[发明专利]一种模块化高倍数连续膜浓缩装置

说明书

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装置。

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0.4m/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。