可在线反冲洗的反渗透脱盐系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可在线反冲洗的反渗透脱盐装置，包括高压泵、其浓水侧与所述高压泵出水端连接的反渗透膜组件、与所述反渗透膜组件产水侧连接的产水管和产水阀。所述高压泵出水端通过原水给水阀与反冲洗水筒的原水端连接，反冲洗水筒的淡水端通过反冲洗阀与反渗透膜组件产水侧连接；所述反冲洗水筒为空心耐高压圆筒，空心耐高压圆筒内设置有活塞。所述反渗膜组件为多个。本发明专利技术通过反冲洗水筒与高压泵和产品水管路之间的阀门切换，可以对反渗透膜的进行了反冲洗，从而提高了反渗透装置的对各种水质的适应性，延长了化学清洗周期，从而降低了系统运行费用，在实际应用中具有明显的经济效益和环境效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种反渗透系统，具体是一种可在线反冲洗的反渗透脱盐系统。
技术介绍
反渗透法脱盐系统在水处理工业中得到了广泛的应用，其原理是在外加压力作用下使水溶液中的某些组分选择性透过一种用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的膜(反渗透膜)，从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。目前，工业化的反渗透膜主要是不对称膜。即反渗透膜由一层很薄的致密表面(活性层)和一个至于其下的多孔支撑层构成。活性层作为对传质过程具有真正有选择性，基本上决定了膜的分离性能。相反，支撑层只是起着活性层的载体作用，基本不影响膜的分离性能。从制作工艺上讲，活性层是将均质的尽可能薄的聚合物膜涂到支撑体上。由于反渗透膜元件的上述结构，在反渗透的运行过程中，反渗透膜基本不能承受背压(支撑层向活性层的压力)，只能受到从活性层向支撑层的压力，否则活性层将出现剥离，从而造成反渗透膜组件报废。反渗透膜的污染方式可以分为以下两种。a.由于结晶作用(结垢)而形成的膜堵塞由于膜的选择性作用，在膜上总会发生体系中组分的浓缩(浓差极化作用)。对于悬浮态污染物来说，这种浓缩作用会直接导致形成覆盖层(污垢)。对于溶解的组分来说，只有在超过溶解度极限后才形成覆盖层(污垢)。污垢常常是在膜装置的最初几个单元形成，而污垢则是在最后几个单元中形成。b.由于污物(污垢)引起的膜堵塞进料中带入的悬浮态物质，或以胶体状溶解的物质，或由于微生物的滋生都会导致在膜上形成覆盖层，这在实际工程中是经常遇到的问题，给膜过程的可靠运转造成了很大的困难，这种覆盖层，对分离组分构成了相当大的附加阻力。通常，通量会下降到一个稳定的终值。以上两种污染方式对反渗透膜造成的污染，具体可以分为以下6类。a.悬浮固体和粒子b.胶体 c.成垢盐d.金属氧化物e.生物污染物f.有机污染物对于以上反渗透膜的污染，对系统的运行将起到消极影响。污染发展到一定的程度，需要对反渗透膜进行清洗，清洗方式可以分为以下三类。a.物理清洗通常使用透过液进入反渗透膜组件的料液侧，将反渗透膜表面上的污染物冲下来。b.化学清洗使用适宜的化学药剂，在一定的温度、流速下，使膜表面的污染物溶解或剥离，从而使反渗透膜的性能达到恢复。c.物理-化学清洗将物理和化学方法结合，提高清洗的效果。如在物理清洗时，在清洗液中加入表面活性剂。对于微滤、超滤膜，反冲是膜清洗的一种重要方式，可以取得很好的冲洗效果。在膜正常运行的情况下，料液在压力的驱动下，透过膜，从而得到透过液。膜运行的过程，同时也是膜受到污染的过程。料液中的污染物(或结晶)在膜表面附着。对于微滤、超滤膜，可以利用反冲对膜进行清洗。即在外压得作用下，使用膜的透过液从同膜正常工作相反的方向通过膜，使膜得到清洗。同膜的反冲同膜的成冲，对膜的清洗机理的区别如下a.在膜进行正冲时，清洗液在膜进料侧的表面流动，流动方向同膜的表面平行。b.在膜进行反冲时，清洗液从膜的产水侧进入进料侧，流动方向同膜的表面垂直。由于在对膜进行反冲时，清洗液的流动方向同膜表面垂直，与正冲相比，同膜表面结合紧密的污染物容易从膜表面剥离，从而使膜得到清洗。因此，对于微滤、超滤膜，反冲是一种常用的清洗方式。虽然反冲可以使膜达到有效的清洗，但常规的反冲方式不能应用到反渗透膜。反渗透是不对称结构，不能承受常规反冲过程对膜形成的背压。目前的反渗透膜组，由于不能实现反渗透膜的反冲洗，使得现有的反渗透系统对进入反渗透膜系统的水质要求较高。对于水处理系统，各地区的水质的千差万别，但无论采用什么样的预处理都很难保证反渗透膜不被污堵，如有机物或结垢，由于不能及时去除膜表面的污垢，所以现有的反渗透膜系统一般需运行3个月左右，就要停机用药物进行清洗。这样不仅增加了反渗透系统的运行成本，同时清洗药剂的排放对环境也不可避免地造成了影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能对反渗透膜组件的进行在线反冲洗的反渗透脱盐系统。为解决上述所要解决的技术问题，本专利技术的可在线反冲洗的反渗透脱盐系统，包括高压泵、其浓水侧与所述高压泵出水端连接的反渗透膜组件、与所述反渗透膜组件产水侧连接的产水管和产水阀。所述高压泵出水端通过原水给水阀与反冲洗水筒的原水端连接，反冲洗水筒的淡水端通过反冲洗阀与反渗透膜组件产水侧连接；所述反冲洗水筒为空心耐高压圆筒，空心耐高压圆筒内设置有活塞。所述反渗透膜组件为多个。所述反冲洗水筒的原水端设置有原水排放阀。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果(一)通过反冲洗水筒与高压泵和产品水管路之间的阀门切换，可以对反渗透膜的进行了反冲洗，从而提高了反渗透装置的对各种水质的适应性，延长了化学清洗周期，从而降低了系统运行费用，在实际应用中具有明显的经济效益和环境效益；(二)反渗透装置进行反冲洗的实现，可以大大降低反渗透进水水质要求，简化预处理过程，降低运行成本，对环境也起到一定的保护作用；(三)本专利技术不仅仅局限于水处理领域，还可用于物料浓缩等其他领域。附图说明图1是本专利技术可在线反冲洗反渗透脱盐系统的示意图。图2膜组件中膜元件序位与渗透压关系图。具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术作详细说明。本专利技术的可在线反冲洗的反渗透脱盐系统利用渗透原理，在反渗透膜的产水侧加压，使产品水侧的压力略低于反渗透膜浓水侧的压力，产品水在渗透压的作用下，从产品水侧向浓水侧流动，将浓水侧附着在膜表面的污垢冲掉，然后随浓水被一起排放掉。其目的在于降低反透系统对进水水质的要求，提高反渗透系统的适应性，延长化学清洗周期，该专利技术能够最大程度的降低投资成本和运行费用，进一步提高膜法水处理技术的经济效益和环境效益。反洗原理如下根据反渗透的溶解扩散分离机理，高压侧浓溶液中各组分先溶于膜中，再以分子扩散方式通过厚度为δ的膜，最后在低压侧进入稀溶液。在高压侧溶液-膜界面的溶液相及膜相的水和盐的浓度分别为cw、cs和cwm′、csm′，在低压侧溶液-膜界面的溶液相及膜相的水和盐的浓度分别为cwm″、csm″，同时设溶液和膜面之间水和盐能迅速建立平衡关系并遵循分配定律cwm′cw′=cwm′′cw′′=Kw]]>csm′cw′=csm′′cs′=Ks.]]>式中，Kw和Ks分别为水和溶质在膜于溶液间的分配系数。则任意组分(水或盐)的通量Ji主要取决于化学位梯度。Ji=-DiciRT×dμidy=-DiciRT---(1)]]>式中Ji——组分i的通量，mol/(cm2.s)；Di——组分i在膜内扩散系数cm2/s；ci——组分i的浓度，mol/l；dμi/y——化学位梯度；dci/y——浓度梯度；dp/y——压力梯度。由(1)式可见，水和盐的推动力有两部分组成，浓度梯度和压力梯度。对于水的传递，可进一步推导出Jw＝-A(Δp-Aπ)(2)Jw——水的通量，mol/(cm2.s)；Δp——膜两侧的压力差，MPa； Δπ——膜两侧溶液的渗透压差，MPa；A——膜的水渗透性常数，mol/(cm2.s.M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可在线反冲洗的反渗透脱盐系统，包括高压泵、其浓水侧与所述高压泵出水端连接的反渗透膜组件、与所述反渗透膜组件产水侧连接的产水管和产水阀，其特征是，所述高压泵出水端通过原水给水阀与反冲洗水筒的原水端连接，反冲洗水筒的淡水端通过反冲洗阀与反渗透膜组件产水侧连接；所述反冲洗水筒为空心耐高压圆筒，空心耐高压圆筒内设置有活塞。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮国岭，初喜章，赵河立，
申请(专利权)人：国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]