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膜分離凈化高溫凝結(jié)水的方法

文檔序號(hào):4831892閱讀:289來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):膜分離凈化高溫凝結(jié)水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種利用膜分離凈化技術(shù)處理高溫凝結(jié)水的方法,屬于水處理及節(jié)能領(lǐng)域。
背景技術(shù)
目前,化工、火電等行業(yè)廣泛采用過(guò)熱蒸汽作為熱動(dòng)力和熱源使用,過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)功耗和熱交換后變?yōu)槔淠?,其溫度?0℃~95℃之間,如果未受污染,蒸汽凝結(jié)水近于純凈的蒸餾水。但大多數(shù)企業(yè)的蒸汽凝結(jié)水因?yàn)楣艿栏g、物料泄漏、管理不善等原因,存在著少量油、固體雜質(zhì)、膠體、可溶性小分子有機(jī)物和無(wú)機(jī)離子等污染物,所以不能直接進(jìn)鍋爐再循環(huán)利用,致使現(xiàn)今大多數(shù)企業(yè)的高溫凝結(jié)水大多數(shù)就地排放,不僅浪費(fèi)了大量的水資源和熱能,也給環(huán)境造成了一定程度的熱污染。
一般來(lái)說(shuō),飽和凝結(jié)水尚含有蒸汽熱能的20%左右,而傳統(tǒng)的鍋爐水處理設(shè)備僅能處理50℃以下的凝結(jié)水,因此需對(duì)凝結(jié)水在處理前進(jìn)行冷卻降溫處理,需要配置大型換熱設(shè)備,不僅增加了設(shè)備投資,而且常造成水質(zhì)惡化,并浪費(fèi)了大量有用的熱能。鑒于此種結(jié)果,專(zhuān)利號(hào)為200410030636.7的發(fā)明專(zhuān)利采用水處理工段失效尚未再生的陰離子樹(shù)脂床脫除蒸汽冷凝液中的微量油及有機(jī)物,但該方法實(shí)施為間歇性操作過(guò)程,樹(shù)脂再生過(guò)程比較繁瑣,且凝結(jié)水中的油容易堵塞樹(shù)脂孔道,對(duì)樹(shù)脂造成不可恢復(fù)性危害;專(zhuān)利號(hào)為02236450.1的實(shí)用新型公開(kāi)了一種高溫凝結(jié)水除鐵裝置,采用能與鐵離子快速反應(yīng)的填料來(lái)除去高溫凝結(jié)水中的鐵離子,但該裝置主要針對(duì)高溫凝結(jié)水中的鐵離子的去除而設(shè)計(jì),而對(duì)油、膠體、可溶性小分子有機(jī)物和無(wú)機(jī)離子的去除效果很差,同時(shí)也存在著油包覆填料使鐵離子不能有效進(jìn)行的弊端;中石油天然氣有限公司撫順石化分公司引進(jìn)國(guó)外技術(shù),采用活性炭過(guò)濾器預(yù)處理加粉末樹(shù)脂覆蓋過(guò)濾器深度處理高溫凝結(jié)水,能有效去除凝結(jié)水中的鐵、硅、油等雜質(zhì);但由于活性炭和樹(shù)脂吸附過(guò)濾的容量有限,要頻繁更換濾料,存在著操作運(yùn)行繁瑣和對(duì)附屬設(shè)施要求高的問(wèn)題。
以上各種方法實(shí)質(zhì)上均采用活性炭、樹(shù)脂等材料吸附去除凝結(jié)水的雜質(zhì),吸附材料不可避免地存在飽和吸附容量的問(wèn)題,而鍋爐補(bǔ)水的水質(zhì)可靠性要求又很高,這就不可避免地要為以上系統(tǒng)配備完善的在線監(jiān)測(cè)儀器,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)吸附材料何時(shí)失效,并及時(shí)更換吸附材料。一般高溫凝結(jié)水中的油含量在15ppm左右(最高可達(dá)35ppm),并存在著不同程度的水質(zhì)波動(dòng),水中含油量較高時(shí),其中的油多以分散態(tài)和乳化態(tài)存在,而吸附材料的孔隙一般很小,大的油粒會(huì)很快將外部吸附孔道堵死,使吸附材料內(nèi)部孔道失去作用,吸附能力下降,造成吸附材料產(chǎn)生“饑餓”性飽和,從而大大縮短吸附材料的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是結(jié)合高溫凝結(jié)水的水質(zhì)特點(diǎn),提供一種利用膜分離技術(shù)凈化高溫凝結(jié)水的方法,解決常規(guī)的吸附處理方法效果不穩(wěn)定,吸容量小,容易被油粒堵塞孔道,需頻繁更換吸附材料及配備在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的問(wèn)題,為相關(guān)企業(yè)的高溫凝結(jié)水處理與回用提供一條穩(wěn)定、有效的途徑。
本發(fā)明所說(shuō)的高溫凝結(jié)水是指由水蒸汽凝結(jié)而得的溫度為50℃~95℃的熱水。
本發(fā)明利用膜分離處理高溫凝結(jié)水的方法如下將高溫凝結(jié)水在壓力為0.01~1.5MPa的條件下,送入孔徑為0.01~1μm的微濾或超濾膜進(jìn)行過(guò)濾,去除水中的大部分油、膠體及懸浮物雜質(zhì),從微濾或超濾膜處理的滲透出水在壓力為0.3~4MPa的條件下,進(jìn)入納濾膜組件進(jìn)行深度處理,進(jìn)一步過(guò)濾去除水中的溶解性小分子、有機(jī)物和無(wú)機(jī)離子等雜質(zhì),出水達(dá)到鍋爐給水指標(biāo),進(jìn)鍋爐回用。
微濾或超濾膜膜過(guò)濾過(guò)程可采用死端過(guò)濾或錯(cuò)流過(guò)濾的運(yùn)行方式。
死端過(guò)濾方式是高溫凝結(jié)水的料液被泵入膜的進(jìn)料側(cè),透過(guò)液進(jìn)入膜的透過(guò)側(cè),被截留的未透過(guò)物滯留于進(jìn)料側(cè)的膜面上。
死端過(guò)濾膜考慮到膜面清洗的方便,膜的形式為中空纖維或者管式;錯(cuò)流過(guò)濾方式是高溫凝結(jié)水的料液被泵入膜的進(jìn)料側(cè),透過(guò)液進(jìn)入膜的透過(guò)側(cè),未透過(guò)液在泵壓力推動(dòng)下平行于膜面繼續(xù)流動(dòng),最后從膜的進(jìn)料側(cè)的出口排出并返回料液罐,料液在料液罐與膜過(guò)濾器之間不斷循環(huán),所含的污染物逐漸變濃,直至膜通量降低到一定程度后,將濃縮的污水排放并對(duì)膜進(jìn)行清洗。
錯(cuò)流過(guò)濾的膜面流速為0.5-5m/s;膜的形式為中空纖維、管式或者卷式膜。對(duì)于含油量較高(>20mg/L)的高溫凝結(jié)水,此水中的油多以分散態(tài)和乳化態(tài)存在,比較容易污染膜表面,采用錯(cuò)流過(guò)濾的運(yùn)行方式,可以減輕膜污染;而對(duì)于含油量較低(<10mg/L)的高溫凝結(jié)水,水樣中油多以溶解態(tài)存在,一般采用死端過(guò)濾的運(yùn)行方式,這樣能耗可以降到錯(cuò)流過(guò)濾的1/10甚至更低。對(duì)于含油量在10mg/L~20mg/L的蒸汽凝結(jié)水,可結(jié)合實(shí)際情況選用死端過(guò)濾或錯(cuò)流過(guò)濾的操作方式。
經(jīng)微濾和超濾膜過(guò)濾處理后的滲透出水的含油量可降至5mg/L以下,而且基本以溶解態(tài)存在,固體懸浮物含量降至<5mg/L,因此可以保證納濾膜的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
以上的微濾膜、超濾膜和納濾膜所采用的材料為聚醚砜、陶瓷、金屬或其復(fù)合材料,從根本上解決了高溫條件下膜材料易水解和膜孔結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生變化的問(wèn)題,而且在高溫條件下,微濾膜、超濾膜和納濾膜的通量為常溫下的3-5倍,特別是納濾膜在高溫下對(duì)污染物的截留效果明顯提高,因此,所需膜面積較小,對(duì)于一般企業(yè)來(lái)說(shuō),設(shè)備和操作費(fèi)用也變得容易接受。
納濾膜過(guò)濾采用錯(cuò)流過(guò)濾運(yùn)行方式,膜的形式為中空纖維、管式或卷式。
整個(gè)過(guò)程在密閉容器內(nèi)運(yùn)行,避免接觸外界雜質(zhì)和引入新的雜質(zhì),僅排放少量的濃縮液。
本發(fā)明具有以下有益效果(1)由于在高溫條件下運(yùn)行,微濾或超濾膜和納濾膜的過(guò)濾通量更大,可以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化和降低操作費(fèi)用,且納濾膜深度處理對(duì)離子的截留率更高,因此可以達(dá)到更高的回用率和更好的出水水質(zhì)。
(2)整個(gè)系統(tǒng)密閉運(yùn)行,避免了水與外界接觸而引入新的污染,出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠。
(3)整個(gè)膜處理工藝運(yùn)行在高溫條件下,并采用耐高溫膜分離材料,保證了整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,并且由于膜分離系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng),所以不需要配備大量的在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀表,也不需要頻繁更換設(shè)備部件。
(4)對(duì)高溫凝結(jié)水中的油、膠體、懸浮物、小分子有機(jī)物和無(wú)機(jī)離子等雜質(zhì)都有很好的去除效果,出水水質(zhì)好,廣泛適用于化工、火電等行業(yè)的高溫凝結(jié)水處理。


圖1、圖2、圖3分別為高溫凝結(jié)水膜處理的三個(gè)實(shí)施例的工藝流程圖;其中A為高溫凝結(jié)水進(jìn)水,B為膜濃縮液,C為凈化回用的高溫凝結(jié)水出水,1為儲(chǔ)液罐,2、5為泵,3為微濾或超濾膜組件,4為中間液槽,6為納濾膜組件。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1(流程如圖1)將50L 85℃的蒸汽凝結(jié)水A通入膜處理系統(tǒng),蒸汽凝結(jié)水的水質(zhì)如表1“進(jìn)水水質(zhì)”欄所示。
如附圖1所示,微濾或超濾膜組件3采用孔徑為200nm的19通道管式陶瓷微濾膜,膜面積為1m2,由泵2提供過(guò)濾所需的壓力條件,工作壓力0.25MPa,采用錯(cuò)流過(guò)濾方式,即未透過(guò)液在微濾膜組件3與儲(chǔ)液罐1之間循,錯(cuò)流的膜面流速度2.5m/s,在此條件下陶瓷微濾膜的穩(wěn)定通量為0.8m3/h,出水水質(zhì)如表1“預(yù)處理出水水質(zhì)”欄所示。
微濾膜出水貯入中間液槽4,通過(guò)泵5使料液在中間液槽4與19通道陶瓷納濾膜組件6之間形成循環(huán),進(jìn)行納濾深度處理,工作壓力為1.5MPa,膜面積為2m2,采用錯(cuò)流過(guò)濾方式,陶瓷納濾膜的平均通量為0.5m3/(m2·h),出水水質(zhì)如表1“深度處理出水水質(zhì)”欄所示,符合工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB1576-2001)的規(guī)定,納濾膜滲透出水C直接回用做鍋爐補(bǔ)充水,納濾膜濃縮液B排放處理。整個(gè)系統(tǒng)的水回收率達(dá)87%。
表1


實(shí)施例2將50L65℃的蒸汽凝結(jié)水A通入膜處理系統(tǒng),蒸汽凝結(jié)水的水質(zhì)如表2“進(jìn)水水質(zhì)”欄所示。
如附圖2所示,微濾或超濾膜組件3采用聚醚砜中空纖維超濾膜,膜孔徑為20nm,膜面積為8m2,工作壓力0.03MPa,超濾膜組件3置于儲(chǔ)液罐1的高溫凝結(jié)水料液中,采用死端抽負(fù)壓過(guò)濾方式,由抽吸泵2提供過(guò)濾所需的壓力條件,在此條件下超濾膜的平均通量為1.2m3/h,出水水質(zhì)如表2“預(yù)處理出水水質(zhì)”欄所示。
上述超濾膜出水進(jìn)中間液槽4,經(jīng)泵5加壓給管式不銹鋼金屬納濾膜組件6供料,其間形成錯(cuò)濾循環(huán)。納濾膜組件6的膜面積為4m2,工作壓力為2.5MPa,在此條件下納濾膜的穩(wěn)定通量為0.6m3/h,出水水質(zhì)如表2“深度處理出水水質(zhì)”所示,符合工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB1576-2001)的規(guī)定,納濾膜滲透出水C直接回用做鍋爐補(bǔ)充水,納濾膜濃縮液B排放處理。整個(gè)系統(tǒng)的水回收率達(dá)92%。
表2

實(shí)施例3(流程如圖3)將50L75℃的蒸汽凝結(jié)水A通入膜處理系統(tǒng),蒸汽凝結(jié)水的水質(zhì)如表3“進(jìn)水水質(zhì)”欄所示。
如附圖3所示,微濾組件3采用孔徑為0.8μm的不銹鋼管式微濾膜,膜面積為0.5m2,工作壓力0.12MPa,采用死端過(guò)濾方式,由泵2提供過(guò)濾所需的壓力條件,在此條件下微濾膜的平均通量為1.2m3/h,出水水質(zhì)如表3“預(yù)處理出水水質(zhì)”所示。
微濾膜出水進(jìn)中間液槽4,經(jīng)泵5加壓后給聚醚砜卷式納濾膜組件6供料,其間形成錯(cuò)流過(guò)濾循環(huán)。膜面積為8m2,工作壓力為0.8MPa,在此條件下納濾膜的穩(wěn)定通量為0.5m3/h,膜滲透出水水質(zhì)如表3“深度處理出水水質(zhì)”所示,符合工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB1576-2001)的規(guī)定,納濾膜滲透出水C直接回用做鍋爐補(bǔ)充水,納濾膜濃縮液B排放處理。整個(gè)系統(tǒng)的水回收率達(dá)85%。
表3

權(quán)利要求
1.一種膜分離凈化高溫凝結(jié)水的方法,其特征在于將高溫凝結(jié)水在壓力為0.01~1.5MPa的條件下,送入孔徑為0.01~1μm的微濾或超濾膜進(jìn)行過(guò)濾,去除水中的大部分油、膠體及懸浮物雜質(zhì),從微濾或超濾膜的滲透出水在壓力為0.3~4MPa的條件下,送入納濾膜,以錯(cuò)流過(guò)濾方式進(jìn)行深度處理,進(jìn)一步過(guò)濾去除水中的溶解性小分子、有機(jī)物和無(wú)機(jī)離子等雜質(zhì),納濾膜濾出水回收作鍋爐給水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離凈化高溫凝結(jié)水的方法,其特征在于微濾或超濾膜采用聚醚砜、陶瓷、金屬或其復(fù)合材料膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離凈化高溫凝結(jié)水的方法,其特征在于納濾膜采用聚醚砜、陶瓷、金屬或其復(fù)合材料膜,膜的形式為中空纖維、管式或卷式。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分離凈化高溫凝結(jié)水的方法,其特征在于微濾或超濾膜采用死端過(guò)濾方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離凈化高溫凝結(jié)水的方法,其特征在于微濾或超濾膜采用錯(cuò)流過(guò)濾方式,錯(cuò)流膜面流速為0.5-5m/s。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離凈化高溫凝結(jié)水的方法,其特征在于微濾或超濾膜為中空纖維或管式膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分離凈化高溫凝結(jié)水的方法,其特征在于微濾或超濾膜采用中空纖維、管式或者卷式膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膜分離凈化蒸汽高溫凝結(jié)水的方法,將高溫凝結(jié)水先后經(jīng)過(guò)微濾或超濾膜預(yù)處理和納濾膜深度處理,去除水中的懸浮物、油、膠體、溶解性小分子有機(jī)物和無(wú)機(jī)離子等雜質(zhì)。本方法能夠有效解決常規(guī)處理方法處理效果不穩(wěn)定,需配備大量在線監(jiān)測(cè)儀表和頻繁更換吸附材料的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)處理出水達(dá)標(biāo)回用,從而節(jié)約大量鍋爐用水,同時(shí)回收高溫凝結(jié)水中熱能,為相關(guān)企業(yè)的高溫凝結(jié)水處理與回用提供了一條穩(wěn)定、有效的途徑。
文檔編號(hào)C02F1/44GK101088922SQ20071002484
公開(kāi)日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者邢衛(wèi)紅, 徐南平 申請(qǐng)人:南京九思高科技有限公司
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