[发明专利]节能超高倍浓缩膜组件及其膜袋和水处理系统与方法

说明书

本发明属于水处理领域，一种节能高倍浓缩膜组件，包括膜壳、产水管和膜袋，膜壳用于容纳膜袋和产水管，膜袋将膜壳内空间分隔为高浓度侧和产水侧，膜袋具有敞口端，膜袋内部空间设有自敞口端开始延伸并使膜袋内表面贴合的粘接边，粘接边将产水侧分隔为相互连通的盐水注入区和混合液输出区，产水管的内腔包括互不联通的盐水通道和混合液通道，膜袋通过其敞口端与产水管的内腔连通，盐水注入区与盐水通道连通，混合液输出区与混合液通道连通，膜壳两端分别具有与高浓度侧连通的原水接口和浓水接口。本发明在产水侧注入盐水，降低了高浓度侧与产水侧的反渗透压，减小了待处理液从反渗透膜高浓度侧流向产水侧的驱动压力，节约了运行能耗。

技术领域

本发明属于水处理领域，尤其涉及一种节能超高倍浓缩膜组件及其膜袋、水处理系统与方法。

背景技术

随着环保政策的愈发严格，以及人们环保意识的逐渐增强，近年来，诸多行业要求对废水进行资源化利用，废水的近零排放也被提上了日程。在废水近零排放和资源化利用的过程中，反渗透技术得到了最广泛和有效的应用。目前在反渗透膜应用领域，卷式膜(RO)及碟管式膜组件(DTRO)以及网管式开放流道膜组件(STRO)占有主导市场。但上述的膜元件或组件在应用的过程中，还存在一些技术上的缺陷和不足：

1、不管是现有的普通卷式反渗透还是碟管式膜组件还是网管式开放流道膜组件，因其反渗透膜的高截留率，理论上几乎可以截留所有阴阳离子、有机物、悬浮物等所有污染因子，其产水侧几乎为纯净水，而进水侧/浓水侧盐分及其余污染物含量相对极高，造成了其与产水侧形成了较为严重的浓差极化，需要将溶剂(水)从高浓度侧(进水侧/浓水侧)压向低浓度侧(产水侧)的驱动压力就越大，故在一定的条件下，所需要的高压泵的扬程就越高，系统所消耗的电能就越大。

2、同理，现有所有反渗透膜的结构及其运行方式，在对待处理物料浓缩的过程中，研究的方向均在提高其运行压力以获得更高的浓缩倍率。现有90bar的处理系统中，考虑到其升压过程，氯化钠为主的含盐废水最终浓缩终点在80000mg/L左右，硫酸钠为主的废水浓缩终点在130000mg/L左右。其离各溶质的饱和浓度相差甚远，浓缩终点浓度无法再进一步提升，在不采用更高压力的系统的前提下，其后端的蒸发浓缩段的处理量无法再进一步缩减，蒸发器的投资成本和运行成本无法进一步下降。

3、现有所有反渗透膜的结构及其运行方式，产水侧透过液均为进水侧几乎绝对过滤后的产物，其盐分浓度很低，且产水侧流量有限，流速较低，在污水处理运行过程中，很容易导致产水侧造成微生物滋生，造成反渗透膜片产水侧微生物污堵和产水的污染。反渗透产水侧在特定压力的条件下，溶液(水)无条件透过，虽然在反渗透膜进水侧形成了错流过滤，但在垂直膜的表面，还是可能有很较大的分子或悬浮物，在高压状态下嵌入膜的过滤孔道，造成反渗透膜的及难恢复的污堵。

现有反渗透膜产品上述缺陷和不足，影响这反渗透膜在废水近零排放和资源化利用中的更广泛的推广和应用。因此，研究能够更节能、更能提高浓缩倍率、更能节约整体工艺投资成本、具有更高抗污堵性能的反渗透膜产品及其应用技术意义重大。

发明内容

为了解决现有技术存在的膜组件废水浓缩终点较低的问题，本发明提供一种节能超高倍浓缩膜组件及其膜袋、处理装置和处理系统与方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种节能高倍浓缩膜组件，包括膜壳、产水管和膜袋，所述膜壳用于容纳所述膜袋和所述产水管，所述膜袋将膜壳内空间分隔为位于其外部的高浓度侧和位于其内部空间的产水侧，所述膜袋具有敞口端，所述膜袋内部空间设有自所述敞口端开始延伸并使所述膜袋内表面贴合的粘接边，所述粘接边将所述产水侧分隔为相互连通的盐水注入区和混合液输出区，所述产水管的内腔包括互不联通的盐水通道和混合液通道，所述膜袋通过其敞口端与所述产水管的内腔连通，所述盐水注入区与所述盐水通道连通，所述混合液输出区与所述混合液通道连通，所述膜壳两端分别具有与所述高浓度侧连通的原水接口和浓水接口。