一种高温凝结水的净化方法

一种高温凝结水的净化方法
【专利摘要】本发明公开了一种凝结水的净化方法，包括对高温凝结水采用蜂窝状载体式无机炭膜组件进行至少一级膜过滤处理，其中膜过滤处理的膜组件的过滤精度为0.001-100μm，制得适于回用的锅炉补给水。本发明方法的过滤精度高，蜂窝状载体式膜芯的膜通量大，抗来水水质冲击能力强，抗油类污染能力强，膜芯结构集成度高，制备方法简单、无需复杂的在线甄别系统，制得的凝结水水质稳定，温度高，满足锅炉补给水水质要求，而且节省了大量的热能。
【专利说明】一种高温凝结水的净化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种污水的处理方法，特别涉及一种高温凝结水的净化方法，属于水处理和热能回收【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在火电、化工和石化等行业中，蒸汽作为一种动力和热源被广泛应用。蒸汽的热能由显热和潜热两部分组成，通常只是利用蒸汽的潜热和少量的显热，释放潜热和少量的显热后，蒸汽转变成高温凝结水，高温凝结水的温度一般在50°C以上。凝结水的热能价值占蒸汽热能价值的25%左右，是一种水质良好的蒸馏水，可以作为锅炉给水，实现节水减排和节能减排。但在实际应用过程中，由于换热设备和管道的腐蚀和泄露，凝结水受到污染而含有少量的油类和固体腐蚀产物如铁和铜的腐蚀产物。因此，凝结水必须经过处理除去所含污染物才能作为锅炉补给水。目前，凝结水回收利用率较低，大量高温凝结水被作为污水排放，不仅造成水资源浪费，还损失大量能量，造成一定程度的热污染。
[0003]高温凝结水回收率低的主要原因是在高温条件下难于有效地去除油、铁，去除凝结水中的油和铁需要降温后再处理，因此造成热能的大量浪费。在高温凝结水中，油主要以溶解油和乳化油形式存在，分子活性大，难以实现油水分离。蒸汽输送管线的材质为碳钢，易在有氧和酸性环境下腐蚀。腐蚀产物有悬浮态和胶体态的Fe304、Fe2O3,和离子态Fe2+、Fe3+，通过阻截材料或过滤膜难以去除。
[0004]申请号为200410030636.7的发明专利申请公开了一种含微量油及有机物的蒸汽冷凝液回用方法，将含微量油及有机物的蒸汽冷凝液，通入水处理工段失效尚未再生的阴离子树脂床中脱除蒸汽冷凝液中微量油及有机物，然后再将树脂再生；脱除了微量油及有机物的蒸汽冷凝液经阳离子树脂床脱除阳离子、阴离子树脂床脱除阴离子，最后经混合床进一步脱除阳、阴离子，达到高压锅炉给水指标。该发明虽然具有易投入工业生产的特点，但是该方法易受树脂抗污染能力和热稳定性限制，只能采用间歇操作方式，需要繁琐的树脂再生处理和酸碱等再生用化学品储运。
[0005]美国专利USP4，638，766公开了一种将凝结水处理后作为锅炉补给水的技术，首先通过如聚结过滤器等除油装置去除大部分的非溶解态油类，然后在采用反渗透处理去除剩余有机污染物和离子，达到锅炉补给水要求。该方法采用两级处理工艺，第一级处理后水中仍然含油一定量的油类污染物，对反渗透膜影响大；同时，该方法需要高温反渗透，投资成本较高；最后，该方法只能处理80° C以下的凝结水。
[0006]申请号为200710024847.3的发明专利申请公开了一种膜分离净化蒸汽高温凝结水的方法，将高温凝结水先后经过微滤或超滤膜预处理和纳滤膜深度处理，去除水中的悬浮物、油、胶体、溶解性小分子有机物和无机离子等杂质。该方法虽然实现处理出水达标回用，节约了大量锅炉用水，回收高温凝结水中热能，但是该方法需要耐高温纳滤，同时陶瓷膜抗油类污染能力一般，抗水质冲击能力差，需要较高的膜面流速而导致能耗较高。
[0007]申请号为200710024848.8的发明专利申请公开了一种膜集成工艺处理高温凝结水的方法，用孔径为0.01~I μ--的微滤或超滤膜，在0.01~1.5MPa压力下，对温度为50°C~95°C的高温凝结水进行过滤，截留水中的大部分油、胶体及悬浮物杂质，然后进行后续的吸附或进一步采用离子交换处理，该方法虽然实现处理出水达标回用，但是该方法存在膜过滤抗水质冲击差，吸附处理高温凝结水时吸附材料可能有矿物质和有机物的流失渗出，造成二次水质污染,最后需要高温树脂除铁,成本较高。
[0008]申请号为200810023494.X的发明专利申请公开了一种净化高温凝结水的方法，采用高分子络合剂，络合产生电导的溶解性离子，然后采用陶瓷膜过滤的方法截留高分子络合剂，去除水中的溶解性离子杂质，其中陶瓷膜对高分子络合剂的截留率达99%以上，可以保证渗透出水的电导率在10 μ S/cm以下，且不会引入二次污染，虽然该方法适合净化高温凝结水中的溶解性离子，但是该方法需要添加水溶性高分子络合剂，络合剂会对后续的过滤膜产生污染，一旦粘附在膜表面，难以通过反洗和化学清洗将其去除，造成对膜的难以恢复的污染。
[0009]专利号为200820078652.7的实用新型专利公开了一种凝结水复合式高温除油除铁装置，包括自动控制装置、报警装置、通过管道依次连接的进水监测仪、压力温度调节器、过滤器及出水监测仪，在所述过滤器与所述出水监测仪之间通过管道依次连接有凝结水除油装置和凝结水除铁装置，所述出水监测仪有两个出水口，分别与所述压力温度调节器的进水口和使用设备连接；所述进水监测仪通过三通阀与所述压力温度调节器的进水口和外接旁路连通。该装置采用粉末覆盖过滤器除铁，虽然能去除凝结水的铁离子，达到回收标准，但是采用该装置制备的产水收率低，而且高温树脂，和粉末树脂覆盖过滤器容易造成水质的化学污染。
[0010]专利号为201120184305.4的实用新型专利公开了一种锅炉凝结水高温除铁过滤器,罐体上端有排气口和进水口，罐体下端有排污口和出水口，罐体内固定有上压板和底板，上压板和底板之间纵向排列有过滤元件；过滤元件为孔隙度为0.2~IOym的不锈钢金属烧结过滤元件；罐体上端有反洗出口，下端有反洗进口 ；进水口、出水口、反洗出口、反洗进口、排气口和排污口处均安`装有电磁阀，电磁阀与PLC的输出端连接。虽然采用该过滤器能去除蒸汽冷凝水中的磁性和非磁性杂质铁，但是由于金属烧结过滤元件的过滤精度较低，且孔径分布较宽，因此对悬浮物的去除效果较差；而且金属烧结过滤单元抗油类污染的能力较差，水质冲击会对其造成难以恢复的污染。
[0011]以上各种高温凝结水处理方法中，对高温凝结水除油处理方法主要有活性炭吸附法，树脂吸附法，高温树脂类萃取和陶瓷膜过滤方法等。其中吸附法受到饱和吸附容量和材料受油类污堵影响限制，水质不稳定；高温树脂类萃取和陶瓷膜法则耐受来水水质冲击能力差，水质冲击会造成树脂或膜的深度污染，导致难以恢复的破坏。对高温凝结水除铁处理方法主要有离子交换法，粉末树脂过滤法，高温纳滤和高温反渗透法，络合-过滤组合法，金属烧结管过滤法等。其中离子交换法和粉末树脂法需要使用高温树脂，树脂抗污染能力差，粉末树脂覆盖过滤器工艺复杂，成本较高；高温纳滤和反渗透法则对膜的要求较高，膜的投资和运行费用高；络合-过滤法则需要加入药剂，再使用微滤或超滤去除络合物，而所加药剂是一种水溶性高分子材料，这些药剂对后续膜过滤过程会造成难以恢复的污染；金属烧结管过滤法则由于烧结管的过滤精度不高，孔径分布较宽，所有去除悬浮物效果差。而且现有高温凝结水处理过程中抗水质冲击能力差，工艺复杂，需要高效在线水质监测系统。[0012]高温凝结水是一种受到油类和金属腐蚀产物轻度污染的纯水，高温凝结水处理的目标是在无需降温处理、在高温条件下对其进行除油除铁处理，净化达到锅炉补给水水质要求(一般要求油含量< lmg/L，铁含量< 50μ g/L)。这种高纯度的产水就对处理系统的密封提出很高的要求，因此系统的密封对整个处理系统和工艺达标就非常重要。

【发明内容】
[0013]本发明的目的是针对现有凝结水特别是高温凝结水的处理方法中存在的上述技术问题，提供一种采用蜂窝状载体式膜组件对高温蒸汽凝结水进行精细过滤处理的方法，制备符合锅炉补给水水质标准的凝结水，本发明方法的过滤精度高，对来水水质要求低，抗来水水质冲击能力强，处理方法简单，无需复杂的在线甄别系统，凝结水水质稳定，精细过滤后的凝结水满足锅炉补给水水质要求。
[0014]为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种高温凝结水的净化方法，包括采用载体式膜组件对高温凝结水进行至少一级膜过滤处理。
[0015]其中，所述高温凝结水的温度为50_120°C。
[0016]特别是，在所述膜过滤处理过程中控制处理温度为50_120°C。
[0017]其中，膜过滤处理过程中膜面流速为O飞m/s ;膜过滤的过滤精度为0.001-100 μ m，优选为0.01~20 μ m,进一步优选为0.01-10 μ m,更进一步优选为0.01-3μπι;膜过滤过程中的跨膜压差为0.0f0.5MPa;膜过滤过程中的过滤温度为50-120°C。
[0018]其中，所述膜过滤处理采用错流方式进行；所述载体式膜组件为管式膜组件。
[0019]特别是，所述膜过滤处理为采用多通道管式膜组件对高温凝结水进行二级膜过滤。
[0020]特别是，膜过滤处理过程中第一级过滤的膜面流速为(T5m/s ;第二级过滤的膜面流速为CT0.lm/so
[0021 ] 其中，第一级膜过滤的过滤精度为0.01~3 μ m,优选为0.1~? μ m ;控制第一级膜过滤过程中的膜面流速为(T5m/s，优选为0.1飞m/s，进一步优选为0.5^3m/s ;控制跨膜压差为 0.01~Ο.5MPa，优选为 0.05~0.3MPa，进一步优选为 0.1-0.25MPa。
[0022]特别是，在第一级所述膜过滤处理过程中控制浓水排放量使得第一级过滤产水收率为90~99%，优选96~98%。
[0023]其中，第二级膜过滤的过滤精度为0.01~0.1 μ m，优选为0.θ1~θ.05 μ m ;控制第二级膜过滤过程中的膜面流速为(T0.lm/s，优选为(T0.007m/s，进一步优选为死端过滤；控制跨膜压差为0.θ1~θ.2MPa，优选为0.05~0.2MPa，进一步优选为0.075-0.15MPa。
[0024]特别是，在所述第二级膜过滤过程中浓水排放进入第一级原水水箱，控制浓水排放量为第二级进水流量的0-10%，优选为广5%。
[0025]本发明的第二级膜过滤处理的进水为第一级膜过滤处理的产水，并利用第一级过滤产水的背压作为第二级膜过滤工作压力，无需另外增加进水泵。
[0026]经过二级过滤后产水达到锅炉补给水水质标准，即油含量< lmg/L，铁含量 50 μ g/L。
[0027]其中，所述载体式膜组件为管式膜组件；优选为多通道管式膜组件。[0028]其中，所述的膜组件包括:
[0029]膜芯；
[0030]外壳，中空的圆柱体或直棱柱体，套设在膜芯的外围；
[0031]密封装置，位于在膜芯与外壳之间、设置在膜芯的两个密封区内；
[0032]上、下端盖，分别设置于外壳上、下部，其中，下端盖与进水管连接，上端盖与浓水出水管连接；
[0033]产水导出口，设置在外壳外侧、位于两个密封装置之间，用于将经过过滤后从产水通道进入导流槽后的产水导出膜组件。
[0034]特别是，所述膜芯包括:
[0035]主体，膜过滤支撑体；
[0036]过滤通道，所述过滤通道成排分布于主体上，并且沿着主体的纵向贯通所述主体，每排过滤通道相互平行；
[0037]产水通道，成排分布于主体上，沿着主体的纵向延伸，相邻两排产水通道之间至少间隔1-10排过滤通道，并且产水通道位于主体的两个端面的开口封闭，产水通道与所述过滤通道相互平行；
[0038]导流槽，开设在主体侧壁上的贯通主体的通孔，在沿主体的纵向方向上与同一排产水通道间隔排列，收集产水通道内的产水。
[0039]其中，所述主体的垂直于主体纵向方向的截面呈圆形、椭圆形、长方形或正多边形。
[0040]特别是，所述主体由圆，椭圆，长方形或正多边形拉伸形成的几何体，优选为圆形、正方形或正六边形。
[0041]尤其是，所述正多边形为正方形、正五边形、正六边形或正八边形。
[0042]特别是，截面呈圆形的膜芯主体的直径为1-lOOcm，优选为5-20cm ;长度为5-200cm，优选为 20-120cm。
[0043]其中，所述膜芯主体呈圆柱体状、正棱柱体。
[0044]特别是，所述的正棱柱体为正四棱柱、正六棱柱或正八棱柱。
[0045]尤其是，所述膜芯主体为圆柱体；主体的直径为1-lOOcm，优选为5_20cm ;长度为5-200cm，优选为 20-120cm。
[0046]其中，所述膜芯是管式膜或管式膜芯。
[0047]特别是，所述膜芯为多通道管式膜或多通道管式膜芯。
[0048]尤其是，所述膜芯为载体式膜芯或载体式无机炭膜膜芯。
[0049]膜芯主体由多孔高分子材料，多孔陶瓷材料或烧结金属材料组成，优选由氧化铝、氧化错、氧化钛、碳化娃、不锈钢或钛合金组成。
[0050]其中，均匀分布在载体式无机炭膜膜芯主体上的过滤通道和产水通道数为广20个/cm2 ;优选为2?10个/cm2,进一步优选为6-10个/cm2。
[0051]其中，所述过滤通道、产水通道的垂直于主体的纵向的截面呈圆形、椭圆形、长方形、正多边形或者其它多边形。
[0052]特别是，所述正多边形为正方形、正五边形、正六边形或正八边形。
[0053]特别是，所述过滤通道、产水通道的垂直于主体的纵向的截面优选为圆形、正方形和正六边形。
[0054]所述过滤通道、产水通道的垂直于主体的纵向的截面的形状可以相同，也可以不同，但是为了便于两种通道的分辨，所述过滤通道的截面形状与产水通道的截面形状不同。
[0055]其中，所述垂直于主体纵向截面为圆形的过滤通道、产水通道的直径为0.1-10毫米，优选是广5毫米，进一步优选为2~4mm ;所述截面为正方形的过滤通道、产水通道的边长为0.1"?0毫米,优选是5毫米,进一步优选为1.5~3mm。
[0056]特别是，所述截面为正多边形的过滤通道、产水通道的截面的外接圆直径为0.1~IOmm,优选是I~5mm,进一步优选为2_5mm。
[0057]尤其是，所述截面为正五边形的过滤通道、产水通道，其截面的外接圆的直径为0.f 10mm，优选是f5mm;所述截面为正六边形的过滤通道、产水通道，其截面的外接圆的直径为0.f 10mm，优选是f5mm ;所述截面为正八边形的过滤通道、产水通道，其截面的外接圆的直径为0.1~IOmm,优选是I~5mm。
[0058]本发明的膜芯和其上的过滤通道、产水通道一般是通过挤出成型方式成型，也可以通过注塑或铸造等其它已知方法成型。优选挤出成型方法制作多通道膜芯。本发明膜芯上的通道可以是开口形状和尺寸相同，也可以不同，如作为产水收集的通道选择与作为过滤的通道开口形状不同，且产水通道的尺寸也大于过滤通道，这样有利于对两种通道的分辨，也增加了产水通道体积，降低了产水的流动阻力。
[0059]其中，相邻两排产水通道之间间隔3-6排过滤通道。
[0060]特别是，所述产水通道位于膜芯主体两端的开口封闭。
[0061]使用胶黏剂、密封塞或其它已知方式对所述产水通道进行密封。优选密封方式是使用与膜芯主体相同的材料封堵后高温处理达到密封效果。过滤通道位于主体的两个端面的开口开放，便于水流流入膜芯主体，进行膜过滤，过滤后的产水流入产水通道，产水通道位于膜芯主体的两端的开口封闭，防止产水与来水混合。
[0062]其中，在所述过滤通道内壁还组装有过滤层。
[0063]特别是，过滤层的过滤孔径为0.001-100 μ m，优选为0.0f 20 μ m，进一步优选为0.01-10 μ m,更进一步优选为0.01-3 μ m,即形成的过滤层的过滤精度为0.001-100 μ m,优选为0.01~20 μ m,进一步优选为0.01-10 μ m,更进一步优选为0.01-3 μ m。
[0064]通过烧结、粘结、涂覆、喷涂、热处理、结晶处理、化学反应中的一种或多种方式将过滤层材料组装在所述过滤通道的内侧，形成所述过滤层。所述过滤层材料选择微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、气体分离膜、气化渗透膜或离子交换膜中的一种。
[0065]其中，所述过滤层材料选为无机材料或有机材料。
[0066]特别是，所述无机材料为氧化铝、氧化锆、氧化钛、碳化硅、不锈钢或钛合金。
[0067]本发明的管式多通道·膜芯，是由孔隙率高且孔径大的多孔材料组成，产水在膜芯中传递阻力小。本发明中的膜芯可以作为微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离膜、渗透气化膜和离子交换膜的支撑体或载体，其方法是在膜芯用于分离的过滤通道内组装一层过滤分离层，组装方式可以采用烧结、粘结、涂覆、喷涂、热处理、结晶处理、化学反应或几种方式的组合方式。组装过滤层时，膜芯上的产水通道内不组装过滤层。
[0068]其中，导流槽是开设在主体外侧的侧壁上贯穿主体的通孔，其将位于同一排位置上的产水通道部分连通。导流槽沿着主体纵向方向与位于同一排的产水通道间隔排列。[0069]特别是，所述导流槽沿垂直于主体纵向的截面呈梯形或矩形。
[0070]其中，所述导流槽沿主体纵向方向的长度L为0.5-lOOcm，优选为l-20cm ;导流槽的高度h与产水通道的高度之比为10-150:100，优选为50-100:100，即导流槽垂直于主体纵向方向的宽度(导流槽的高度h)与截面为圆形的产水通道的直径或截面为正方形的产水通道的边长之比为10-150:100，优选为50-100:100，优选为50-100:100。
[0071]特别是，对应于同一排产水通道、沿主体纵向方向间隔分布的导流槽个数为1-10个，优选为2-4个。
[0072]在膜芯的外侧，通过锯、钻、磨、刨或其它已知方式沿着平行于膜芯的纵向方向，在对应的同一排产水通道的位置上间隔一定距离开设导流槽，导流槽沿垂直于主体纵向的截面整体呈梯形或矩形，沿着垂直于主体纵向方向贯通主体，当主体为圆柱体时，导流槽沿弦向贯通主体即垂直于主体径向方向贯通主体，将同一排产水通道对应的通道部分连通，即在同一排产水通道的位置上产水通道与导流槽间隔排列，产水通道中的产水通过导流槽流出膜芯。
[0073]导流槽是在主体外侧的侧壁从垂直于产水通道的通道方向贯通主体，并且沿着同一排产水通道方向延伸的通孔，通孔沿主体纵向方向的横截面为长方形或正方形，其中垂直于主体纵向的宽度(即导流槽的高度h)为垂直于主体纵向方向的截面为圆形的产水通道直径的50%~?50%或垂直于主体纵向方向的截面为正方形的产水通道边长的50-150% ;导流槽沿主体纵向方向的长度L为0.5-lOOcm。导流槽将对应的同一排产水通道的一部分贯通，即对应的产水通道排中的每个产水通道在空间上都与相应的导流槽连通，产水通道中的产水可以通过此导流槽流出主体区。
[0074]其中，膜芯主体的两端的外侧侧壁上分别设有密封区。
[0075]特别是，所述密封区的宽度为2-20cm，优选为5_10cm。即在距离膜芯端面2_20cm、膜芯主体的外侧侧壁上开设导流槽，导流槽不是从主体的端面开始开槽，密封区内不设置导流槽，导流槽到主体的端面的距离为2-20cm，优选为5-lOcm。
[0076]在同一排产水通道的位置上，主体的两个端面到距离各自最接近的导流槽的距离为2-20cm，在距离主体的两个端面≥2-20cm处开始开设导流槽，即在膜芯主体的两端的外侧侧壁上沿着膜芯的纵向方向长度为2-20cm的范围内分别设置密封区。
[0077]膜芯主体的两个端面与各自最近的导流槽之间的区域即为密封区，即密封区沿着主体纵向的宽度为2-20cm，优选为5-lOcm，也就是说主体的两个端面到与其最接近的导流槽之间的距离为2-20cm，优选为5-lOcm。
[0078]其中，所述的外壳选用金属或非金属材质的材料制成；所述密封装置选择耐高温的无机、有机和金属密封材料，优选石墨和碳纤维等无机密封材料，优选纤维、丁晴橡胶、聚四氟橡胶及其它橡胶密封圈，优选金属铅、铜及其它合金密封材料。
[0079]特别是，密封圈套设在膜芯主体两端的密封区外侧，外壳的内壁、膜芯主体的外侧和膜芯两端的密封装置之间的空间形成产水区。
[0080]特别是，所述产水导出口开设在外壳靠近浓水出水管一端。
[0081]从进水管流入的水流通过过滤通道进入膜芯，进行过滤之后渗透至产水通道，同一排产水通道的水流汇流至相应的导流槽内，导流槽内的水流流入产水区，再经过位于外壳外侧的产水导出口流出膜组件。[0082]特别是，所述上、下端盖与外壳通过法兰连接。
[0083]其中，上、下端盖通过法兰与外壳固定连接并密封。
[0084]特别是，下端盖、膜芯主体的一个端面和密封圈形成进水区；上端盖、膜芯主体的另一个端面和密封圈形成浓水区。
[0085]特别是，在外壳的中部开设有反冲洗水的进口，用于膜组件清洗时输入反冲洗水流。
[0086]本发明的高温凝结水净化方法具有如下优点:
[0087]1、本发明方法中采用的多通道管式膜芯结构集成度高，过滤孔径分布窄，膜填充密度高，单位面积上的过滤通道、产水通道数量多，提高了单位体积内的膜面积，提高单位体积膜组件的产水量，降低了产水的能耗和生产成本。
[0088]2、本发明中的膜芯中主体与隔离层的组成成分相同，经过高温处理，无缝结合成为一体，两者的热膨胀系数相同，膜芯的机械强度高，在过滤处理高温凝结水的过程中不会造成相间应力和结构破坏，适于高温物料的分离和精制处理。
[0089]3、本发明中的膜芯结构为蜂窝状多通道结构，主体机械强度高，在高温条件下载体式膜芯的结构稳定，机械强度高，而且膜组件上密封点少，采用密封圈密封方式，提高了膜芯的密封性能，减少了泄漏的可能性。
[0090]4、本发明方法采用两级错流过滤方式处理待处理的高温凝结水，提高了抗来水水质冲击能力，第一级过滤采用高膜面流速的错流过滤模式，第二级过滤采用低膜面流速的错流过滤模式，有效地避免油类污染和来水冲击对膜本身造成的影响，显著降低了来水冲击对产水水质的影响。
[0091]5、本发明方法中的膜芯抗油类污染能力好，对待处理的来水水质要求低，耐受来水水质冲击能力强，适用于温度高的凝结水的净化处理，处理的凝结水的温度可以高达120°C，而且本发明的载体式膜芯的膜材料的接触角仅为0.4°，在已知各种膜材料中的最小值。本发明的膜组件可以用来处理含油量高达100mg/L的来水，采用本发明方法处理后的产水水质达到锅炉补给水的水质标准，而现有技术中对高温凝结水进行膜过滤处理时对来水水质要求严苛，要求来水的油含量都小于10mg/L。
[0092]6、本发明方法的膜过滤过程中跨膜压差小，产水传递阻力小，每个过滤通道形成的产水的流动阻力差别小，各个过滤通道的产水流量分别均匀，膜组件的产水流量稳定，膜过滤效率高。
[0093]7、本发明方法中使用的管式膜组件的膜芯上单位面积上的过滤通道、产水通道数量多，膜芯体积小，制作简单、容易，在组装成膜组件时，结构简单，密封面少，密封效果好，利于提高膜过滤效率而且不同过滤通道的过滤产水阻力差别小，跨膜压差小，提高了膜组件的工作效率，降低了高温凝结水的处理成本和能耗。
[0094]8、本发明方法精制处理油田回注水的收率高，达到97%以上，外排的浓水量少，节省了水资源，减少了环境污染。
【专利附图】

【附图说明】
[0095]图1普通陶瓷膜高温凝结水处理工艺；
[0096]图2本发明膜组件净化处理高温凝结水处理流程图；[0097]图3是本发明实施例1膜芯的立体示意图；
[0098]图4是本发明实施例1膜芯的正面示意图；
[0099]图5是本发明实施例1膜芯侧面示意图；
[0100]图6是图4中局部剖视示意图；
[0101]图7是图6中B部的放大示意图；
[0102]图8是本发明实施例1膜组件示意图；
[0103]图9是本发明实施例4膜芯的立体示意图；
[0104]图10是本发明实施例4膜芯侧面示意图。
[0105]附图标记说明:1、膜芯；11、主体；12、过滤通道；13、产水通道；14、导流槽；15、过滤层；16、端面；17、密封区；2、外壳；21、胶粘剂；22、反冲洗水进口 ；3、上端盖；4、下端盖；
5、进水管；51、进水区；52、提升泵；53、循环泵；54、原水水箱；55、第一级膜组件；56、第二级膜组件；57、调节阀；58、中间水箱；6、浓水出水管；61、浓水区；7、产水导出口 ；8、密封圈；9、产水区；10法兰。
【具体实施方式】
[0106]下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
[0107]如图3-8所示，本发明的多通道管式膜组件由膜芯1、外壳2、上、下端盖3、4、进水管5、浓水出水管6、产水导出口 7和密封圈8组成，中空的圆柱状或正棱柱状的外壳2套设在膜芯I的外围；密封圈8安装在膜芯I与外壳2之间；上、下端盖3、4封闭在膜芯I和外壳2的两端；下端盖4与进水管5连接，将待过滤的来水水流引入膜芯进行膜分离，上端盖3与浓水出水管6连接，过滤后的浓水经过上端盖3，从浓水出水管6流出膜组件；开设在外壳2的靠近浓水出水管6 —端外侧的产水导出口 7与水管连接，将经过过滤的产水导出膜组件。
[0108]膜芯I由膜过滤支撑主体11、和成排均匀分布于主体11上的过滤通道12、产水通道13和将收集产水通道13部分连通的导流槽14、组装在过滤通道12内壁的过滤层15组成。过滤通道12、产水通道13成排均匀分布于主体中，每排过滤通道12、产水通道13相互平行，并且过滤通道12沿着主体11的纵向贯通所述主体；在过滤通道12的内壁通过烧结、粘结、涂覆、喷涂、热处理、结晶处理、化学反应或几种方式的组合方式，组装膜过滤层15，对进入过滤通道12的水流进行膜过滤处理，生成过滤产水和浓水；导流槽14是设置在主体的侧壁上的通孔并与主体I的端面相垂直，沿着主体的纵向方向间隔排列，将同一排相应位置的产水通道13连通，同一排上的产水通道13与导流槽14间隔排列，同一排位置上的产水通道在空间上与相应位置上的导流槽向联通，产水通道13内的产水汇流至导流槽。
[0109]膜芯主体11由多孔材料组成，主体11的垂直于主体纵向的截面呈圆形、椭圆形、长方形、正方形、正多边形或多边形，多孔材料选择多孔高分子材料，多孔陶瓷材料或烧结金属材料，例如选择氧化铝、氧化锆、氧化钛、碳化硅、不锈钢或钛合金材料。
[0110]截面呈圆形的载体式膜芯的主体11的直径为1-lOOcm，优选为5-20cm;长度为5-200cm，优选为 20-120cm。
[0111]本发明实施例以膜芯主体为圆柱体状进行说明，其长度为90cm，直径为14cm。
[0112]其他截面形状为椭圆形、长方形、正方形、正多边形或多边形的柱体均适用于本发明，例如椭圆柱体、长方体、正方体、正五边体、正六边体等。
[0113]过滤通道12沿着主体11的纵向贯通所述主体，每排过滤通道相互平行且位于主体11的两个端面的开口呈开放状态，无封闭，进入过滤通道12内的水流，经过过滤层15的过滤，分离成过滤产水和浓水。
[0114]过滤通道12、产水通道13的垂直于主体11纵向的截面呈圆形、椭圆形、正方形、长方形，正多边形或者其它多边形，本发明实施例以圆形或正方形为例进行说明。
[0115]截面为圆形的过滤通道12、产水通道13的直径为0.1~10毫米，优选是f 5毫米；所述截面为正方形的过滤通道12、产水通道13的边长为0.1~10毫米，优选是f 5毫米。
[0116]组装在过滤通道12内壁的膜过滤层15的过滤材料与载体式无机炭膜膜芯所使用的材料相同，也可以不同。过滤层使用的材料包括氧化铝、氧化锆、氧化钛、碳化硅等无机材料；或者是不锈钢和钛合金等金属材料；或者是离子交换树脂等功能材料。
[0117]过滤层15的过滤孔径为为Ο.ΟΟΙ-ΙΟΟμπι，优选为0.0f 20 μ m，进一步优选为0.01-10 μ m,更进一步优选为0.01-3 μ m,即过滤层15的过滤精度为0.001-100 μ m,优选为0.01~20 μ m,进一步优选为0.01-10 μ m,更进一步优选为0.01-3 μ m。
[0118]采用本发明由孔隙率高且孔径大的多孔材料组成的载体式炭膜膜芯过滤时，产水在膜载体中传递阻力小，而且本发明的膜芯I的过滤精度达到0.001-100μπι，可以作为微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、气化渗透和离子交换的膜处理工艺。
[0119]产水通道13沿着主体的纵向延伸，相邻两排产水通道之间间隔1-10排过滤通道，优选间隔2-4排过滤通道；产水通道13位于主体11的两个端面的开口用胶黏剂21等密封材料封闭，而过滤通道12位于主体11的两个端面上的开口呈开放状态，待过滤的水流只能从过滤通道12进入膜芯的主体11内部。
[0120]本发明实施例中相邻两排产水通道之间间隔3排过滤通道12。
[0121]本发明的膜芯主体11和其上的过滤通道12、产水通道13 —般是通过挤出成型方式成型，也可以通过注塑或铸造等其它已知方法成型。优选挤出成型方法制作蜂窝状管式膜芯。本发明中过滤通道12、产水通道13的垂直于主体11纵向是截面的形状、大小尺寸可以相同，也可以不同，但为了便于两种通道的分辨，通常过滤通道位于膜芯主体两个端面的截面形状与产水通道截面形状不相同，并且产水通道13的截面尺寸大于过滤通道12的截面尺寸，有利于对两种通道的分辨，也增加了产水通道空间，降低了产水的流动阻力，提高了过滤效率。
[0122]如图3、4、6、7所示，在膜芯主体11的外侧,距离膜芯主体11的两个端面2_20cm，优选为5-lOcm处，通过锯、钻、磨、刨或其它已知方式沿着平行于主体的纵向方向，在对应的同一排产水通道13的位置上从主体11的外侧开设通孔，贯通主体，形成导流槽14，导流槽14垂直于主体11纵向的截面呈梯形或矩形，导流槽14从主体的一侧贯通至另一侧，将同一排的相应的部分产水通道连通，即在同一排的产水通道的相应位置通过锯、钻、磨、刨或其它已知方式从主体11的外侧将相应位置上的部分产水通道连通，并贯通主体11，形成通孔。导流槽14与膜芯主体11的端面相互垂直，产水通道中的产水通过导流槽流出膜芯。[0123]导流槽14到膜芯主体11的两个端面16的外侧区域为膜芯的密封区6，即在膜芯主体11的两端分别设有沿主体纵向方向长度为2-20cm的密封区，也就是说在距离膜芯主体11的两个端面2-20cm的范围内不开设导流槽，而是在分别距离膜芯主体11的两个端面的距离大于2-20cm的距离处沿着主体的纵向开设导流槽14，导流槽到主体的端面16的距离为2_20cm,优选为5-lOcm。
[0124]膜芯主体的两个端面与距离各自最近的导流槽之间的区域为密封区，即密封区沿着主体纵向的宽度为2-20cm，优选为5-lOcm，也就是说主体的两个端面到与其最接近的导流槽之间的长度为2-20cm，优选为5-15cm。
[0125]位于同一排的导流槽14和产水通道13间隔排列，导流槽14沿着主体11纵向的长度为0.5-lOOcm，优选为l-20cm;导流槽的高度h与产水通道的高度之比为10-150:100，优选为50-100:100，即导流槽14垂直于主体纵向方向的高度h与产水通道沿着垂直于主体纵向方向的高度之比为10-150:100，优选为50-100:100 ;并且处于同一排位置上的所述导流槽的个数为1-10个，优选为2-4个。
[0126]如图8所示，本发明的膜组件中密封圈8安装在膜芯主体11两端外侧的密封区6内，密封区域的主体I的侧面表面光滑、无缺陷，通过密封圈等已知密封方式，可以保证密封效果。
[0127]密封圈8安装套设在膜芯主体11密封区17的外侧。外壳2的内侧、膜芯主体11的外侧和膜芯两端的密封圈8之间的空间形成产水区9。
[0128]下端盖4的一端与进水管5连接，另一端与膜芯I和外壳2通过法兰10固定连接并密封，下端盖4、膜芯主体11的端面16和密封圈8形成进水区51 ;上端盖3的一端与浓水出水管6连接，另一端与膜芯I和外壳2通过法兰10固定连接并密封，上端盖3、膜芯主体11的另一端面16和密封圈8形成浓水区61。
[0129]从进水管5流入的水流通过过滤通道12进入膜芯，进行过滤之后渗透至产水通道13，产水通道的水流汇流至与产水通道在同一排的相应位置的导流槽14内，导流槽内的水流流入产水区9后，再经过位于外壳2靠近浓水出水管6 —端的外侧的产水导出口 7流出膜组件。
[0130]为了方便膜组件的清洗，在外壳2的中部开设有反冲洗水进口 22，用于向膜组件中输入清洗用水，对膜组件进行反冲洗，利于膜组件的反复使用，延长膜组件的使用寿命。
[0131]本发明进行膜过滤的高温凝结水从位于膜组件下部的进水管5经下端盖4后流入进水区51后，由于产水通道13位于主体11的两个端面的开口封闭，水流从膜芯的过滤通道12的开口进入膜芯，在压力作用下水流在膜芯中从下向上流动过程中透过过滤通道12内的过滤层15的过滤、渗透至产水通道13，并沿产水通道13流入导流槽14，导流槽14内的水流进入产水区9，最后通过产水导出口 7流出膜组件，未透过过滤膜层15的水流被浓缩后，流入浓水区61，经过浓水出水口 6流出膜组件，达到净化水质的效果。
[0132]本发明实施例采用多通道管式膜组件对高温蒸汽转变成的高温凝结水进行两级精细膜过滤处理，即将高温凝结水依次经过2个多通道管式膜组件(第一级膜组件55、第二级膜组件56)，进行精细膜处理，本发明中处理对温度为100°C的高温凝结水进行净化处理，其他温度为50-120°C的高温凝结水也适用于采用本发明方法进行净化处理。
[0133]本发明膜组件的工作过程:待过滤高温凝结水水流进入原水水箱54，在保持温度为50-120°C的情况下高温凝结水从原水水箱54经过进水提升泵52泵入第一级膜过滤组件，在第一级膜过滤组件中采用高膜面流速的错流过滤方式进行过滤净化处理，通过控制循环泵53调整循环流量，由此调节第一级过滤时的膜面流速为(T5m/s，跨膜压差为0.01-0.5MPa。经过第一级过滤后浓水排入污水系统，调节浓水排放量，以满足设定的产水回收率；第一级过滤的产水利用其自身压头(压力)直接进入第二级膜过滤组件，第二级过滤采用低膜面流速或死端过滤模式进行净化处理，控制第二级过滤时的膜面流速为(T0.lm/s，跨膜压差为0.01-0.2MPa，第二级膜过滤后的浓水返回至原水水箱54，第二级过滤的产水进入产水回用系统。
[0134]经过一级过滤处理后产水利用其自身压力(压头)直接进入第二级过滤，无需另设第二级进水提升泵。
[0135]实施例1
[0136]本实施例中膜芯I的主体11上共开设有1480个截面为正方形的过滤通道12和产水通道13，过滤通道12、产水通道13的边长均为2_，如图3、4、5所示。本发明实施例的膜芯主体I为圆柱体，其直径14cm、长度90cm，相邻两排产水通道13之间间隔3排过滤通道12，在圆柱状膜芯主体I的外侧对应于产水通道13的相应位置处，在离膜芯主体I的两个端面16的距离为15cm的范围外通过锯、钻、磨、刨或其它已知方式沿着主体11的纵向方向开设的2个导流槽14，将同一排产水通道13分割成3段，同一排位置上每个导流槽14的长度为20cm,导流槽之间的间距为20cm,导流槽的高度h为3mm,即每个导流槽沿着圆柱体主体的纵向方向的长度为20cm ;沿着主体纵向方向相邻两个导流槽之间的间距为20cm ;沿着圆柱状主体11的径向方向的高度为3mm，导流槽的高度与产水通道的直径之比为100:100。
[0137]本发明实施例中第一级膜过滤处理过程中膜芯的主体11上过滤通道12内的过滤层15的过滤精度为0.1 μ m，第二级膜过滤处理过程中膜芯的主体11上过滤通道12内的过滤层15的过滤精度为0.04 μ m。将膜芯I装入中空的圆柱状金属外壳2中，密封圈8安装在膜芯两端的密封区17区域内，将膜芯与外壳密封，膜芯的一个端面16通过法兰10与上端盖3连接，上端盖3的另一端与进水管5连接；膜芯的另一个端面16通过法兰10与下端盖4连接，下端盖4的另一端与浓水出水管6连接；将膜组件的进水管5与预处理后的水流连接，将第一级膜过滤组件的产水导出口7与第二级膜过滤组件的进水管向连接，如图8所示 ο
[0138]在保持温度为100°C的条件下，将高温凝结水(100°C)通过进水管5流入第一级膜芯，以错流方式进行第一级膜过滤处理，其中，控制第一级膜过滤处理的进水压力为0.45MPa，调节从浓水出水管6流出的浓水循环流量，控制第一级膜过滤处理过程中膜面流速为2.lm/s，浓水压力为0.30MPa ;同时调节第一级膜过滤处理的浓水排放量，使得第一级膜过滤处理的水收率为98%，第一级膜过滤处理的产水的压力为0.22MPa，跨膜压差为0.155MPa。
[0139]第一级膜过滤后的产水从产水导出口 7流出后进入第二级膜组件，以错流方式进行第二级膜过滤处理，其中，控制第二级膜过滤处理的进水压力为0.22MPa，错流浓水量控制在进水量的5%，第二级膜过滤的浓水回流至第一级膜组件，控制第二级膜过滤处理过程中膜面流速为0.007m/s，浓水压力为0.18MPa，第二级膜过滤处理的产水的压力为0.1MPa,跨膜压差为0.1MPa0第二级膜过滤处理后的产水从产水导出口流出第二级膜载体，产水的水质监测结果如表1所示。
[0140]按照国标《锅炉用水和冷却水分析方法油的测定》(GB/T 12153-1989)测定水流中的油含量；按照国标《锅炉用水和冷却水分析方法铁的测定》(GB/T14427-1993)测定水流中的铁含量；按照国标《锅炉用水和冷却水分析方法电导率的测定》(GB/T 6908-1986)测定水的电导率。
[0141]表1实施例1水质分析结果
[0142]
【权利要求】
1.一种凝结水的净化方法，其特征是采用载体式膜组件对高温凝结水进行至少一级膜过滤处理。
2.如权利要求1所述的净化方法，其特征是所述高温凝结水的温度为50-120°C。
3.如权利要求1或2所述的净化方法，其特征是所述膜过滤处理过程中的载体式膜组件的过滤精度为0.001-100 μ m。
4.如权利要求1或2所述的净化方法，其特征是采用错流方式进行所述的膜过滤处理。
5.如权利要求1或2所述的净化方法，其特征是在进行所述的膜过滤处理过程中的膜面流速为0?5m/s。
6.如权利要求1所述的净化方法，其特征是所述的载体式膜组件包括: 膜芯(I); 外壳(2)，中空的圆柱状或直棱柱体，套设在膜芯的外围； 上、下端盖(3、4)，分别设置于外壳(2)的上、下部，其中，下端盖(4)与进水管(5)连接，上端盖(3)与浓水出水管(6)连接； 产水导出口(7)，开设在外壳(2)外侧，用于将经过过滤后的产水导出膜组件。
7.如权利要求6所述是净化方法，其特征是所述膜芯(I)包括: 主体(11)，膜过滤支撑体； 过滤通道(12)，所述过滤通道成排分布于主体上，并且沿着主体的纵向贯通所述主体，每排过滤通道相互平行； 产水通道(13)，成排分布于主体上，沿着主体的纵向延伸，相邻两排产水通道之间至少间隔1-10排过滤通道，并且产水通道位于主体的两个端面的开口封闭，产水通道与所述过滤通道相互平行； 导流槽(14)，开设在主体侧壁上、贯通主体的通孔，在沿主体的纵向方向上与同一排产水通道间隔排列，收集产水通道内的产水。
8.如权利要求7所述是净化方法，其特征是所述主体(11)垂直于纵向方向的截面呈圆形、椭圆形、长方形、正方形、正多边形或多边形。
9.如权利要求7所述是净化方法，其特征是所述过滤通道(12)、产水通道(13)的垂直于纵向方向的截面呈圆形、椭圆形、长方形、正多边形或者其它多边形。
10.如权利要求3所述是净化方法，其特征是所述过滤通道(12)的内壁还组装有过滤层(15)。
【文档编号】C02F1/42GK103657413SQ201210341530
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月14日 优先权日:2012年9月14日
【发明者】李光辉 申请人:浙江中凯瑞普环境工程股份有限公司