[发明专利]浓缩液回流循环式膜分离设备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体物料分离领域的膜分离设备及方法。

背景技术

膜分离设备在化工分离、水处理、物料提纯等领域的应用越来越广泛。目前，市场上的膜设备大体可分为中空纤维膜设备，平板式膜设备。其中，中空纤维膜设备按照小分子料液透过膜的方式不同可分为内压式膜设备和外压式膜设备；按照膜组件的安装位置不同，可分为浸渍型膜设备和外置型膜设备。板式膜设备多为浸渍型膜设备。上述各种膜设备均存在：当物料原液浓度太高时，造成膜污染严重，使得膜通量降低，有时会出现膜孔完全堵塞，膜通量为零(例如利用中空纤维膜设备处理聚驱采油废水时)，不得不改用其它分离方法的情况。针对膜通量低的情况时，需要对料液进行预处理，这无疑增加了料液(或废水)分离的工艺流程，同时也相应的增加了物料分离的运行费用(电费、药剂费等)。

目前，常用的膜设备的方法是：如图2所示，供料泵2将待处理或分离的料液由缓冲水箱1输送到膜组件4中，在膜组件4中实现膜的分离，分离后的水和小分子物料从渗透液输出管13输出，而尺寸大于膜孔径的物料会被截留在膜的输入端并形成浓缩液，该浓缩液经膜组件4分离的浓缩液流动到浓缩液出口4-2后，分成两路，一路经浓缩液输送管9和浓缩液排放管12排放或进行收集利用，另一路经浓缩液输送管9和回流管10回流到缓冲水箱1中，与待分离的原料液混合后，再由供料泵2输送到膜组件4中，再次进行分离。这种方案虽然不需要对料液进行预处理，但是由于无循环泵，膜设备通量随着压力的增加通量开始减少，导致膜的抗污染性能下降。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的膜设备在分离高浓度物料时，由于无循环泵，膜设备通量随着压力的增加通量开始减少，导致膜的抗污染性能下降的问题，进而提供一种浓缩液回流循环式膜分离设备及其方法。

本发明的技术方案是：

浓缩液回流循环式膜分离设备包括缓冲水箱、供料泵、循环泵、膜组件、供料泵吸水管、供料泵压水管、循环泵吸水管、循环泵压水管、浓缩液输送管、回流管、循环管、浓缩液排放管和渗透液输出管，所述供料泵的输入端通过供料泵吸水管与缓冲水箱连接，所述供料泵的输出端通过供料泵压水管与循环泵吸水管连接，循环泵的输入端与循环泵吸水管连接，循环泵的输出端与循环泵压水管的输入端连接，循环泵压水管的输出端与膜组件的进液口连接，浓缩液输送管的输入端与膜组件的浓缩液出口连接，回流管的输入端与浓缩液输送管的输出端连接，回流管的输出端与缓冲水箱连接，循环管的输入端与回流管连接，循环管的输出端与循环泵吸水管和供料泵压水管连接，浓缩液排放管的输入端与浓缩液输送管连接，渗透液输出管的输入端与膜组件的渗透液出口连接。

浓缩液回流循环式膜分离的方法，所述方法是通过以下步骤实现的：步骤一、供料泵以0.02MPa～2.70MPa的压力将待处理或分离的料液由缓冲水箱输送到循环泵；步骤二、循环泵将料液以0.02MPa～0.70MPa的压力输送到膜组件中，膜组件的膜管内的空塔流速为0.01m/s～12m/s；步骤三、料液在膜组件中流动，尺寸小于膜孔径的水和小分子物料会通过膜，到膜的另一侧，从而实现了膜的分离，分离后的水和小分子物料从渗透液输出管输出，而尺寸大于膜孔径的物料会被截留在膜的输入端并形成浓缩液；步骤四、经膜组件分离的浓缩液流动到浓缩液出口后，分成三路，一路经浓缩液输送管和浓缩液排放管排放或进行收集利用，另一路经浓缩液输送管、回流管、循环管、循环泵吸水管、循环泵和循环泵压水管进入膜组件中，继续在膜组件的膜管内进行循环分离，还有一路经浓缩液输送管和回流管回流到缓冲水箱中，与待分离的原料液混合后，再由供料泵、循环泵升压后输送到膜组件，再次进行分离，其中浓缩液出口的压力为0.01MPa～0.5MPa；步骤五、膜的渗透液通过输送管输送到总管道或储存设备中，渗透液出口压力为0～0.1MPa。

本发明与现有技术相比具有以下效果：一、本发明通过循环泵控制料液的流速和压力，使待处理料液在膜内循环，循环泵使膜内的液体流量增加，膜的表面流速增大，高速水流对膜表面的冲刷，降低了污染物在膜表面的吸附，减轻膜污染，提高了膜通量，从而提高了膜使用寿命，膜使用寿命可达到4-6年。二、利用本发明对料液进行分离前，无需对料液进行预处理。三、本发明设备自动化程度高，运行管理简便。四、本发明可用于高浓度料液(或废水)的分离、处理。例如化工分离，工业废水、生活废水以及垃圾渗滤液处理、废水回用以及浓缩液的回收利用，食品提纯等。四、本发明能提高渗透液的产率(对污水处理而言，可以提高清水的产水率)。

附图说明