专利名称：高脱盐高产水率反渗透水处理方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对原水进行反渗透处理的方法及设备，特别是涉及一种高脱盐高产水率的反渗透处理方法及设备。
背景技术：
反渗透水处理技术利用的原理是自然界中渗透现象的逆过程，即以外界推动力克服渗透压使含盐水中的水通过膜逆行渗透。在给水温度条件下，反渗透采用无相变的物理方法将含盐水进行脱盐、纯化，其能耗低，不用大量的化学药剂和酸、碱再生处理，除膜的化学清洗外无化学废液及废酸、碱液排放，无环境污染，可连续运行制水，系统简单，操作方便，产品水水质稳定，而且适应于较大范围的原水水质，既适应于苦咸水、海水以至污水的处理，又适应于低盐量的淡水处理，因此，广泛用于电力、石油、电子、食品/饮料、医院/制药、海水淡化等多个领域。
传统的反渗透技术，回收率通常控制在65-75%;对原水水质的要求也较高，SDI小于5，当进水TOC大于2mg/1时，反渗透膜就须注意生物污染；由于高价阳离子、重金属和部分阴离子的存在，浓水侧易形成结垢，胶体污染和微生物污染容易发生。
为了提高回收率，通常的解决方案是对反渗透出来的浓水进行进一步的处理回收，以提高原水的回收率，或者增加预处理的工序，比如"反渗透污水处理方法，ZL200410012228.9"中针对钢铁企业杂质含量高的废水的反渗透处理就需要在预处理工艺中进行多次过滤，臭氧杀菌，还原剂还原水中氧化物质等。通过这样的技术方案虽然增加了水的回收率，但需要增加更多的设备，更多的
工序，消耗更多的能源；同时也并未解决反渗透膜易被污染的问题。
高效反渗透控制反渗透回收率在90%以上，由于过高的回收率，要求其预处理必须达到彻底的硬度和碱度的去除，预处理及反渗透系统的成本提高约20%左右，运行成本相应提高20%以上。如美国专利US6537456阐述的原水在经过包括弱酸阳离子软化在内的软化系统后脱碳，以彻底去除硬度和碱度，再加碱调节PH值，反渗透回收率达到90%以上。该系统增加了投资成本，运行成本在必须去除碱度时增加了 20%以上，且增加了运行的风险，即在反渗透回收率达到90%以上时，必须做到预处理达到硬度和碱度的完全去除，即使微量的硬度泄露也会造成反渗透压差的迅速上升，造成膜系统故障，带来运行管理上的难度，严重时可造成系统的完全瘫痪。
发明内容
为了解决以上现有技术中回收率低，工艺复杂，反渗透膜污染，反渗透系统经济性及运行安全性等问题，本发明提供一种高脱盐高产水率反渗透水处理方法及设备，使各种工业废水，市政污水处理的效率提高，反渗透水处理设备的投资和运行成本降低。
本发明的技术方案为 一种高脱盐高产水率反渗透水处理方法，包括原水预处理，预处理后水形成反渗透进水进行反渗透处理，获得产水和浓水，其特征在于原水预处理包括对原水进行深层过滤，以过滤掉大部分悬浮颗粒物及胶体及部分有机物；过滤后的水送入离子交换软化系统中进行软化处理，去除硬度，包括一些影响反渗透的难溶高价阳离子，如铁、铝、钡、锶等；软化水加入氢氧化钠溶液进行PH值调节，调节至碱性，形成反渗透进水；然后反渗透进水由反渗透高压泵增压后送入高脱盐高产水率反渗透系统中进行脱盐，调节高脱盐高产水率反渗透系统使反渗透回收率控制在75-90%，优选调节反渗透回收率为80-90%。
原水浊度较高时，可以在所述的深层过滤前先将原水进行混凝澄清过滤。
所述的深层过滤可采用多介质过滤器或高效纤维过滤器进行过滤。
所述的软化处理采用离子交换软化工艺，脱除硬度，包括一些影响反渗透的难溶的高价阳离子。软化工艺可以是一级软化或二级软化；可以是固定床或浮动床；可以是单层床或双层床。
在所述的离子交换软化工艺前可先用石灰软化工艺或苏打石灰软化工艺预软化进水。石灰软化工艺或苏打石灰软化工艺能使浊度较高的进水进一步混凝澄清，并去除部分的硬度，以降低离子交换软化系统的负荷。
所述离子交换软化工艺可以采用钠离子交换软化工艺或/和氢型阳离子交换软化工艺。
经氢型离子交换软化处理后的软化水经空气鼓风或气体分离膜等脱碳工艺进行脱碳处理，脱去二氧化碳。
在进入所述高脱盐高产水率反渗透系统前，可在所述反渗透进水中加入极低量的阻垢剂，阻垢剂的量《1.5 ppm，以防止原水预处理时泄露的少量Ca、Mg等物质在膜的浓水侧产生结垢。
优选所述阻垢剂的量控制在0.5 — lppm。调节高脱盐高产水率反渗透系统使反渗透回收率控制在75-90%,优选调节反渗透回收率为80-90%。调节反渗透回收率的目的在于使系统能在更经济、更稳定的条件下运行。传统反渗透工艺中反渗透产水率低于75 —80%时，有将反渗透浓水作进一步处理回收的工艺，以便提高系统的回收率，但投资增加，运行成本提高，浓水处理的故障率更高。而反渗透产水率高于90%时，对原水预处理的要求大幅提高， 一般要求完全去除硬度和碱度，使整个系统的投资成本和运行费用增加，同时整个系统的运行稳定性也会出现下降，反渗透膜的污染和结垢趋势增加，带来运行管理上的难度。因此将反渗透产水率控制在75 — 90%，既保证了系统运行的效率，同时也保证了系统运行的稳定，保证了运行成本的经济合理。
在反渗透进水进入反渗透高压泵前可用反渗透进水泵将水送入5微米精密过滤器，以去除直径大于5微米的颗粒，以免大颗粒物质进入反渗透系统损伤膜元件。
所述的原水可以是高COD、高含硅量、波动性较大的污废水，包括经生化处理后的工业或市政污水、地表水或受污染的地下水。
本发明还提供一种高脱盐高产水率反渗透水处理设备，包括原水泵，深层过滤系统，离子交换软化系统，加药系统，反渗透高压泵，高脱盐高产水率反渗透系统。所述的原水泵将原水送入深层过滤系统过滤，过滤后水进入离子交换软化系统进行软化，再由反渗透高压泵加压送入高脱盐高产水率反渗透系统脱盐，并最终产出产水和浓水。加药系统可在反渗透进水进入反渗透高压泵前根据情况加入碱液或阻垢剂。
所述的深层过滤系统是多介质过滤器或高效纤维过滤器。多介质过滤器使水中大部分悬浮物和胶体变成微絮体矾花在双层介质滤层中截留而去除，介质滤层采用不同粒径的介质匹配，使单位体积滤料有较大的截污容量。高效纤维过滤器则采用束状软填料一一纤维作为过滤器的滤元，其滤料直径可达几十微米甚至几微米，具有比表面积大，过滤阻力小等优点，解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制等问题。
当原水浊度较高时，可在所述深层过滤系统前加入一混凝澄清过滤系统，以除去水中悬浮颗粒物及胶体及部分有机物。
所述的离子交换软化系统可以是一级软化，也可以是二级软化；可以是固定床，也可以是浮动床；可以是单层床，也可以是双层床。
在所述离子交换软化系统前可加入一石灰软化系统进行预软化， 一方面实现混凝澄清作用，另一方面可去除部分硬度，以降低离子交换软化系统的负荷。
离子交换软化系统可以采用钠离子交换软化系统或/和氢型离子交换软化系统。
根据不同的水质，在氢型离子交换软化处理时产生二氧化碳气体，因此在离子交换软化系统后加入脱气系统，软化水可经脱气系统脱除二氧化碳，所述的脱气系统可以是脱气塔或脱气膜装置。
经脱气处理后的水可先进入脱气水箱储存，再送入反渗透高压泵中。
在反渗透高压泵前还可加入一反渗透进水泵和5微米精密过滤器，以去除直径大于5微米的颗粒，以免大颗粒物质进入反渗透系统损伤膜元件。
所述高脱盐高产水率反渗透系统的脱盐率可达98%以上。
本发明的有益效果
)采用本发明的水处理方法和设备，浓水率在25%以下，总系统的用水率即可以控制在10-25%以内，在同等产水水量的条件下，高脱盐高产水率反渗透 系统较传统反渗透系统原水的消耗量小。
2) 采用本发明的水处理方法和设备，浓水排放量少，工业企业可以采取适 当的方式处置该部分的浓水，或通过热法将浓水进一步浓縮结晶，以实现液体 零排放。
而生产出的产水是一种优质纯水，可作为工业生产的工艺用水；其产水经过 安全认证的消毒处理可作为饮用水；在经过混床或一级、二级抛光混床或EDI 处理后可作为高压、超高压、超临界锅炉补给水或电子用途的高纯水、超纯水。
3) 采用本发明的水处理方法和设备，高脱盐高产水率反渗透系统在高PH 值下运行，使
该反渗透系统不怕有机物及生物污染，可以在高的COD及BOD浓度甚至有 油的环境下运行而不易污染；
该反渗透系统有耐颗粒污染的能力，能忍受相对高浓度的颗粒污染物；可 以容许较高的淤泥指数SDI值；
该反渗透系统不怕难溶盐产生的结垢，所有的多价阳离子在预处理中都已 被除掉；即使有微漏量，投加的阻垢剂也可控制难溶盐结垢。
该反渗透系统不怕硅垢，能耐受系统进水高浓度的硅。
因此，本发明的反渗透系统能够在恶劣的水质状况下运行而不受污染和产 生水垢，膜不需要经常清洗，通常的化学清洗次数控制在一年一到两次。
4) 采用本发明的水处理方法和设备，根据水源水质不设置脱除碱度处理， 与前述的美国专利US6537456的高效反渗透系统相比投资成本减少20%左右，运行成本减少20%以上，系统运行稳定，易于控制。
5)采用本发明的水处理方法和设备，通过调节高脱盐高产水率反渗透系统 使回收率控制在75-90%,与前述的美国专利技术的高效反渗透系统比较，系统 运行安全稳定，不易出现由于硬度泄露造成反渗透压差升高过快，造成膜系统 故障，甚至出现系统瘫痪的结果。
图1是本发明实施例1的设备示意图； 图2是本发明实施例2的设备示意图。
具体实施例方式
根据附图，具体说明本发明的实施例。 实施例1
本发明的高脱盐高产水率反渗透水处理设备，包括混凝澄清过滤系统l，原 水泵2，深层过滤系统3，该系统选用多介质过滤器，离子交换软化系统4，该 系统选用两级单层固定离子交换软化床，脱气系统5，脱气系统选用脱气塔，脱 碳水箱6，反渗透高压泵7，加药系统8，高脱盐高产水率反渗透系统9。本发 明的方法包括，原水为浑浊度较高，含高硅量、高COD的工业污水，将原水在 混凝澄清过滤系统1中过滤，去除水中悬浮颗粒物及胶体及部分有机物；然后 通过原水泵2送入深层过滤系统3过滤掉水中的细小颗粒、悬浮物、胶体、有 机物等杂质；经过滤后的水进入离子交换软化系统4，脱除硬度和碱度，包括一 些影响反渗透的难溶的高价阳离子，如铁、铝、钡、锶等；经软化的水进入脱气系统5，采用空气鼓风方式脱去二氧化碳气体；脱碳后的水进入脱碳水箱6，
加药系统8向水中加入氢氧化钠溶液，调节PH值至碱性，随后再加入0.5ppm 的阻垢剂，以防止原水预处理中泄露的少量Ca、 Mg等物质在膜的浓水侧产生 结垢；经调节PH值并加入阻垢剂后的水经由反渗透高压泵7加压送入高脱盐高 产水率反渗透系统9进行脱盐，最终出来的产水和浓水，产水率为88。^左右。
实施例2
本发明的高脱盐高产水率反渗透水处理设备，包括石灰软化系统10，原水 泵2，深层过滤系统3，该系统选用高效纤维过滤器，离子交换软化系统4，该 系统选用一级单层浮动离子交换软化床，脱气系统5，该系统选用脱气膜装置， 脱碳水箱6，反渗透进水泵ll， 5微米精密过滤器12，反渗透高压泵7，加药系 统8，高脱盐高产水率反渗透系统9。本发明的方法包括，原水为经生化处理后 的工业污水与受污染的地表水的混合水，原水先进入石灰软化系统10，采用石 灰软化工艺去除部分硬度，降低离子交换软化系统的负荷；预软化水通过原水 泵2送入深层过滤系统3过滤掉水中的细小颗粒、悬浮物、胶体、有机物等杂 质；接着进入软化系统4，脱除硬度和碱度，并同时脱除影响反渗透的其他难溶 的高价阳离子，如铁、铝、钡、锶等；经软化的水进入脱气系统5，采用气体分 离膜方式脱去二氧化碳气体；脱碳后的水进入脱碳水箱6，脱碳水经反渗透进水 泵11送入5微米精密过滤器12，去除直径大于5微米的颗粒；加药系统8向水 中加入氢氧化钠溶液，调节PH值至碱性，随后再加入l.Oppm的阻垢剂，以防 止原水预处理中泄露的少量Ca、 Mg等物质在膜的浓水侧产生结垢；经调节PH 值并加入阻垢剂后的水经由反渗透高压泵7加压送入高脱盐高产水率反渗透系 统9进行脱盐，最终出来的产水和浓水，产水回收率为85%左右。
实施例3同实施例2，其中离子交换软化系统4选用二级单层固定离子交换软化床， 在石灰软化系统中采用苏打石灰软化工艺去除硬度，加入的阻垢剂为0. 5ppm， 产水回收率为85%左右。
实施例4
本发明的高脱盐高产水率反渗透水处理设备，包括原水泵2，深层过滤系统 3，该系统选用多介质过滤器，离子交换软化系统4，该系统选用一级单层固定 氢型离子交换软化床，脱气系统5，脱气系统选用脱气塔，脱碳水箱6，反渗透 高压泵7，加药系统8，高脱盐高产水率反渗透系统9。本发明的方法包括，原 水为市政污水，将原水通过原水泵2送入深层过滤系统3过滤掉水中的细小颗 粒、悬浮物、胶体、有机物等杂质；经过滤后的水进入离子交换软化系统4，脱 除硬度和碱度，包括一些影响反渗透的难溶的高价阳离子，如铁、铝、钡、锶 等；经软化的水进入脱气系统5，采用空气鼓风方式脱去二氧化碳气体；脱碳后 的水进入脱碳水箱6，加药系统8向水中加入氢氧化钠溶液，调节PH值至碱性； 经调节PH值的水经由反渗透高压泵7加压送入高脱盐高产水率反渗透系统9进 行脱盐，最终出来的产水和浓水，产水率为80%左右。
实施例5
本发明的高脱盐高产水率反渗透水处理设备，包括原水泵2，深层过滤系统 3，该系统选用多介质过滤器，离子交换软化系统4，该系统选用一级单层固定 钠离子交换床,反渗透高压泵7，加药系统8，高脱盐高产水率反渗透系统9。本 发明的方法包括，原水为水库水，将原水通过原水泵2送入深层过滤系统3过 滤掉水中的细小颗粒、悬浮物、胶体、有机物等杂质；经过滤后的水进入离子 交换软化系统4，脱除硬度，包括一些影响反渗透的难溶的高价阳离子，如铁、 铝、钡、锶等；加药系统8向水中加入氢氧化钠溶液，调节PH值至碱性，随后再加入l.Oppm的阻垢剂，经由反渗透高压泵7加压送入高脱盐高产水率反渗透 系统9进行脱盐，最终出来的产水和浓水，产水率为75%左右。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于 此，该领域任何技术人员在本发明公开的技术范围内，进行的任何变化或替换， 都应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种高脱盐高产水率反渗透水处理方法，包括原水预处理，预处理后水形成反渗透进水进行反渗透处理，获得产水和浓水，其特征在于原水的预处理包括对原水进行深层过滤；过滤后水送入离子交换软化系统进行软化处理，去除硬度；处理后的水加入氢氧化钠溶液进行PH值调节，调节至碱性，形成反渗透进水；然后反渗透进水由反渗透高压泵增压后送入高脱盐高产水率反渗透系统中进行脱盐，调节高脱盐高产水率反渗透系统使反渗透回收率控制在75-90％。
2. 根据权利要求1所述的高脱盐高产水率反渗透水处理方法，其特征在于原水 浊度较高时，在所述的深层过滤前先将原水混凝澄清过滤；所述的深层过滤可 采用多介质过滤器或高效纤维过滤器进行过滤。
3. 根据权利要求1或2所述的高脱盐高产水率反渗透水处理方法，其特征在于 所述软化处理采用离子交换软化工艺，所述软化工艺是一级软化或二级软化； 可是固定床或浮动床；可是单层床或双层床；所述软化处理采用离子交换软化工艺前，可先用石灰软化工艺或苏打石灰软 化工艺进行预软化。
4. 根据权利要求3所述的高脱盐高产水率反渗透水处理方法，其特征在于所述 离子交换软化工艺可采用钠离子交换软化工艺，或/和采用氢型阳离子交换软化 工艺。
5. 根据权利要求4所述的高脱盐高产水率反渗透水处理方法，其特征在于所述 的含氢型离子交换软化处理后的软化水经空气鼓风或气体分离膜等脱碳工艺进 行脱碳处理，脱去二氧化碳。
6. 根据权利要求1所述的高脱盐高产水率反渗透水处理方法，其特征在于在反 渗透进水进入反渗透高压泵前可用反渗透进水泵将水送入5微米精密过滤器，以去除直径大于5微米的颗粒。
7. 根据权利要求1所述的高脱盐高产水率反渗透水处理方法，其特征在于在所 述反渗透进水进入反渗透高压泵前先加入极低量的阻垢剂，阻垢剂的量《1.5 ppm。
8. 根据权利要求7所述的高脱盐高产水率反渗透水处理方法，其特征在于所述 阻垢剂的量优选0.5 — lppm。
9. 一种高脱盐高产水率反渗透水处理设备，包括原水泵，深层过滤系统，离子 交换软化系统，加药系统，反渗透高压泵，高脱盐高产水率反渗透系统，其特 征在于所述离子交换软化系统可以为一级软化或二级软化，可以是固定床或浮 动床，可以是单层床或双层床；深层过滤系统是多介质过滤器或高效纤维过滤 器。
10. 根据权利要求9的高脱盐高产水率反渗透水处理设备，其特征在于原水浊 度较高时，可在所述深层过滤系统前加入一混凝澄清过滤系统；在原水硬度较 高时，在深层过滤系统前可采用石灰软化系统对进水预软化；在反渗透高压泵 前还可加入反渗透进水泵和5微米精密过滤器；所述离子交换软化系统可为钠 离子交换软化系统或/和氢型阳离子交换软化系统，在采用氢型阳离子交换软化 系统时可在软化系统后加入脱气系统，对软化水进行脱碳处理，所述脱气系统 包括脱气塔或脱气膜装置。
全文摘要
本发明涉及一种高脱盐高产水率反渗透水处理方法和设备，本发明的技术方案为原水经过深层过滤系统过滤，送入离子交换软化系统软化处理，去除硬度，经调节PH值后形成反渗透进水，再由反渗透高压泵增压后送入高脱盐高产水率反渗透系统中进行脱盐，调节高脱盐高产水率反渗透系统使反渗透回收率控制在75-90％。采用本发明的水处理方法和设备能有效处理污废水，浓水率在10-25％，在同等产水水量的条件下，比现有的反渗透系统原水消耗量小，对反渗透系统膜的损害也较小，更加经济实用。
文档编号C02F9/02GK101643284SQ20081014730
公开日2010年2月10日 申请日期2008年8月6日 优先权日2008年8月6日
发明者静 郭 申请人:静 郭