反渗透膜组件选择不同厂家、不同型号的卷式反渗透膜组件中的一种或几种；第一膜堆19a中的压力容器采用两段或多段圣诞树结构排列时，同一段中必须使用相同的卷式反渗透膜组件。模块化高倍数连续膜浓缩装置中配置两个或多个卷式反渗透膜分离模块An时，每个模块内第一膜堆19a中选择相同或不同的卷式反渗透膜组件。以上所述的卷式纳滤膜分离模块Bm中的第二膜堆19b包括压力容器(或称膜壳)、卷式纳滤膜组件及相应的阀门管道管件。其中，第二膜堆1%中的压力容器采用I 7芯标准膜壳；压力容器排列方式为一段(多个膜壳平行排列)、两段或多段圣诞树结构排列，段数最多不超过7。第二膜堆19b中的卷式纳滤膜组件选择各种不同厂家、不同型号的卷式纳滤膜组件中的一种或几种；第二膜堆1%中的压力容器采用两段或多段圣诞树结构排列时，同一段中必须使用相同的卷式纳滤膜组件。模块化高倍数连续膜浓缩装置中配置两个或多个卷式纳滤膜分离模块Bm时，每个模块内第一膜堆19b中选择相同或不同的卷式纳滤膜组件。以上所述的平板反渗透膜分离模块Cs中的第三膜堆19c均包括膜壳、端盖、碟盘、中心杆、平板反渗透膜膜片、密封圈及相应的阀门管道管件，其中膜壳、端盖、碟盘、中心杆、平板反渗透膜膜片、密封圈组成平板反渗透膜柱；根据平板反渗透膜柱的耐压等级不同为中压平板反渗透膜柱、高压平板反渗透膜柱和超高压平板反渗透膜柱；根据进水水质的不同，选择中压平板反渗透膜柱、高压平板反渗透膜柱以及超高压平板反渗透膜柱中的一种或几种；第三膜堆19c包括多根平板反渗透膜柱时，多根平板反渗透膜柱采用一段平行排列，或采用两段或三段圣诞树结构排列。模块化高倍数连续膜浓缩装置中配置两个或多个平板反渗透膜分离模块Cs时，每个模块内第一膜堆19c中选择相同或不同的平板反渗透膜柱。以上所述的平板纳滤膜分离模块Dt中的第四膜堆19d均包括膜壳、端盖、碟盘、中心杆、平板纳滤膜膜片、密封圈及相应的阀门管道管件，其中膜壳、端盖、碟盘、中心杆、平板纳滤膜膜片、密封圈组成平板纳滤膜柱；根据平板纳滤膜柱的耐压等级不同可分为中压平板纳滤膜柱、高压平板纳滤膜柱和超高压平板纳滤膜柱；根据进水水质的不同，选择中压平板纳滤膜柱、高压平板纳滤膜 柱以及超高压平板纳滤膜柱中的一种或几种；第四膜堆19d包括多根平板纳滤膜柱时，多根平板纳滤膜柱采用一段平行排列，或采用两段或多段圣诞树结构排列。模块化高倍数连续膜浓缩装置中配置两个或多个平板纳滤膜分离模块Dt时，每个模块内第一膜堆19d中选择相同或不同的平板纳滤膜柱。以上各种膜分离模块的选择和配置应根据所处理水的水质、水量和所需要的浓缩倍数等进行合理优化。以上所描述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于混合使用了卷式反渗透膜组件、卷式纳滤膜组件、平板反渗透膜组件以及平板纳滤膜组件等多种膜组件种类和形式。并且在同一种膜分离模块中，可以使用各种不同型号和压力等级的膜组件。以上所描述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于组成该装置的各种膜分离模块的组合方式是多种多样的，具体组合方式包括且不限于以下几种情形I、由2 16个卷式反渗透膜分离模块组成；2、由2 16个卷式纳滤膜分离模块组成；3、由2 16个平板反渗透膜分离模块组成；4、由2 16个平板反渗透膜分离模块组成；5、由I个或I个以上卷式反渗透膜分离模块和I个或I个以上卷式纳滤膜分离模块组成，总分离模块数量不超过20个；6、由I个或I个以上卷式反渗透膜分离模块和I个或I个以上平板反渗透膜分离模块组成，总分离模块数量不超过20个；7、由I个或I个以上卷式反渗透膜分离模块和I个或I个以上平板纳滤膜分离模块组成，总分离模块数量不超过20个；8、由I个或I个以上卷式纳滤膜分离模块和I个或I个以上平板反渗透膜分离模块组成，总分离模块数量不超过20个；9、由I个或I个以上卷式纳滤膜分离模块和I个或I个以上平板纳滤膜分离模块组成，总分离模块数量不超过20个；10、由I个或I个以上平板反渗透膜分离模块和I个或I个以上平板纳滤膜分离模块组成，总分离模块数量不超过20个；11、由I个或I个以上卷式反渗透分离膜分离模块，I个或I个以上平板反渗透膜分离模块以及I个或I个以上平板纳滤膜分离模块组成，总分离模块数量不超过20个；12、由I个或I个以上卷式反渗透分离膜分离模块，I个或I个以上卷式纳滤膜分离模块，I个或I个以上高压平板反渗透膜分离模块以及I个或I个以上高压平板纳滤膜分离模块组成，总分离模块数量不超过20个。以上所描述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于每个分离模块的进出口均安装有进水阀12和出水阀13，并且在进水阀12和出水阀13之间的浓缩液总管道上安装有内循环调节阀14。以上所描述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于供水泵I为低压泵，其最高操作压力不超过I. 5MPa。以上所描述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于在供水泵I和安全过滤器2之间的管道上，连接有加药装置7。以上所描述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于与进料系统平行安装有一套在线清洗系统，当一个膜分离模块需要清洗时，可随时通过切换阀门对该膜分离模块进行清洗，而不影响整个装置的正常运行。该清洗系统内的清洗泵8采用变频控制。该模块化高倍数连续膜浓缩装置具有以下优点I、浓缩倍数高。由于采用了最高操作压力达到20MPa超高压平板反渗透和超高压平板纳滤膜组件，可以使系统的浓缩倍数达到12 180倍，甚至达到200倍以上。 2、能耗低。系统采用了不同压力等级和不同形式的反渗透膜组件和纳滤膜组件，使得不同浓度浓缩液的渗透压与操作压力相匹配，并且通过系统内循环调节阀14开度调节，使相邻分离模块可以实现串联操作，从而使浓缩倍数整个系统能耗降低。3、投资省。采用该结构连续膜浓缩装置，可以减少中间水箱、中间水泵和过滤器，降低设备投资。4、占地少。减少占地面积，节约厂房资源。5、配置灵活、操作方便。采用模块化结构，可根据生产需要自由选择需要投入运行的设备数量，设备操作弹性大。6、维护方便。当系统内任何一个模块发生故障时，可直接将该膜分离模块关闭脱离系统，而无需关机，便于清洗维护。该模块化高倍数连续膜浓缩装置可应用于纯水制备、废水处理、物料分离、海水淡化等各个领域，具有非常广阔的市场前景。
图I为模块化高倍数连续膜浓缩装置工艺流程示意图。其中，供水泵I、安全过滤器2、浓缩侧总管道3、浓缩液调节阀4、渗透侧产水总管道5、渗透侧回流总管道6、加药系统7、清洗泵8、清洗安全过滤器9、清洗循环回流管道10、清洗渗透回流管道11、卷式反渗透膜分离模块An、卷式纳滤膜分离模块Bm、平板反渗透膜分离模块Cs、平板纳滤膜分离模块Dt。图2为第η个卷式反渗透膜分离模块An工艺流程示意图。图3为第m个卷式纳滤膜分离模块Bm工艺流程示意图。图4为第m个平板反渗透膜分离模块Cs工艺流程示意图。图5为第t个平板纳滤膜分离模块Dt工艺流程示意图。其中，进水阀12、出水阀
13、内循环调节阀14、清洗进水阀15、清洗出水阀16、清洗内循环阀17、高压泵18、第一膜堆19a、第二膜堆19b、第三膜堆19c、第四膜堆19d、浓缩侧调节阀20、渗透产水阀21、渗透回流阀22以及清洗渗透回流阀23。图6为一种由三个卷式反渗透膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置工艺流程示意图(应用实例I)。
图7为一种由三个卷式纳滤膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置工艺流程示意图(应用实例2)。图8为一种由三个平板反渗透膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置工艺流程示意图(应用实例3)。图9为一种由三个平板纳滤膜 分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置工艺流程示意图(应用实例4)。图10为一种由两个卷式反渗透膜分离模块和一个卷式纳滤膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置工艺流程示意图(应用实例5)。图11为一种由三个卷式反渗透膜分离模块和两个平板反渗透膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置工艺流程示意图(应用实例6)。图12为一种由三个卷式反渗透膜分离模块、四个平板反渗透膜分离模块以及两个平板纳滤膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置工艺流程示意图(应用实例7)。
具体实施例方式本发明包括供水泵I、安全过滤器2、浓缩侧总管道3、浓缩液调节阀4、渗透侧产水总管道5、渗透侧回流总管道6、加药系统7、清洗系统(包括清洗泵8、清洗安全过滤器9、清洗循环回流管道10、清洗渗透回流管道11)以及2 20个用于浓缩分离的膜分离模块；所述的膜分离模块包括卷式反渗透膜分离模块An、卷式纳滤膜分离模块Bm、平板反渗透膜分离模块Cs以及平板纳滤膜分离模块Dt ;各膜分离模块连接于浓缩侧总管道3、渗透侧产水总管道5、渗透侧回流总管道6和清洗循环回流管道10、清洗渗透回流管道11之间；其中，供水泵I、安全过滤器2、浓缩侧总管道3以及浓缩液调节阀4依次相连，浓缩侧总管道3、渗透侧产水总管道5以及渗透侧回流总管道6平行排列，浓缩侧总管道3、渗透侧产水总管道5以及渗透侧回流总管道6上并联2 20个用于浓缩分离的卷式反渗透膜分离模块An、卷式纳滤膜分离模块Bm、平板反渗透膜分离模块Cs、平板纳滤膜分离模块Dt ;加药系统7连接在供水泵I和安全过滤器2之间的管道上；清洗系统的清洗泵8、清洗安全过滤器9、清洗循环回流管道10依次相连，清洗循环回流管道10和清洗渗透回流管道11与浓缩侧总管道
3、渗透侧产水总管道5以及渗透侧回流总管道6平行排列；用于浓缩分离的各个膜分离模块通过进水阀12、出水阀13、渗透产水阀21、渗透回流阀22以及清洗进水阀15、清洗出水阀16、清洗渗透回流阀23分别与浓缩侧总管道3、渗透侧产水总管道5、渗透侧回流总管道6以及清洗循环回流管道10和清洗渗透回流管道11连接；卷式反渗透膜分离模块An、卷式纳滤膜分离模块Bm、平板反渗透膜分离模块Cs、平板纳滤膜分离模块Dt的内循环调节阀14和清洗内循环阀17分别安装在浓缩侧总管道3和清洗循环回流管道10上。下面结合附图对本发明做进一步解释。实施例I :由三个卷式反渗透膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置，用于制药废水的处理回用。原水总溶解固体(TDS) 3500 mg/L，总处理量100 mVh,由3个卷式反渗透膜分离模块组成，具体配置如下卷式反渗透膜分离模块Al，由9支8寸6芯压力容器组成，两段系统6+3排列，选用海德能公司PR0C20反渗透膜组件，进水压力I. IMPa，进水流量60m3/h，产水量38. Om3A,回收率63. 3%。卷式反渗透膜分离模块A2，由9支8寸6芯压力容器组成，两段系统6+3排列，选用海德能公司PR0C10反渗透膜组件，进水压力2. OMPa，进水流量60m3/h，产水量38. Om3A,回收率63. 3%。 卷式反渗透膜分离模块A3，由9支8寸6芯压力容器组成，两段系统6+3排列，选用海德能公司SW3海水淡化反渗透膜组件，进水压力6. OMPa,进水流量60m3/h，产水量21. Om3/h,回收率35. 0%。最终浓水流量3 m3/h。通过以上连续膜浓缩，可将目标制药废水浓缩33.3倍。实施例2 由三个卷式纳滤膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置，用于球镍工业 废水的处理回用。原水总溶解固体(TDS) 700. O mg/L,总处理量20 ια/h,由3个卷式纳滤膜分离模块组成，具体配置如下卷式纳滤膜分离模块BI，由2支8寸6芯压力容器组成，2支膜壳并联形成一段系统，选用通用电气(GE)公司DUROSLIC NF纳滤膜组件，进水压力I. IMPa，进水流量20m3/h，产水量9. Om3A,回收率45%。卷式纳滤膜分离模块B2，由2支8寸6芯压力容器组成，2支膜壳并联形成一段系统，选用通用电气(GE)公司DUROSLIC NF纳滤膜组件，进水压力2. 5MPa，进水流量20m3/h，产水量7. 6m3/h,回收率38. 0%。卷式纳滤膜分离模块B3，由2支8寸6芯压力容器组成，2支膜壳并联形成一段系统，选用通用电气(GE)公司DUROSLIC NF纳滤膜组件，进水压力4. OMPa,进水流量20m3/h，产水量2. 9m3/h,回收率14. 5%。最终浓水流量0.5 m3/h。通过以上连续膜浓缩，可将目标制药废水浓缩40倍。实施例3 由三个平板反渗透膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置，用于高盐度有机废水的处理回用。原水总固体(TS) 8000. O mg/L，化学耗氧量(COD) 11000 mg/L，总处理量33 m3/h，由3个平板反渗透膜分离模块组成，具体配置如下平板反渗透膜分离模块Cl，由39支7. OMPa级别膜柱组成，两段系统22+17排列，进水压力4. OMPa，进水流量22m3/h，产水量13. 65m3/h,回收率62. 0%。平板反渗透膜分离模块C2，由39支7. OMPa级别膜柱组成，两段系统22+17排列，进水压力7. OMPa，进水流量22m3/h，产水量13. 65m3/h,回收率62. 0%。平板反渗透膜分离模块C3，由16支12. OMPa级别膜柱组成，两段系统9+7排列，进水压力9. OMPa,进水流量9m3/h，产水量4. 8m3/h,回收率53. 3%。最终浓水流量0.9 m3/h。通过以上连续膜浓缩，可将目标制药废水浓缩36. 7倍。实施例4 由三个平板纳滤膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置，用于高浓有机废水的处理回用。原水总固体(TS)18000. O mg/L，化学耗氧量(C0D)20000 mg/L，总处理量18 m3/h，由3个平板纳滤膜分离模块组成，具体配置如下平板纳滤膜分离模块Dl，由16支7. OMPa级别膜柱组成，两段系统9+7排列，进水压力4. OMPa,进水流量9m3/h，产水量5. 6m3/h,回收率62. 2%。平板纳滤膜分离模块D2，由16支7. OMPa级别膜柱组成，两段系统9+7排列，进水压力7. OMPa,进水流量9m3/h，产水量5. 6m3/h,回收率62. 2%。平板纳滤膜分离模块D3，由16支12. OMPa级别膜柱组成，两段系统9+7排列，进水压力9. OMPa,进水流量9m3/h，产水量5. 6m3/h,回收率62. 2%。最终浓水流量1.2 m3/h。通过以上连续膜浓缩，可将目标制药废水浓缩15倍。实施例5:由两个卷式反渗透膜分离模块和一个卷式纳滤膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置，用于制药废水的处理回用。原水总溶解固体(TDS) 3500 mg/L，总处理量100 m3/h，具体配置如下
卷式反渗透膜分离模块Al，由9支8寸6芯压力容器组成，两段系统6+3排列，选用海德能公司PR0C20反渗透膜组件，进水压力I. IMPa，进水流量60m3/h，产水量38. Om3A,回收率63. 3%。卷式反渗透膜分离模块A2，由9支8寸6芯压力容器组成，两段系统6+3排列，选用海德能公司PR0C10反渗透膜组件，进水压力2. OMPa，进水流量60m3/h，产水量38. Om3A,回收率63. 3%。卷式纳滤膜分离模块BI，由9支8寸6芯压力容器组成，两段系统6+3排列，通用电气(GE)公司DUROSLIC NF纳滤膜组件，进水压力3. 2MPa，进水流量60m3/h，产水量21. Om3/h,回收率35. 0%。最终浓水流量3 m3/h。通过以上连续膜浓缩，可将目标制药废水浓缩33.3倍。实施例6 由三个卷式反渗透膜分离模块和两个平板反渗透膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置，用于制药废水的处理回用。原水总溶解固体(TDS) 3500 mg/L，总处理量100 m3/h,具体配置如下卷式反渗透膜分离模块Al，由9支8寸6芯压力容器组成，两段系统6+3排列，选用海德能公司PR0C20反渗透膜组件，进水压力I. IMPa，进水流量60m3/h，产水量38. Om3A,回收率63. 3%。卷式反渗透膜分离模块A2，由9支8寸6芯压力容器组成，两段系统6+3排列，选用海德能公司PR0C10反渗透膜组件，进水压力2. OMPa，进水流量60m3/h，产水量36. Om3A,回收率60. 0%。卷式反渗透膜分离模块A3，由9支8寸6芯压力容器组成，两段系统6+3排列，选用海德能公司SW3海水淡化反渗透膜组件，进水压力6. OMPa,进水流量60m3/h，产水量18. Om3/h,回收率30. 0%。平板反渗透膜分离模块Cl，由9支12. OMPa级别膜柱组成，两段系统5+4排列，进水压力10. OMPa,进水流量9m3/h，产水量3. 15m3/h,回收率30. 0%。平板反渗透膜分离模块C2，由9支16. OMPa级别膜柱组成，两段系统5+4排列，进水压力16. OMPa,进水流量9m3/h，产水量3. 15m3/h,回收率30. 0%。最终浓水流量1.7 m3/h。通过以上连续膜浓缩，可将目标制药废水浓缩58.8倍。实施例7
一种由三个卷式反渗透膜分离模块、四个平板反渗透膜分离模块以及两个平板纳滤膜分离模块组成的模块化高倍数连续膜浓缩装置，用于化工废水深度处理回用。原水总溶解固体(TDS) 5900 mg/L, CF 1830 mg/L, SO广 2000mg / L，总处理量在 75 150 m3/h之间波动，平均处理量100 m3/h。由九个分离模块组成(如图12所示)，分别为卷式反渗透膜分离模块3个，平板反渗透膜分离模块4个，平板纳滤膜分离模块2个，具体配置如下卷式反渗透膜分离模块Al和A2配置相同，一用一备，分别由7支8寸7芯压力容器组成，7支膜壳并联形成一段系统，选用海德能公司PR0C20反渗透膜组件，进水压力I. OMPa，进水流量100m3/h，产水量36. Om3A,回收率36. 0%。
卷式反渗透膜分离模块A3，由7支8寸7芯压力容器组成，7支膜壳并联形成一段系统，选用海德能公司PR0C10反渗透膜组件，进水压力2. OMPa，进水流量100m3/h，产水量36. Om3A,回收率 36. 0%。平板反渗透模块Cl和C2配置相同，一用一备，分别由39支7. OMPa级别膜柱组成，两段系统22+17排列，进水压力4. OMPa，进水流量22m3/h，产水量13. 65m3/h,回收率62. 0%。平板反渗透模块C3，由16支12. OMPa级别膜柱组成，两段系统9+7排列，进水压力7. OMPa,进水流量9m3/h，产水量5. 6m3/h,回收率62. 2%。平板反渗透模块C4，由16支16. OMPa级别膜柱组成，两段系统9+7排列，进水压力
14.OMPa,进水流量9m3/h，产水量5. 6m3/h,回收率62. 2%。平板纳滤模块Dl和D2配置相同，一用一备，分别由7支膜柱组成，采用4+3两段排列，选用140公斤级高压平板纳滤膜组件，进水压力9. (Γ12. OMPa，进水流量4m3/h，产水量 2. 2 m3/h，回收率 55. 0%。处理量大时，所有备用系统均开启，保证处理量。进水流量100m3/h，最终浓缩水流量0. 95m3/h,产水量99. 05m3/h,回用于循环冷却水系统。通过以上系统，可将工业废水浓缩105倍。实施例8:用于工业废水深度处理回用，原水总溶解固体(TDS)1200 mg/L，处理量500 m3/h,浓缩150倍。受待处理废水水质、水量、浓缩倍数等影响，综合考虑高压泵的选型、设备控制和设备费用因素，可采用如下配置150m3/h (以进水计)卷式反渗透膜分离模块4个，44m3/h (以进水计)高压平板反渗透膜分离模块4个(每个模块内高压泵用两台并联)，22m3/h (以进水计)高压平板反渗透膜分离模块2个，9m3/h (以进水计)高压平板纳滤膜分离模块2个，同时可考虑备用150m3/h (以进水计)卷式反渗透膜分离模块I个，44m3/h (以进水计)高压平板反渗透膜分离模块I个，总装置共配置各种膜分离模块14个。处理水量更大、水质较好、浓缩倍数更高时，可采用更多的膜分离模块。本发明的具体实现途径和方式有很多，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可做出若干的改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于包括供水泵(I)、安全过滤器(2)、浓缩侧总管道(3)、浓缩液调节阀(4)、渗透侧产水总管道(5)、渗透侧回流总管道(6)、加药系统(7)、清洗系统以及2 20个用于浓缩分离的膜分离模块；所述的膜分离模块包括卷式反渗透膜分离模块(An)、卷式纳滤膜分离模块(Bm)、平板反渗透膜分离模块(Cs)以及平板纳滤膜分离模块(Dt);各膜分离模块连接于浓缩侧总管道(3)、渗透侧产水总管道(5)、渗透侧回流总管道(6)和清洗循环回流管道(10)、清洗渗透回流管道(11)之间；其中，供水泵(I)、安全过滤器(2)、浓缩侧总管道(3)以及浓缩液调节阀(4)依次相连，浓缩侧总管道(3)、渗透侧产水总管道(5)以及渗透侧回流总管道(6)平行排列，浓缩侧总管道(3)、渗透侧产水总管道(5)以及渗透侧回流总管道(6)上并联2 20个用于浓缩分离的卷式反渗透膜分离模块(An)、卷式纳滤膜分离模块(Bm)、平板反渗透膜分离模块(Cs)、平板纳滤膜分离模块(Dt);加药系统(7)连接在供水泵(I)和安全过滤器(2)之间的管道上；清洗系统的清洗泵(8)、清洗安全过滤器(9)、清洗循环回流管道(10)依次相连，清洗循环回流管道(10)和清洗渗透回流管道(11)与浓缩侧总管道(3)、渗透侧产水总管道(5)以及渗透侧回流总管道(6)平行排列；用于浓缩分离的各个膜分离模块通过进水阀(12)、出水阀(13)、渗透产水阀(21)、渗透回流阀(22)以及清洗进水阀(15)、清洗出水阀(16)、清洗渗透回流阀(23)分别与浓缩侧总管道(3)、渗透侧产水总管道(5)、渗透侧回流总管道(6)以及清洗循环回流管道(10)和清洗渗透回流管道(11)连接；卷式反渗透膜分离模块(An)、卷式纳滤膜分离模块(Bm)、平板反渗透膜分离模块(Cs)、平板纳滤膜分离模块(Dt)的内循环调节阀(14)和清洗内循环阀(17)分别安装在浓缩侧总管道(3)和清洗循环回流管道(10)上；所述的清洗系统包括清洗泵(8)、清洗安全过滤器(9)、清洗循环回流管道(10)、清洗渗透回流管道(11)。
2.根据权利要求I所述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于，所述的卷式反渗透膜分离模块(An)、卷式纳滤膜分离模块(Bm)、平板反渗透膜分离模块(Cs)、平板纳滤膜分离模块(Dt)分别包括进水阀(12)、出水阀(13)、内循环调节阀(14)、清洗进水阀(15)、清洗出水阀(16)、清洗内循环阀(17)、高压泵(18)、第一膜堆(19a)或第二膜堆(19b)或第三膜堆(19c)或第四膜堆(19d)、浓缩侧调节阀(20)、渗透产水阀(21)、渗透回流阀(22)以及清洗渗透回流阀(23);其中进水阀(12)、高压泵(18)、第一膜堆(19a)或第二膜堆(19b)或第三膜堆(19c)或第四膜堆(19d)、浓缩侧调节阀(20)、出水阀(13)依次相连接，进水阀(12)和出水阀(13)的另一端与浓缩侧总管道(3)连接；内循环调节阀(14)位于浓缩侧总管道(3)上，内循环调节阀(14)的两端分别与进水阀(12)和出水阀(13)连接；渗透产水阀(21)的一端与第一膜堆(19a)或第二膜堆(19b)或第三膜堆(19c)或第四膜堆(19d)相连，其另一端与渗透侧产水总管道(5)连接；渗透回流阀(22)与渗透产水阀(21)位置平行，渗透回流阀(22 )的一端与第一膜堆(19a)或第二膜堆(19b )或第三膜堆(19c )或第四膜堆(19d)相连，其另一端与渗透侧回流总管道(6)连接；清洗进水阀(15)与进水阀(12)平行排列，清洗进水阀(15)的一端连接在进水阀(12)和高压泵(18)之间的管道上，其另一端与清洗循环回流管道(10)连接；清洗出水阀(16)与出水阀(13)平行排列，清洗出水阀(16)的一端连接在出水阀(13)和浓缩侧调节阀(20)之间的管道上，其另一端与清洗循环回流管道(10)连接；清洗内循环阀(17)位于清洗循环回流管道(10)上，其两端分别与清洗进水阀(15)和清洗出水阀(16)连接；清洗渗透回流阀(23)分别与渗透产水阀(21)、渗透回流阀(22)平行排列，清洗渗透回流阀(23)的一端与第一膜堆(19a)或第二膜堆(19b)或第三膜堆(19c)或第四膜堆(19d)相连，其另一端与清洗渗透回流管道(11)连接。
3.根据权利要求I或2所述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于，用于配置模块化高倍数连续膜浓缩装置的膜分离模块分为四种，分别为卷式反渗透膜分离模块(An)、卷式纳滤膜分离模块(Bm)、平板反渗透膜分离模块(Cs)以及平板纳滤膜分离模块(Dt);任选一种膜分离模块进行模块化高倍数连续膜浓缩装置配置，或者选择两种或两种以上膜分离模块进行模块化高倍数连续膜浓缩装置配置；每种膜分离模块的数量配置一个，或者配置两个或两个以上，每种模块数量最多不超过20个；该模块化高倍数连续膜浓缩装置配置的膜分离模块的总数量在2 20个之间；通常运行压力低的膜分离模块连接在接近供水泵(O的位置，运行压力高的膜分离模块连接在远离供水泵(I)的位置。
4.根据权利要求2或3所述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于，所述的卷式反渗透膜分离模块(An)中的第一膜堆(19a)包括压力容器(或称膜壳)、卷式反渗透膜组件及相应的阀门管道管件。其中，第一膜堆(19a)中的压力容器采用I 7芯标准膜壳；压力容器排列方式为一段、两段或多段圣诞树结构排列，段数最多不超过7第一膜堆(19a)中的卷式反渗透膜组件选择卷式反渗透膜组件中的一种或几种；第一膜堆(19a)中的压力容器采用两段或多段圣诞树结构排列时，同一段中必须使用相同的卷式反渗透膜组件；模块化高倍数连续膜浓缩装置中配置两个或多个卷式反渗透膜分离模块(An)时，每个模块内第一膜堆(19a)中选择相同或不同的卷式反渗透膜组件。
5.根据权利要求2或3所述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于，所述的卷式纳滤膜分离模块(Bm)中的第二膜堆(19b)包括压力容器、卷式纳滤膜组件及相应的阀门管道管件；其中，第二膜堆(1%)中的压力容器采用I 7芯标准膜壳；压力容器排列方式为一段、两段或多段圣诞树结构排列，段数最多不超过7 ;第二膜堆(19b)中的卷式纳滤膜组件选择卷式纳滤膜组件中的一种或几种；第二膜堆(19b)中的压力容器采用两段或多段圣诞树结构排列时，同一段中必须使用相同的卷式纳滤膜组件；模块化高倍数连续膜浓缩装置中配置两个或多个卷式纳滤膜分离模块(Bm)时，每个模块内第一膜堆(19b)中选择相同或不同的卷式纳滤膜组件。
6.根据权利要求2或3所述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于，所述的平板反渗透膜分离模块(Cs)中的第三膜堆(19c)均包括膜壳、端盖、碟盘、中心杆、平板反渗透膜膜片、密封圈及相应的阀门管道管件，其中膜壳、端盖、碟盘、中心杆、平板反渗透膜膜片、密封圈组成平板反渗透膜柱；根据平板反渗透膜柱的耐压等级不同为中压平板反渗透膜柱、高压平板反渗透膜柱和超高压平板反渗透膜柱；根据进水水质的不同，选择中压平板反渗透膜柱、高压平板反渗透膜柱以及超高压平板反渗透膜柱中的一种或几种；第三膜堆(19c)包括多根平板反渗透膜柱时，多根平板反渗透膜柱采用一段平行排列，或采用两段或三段圣诞树结构排列；模块化高倍数连续膜浓缩装置中配置两个或多个平板反渗透膜分离模块(Cs)时，每个模块内第一膜堆(19c)中选择相同或不同的平板反渗透膜柱。
7.根据权利要求2或3所述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于，所述的平板纳滤膜分离模块(Dt)中的第四膜堆(19d)均包括膜壳、端盖、碟盘、中心杆、平板纳滤膜膜片、密封圈及相应的阀门管道管件，其中膜壳、端盖、碟盘、中心杆、平板纳滤膜膜片、密封圈组成平板纳滤膜柱；根据平板纳滤膜柱的耐压等级不同可分为中压平板纳滤膜柱、高压平板纳滤膜柱和超高压平板纳滤膜柱；根据进水水质的不同，选择中压平板纳滤膜柱、高压平板纳滤膜柱以及超高压平板纳滤膜柱中的一种或几种；第四膜堆(19d)包括多根平板纳滤膜柱时，多根平板纳滤膜柱采用一段平行排列，或采用两段或多段圣诞树结构排列；模块化高倍数连续膜浓缩装置中配置两个或多个平板纳滤膜分离模块(Dt)时，每个模块内第一膜堆(19d)中选择相同或不同的平板纳滤膜柱。
8.根据权利要求I所述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于，原水泵(I)是低压泵，其最高运行压力不超过I. 5MPa。
9.根据权利要求I所述的模块化高倍数连续膜浓缩装置，其特征在于，每个膜分离模块的进出口均安装有进水阀(12)和出水阀(13)，并且在进水阀(12)和出水阀(13)之间的浓缩液总管道上安装有内循环调节阀(14)。
全文摘要
一种模块化高倍数连续膜浓缩装置，属于膜装置技术领域。包括供水泵(1)、安全过滤器(2)、浓缩侧总管道(3)、浓缩液调节阀(4)、渗透侧产水总管道(5)、渗透侧回流总管道(6)、加药系统(7)、清洗系统以及2～20个用于浓缩分离的膜分离模块。使用卷式反渗透膜组件、高压平板反渗透或称为碟管式反渗透膜组件以及高压平板纳滤膜组件组成的分离模块中的一种或一种以上的若干模块进行混合排列，使原水经过该系统后，浓缩倍数可达到12～180倍，甚至200倍以上。
文档编号C02F1/44GK102786116SQ20121031639
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者李君占, 王自斌 申请人:北京鑫佰利科技发展有限公司