申請(qǐng)日2016.06.12

　　公開(kāi)(公告)日2016.11.09

　　IPC分類(lèi)號(hào)C02F1/44; C02F103/08

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種同步污水再生和海水淡化的系統(tǒng)及方法，通過(guò)增壓泵將原料液輸送到壓力協(xié)同滲透膜組件的低滲透壓側(cè)，由排出管回到原料液罐中;通過(guò)增壓泵將汲取液罐中的海水輸入到反滲透膜組件中，經(jīng)反滲透后濃縮的海水由濃水排出管直接送入壓力協(xié)同滲透膜組件中;在壓力協(xié)同滲透過(guò)程中，利用海水與污水的滲透壓差和外加壓力共同作用作為驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)污水中的水分透過(guò)正滲透膜進(jìn)入海水中，最后稀釋的海水回到汲取液罐中，同時(shí)反滲透產(chǎn)生淡水。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，膜污染較輕，能耗低，產(chǎn)水量高和高質(zhì)量水等特點(diǎn)，且同時(shí)利用污水和海水資源。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種同步污水再生和海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，包括存儲(chǔ)于原料液罐的廢水、存儲(chǔ)于汲取液罐的海水、壓力協(xié)同滲透膜組件及反滲透膜組件，汲取液罐內(nèi)的海水輸入到反滲透膜組件中，經(jīng)反滲透膜組件反滲透后產(chǎn)生的淡水另外收集，產(chǎn)生的濃縮的海水則輸入到壓力協(xié)同滲透膜組件的高滲透壓側(cè)，廢水則輸入到壓力協(xié)同滲透膜組件的低滲透壓側(cè)，在壓力協(xié)同滲透過(guò)程中，利用海水與污水的滲透壓差作為驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)污水中的水分透過(guò)壓力協(xié)同滲透膜組件中的正滲透膜進(jìn)入海水中，稀釋的海水回流至汲取液罐中，污水則回流至原料液罐。

　　2.如權(quán)利要求1所述的一種同步污水再生和海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，所述海水及所述廢水經(jīng)由各自的增壓泵分別輸入到所述反滲透膜組件及所述壓力協(xié)同滲透膜組件的低滲透壓側(cè)，則在壓力協(xié)同滲透過(guò)程中，利用海水與污水的滲透壓差及外加壓力共同作用作為驅(qū)動(dòng)力。

　　3.如權(quán)利要求1所述的一種同步污水再生和海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力協(xié)同滲透膜組件包括兩個(gè)相同的有機(jī)玻璃，兩個(gè)有機(jī)玻璃間設(shè)有正滲透膜。

　　4.如權(quán)利要求3所述的一種同步污水再生和海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，所述正滲透膜包括活性層及支撐層，所述廢水對(duì)著活性層，所述濃縮的海水朝向支撐層。

　　5.如權(quán)利要求1所述的一種同步污水再生和海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，所述污水為滲透壓低于30～45g/L的海水滲透壓的廢水。

　　6.如權(quán)利要求1所述的一種同步污水再生和海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，在所述反滲透膜組件用于排出所述濃縮的海水的排出管線(xiàn)上設(shè)置相應(yīng)的能量回收裝置，優(yōu)選地，將能量回收裝置回收的能量用于海水的前處理、后處理。

　　7.如權(quán)利要求1所述的一種同步污水再生和海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力協(xié)同滲透膜組件為板式壓力協(xié)同滲透膜組件或卷式壓力協(xié)同滲透膜組件，所述壓力協(xié)同滲透膜組件中的正滲透膜為聚酰胺正滲透膜或三醋酸纖維素正滲透膜;

　　所述反滲透膜組件為板式反滲透膜組件或卷式反滲透膜組件，所述反滲透膜組件中的反滲透膜為芳香聚酰胺膜或醋酸纖維素膜。

　　8.如權(quán)利要求1所述的一種同步污水再生和海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力協(xié)同滲透膜組件施加壓力范圍為1～10bar。

　　9.一種同步污水再生和海水淡化的方法，其特征在于，過(guò)程如下：

　　原料液側(cè)：以污水作為原料液，通過(guò)增壓泵將原料液罐中的污水輸入到壓力協(xié)同滲透膜組件的低滲透壓側(cè)，由排出管回到原料液罐中;

　　汲取液側(cè)：以海水作為汲取液，通過(guò)增壓泵將汲取液罐中的海水輸入到反滲透膜組件中，經(jīng)反滲透后濃縮的海水經(jīng)反滲透濃水排出管直接送入壓力協(xié)同滲透膜組件中，在壓力協(xié)同滲透過(guò)程中，利用海水與污水的滲透壓差和外加壓力共同作用作為驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)原料液中的水分透過(guò)正滲透膜進(jìn)入海水中，最后稀釋的海水回到汲取液罐中。

　　10.如權(quán)利要求9所述的一種同步污水再生和海水淡化的方法，其特征在于，對(duì)海水進(jìn)行前處理后再送入所述汲取液罐中;由所述反滲透膜產(chǎn)出的淡水根據(jù)需要進(jìn)行進(jìn)一步的后處理。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種同步污水再生和海水淡化的系統(tǒng)及方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種壓力協(xié)同滲透和反滲透技術(shù)相結(jié)合的同步污水再生和海水淡化處理的系統(tǒng)及方法。

　　背景技術(shù)

　　城市污水回用，是將城市污水深度處理再生后加以回用到生產(chǎn)系統(tǒng)或生活雜用，具有開(kāi)源節(jié)流的雙重作用，是水資源有效利用的重要形式之一，作為城市可靠的第二水源。眾所周知，地球表面72%被水覆蓋，絕大部分的水資源以海水形式存在，而淡水資源僅占水資源總量的0.5%，可直接利用的只有1%的淡水，海水淡化已經(jīng)成為解決全球水資源危機(jī)的重要途徑之一。然而傳統(tǒng)的城市污水再生并不能和海水淡化實(shí)現(xiàn)同步。

　　近幾年正滲透(Forward Osmosis，F(xiàn)O)由于其低能耗、低膜污染、設(shè)備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)正被廣泛應(yīng)用于廢水回用或水的純化、海水或苦咸水淡化、石油、發(fā)電、食品醫(yī)藥等領(lǐng)域，它還可以與反滲透(Reverse Osmosis，RO)聯(lián)用彌補(bǔ)反滲透原料液濃度不可過(guò)高的缺陷。在FO-RO工藝中，F(xiàn)O主要作為RO的前處理，具有雙重膜處理污水、低膜污染和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，相比于單獨(dú)RO海水淡化，由于FO裝置、膜等導(dǎo)致成本增加，因此唯有提高FO水通量，才能使得FO-RO工藝更加經(jīng)濟(jì)可行。然而FO膜的水通量受到膜材料、濃差極化(ICP和ECP)、網(wǎng)格墊片和鹽返混等限制。壓力協(xié)同滲透(Pressure assited osmosis，PAO)是在原料液側(cè)施加一定壓力，通過(guò)滲透壓與壓力共同作用，已被證明是提高現(xiàn)有FO膜的水通量的方式，有助于FO更好的應(yīng)用于工業(yè)上。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種壓力協(xié)同滲透和反滲透技術(shù)相結(jié)合的同步污水再生和海水淡化的處理方法，以更為簡(jiǎn)單的工藝、高水通量和較低的能耗實(shí)現(xiàn)污水的再生和海水的淡化處理。

　　為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種同步污水再生和海水淡化的系統(tǒng)，其特征在于，包括存儲(chǔ)于原料液罐的廢水、存儲(chǔ)于汲取液罐的海水、壓力協(xié)同滲透膜組件及反滲透膜組件，汲取液罐內(nèi)的海水輸入到反滲透膜組件中，經(jīng)反滲透膜組件反滲透后產(chǎn)生的淡水另外收集，產(chǎn)生的濃縮的海水則輸入到 壓力協(xié)同滲透膜組件的高滲透壓側(cè)，廢水則輸入到壓力協(xié)同滲透膜組件的低滲透壓側(cè)，在壓力協(xié)同滲透過(guò)程中，利用海水與污水的滲透壓差作為驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)污水中的水分透過(guò)壓力協(xié)同滲透膜組件中的正滲透膜進(jìn)入海水中，稀釋的海水回流至汲取液罐中，污水則回流至原料液罐。

　　優(yōu)選地，所述海水及所述廢水經(jīng)由各自的增壓泵分別輸入到所述反滲透膜組件及所述壓力協(xié)同滲透膜組件的低滲透壓側(cè)，則在壓力協(xié)同滲透過(guò)程中，利用海水與污水的滲透壓差及外加壓力共同作用作為驅(qū)動(dòng)力。

　　優(yōu)選地，所述壓力協(xié)同滲透膜組件包括兩個(gè)相同的有機(jī)玻璃，兩個(gè)有機(jī)玻璃間設(shè)有正滲透膜。

　　優(yōu)選地，所述正滲透膜包括活性層及支撐層，所述廢水對(duì)著活性層，所述濃縮的海水朝向支撐層。

　　優(yōu)選地，所述污水為滲透壓低于30～45g/L的海水滲透壓的廢水。

　　優(yōu)選地，在所述反滲透膜組件用于排出所述濃縮的海水的排出管線(xiàn)上設(shè)置相應(yīng)的能量回收裝置，優(yōu)選地，將能量回收裝置回收的能量用于海水的前處理、后處理。

　　優(yōu)選地，所述壓力協(xié)同滲透膜組件為板式壓力協(xié)同滲透膜組件或卷式壓力協(xié)同滲透膜組件，所述壓力協(xié)同滲透膜組件中的正滲透膜為聚酰胺正滲透膜或三醋酸纖維素正滲透膜;

　　所述反滲透膜組件為板式反滲透膜組件或卷式反滲透膜組件，所述反滲透膜組件中的反滲透膜為芳香聚酰胺膜或醋酸纖維素膜。

　　優(yōu)選地，所述壓力協(xié)同滲透膜組件施加壓力范圍為1～10bar。

　　本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供了一種同步污水再生和海水淡化的方法，其特征在于，過(guò)程如下：

　　原料液側(cè)：以污水作為原料液，通過(guò)增壓泵將原料液罐中的污水輸入到壓力協(xié)同滲透膜組件的低滲透壓側(cè)，由排出管回到原料液罐中;

　　汲取液側(cè)：以海水作為汲取液，通過(guò)增壓泵將汲取液罐中的海水輸入到反滲透膜組件中，經(jīng)反滲透后濃縮的海水經(jīng)反滲透濃水排出管直接送入壓力協(xié)同滲透膜組件中，在壓力協(xié)同滲透過(guò)程中，利用海水與污水的滲透壓差和外加壓力共同作用作為驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)原料液中的水分透過(guò)正滲透膜進(jìn)入海水中，最后稀釋的海 水回到汲取液罐中。

　　優(yōu)選地，對(duì)海水進(jìn)行前處理后再送入所述汲取液罐中;由所述反滲透膜產(chǎn)出的淡水根據(jù)需要進(jìn)行進(jìn)一步的后處理。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

　　本發(fā)明的同步污水再生和海水淡化的處理方法，是以低滲透壓的污水作為原料液，高滲透壓的海水作為汲取液，利用海水和污水的滲透壓差和原料液側(cè)的施加壓力作為驅(qū)動(dòng)力，以提高壓力協(xié)同滲透的水通量，使得污水中的更多的水分回用到海水中，加大了海水的稀釋?zhuān)瑥亩�降低了海水的滲透壓，進(jìn)而降低反滲透所需能耗，促使反滲透有更高的產(chǎn)水量;同時(shí)由于反滲透的濃縮汲取液作用，保證了壓力協(xié)同滲透過(guò)程中汲取液所需的滲透壓，且利用反滲透濃鹽水的排放的流體狀態(tài)，減少了壓力協(xié)同滲透汲取液側(cè)的泵的使用，工藝簡(jiǎn)單，膜污染較輕，能耗低，產(chǎn)水量高和高質(zhì)量水等特點(diǎn)，且同時(shí)利用了污水和海水資源。