(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010495165.6
(22)申请日 2020.06.03
地址 361000 福建省厦门市翔安区火炬高
新区（翔安）产业区翔岳路4号之9
(72)发明人 邱宗炼 陈俊祥 林科堡 曾志
(74)专利代理机构 厦门福贝知识产权代理事务
所(普通合伙) 35235
代理人 陈远洋
(51)Int.Cl.
C02F 1/44(2006.01)
B01D 61/58(2006.01)
C02F 9/04(2006.01)
C02F 101/20(2006.01)
C02F 101/30(2006.01)
(54)发明名称
及方法
(57)摘要
本发明公开了一种用于高盐废水的低压高
在进水端接收高盐废水并过滤出第一反渗透产
水和第一反渗透浓水；逆流反渗透膜装置，用于
接收第一反渗透浓水进行提浓处理，以产生第二
反渗透浓水和第二反渗透产水，并将第二反渗透
浓水通过逆流反渗透膜装置的产水端回流至反
渗透膜装置的进水端，以降低逆流反渗透膜装置
内反渗透膜两侧的渗透压差。该用于高盐废水的
低压高倍浓缩的系统和方法，突破了常规反渗透
膜工艺的局限，能够在较低的压力下对浓盐水进
一步提浓，可浓缩至接近饱和的程度，有效减少浓水体积，降低后续的处理成本，显著提升反渗
透膜的浓缩效果和运行稳定性。权利要求书1页 说明书6页 附图3页CN 111661900 A 2020.09.15
C N 111661900
A
1.一种用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统，其特征在于，包括：
反渗透膜装置，用于在进水端接收所述高盐废水并过滤出第一反渗透产水和第一反渗透浓水；
逆流反渗透膜装置，用于接收所述第一反渗透浓水进行提浓处理，以产生第二反渗透浓水和第二反渗透产水，并将所述第二反渗透浓水通过所述逆流反渗透膜装置的产水端回流至所述反渗透膜装置的进水端，以降低所述逆流反渗透膜装置内反渗透膜两侧的渗透压差。
2.根据权利要求1所述的用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统，其特征在于，所述逆流反渗透膜装置包括至少两组膜组件且相邻所述膜组件的浓水端与进水端依次连接，相邻所述膜组件之间产水端依次连接。
3.根据权利要求1所述的用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统，其特征在于，所述逆流反渗透膜装置的首端膜组件的产水端与所述反渗透膜装置的进水端连接。
4.根据权利要求1所述的用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统，其特征在于，所述逆流反渗透膜装置的浓水端与末端膜组件的产水端连接。
5.根据权利要求1所述的用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述反渗透膜装置前端的预处理装置，用于对将要进入所述反渗透膜装置的所述高盐废水进行预处理。
6.根据权利要求5所述的用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统，其特征在于，所述预处理装置包括依次连接的超滤组件和纳滤组件。
7.根据权利要求2所述的用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统，其特征在于，所述膜组件为中空纤维结构且两端由环氧树脂浇注密封。
8.根据权利要求4所述的用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统，其特征在于，所述末端膜组件的浓水端和产水端相互垂直分布，所述末端膜组件的浓水端和回流端平行设置。
9.一种用于高盐废水的低压高倍浓缩的方法，其特征在于，利用权利要求1-8中任一项所述用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统对所述高盐废水进行高倍浓缩，其特征在于，包括以下步骤：
S1：利用所述反渗透膜装置接收所述高盐废水并过滤出所述第一反渗透产水和所述第一反渗透浓水；
S2：利用所述逆流反渗透膜装置接收所述第一反渗透浓水进行提浓处理，以产生第二反渗透浓水和第二反渗透产水，并将所述第二反渗透浓水通过所述逆流反渗透膜装置的产水端回流至所述反渗透膜装置的进水端，以降低所述逆流反渗透膜装置内反渗透膜两侧的渗透压差。
10.根据要求9所述的用于高盐废水的低压高倍浓缩的方法，其特征在于，所述逆流反渗透膜装置包括至少两组膜组件且相邻所述膜组件之间的浓水端和进水端依次连接，相邻所述膜组件之间的产水端依次连接。
11.根据权利要求9所述的用于高盐废水的低压高倍浓缩的方法，其特征在于，所述逆流反渗透膜装置的首端膜组件的产水端与所述反渗透膜装置的进水端连接。
12.根据权利要求9所述的用于高盐废水的低压高倍浓缩的方法，其特征在于，所述逆流反渗透膜装置的浓水端与末端膜组件的产水端连接。
权 利 要 求 书1/1页CN 111661900 A
一种用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统及方法
技术领域
[0001]本发明属于高盐废水处理领域，具体涉及一种用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统及方法。
背景技术
[0002]在海水淡化和某些工业生产过程中往往会产生大量的、含盐量高的废水，高含盐废水指的是总含盐量(以氯化钠计)超过3.5％的废水，其含有大量的Na+、C1-、S042-等离子以及一些难以降解的有机物。未经处理直接排放，一方面，会造成土壤或者水体系统中生物、植物因脱水而死亡；另一方面，可能使得水体发生富营养化；此外，类似氯化钠等盐分经常是工业生产的原料，直接排放也会造成资源的浪费。因此，如何在对盐分有效回收的前提下，对高含盐废水进行合适的处理逐渐成为了工业生产过程中不可避免的问题。
[0003]目前，根据国内外的研究报道，处理高含盐废水的技术分别有生物法、膜法、蒸发法和离子交换法。其中，由于盐分会对微生物的正常新陈代谢功能会产生明显的抑制作用，往往需要对高盐废水稀释或进行其他预处理，这使得生物法处理含盐废水时的成本及占地面积大大提高。因此，目前更多地是应用物理化学技术对高含盐废水进行处理，主流的处理技术有膜处理技术、电化学技术、蒸发技术等。电化学技术处理含盐废水，不仅可以去除废水中的有机污染物，同时还能脱除废水中的盐分。采用铁碳微电解法进行处理高含盐有机废水的研究的结果表明，处理之后盐分和COD最佳的去除效果分别可以达到47％和57.6％，废水可生化性也能得到显著提升。虽然电化学对于高盐废水COD的去除效果良好，但该类方法普遍处理成本较高，难以在工业上进行推广。蒸发技术是通过加热的方式使得溶剂以及沸点较低的溶质汽化，在这个过程中绝大部分溶质被保留到蒸发容器中得以浓缩，经过蒸发之后的废水体积能够显著减小从而实现废水的近零排放。目前应用比较广泛的加热蒸发技术有多级闪蒸技术、低温多效蒸馏
技术、真空低温蒸发和机械式蒸汽再压缩(Mechanical Vapor Recompression，简称MVR)技术。采用低温蒸发器对高盐废水进行处理的结果表明，废水的TDS和CODCr去除率可高达99.9％和99.8％。通过连续运行设备最终得到了废水中的重结晶盐，含水率为15.6％。虽然蒸发器对溶质的去除效果显著，但是其吨水耗电量及设备成本相对其它方法更高。因此通常与膜分离技术结合在一起使用，通过膜分离减少处理量从而降低成本。
[0004]关于高盐废水零排放处理工艺，目前国内更多地以耦合工艺为主而不是单一工艺，并且其中以膜技术+蒸发耦合工艺为主。该工艺实现的关键在于如何减少蒸发进水量，通过膜技术确实能够有效对废水进行提浓从而降低蒸发进水量，但是高盐废水的渗透压较高，反渗透膜技术的应用需要克服渗透压的影响才能进行浓缩，往往只能将含盐量提浓到10％左右便难以继续提浓，如何克服这个缺点对废水进一步提浓、降低后续处理成本及占地，将逐渐成为一个严峻的问题。
发明内容
[0005]本申请的目的在于提供一种用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统及方法，以解决废水体积大，提浓到10％左右便难以继续提浓，从而影响蒸发进水量等问题。
[0006]根据本发明的一方面，本申请的实施例提出了一种用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统，包括：
[0007]反渗透膜装置，用于在进水端接收高盐废水并过滤出第一反渗透产水和第一反渗透浓水；
[0008]逆流反渗透膜装置，用于接收第一反渗透浓水进行提浓处理，以产生第二反渗透浓水和第二反渗透产水，并将第二反渗透浓水通过逆流反渗透膜装置的产水端回流至反渗透膜装置的进水端，以降低逆流反渗透膜装置内反渗透膜两侧的渗透压差。
[0009]在该方法中，利用逆流反渗透膜装置的第二反渗透浓水部分回流至逆流反渗透膜装置的产水端，回流的部分第二反渗透浓水和逆流反渗透装置的产水端的产水混合形成一股浓度较低的盐水，且这股浓度较低的盐水与初始高盐废水混合后通过反渗透膜装置进水端进入反渗透膜装置进行浓缩，使得整个系统的最终产水只有第一反渗透产水。突破了常规反渗透膜工艺的局限，实现在较低的压力下对浓盐水进一步提浓，可浓缩至接近饱和的程度，有效减少浓水体积，降低后续的处理成本。
[0010]进一步地，逆流反渗透膜装置包括至少两组膜组件且相邻膜组件的浓水端与进水端依次连接，相邻膜组件之间产水端依次连接。利用膜组件之间的浓水端与进水端依次连接，实现对第一反渗透浓水的进一步提浓操作，利用膜组件之间的产水端依次串联，便于第二反渗透浓水依次通过逆流反渗透膜装置的产水端回流至反渗透膜装置的进水端。[0011]进一步地，逆流反渗透膜装置的首端膜组件的产水端与反渗透膜装置的进水端连接。凭借该结构，便于第二反渗透浓水通过逆流反渗透膜装置的产水端回流至反渗透膜装置的进水端。
[0012]进一步地，逆流反渗透膜装置的浓水端与末端膜组件的产水端连接。凭借该连接关系，使得第二
反渗透浓水通过逆流反渗透膜装置的膜组件产水端进行回流工艺。[0013]进一步地，系统还包括设置在反渗透膜装置前端的预处理装置，用于对将要进入反渗透膜装置的高盐废水进行预处理。预处理装置用于去除高盐浓水中的硬度、颗粒物、悬浮物、COD、氨氮、重金属离子，使其满足反渗透膜装置的进水要求。
[0014]更进一步地，预处理装置包括依次连接的超滤组件和纳滤组件。超滤组件有效去除高盐废水中的悬浮物及胶体，纳滤组件处理去除高盐废水中的硬度和溶解性有机物。[0015]更进一步地，膜组件为中空纤维结构且两端由环氧树脂浇注密封。凭借该结构，将膜组件中浓缩端和产水端的水流分开，实现第二反渗透浓水的回流工艺。
[0016]更进一步地，末端膜组件的浓水端和产水端相互垂直分布，末端膜组件的浓水端和回流端平行设置。凭借该结构的设置，使得浓水端与产水端分开且浓水端与回流端处于同一流动平面，便于第二反渗透浓水的回流。
[0017]根据本发明的另一方面，本发明的实施例还提出一种用于高盐废水的低压高倍浓缩的方法，利用以上用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统对高盐废水进行高倍浓缩，包括以下步骤：
[0018]S1：利用反渗透膜装置接收高盐废水并过滤出第一反渗透产水和第一反渗透浓
水；
[0019]S2：利用逆流反渗透膜装置接收第一反渗透浓水进行提浓处理，以产生第二反渗透浓水和第二反渗透产水，并将第二反渗透浓水通过逆流反渗透膜装置的产水端回流至反渗透膜装置的进水端，以降低逆流反渗透膜装置内反渗透膜两侧的渗透压差。
[0020]进一步地，逆流反渗透膜装置包括至少两组膜组件且相邻膜组件之间的浓水端和进水端依次连接，相邻膜组件之间的产水端依次连接。利用膜组件之间的浓水端与进水端依次连接，实现对第一反渗透浓水的进一步提浓操作，利用膜组件之间的产水端依次串联，便于第二反渗透浓水依次通过逆流反渗透膜装置的产水端回流至反渗透膜装置的进水端。[0021]进一步地，逆流反渗透膜装置的首端膜组件的产水端与反渗透膜装置的进水端连接。便于第二反渗透浓水通过逆流反渗透膜装置的产水端回流至反渗透膜装置的进水端。[0022]进一步地，逆流反渗透膜装置的浓水端与末端膜组件的产水端连接。凭借该连接关系，使得第二反渗透浓水通过逆流反渗透膜装置的膜组件产水端进行回流工艺。[0023]本申请的实施例通过超滤+纳滤+常规反渗透+辅助逆流反渗透膜浓缩耦合工艺，首先高盐废水先通过超滤组件去除悬浮物及胶体，将超滤产水进行纳滤处理去除硬度和溶解性有机物，再将纳滤的产水进入常规反渗透膜装置进行初步浓缩，最后浓缩后的浓水进入辅助逆流反渗透膜装置进一步提浓。现有常规的反渗透膜往往只能将浓水含盐量浓缩至10％左右便难以继续浓缩，而本申请突破了常规反渗透膜工艺的局限，能够在较低的压力下对浓盐水进一步提浓，可浓缩至接近饱和的程度，有效减少浓水体积，降低后续的处理成本。
附图说明
[0024]包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。[0025]图1是本发明的一个实施例的用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统的框架图；[0026]图2是本发明的一个实施例的反渗透原理图；
[0027]图3是本发明的一个实施例的用于高盐废水的低压高倍浓缩的系统的结构示意图；
[0028]图4是本发明的一个实施例的逆流反渗透膜装置的膜组件结构示意图；
[0029]图5是本发明的一个实施例的逆流反渗透膜装置的膜组件断面示意图；
[0030]图6是本发明的一个实施例的用于高盐废水的低压高倍浓缩的方法的流程图。
具体实施方式
[0031]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，
本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]参考图1，图1示出了根据本发明一个具体的实施例的用于高盐废水的低压高倍浓
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