一种多级纳滤膜盐浓缩系统的制作方法

1.本实用新型属于盐浓缩技术领域，尤其是涉及一种多级纳滤膜盐浓缩系统。


背景技术：

2.纳滤膜是一种压力驱动型渗透膜，纳滤膜的运行通量与流体压差和渗透压相关，流体压差越大，膜运行通量越高，能耗越小，渗透压越高，膜运行通量越低，能耗越高。在氯碱、纺织印染行业，通常利用纳滤膜分离技术回收废水中的二价无机盐，如硫酸钠，由于废水为高盐废水，水质特点为水量大、含盐量高、成分复杂，同时含有一价盐、二价盐和有机物等，在采用纳滤膜进行分离回收无机盐时，导致膜系统渗透压较高，系统运行通量低，能耗高，无法实现连续在线运行，运行成本增加。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的问题是提供一种多级纳滤膜盐浓缩系统，即通过纳滤膜串联技术，降低膜系统两侧的渗透压，提高膜运行通量，实现较低能耗下的连续在线运行，有效降低运行成本。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种多级纳滤膜盐浓缩系统，包括一级纳滤浓缩系统和依次串联在一级纳滤浓缩系统后的一个或多个n级纳滤浓缩系统，其中，n为大于等于2的整数；
5.所述一级纳滤浓缩系统包括原液池、一级纳滤循环罐、一级纳滤膜组件和产水池，所述原液池的出水口通过给水泵与一级纳滤循环罐的第一进水口管路连接，所述一级纳滤循环罐的第二出水口通过高压泵与一级纳滤膜组件的浓缩侧进水口管路连接，所述一级纳滤膜组件的浓水侧出水口与一级纳滤循环罐的第二进水口管路连接，所述一级纳滤膜组件的产水侧出水口与产水池管路连接；
6.所述n级纳滤浓缩系统包括n级纳滤循环罐和n级纳滤膜组件，所述n级纳滤膜组件包括浓缩侧进水口、浓水侧出水口、产水侧出水口和产水侧进水口，所述n级纳滤循环罐的第一进水口通过给水泵与n-1级纳滤循环罐的第一出水口管路连接，所述n级纳滤循环罐的第二出水口通过高压泵与n级纳滤膜组件的浓缩侧进水口管路连接，所述n级纳滤膜组件的浓水侧出水口与n级纳滤循环罐的第二进水口管路连接，所述n级纳滤膜组件的产水侧进水口通过循环泵与n-1级纳滤循环罐的第三出水口管路连接，所述n级纳滤膜组件的产水侧出水口与n-1级纳滤循环罐的第三进水口管路连接；
7.最后一级的纳滤循环罐的第一出水口与浓水池管路连接，并关闭第三进水口和第三出水口。
8.进一步地，所述一级纳滤膜组件和n级纳滤膜组件均为中空纤维纳滤膜组件、板式纳滤膜组件、卷式纳滤膜组件或管式纳滤膜组件。
9.进一步地，所述一级纳滤膜组件和n级纳滤膜组件的截留率为98％、96％或者90％。
10.与现有技术相比，本实用新型具有的优点和有益效果是：
11.本实用新型首先通过一级纳滤浓缩系统将原液浓缩到一定浓度后，再通过后面串联的n级纳滤浓缩系统逐级浓缩，在n级纳滤浓缩系统中，为了减小系统中由于渗透压过高导致膜运行通量降低，能耗升高的问题，初始运行时将系统中纳滤膜组件的浓缩侧进水口和产水侧进水口同时给予等浓度的盐溶液，使膜在初始运行时两侧的渗透压为零，以降低运行过程中的渗透压，提高膜运行通量，降低能耗，同时有利于降低膜运行压力，从而实现较低压力下较高浓度盐溶液的浓缩，另外，本实用新型的多级纳滤膜盐浓缩系统可以实现连续在线运行，工艺流程简单，有效提高了盐浓缩效率，降低了运行成本。
附图说明
12.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
13.图1是本实用新型一种多级纳滤膜盐浓缩系统的运行流程图。
14.图2是实施例中一种三级纳滤膜盐浓缩系统的运行流程图。
15.图3是实施例中二级纳滤膜组件和三级纳滤膜组件的结构示意图。
16.图中：1-原液池；2-一级纳滤循环罐；3-一级纳滤膜组件；4-产水池；5-给水泵；6-第一进水口；7-第二出水口；8-高压泵；9-浓缩侧进水口；10-浓水侧出水口；11-第二进水口；12-产水侧出水口；13-产水侧进水口；14-第一出水口；15-循环泵；16-第三出水口；17-第三进水口；18-浓水池。
具体实施方式
17.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合图1-图3和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的技术方案及技术方案中的特征可以相互组合。
18.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体技术方案的限制。
19.下面将结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行描述，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，基于本实用新型所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。
20.本实用新型的技术方案提供了一种多级纳滤膜盐浓缩系统，包括一级纳滤浓缩系统和依次串联在一级纳滤浓缩系统后的一个或多个n级纳滤浓缩系统，其中，n为大于等于2的整数。
21.所述一级纳滤浓缩系统包括原液池1、一级纳滤循环罐2、一级纳滤膜组件3和产水池4，所述原液池1的出水口通过给水泵5与一级纳滤循环罐2的第一进水口6管路连接，所述一级纳滤循环罐2的第二出水口7通过高压泵8与一级纳滤膜组件3的浓缩侧进水口9管路连接，所述一级纳滤膜组件3的浓水侧出水口10与一级纳滤循环罐2的第二进水口11管路连接，所述一级纳滤膜组件3的产水侧出水口12与产水池4管路连接。
22.具体地，一级纳滤浓缩系统中，首先通过给水泵5将原液池1中的原液泵入到一级纳滤循环罐2中，然后通过高压泵8将一级纳滤循环罐2中的液体泵入到一级纳滤膜组件3的浓缩侧进水口9中，通过一级纳滤膜组件3的浓缩过滤，浓缩液通过浓水侧出水口10流回一级纳滤循环罐2，透过液通过产水侧出水口12流入产水池4中，通过一级纳滤浓缩系统首先对原液进行初步浓缩，当一级纳滤循环罐2内的盐溶液达到一定浓度后，逐级启动后面串联的n级纳滤浓缩系统。
23.所述n级纳滤浓缩系统包括n级纳滤循环罐和n级纳滤膜组件，所述n级纳滤膜组件包括浓缩侧进水口9、浓水侧出水口10、产水侧出水口12和产水侧进水口13，所述n级纳滤循环罐的第一进水口6通过给水泵5与n-1级纳滤循环罐的第一出水口14管路连接，所述n级纳滤循环罐的第二出水口7通过高压泵8与n级纳滤膜组件的浓缩侧进水口9管路连接，所述n级纳滤膜组件的浓水侧出水口10与n级纳滤循环罐的第二进水口11管路连接，所述n级纳滤膜组件的产水侧进水口13通过循环泵15与n-1级纳滤循环罐的第三出水口16管路连接，所述n级纳滤膜组件的产水侧出水口12与n-1级纳滤循环罐的第三进水口17管路连接。
24.具体地，在一级纳滤浓缩系统将原液浓缩到一定浓度后，再通过后面串联的n级纳滤浓缩系统进行逐级浓缩，首先将n-1级纳滤循环罐中的浓缩液通过第一出水口14和第三出水口16分别泵入到n级纳滤循环罐和n级纳滤膜组件的产水侧进水口13中，同时再将n级纳滤循环罐中的浓缩液泵入到n级纳滤膜组件的浓缩侧进水口9中，n级纳滤膜组件中的浓缩液通过浓水侧出水口10进入到n级纳滤循环罐中，透过液和n-1级纳滤循环罐中的浓缩液的混合液在产水侧出水口12处流回n-1级纳滤循环罐中，因此，在n级纳滤浓缩系统中，为了减小系统中由于渗透压过高导致膜运行通量降低，能耗升高的问题，初始运行时将系统中纳滤膜组件的浓缩侧进水口9和产水侧进水口13同时给予等浓度的盐溶液，使膜在初始运行时两侧的渗透压为零，以降低运行过程中的渗透压，提高膜运行通量，降低能耗，同时有利于降低膜运行压力，从而实现较低压力下较高浓度盐溶液的浓缩，另外，本实用新型的多级纳滤膜盐浓缩系统可以实现连续在线运行，工艺流程简单，有效提高了盐浓缩效率，降低了运行成本。
25.最后一级的纳滤循环罐的第一出水口14与浓水池18管路连接，并关闭第三进水口17和第三出水口16，最后一级的纳滤循环罐中的浓缩液达到浓缩浓度，直接排放至浓水池18中进行回收再处理。
26.进一步地，所述一级纳滤膜组件和n级纳滤膜组件均为中空纤维纳滤膜组件、板式纳滤膜组件、卷式纳滤膜组件或管式纳滤膜组件。
27.进一步地，所述一级纳滤膜组件和n级纳滤膜组件的截留率为98％、96％或者90％，其中，纳滤膜组件截留率是在测试液浓度(mgso4)：2000ppm，测试压力：0.4mpa，测试温度：25℃的测试条件下进行测试得到的。
28.需要说明的是，进入纳滤膜组件的产水侧和浓液侧的溶液可以为饱和盐溶液，这样浓液侧的盐可以结晶析出；并且此系统除了可以对盐溶液进行浓缩外，只要能够被纳滤膜截留的、溶解态的物质，均可以实现较低压力的浓缩。
29.实施例
30.如图2所示，采用三级纳滤膜盐浓缩系统对硫酸钠溶液进行浓缩，浓度从10000mg/l浓缩到90000mg/l，每一级的运行压力为1.2mpa，其中系统中的纳滤膜组件均采用如图3所
示的管式纳滤膜组件，纳滤膜的截留率为98％，其中，管式纳滤膜组件包括膜壳、通过环氧树脂固定在膜壳内的管式膜膜芯，膜壳两端固定有端头，浓缩侧进水口和产水侧出水口设置在一个端头上，浓水侧出水口和产水侧进水口设置在另一个端头上，使得在n级纳滤浓缩系统初始运行时，在膜管内侧和膜管内侧分别给予同等浓度的溶质流体作为浓缩液循环液和产液循环液，使得系统初始运行渗透压为零。
31.具体的运行过程如下：原液池中的原液为10000mg/l硫酸钠溶液，利用给水泵将原液以9t/h的流量泵入一级纳滤循环罐，一级纳滤循环罐内的料液经高压泵泵入一级纳滤膜组件的浓缩侧进水口，进行纳滤浓缩，透过液以8t/h的流量经过产水侧出水口外排到产水池中，浓缩液以3t/h的流量回流至一级纳滤循环罐。
32.待一级纳滤浓缩系统将硫酸钠原液浓缩至30000mg/l时，启动二级纳滤浓缩系统，将一级纳滤循环罐中的浓缩液分别由循环泵泵入二级纳滤膜组件的产水侧进水口和由给水泵以3t/h的流量泵入二级纳滤循环罐中，二级纳滤循环罐中的浓缩液经高压泵泵入二级纳滤膜组件的浓缩侧进水口，进行二级纳滤浓缩，其中二级纳滤膜组件的浓缩液以2t/h的流量回流至二级纳滤循环罐，透过液与一级纳滤循环罐泵入的浓缩液的混合液通过产水侧出水口流回一级纳滤循环罐。
33.待二级纳滤浓缩系统将硫酸钠溶液浓缩至60000mg/l时，启动三级纳滤浓缩系统，即分别将二级纳滤循环罐中的二级纳滤浓缩液由循环泵泵入三级纳滤膜组件的产水侧进水口中和由给水泵以1.5t/h的流量泵入三级纳滤循环罐，三级纳滤循环罐经高压泵泵入三级纳滤膜组件的浓缩侧进水口中，进行三级纳滤浓缩，其中三级纳滤膜组件的浓缩液回流至三级纳滤循环罐，透过液与二级纳滤循环罐泵入的浓缩液的混合液通过产水侧出水口以0.5t/h的流量回流至二级纳滤循环罐，待三级纳滤浓缩系统的浓缩液浓缩至90000mg/l时，以1t/h的流量外排至浓水池，其中整套系统水回收率为88.89％，硫酸钠回收率接近100％。
34.通过产水流量计方法定时监测二级纳滤膜组件的膜通量，如表1所示，二级纳滤膜系统在浓缩过程中产水通量基本无衰减，系统产水通量稳定。
35.表1二级纳滤膜组件的膜通量
36.时间/h026通量/(l/(m2*h))13.1013.6012.70
37.对比实施例1
38.与实施例相比，删除纳滤循环罐第三出水口与纳滤膜组件产水侧进水口的管路，其他运行条件相同，其中整套系统水回收率为60％，硫酸钠回收率为20％。
39.通过产水流量计方法定时监测二级纳滤膜组件的膜通量，如表2所示，与实施例相比，相同压力下，不对膜两侧渗透压进行干预调节，其膜运行通量下降明显，影响盐浓缩效率和系统运行能耗。
40.表2二级纳滤膜组件的膜通量
41.时间/h026通量/(l/(m2*h))8.205.152.98
42.对比实施例2
43.与实施例相比，删除纳滤循环罐第三出水口与纳滤膜组件产水侧进水口的管路，每一级的运行压力为1.3mpa，其他运行条件不变，其中整套系统水回收率为75％，硫酸钠回
收率为60％。
44.通过产水流量计方法定时监测二级纳滤膜组件的膜通量，如表3所示，与实施例相比，通过加大运行压力，提高膜运行通量，但是，长时间高压运行，会导致系统膜过滤元件透水能力衰退和老化，大大缩短膜过滤元件寿命。
45.表3二级纳滤膜组件的膜通量
46.时间/h026压力/(mpa)1.31.31.3通量/(l/(m2*h))9.606.404.39
47.以上为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种多级纳滤膜盐浓缩系统，其特征在于：包括一级纳滤浓缩系统和依次串联在一级纳滤浓缩系统后的一个或多个n级纳滤浓缩系统，其中，n为大于等于2的整数；所述一级纳滤浓缩系统包括原液池、一级纳滤循环罐、一级纳滤膜组件和产水池，所述原液池的出水口通过给水泵与一级纳滤循环罐的第一进水口管路连接，所述一级纳滤循环罐的第二出水口通过高压泵与一级纳滤膜组件的浓缩侧进水口管路连接，所述一级纳滤膜组件的浓水侧出水口与一级纳滤循环罐的第二进水口管路连接，所述一级纳滤膜组件的产水侧出水口与产水池管路连接；所述n级纳滤浓缩系统包括n级纳滤循环罐和n级纳滤膜组件，所述n级纳滤膜组件包括浓缩侧进水口、浓水侧出水口、产水侧出水口和产水侧进水口，所述n级纳滤循环罐的第一进水口通过给水泵与n-1级纳滤循环罐的第一出水口管路连接，所述n级纳滤循环罐的第二出水口通过高压泵与n级纳滤膜组件的浓缩侧进水口管路连接，所述n级纳滤膜组件的浓水侧出水口与n级纳滤循环罐的第二进水口管路连接，所述n级纳滤膜组件的产水侧进水口通过循环泵与n-1级纳滤循环罐的第三出水口管路连接，所述n级纳滤膜组件的产水侧出水口与n-1级纳滤循环罐的第三进水口管路连接；最后一级的纳滤循环罐的第一出水口与浓水池管路连接，并关闭第三进水口和第三出水口。2.根据权利要求1所述的一种多级纳滤膜盐浓缩系统，其特征在于：所述一级纳滤膜组件和n级纳滤膜组件均为中空纤维纳滤膜组件、板式纳滤膜组件、卷式纳滤膜组件或管式纳滤膜组件。3.根据权利要求1所述的一种多级纳滤膜盐浓缩系统，其特征在于：所述一级纳滤膜组件和n级纳滤膜组件的截留率为98％、96％或者90％。

技术总结
本实用新型提供一种多级纳滤膜盐浓缩系统，包括一级纳滤浓缩系统和依次串联在一级纳滤浓缩系统后的一个或多个N级纳滤浓缩系统，其中，N为大于等于2的整数；N级纳滤浓缩系统包括N级纳滤循环罐和N级纳滤膜组件，N级纳滤循环罐通过给水泵与N-1级纳滤循环罐管路连接，N级纳滤循环罐通过高压泵与N级纳滤膜组件的浓缩侧进水口管路连接，N级纳滤膜组件的浓水侧出水口与N级纳滤循环罐管路连接，N级纳滤膜组件的产水侧进水口通过循环泵与N-1级纳滤循环罐管路连接，N级纳滤膜组件的产水侧出水口与N-1级纳滤循环罐管路连接，本实用新型通过纳滤膜串联技术，降低膜系统两侧的渗透压，提高膜运行通量，实现较低能耗下的连续在线运行。实现较低能耗下的连续在线运行。实现较低能耗下的连续在线运行。


技术研发人员：刘恩华 高友志 冯勇轶 杨利娟
受保护的技术使用者：天津海普尔膜科技有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/7/14