帶有濃縮液分級和濃縮液再循環(huán)、可轉換的級或兩者的膜過濾系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本說明書涉及膜過濾，例如反滲透或納米過濾。
【背景技術】
[0002]反滲透(RO)和納米過濾(NF)膜典型地以元件(也稱為膜組件)的形式使用，諸如螺旋卷式元件、空心纖維元件或管狀元件。典型地在I到8個之間的許多個元件串聯(lián)地安裝在壓力容器(備選地稱為殼體)中，其帶有進液口、濃縮液出口、以及滲透液出口。多個壓力容器可并聯(lián)地連接在一起以在過濾系統(tǒng)中形成體(備選地稱為級)。過濾系統(tǒng)的各級共同地稱作膜阻礙。
[0003]過濾系統(tǒng)可具有以各種構造連接在一起的多個級。在濃縮液分級(備選地稱為多級陣列)中，供水首先被栗送入元件的第一級中。來自各個上游級的濃縮液被供給到各個下游級。末級的濃縮液接口配備有濃縮液閥門。穿過膜阻礙的流動和壓力由進給栗和濃縮液閥門控制。滲透液從各個級流動至公共的滲透液主水道。濃縮液分級增加滲透液回收。帶有例如80%或更多的高回收率的過濾系統(tǒng)典型地具有至少兩個級。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]雖然濃縮液分級增加系統(tǒng)的回收率，但是濃縮液的流量在各個級中下降。對于一些類型的廢水，在高回收過濾系統(tǒng)中的流量可不足以防止末級中的污堵。
[0005]在本說明書描述的過濾系統(tǒng)中，兩個或更多個級連接在一起以便提供濃縮液分級。末級具有構造成提供濃縮液再循環(huán)的再循環(huán)栗和導管。在另一個過濾系統(tǒng)中，布置系統(tǒng)的閥和導管來允許給水流動穿過第一級的一部分和末級的順序被轉換。該部分可以是整個第一級或者小于整個第一級。優(yōu)選地，有或沒有流動的順序轉換，系統(tǒng)在最后接收濃縮液的級中提供濃縮液分級和濃縮液再循環(huán)。
[0006]在本說明書描述的過濾過程中，給水分成滲透液和第一濃縮液。第一濃縮液分成滲透液和第二濃縮液。第二濃縮液部分的一部分被回收并與第一濃縮液混合。在另一個過程中，流動的順序有時在過濾系統(tǒng)的第一級的一部分和末級之間轉換。該部分可以是整個第一級，或者是小于整個第一級的一部分。優(yōu)選地，在各個順序中，系統(tǒng)實施具有濃縮液分級和濃縮液再循環(huán)兩者的過濾過程。
【附圖說明】
[0007]圖1是過濾系統(tǒng)的示意性的過程流程圖。
[0008]圖2是第二過濾系統(tǒng)的示意性的過程流程圖。
[0009]圖3是第三過濾系統(tǒng)的示意性的過程流程圖。
【具體實施方式】
[0010]參考圖1，過濾系統(tǒng)10處理給水12以產(chǎn)生流出物14。過濾系統(tǒng)具有進給栗22、第一級16、末級20、再循環(huán)栗24和鹽水26。系統(tǒng)10優(yōu)選地還具有一個或更多個中間級18。在系統(tǒng)10中，末級20可稱為第三級，但是在其它系統(tǒng)中末級20可以是第二級、第四級或另一個級。而且在系統(tǒng)10中，中間級18可稱為第二級、但是其它系統(tǒng)中中間級可包括第二級、第三級、第四級或更多的級。
[0011]各個級包括一個或更多個膜過濾元件的組，膜過濾元件例如是納米過濾或反滲透元件。級中的多個元件典型地在壓力容器中串聯(lián)地提供。較大的級可包括并聯(lián)地用水管連接的多個壓力容器，例如帶有連接至8個壓力容器中的每一個的入口的進液歧管、連接至8個壓力容器中的每一個的濃縮液出口的濃縮液歧管、以及連接至8個壓力容器中的每一個的滲透液出口的滲透液歧管。第一級16優(yōu)選地大于(S卩，具有更多的相同大小的元件)中間級18。末級20優(yōu)選地大于中間級18。第一級16優(yōu)選地至少與末級20 —樣大。
[0012]過濾系統(tǒng)還具有閥Vl至V9和構造成提供下面描述的流動路徑的各種管道。閥Vl至V9可在完全打開和完全關閉的位置之間移動。然而，閥V9優(yōu)選地是可設置到各種中間位置的節(jié)流閥。穿過膜阻礙的流動和壓力由進給栗22或閥V9或它們兩者來控制。
[0013]在所示的第一構造中，閥V1、V3、V5和V7是打開的。閥V2、V4、V6和V8是關閉的。閥V9是至少部分地打開來以選擇的流量提供流出的鹽水。系統(tǒng)10還可在帶有閥V1、V3、V5和V7關閉、閥V2、V4、V6和V8打開、以及閥V9至少部分地打開的第二構造中運轉。在兩種構造中，鹽水26的流量優(yōu)選地是給水22的流量的20%或更少。給水22的80%或更多回收為滲透液14。
[0014]在第一構造中，進給栗22將給水12栗送至第一級16。第一級滲透液28產(chǎn)生并變成流出物14的一部分。第一級濃縮液30也產(chǎn)生并流動至中間級18。流動穿過中間級18的進液側的第一級濃縮液30分成第二級滲透液32和第二級濃縮液34。第二級滲透液32變成流出物14的一部分。第二級濃縮液34流動至再循環(huán)栗24。再循環(huán)栗24將第二級濃縮液34栗送至末級20。第三級滲透液36產(chǎn)生并變成流出物14的一部分。第三級濃縮液38部分地作為鹽水26排出，并且部分地返回至再循環(huán)栗24的進液側。由此第三級濃縮液38的一部分再循環(huán)至第三級20?？傊?，系統(tǒng)10運轉帶有在級16、18、20之間濃縮液分級并帶有在末級20中濃縮液再循環(huán)。
[0015]在第二構造中，系統(tǒng)10再次運轉帶有在級16、18、20之間濃縮液分級并帶有在最后接收濃縮液的級中濃縮液再循環(huán)。然而，在該情況下第三級20首先接收給水12 ;濃縮液分級的方向是從第三級20至第二級18至第一級16 ;以及第一級16運轉帶有濃縮液回收，備選地稱為進液和流出。
[0016]再循環(huán)栗24和流動的順序在當閥從第一構造移動至第二構造時在穿過第一級16和末級20之間轉換。然而，優(yōu)選地，穿過級16、18、20的進液側的流動的方向在當閥從第一構造移動至第二構造時不改變。雖然一些元件和壓力容器可構造用于可逆的流動，但是其它的具有僅運轉帶有沿一個方向的流動或者優(yōu)化用于沿一個方向的流動的諸如鹽水密封件或滲透液收集器的構件。在帶有多個中間級的系統(tǒng)中，在中間級之間的流動的順序也優(yōu)選地在當閥從第一構造移動至第二構造時不改變。元件、或管路或栗系統(tǒng)的相對數(shù)目也可優(yōu)化用于在多個中間之間沿一個方向的流動。
[0017]濃縮液分級的使用允許高回收率，例如80%或更多或者在85%至95%之間。在末級中的濃縮液再循環(huán)增加穿過末級的流量以有助于抑制污堵。因為第一和第二級在合理的進液側濃縮液運轉，所以總體滲透液質量保持較高。再循環(huán)栗的成本和能量消耗限于末級所需要的。然而，在一些情況中，末級可仍然污堵。至少有時轉換流動的順序允許末級被用給水沖洗以有助于進一步抑制、或在一些情況中移除污堵。特別地，盡管有濃縮液再循環(huán)，但是在很難處理的廢水中的一些可溶的有機化合物可導致末級中的污堵。然而，有時使末級暴露至未濃縮的給水將有機物污堵層從末級沖洗。在系統(tǒng)10中，末級20可與第一級16轉換并接收未濃縮的給水12高達系統(tǒng)10的運轉時間的一半。
[0018]為了便于轉換，第一級16和第二級20優(yōu)選地是相同大小，或至少大約相同的大小。如果第一級16顯著地大于末級20，那么末級可與小于整個第一級16的第一級16的一部分轉換。在該情況下，該部分優(yōu)選地是與末級20相同大小，或至少大約相同的大小。例如，與末級20轉換的第一級16的一部分(可以是整個第一級16或小于整個第一級)可具有許多個元件或壓力容器或兩者，其在末級20中相應的數(shù)目或多個數(shù)目的25%內(nèi)。
[0019]系統(tǒng)10可用來處理多種多樣的給水12。然而，系統(tǒng)10特別地適于提供來自很難處理的廢水的高(80%或更多)回收。給水12可具有200mg/L或更多的化學需氧量(COD)。難處理的廢水包括例如垃圾滲濾液、煉焦廠廢水、反滲透鹽水和冷卻塔排污水?？蛇x地，回收可進一步通過處理鹽水來增加，例如用熱蒸發(fā)器、結晶器、零液體排放器(ZLD)或物量-化學處理系統(tǒng)。
[0020]丞魁
在第一示例中，三級納米過濾(NF)系統(tǒng)10設計用于以大于200mg/L的化學需氧量(COD)、90m3/h的滲透液流量、以及90%回收來處理工業(yè)排出物。系統(tǒng)10布置為如在圖1中所示。進給栗22是額定為100m3/h的輸出和IlOm水頭的高壓栗。再循環(huán)栗24額定為IlOmVh的輸出和40m水頭。
[0021]系統(tǒng)具有126個標稱8英寸(20cm) NF螺旋卷式元件，其插入21個壓力容器。各個壓力容器串聯(lián)地保持6個元件。系統(tǒng)具有三個級16、18、20。第一級16和末級20各自具有并聯(lián)地用水管連接的8個壓力容器。中間級具有并聯(lián)地用水管連接的5個壓力容器。
[0022]第一和末級16、18是同一的，并且再循環(huán)栗24和流動的順序可在它們之間轉換。在一個閥構造中，如在圖1中所示，閥V1、V3、V5和V7是打開的，并且閥V2、V4、V6和V8是關閉的。給水12通過高壓進給栗22栗送入第一級16，來自第一級16的濃縮液供給至中間級18，并且來自中間級18的濃縮液穿過再循環(huán)栗24供給至末級20。在第二閥構造中，其中第一級16和末級20轉換，閥V2、V4、V6和V8打開，并且閥V1、V3、V5和V7關閉。給水12通過高壓栗來栗送入末級20，來自第三級20的濃縮液供給至中間級18，并且來自中間級18的濃縮液穿過再循環(huán)栗24供給至第一級16。在兩種構造中，閥V9是運轉來控制濃縮液流動的控制閥。在所有的級中實現(xiàn)每NF元件的6-8m3/h的高交叉流量的濃縮液。
[0023]在第二示例中，在圖2中顯示，第二系統(tǒng)40設計用于以超過200mg/L的C0D、90m3/h的滲透液流量、以及95%回