回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)，包括通過管路依次連接的預(yù)過濾系統(tǒng)、循環(huán)罐、保安過濾器、加壓泵、納濾膜系統(tǒng)、透析液罐，其中，納濾膜系統(tǒng)的濃縮液出口還與循環(huán)罐連接。該系統(tǒng)采用膜分離技術(shù)從樹脂再生污酸、堿液中原樣回收酸、堿，無相變，易操作，投資少，效益高。
【專利說明】 回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型屬于廢酸廢堿回收利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，膜技術(shù)包括膜生物反應(yīng)器、反滲透、膜集成技術(shù)在我國城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢水的處理上已取得較大進展。采用膜處理技術(shù)處理城鎮(zhèn)生活污水，不但提高了污水的處理效果，大大減少了化學需氧量(COD)和氨氮的排放量，而且使污水處理后達到了回用水平，實現(xiàn)了生活污水的資源化。膜技術(shù)在處理城鎮(zhèn)生活污水上的應(yīng)用，是生活污水處理技術(shù)的重大技術(shù)進步，對改善當?shù)厮h(huán)境質(zhì)量有重要意義。另外一方面是膜技術(shù)在工業(yè)廢水處理上發(fā)揮了重要作用。我國工業(yè)廢水排放量大，有的地方污染物排放總量已遠遠超過當?shù)氐沫h(huán)境容量，這是一些地方水環(huán)境污染嚴重的重要原因。膜技術(shù)用于工業(yè)廢水處理，不但可以大幅度地削減污染物排放量，而且可以做到重復(fù)循環(huán)利用，對水資源緊缺地區(qū)有重要意義。
[0003]離交提取工序中樹脂再生時采用為5%左右的氫氧化鈉溶液和5%左右的鹽酸作為再生試劑，再生結(jié)束時產(chǎn)生大量的酸、堿含量在3-4%左右的廢水，該廢水含有大量蛋白、色素、金屬離子等雜質(zhì)。現(xiàn)工廠的酸、堿廢水未經(jīng)處理直接排放到環(huán)保處理中心，廢水中大量得酸、堿沒有有效回收，增加了污水處理的負擔，并且造成了的浪費。因此一種高效回收利用廢酸廢堿的方法是很有必要的。
[0004]膜分離技術(shù)是利用一張?zhí)厥庵圃斓?、有選擇透過性的有機膜。在外力推動下對混合物進行分離、提純、濃縮的一種新型分離技術(shù)，是根據(jù)混合物的物理性質(zhì)的不同用過篩的方法將其分離，或根據(jù)混合物的不同化學性質(zhì)分離開物質(zhì)。
[0005]隨著膜分離技術(shù)在水處理中。特別是工業(yè)廢水處理中的廣泛應(yīng)用，膜分離技術(shù)取得了很大的進展。
[0006]1、微濾(MF)膜應(yīng)用原理及特點
[0007]微濾又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。在壓差的推動下，原料液中的溶劑和小的溶質(zhì)粒子從高壓的料液側(cè)透過膜到低壓側(cè)，所得到的液體一般稱為濾出液或透過液，而大的粒子組分被膜截留，達到溶液的凈化目的。除此之外，還有膜表面層的吸附截留和架橋截留，以及膜內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的截留。微孔濾膜因孔徑固定，可保證過濾的精度和可靠性。微濾過程的截留機理是篩分作用，決定膜分離效果的是膜物理結(jié)構(gòu)、孔形狀和大小。
[0008]微濾的過濾精度在0.1?10 μ m范圍內(nèi)，其所用的膜為微孔膜，平均孔徑0.02?10 μ m，能夠截留直徑0.05?IOym的微?；蛳鄬Ψ肿淤|(zhì)量大于100萬的高分子物質(zhì)，操作壓差一般為0.01?0.2MPa。原料液在壓差作用下，其中水(溶劑)透過膜上的微孔流到膜的低壓側(cè)，作為透過液，而大于膜孔的微粒則被截留，從而有效去除水中的微粒、膠體、細菌微生物及其它懸浮雜質(zhì)，實現(xiàn)原料液中的微粒與水溶劑的分離，而且微濾對高濁度高黏度水質(zhì)有較好的適應(yīng)性及抗污染能力。
[0009]微濾過程操作分死端過濾和錯流過濾兩種方式。在死端過濾時，水和小于膜孔的溶質(zhì)粒子在壓力的推動下透過膜，大于膜孔的溶質(zhì)粒子被截留，通常堆積在膜面上。隨著時間的增加，膜面上堆積的顆粒越來越多，膜的滲透性能將下降，這時必須停下來對膜進行表面清洗或更換。錯流過濾是在壓力推動下料液平行于膜面流動，把膜面上的滯留物帶走，從而使膜污染保持在一個較低的水平。其中，采用錯流過濾及高效的空氣反沖洗能提供持續(xù)的運行能力并保證產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，具有占地面積小，能耗低和運行費用少等特點。常用于水中懸浮物微小粒子和細菌的去除，當作為反滲透的預(yù)處理系統(tǒng)時，可替代傳統(tǒng)的絮凝沉淀、機械過濾和精濾工藝，大大減少設(shè)備占地面積；產(chǎn)水水質(zhì)高并且水質(zhì)穩(wěn)定；同時還能延長反滲透系統(tǒng)的使用壽命；系統(tǒng)自動化控制程度高，可以降低勞動強度和勞動成本并降低運行費用，是新一代的高效水處理系統(tǒng)。
[0010]2、超濾(UF)膜應(yīng)用原理及特點
[0011]超濾是指在外界動力(壓力)作用下截留水中膠體顆粒，水和小的溶質(zhì)粒子透過膜的分離過程。該分離過程主要包括在膜表面及微孔內(nèi)的吸附、在孔中停留而被去除(阻塞)、在膜表面的機械截留(篩分)。它可以去除98%以上的有機物，99.99%以上的微生物，能確保產(chǎn)水SDI(污泥密度指數(shù))小于1。超濾膜的結(jié)構(gòu)基本上和滲透膜相同，所不同的是超濾膜的表皮層較厚，約1 μ m，孔隙孔徑在0.005?0.01 μ m之間。在超濾分離過程中，相對分子質(zhì)量小于300?500的溶質(zhì)易透過膜，超濾膜兩側(cè)的滲透壓差較小，所以超濾的操作壓力較反滲透小的多，一般控制在0.04?0.7MPa范圍內(nèi)。根據(jù)不同廠家生產(chǎn)的膜特點，決定工藝的臨界壓力，當?shù)陀谂R界壓力或臨界流量時，可逆再生，采用反洗獲得穩(wěn)定流量；高于臨界壓力或臨界流量，不可逆再生，采用化學清洗。實際運行過程常以時間為周期，分別進行自動反洗和化學清洗。其工藝特點是過程無相變，可以在常溫及低壓下進行因而耗能低；物質(zhì)在濃縮分離過程中不發(fā)生質(zhì)的變化，適合熱敏物質(zhì)的處理；能將不同分子量的物質(zhì)分級分離；在使用過程中超濾膜無雜質(zhì)脫落，保證超濾液的純凈。常用于水中懸浮物、微小粒子和細菌的去除；半導體工業(yè)超純水、集成電路清洗用水終端處理；醫(yī)用純水除菌、礦泉水制備，飲用水凈化以及超濾作為反滲透的預(yù)處理；工業(yè)廢水處理和市政廢水的處理回用。
[0012]3、納濾(NF)膜應(yīng)用原理及特點
[0013]納濾膜是一種特殊的分離膜，因其表面分離層擁有l(wèi)nm左右的微孔結(jié)構(gòu)，故稱之為納濾膜。從功能上定義則是允許溶劑分子或某些低相對分子質(zhì)量溶質(zhì)或低價離子透過的一種功能性半透膜。納濾的操作區(qū)間介于超濾膜和反滲透膜之間，是專門為了高度脫除水中總有機碳(T0C)類有毒有害雜質(zhì)而開發(fā)的，它具有一定程度的透鹽率和中等程度鈣離子的透過率(40%?60%)，是脫除地表水和地下水中的有機物并進行部分軟化處理的理想膜元件，滿足維持口感和輸送管網(wǎng)所需的最低硬度。
[0014]納濾是一種新型的膜分離技術(shù)，在應(yīng)用中表現(xiàn)出兩個顯著特征:其一是其截留相對分子質(zhì)量介于反滲透膜和超濾膜之間為200?2000 ;其二是納濾膜對無機鹽有一定的截流作用，因為它的表面分離層和它的支撐層的化學組成不同。納濾膜的孔徑是納米級的，它使水在完全通過的同時，截流或部分截流比水分子量大的物質(zhì)。其中，對離子而言，離子價數(shù)越高，納濾膜對其截流率就越高，一般而言，納濾膜讓一價離子通過二價或多價離子會被截留或大部分被截流。納濾膜可在很低的操作壓力下有效脫除有毒有害物質(zhì)，又能有效地保留部分營養(yǎng)離子，而且具有較高的水通量。納濾膜因其獨特的性能可對廢水進行濃縮分離，可將有機污染物截流在濃縮液中，使水和一價離子透過膜。
[0015]4、反滲透(RO)膜應(yīng)用原理及特點
[0016]反滲透是20世紀60年代發(fā)展起來的一項新的膜分離技術(shù)，是依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑與溶質(zhì)進行分離的過程。現(xiàn)如今則依賴其篩分原理廣泛應(yīng)用于各種液體分離系統(tǒng)。反滲透技術(shù)是一種高效節(jié)能技術(shù)。它依靠壓力推動將水和離子分離，從而達到純化和濃縮的目的。該過程無相變，一般不需加熱，能耗低，具有運行成本低，無污染，操作方便運行可靠，產(chǎn)水水質(zhì)高等諸多優(yōu)點。
[0017]綜上所述，MF (微濾)對過濾范圍在I~0.1 μ m之間膠體、黏土、大腸菌等物質(zhì)可進行過濾，常用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的飲用水；UF(超濾)對過濾范圍在0.1~0.01 μ m之間的細菌、病毒等微?？蛇M行過濾；NF (納濾)對過濾范圍在0.01~0.001 μ m之間的部分金屬離子等具有過濾功能；而超濾和納濾可用于純凈飲用水、食品飲料加工用水等。RO(反滲透)則主要對水源含鹽量較高的海水、苦咸水進行脫鹽淡化
[0018]納濾(NF)膜技術(shù)是近10多年來發(fā)展起來的一種新型的膜分離技術(shù)，NF技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于給水處理、化工、制藥、食品加工等工業(yè)過程，納濾膜由于其特殊的孔徑范圍和制備的特殊化處理(如復(fù)合化、荷電化)，使得納濾膜具有較特殊的分離性能一對二價離子及相對分子質(zhì)量在200-1000之間的有機物有較高的脫除性能，對單價離子和小分子有機物的脫除率則相對較低。因此，可采用納濾膜去除酸堿廢水中的Ca2+、Mg2+、S042 —等二價離子。而如何充分利用納濾技術(shù)的優(yōu)點，進行有效的廢酸廢堿的回收利用，是本實用新型需要解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本實用新型的目的就是針對上述存在的缺陷而提供一種回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用膜分離技術(shù)從樹脂再生污酸、堿液中原樣回收酸、堿，無相變，易操作，投資少，效益高。實驗證明酸、堿的回收率在80%以上，而且污酸、堿液中有機物、無機物的去除率可達90%以上，甚至高達99%，而對酸、堿沒有截留作用很低，回收率在80%以上。因此，能有效回收污酸、堿液中的酸、堿成分，并將其純化?；灧治鼋Y(jié)果表明，回收的酸、堿液質(zhì)量完全達到離子交換樹脂再生使用的標準要求。
[0020]本實用新型的一種回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)技術(shù)方案為，包括通過管路依次連接的預(yù)過濾系統(tǒng)、循環(huán)罐、保安過濾器、加壓泵、納濾膜系統(tǒng)、透析液罐，其中，納濾膜系統(tǒng)的濃縮液出口還與循環(huán)罐連接。
[0021]預(yù)過濾系統(tǒng)前設(shè)置有輸料泵，CIP罐分別與輸料泵、保安過濾器、加壓泵、納濾膜系統(tǒng)連接。
[0022]在納濾膜系統(tǒng)與循環(huán)罐之間還依次設(shè)置有高壓壓力調(diào)節(jié)閥和熱交換系統(tǒng)。
[0023]熱交換系統(tǒng)與CIP罐連接。
[0024]管路包括低壓管路部分和高壓管路部分，在加壓泵入口之前的管路、納濾膜系統(tǒng)之后的排放管路和以及高壓壓力調(diào)節(jié)閥之后的回流管路為低壓管路系統(tǒng)，自加壓泵之后至納濾膜系統(tǒng)之間和高壓壓力調(diào)節(jié)閥之前的管路均為高壓管路，高壓管路為高壓無縫工業(yè)管路。[0025]預(yù)過濾系統(tǒng)為1 μ m袋式過濾器。
[0026]納濾膜系統(tǒng)為卷式納濾膜組件。
[0027]加壓泵出口壓力為30bar。
[0028]加壓泵與變頻控制系統(tǒng)連接，加壓泵與納濾膜系統(tǒng)之間連接氣動比例調(diào)節(jié)閥。
[0029]管路上設(shè)置有在線溫度傳感器、在線壓力傳感器、流量監(jiān)測傳感器以及控制閥門，分別與變頻控制系統(tǒng)連接。
[0030]具體工藝流程為:首先將廢酸、堿液放料到循環(huán)罐中，當罐中有一定體積后，納濾膜系統(tǒng)開始運行。輸料泵將廢酸、堿液輸送到預(yù)過濾系統(tǒng)中，預(yù)過濾采用lym袋式過濾器截留堿再生過程中破碎的樹脂、懸浮物及吸附部分蛋白，減輕后面膜過濾系統(tǒng)的負荷以保護膜元件。物料再由加壓泵增加至一定操作的壓力，輸送到卷式納濾膜組件中進行分離。水和酸、堿在壓力的作用下，穿透過膜表面，被分離開來形成了透析液；而鈣、鎂離子、鐵離子、硫酸根離子、碳酸根離子、蛋白、色素等雜質(zhì)則被膜截留，無法穿透過膜表面，從而形成濃縮液。濃縮液從納濾膜組件出來后，返回到循環(huán)罐中，繼續(xù)進行下一次循環(huán)，周而復(fù)始，從而其中的水份越來越少，物料體積越來越少。當物料濃縮到一定體積后，批次操作結(jié)束，循環(huán)罐中存儲了產(chǎn)品被濃縮的雜質(zhì)，透析液罐中則是被純化的酸、堿液，此酸、堿液回到生產(chǎn)過程中的離交樹脂柱循環(huán)再利用，通過酸、堿設(shè)備的回收套用，減少離交處理的鹽酸與堿用量及減少離交處理配置鹽酸軟化水的用量，同時減少離交處理污水排放量，降低環(huán)保處理成本。
[0031]保安過濾器用于截留由于管路清洗不徹底或誤操作而進入循環(huán)罐的異物，并且除去懸浮物及不溶性雜質(zhì)，以保護系統(tǒng)安全運行。
[0032]加壓泵用于提升到一定的操作壓力，以滿足膜分離要求。泵的流量配套輸料泵的高流速，設(shè)計出口壓力30bar以滿足膜芯后期通量性能衰減時能通過加壓的方式保持原有的設(shè)計處理能力。加壓泵配備變頻控制系統(tǒng)，并通過在線壓力傳感器檢測運行工作壓力，并與后面的氣動比例調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖，在PLC的集中控制下，實現(xiàn)恒壓或恒頻率運行。當膜芯處在不同時期具有不同的處理量性能時，可通過變頻調(diào)節(jié)操作壓力來確保處理能力的相對穩(wěn)定。
[0033]熱交換系統(tǒng)用以冷卻在運行過程中產(chǎn)生的熱量，保證料液在濃縮過程中的溫度等于或低于進料溫度。同時用于在清洗時進行蒸汽加熱，提高清洗液溫度以確保清洗效果，清洗液的最佳清洗溫度為35-40度，在清洗劑配置之前通過換熱器把無離子加熱到35-40度后再配置清洗劑，可以確保清洗劑的有效性能。
[0034]所有管路的焊接采用氬弧焊，焊接時管路內(nèi)外均采用氬氣保護，以保證焊接部位不被氧化和碳化。高壓管路的連接采用法蘭和高壓卡箍。因堿設(shè)備存放環(huán)境與酸設(shè)備同一環(huán)境，為防止揮發(fā)出的鹽酸腐蝕不銹鋼框架及相應(yīng)的管路，所有不銹鋼件均外涂防腐漆。
[0035]現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):
[0036]1)在線溫度傳感器
[0037]系統(tǒng)通過在公共輸料管路上的溫度傳感器檢測監(jiān)控系統(tǒng)的工作溫度，并將檢測值送往PLC控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)通過比較檢測值與設(shè)定值的差距，判斷溫度是否在正常范圍內(nèi)。
[0038]2)在線壓力傳感器
[0039]在線壓力傳感器安裝于公共進料管路和進膜管路上，以對系統(tǒng)的工作壓力進行檢測，并將數(shù)據(jù)送往PLC處理，同時在顯示屏上顯示，當壓力范圍超過正常值時，PLC控制系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)加壓泵的運行轉(zhuǎn)速，以保持壓力恒定。
[0040]3)流量監(jiān)測傳感器
[0041]控制系統(tǒng)依靠設(shè)置在管路上的流量傳感器，對膜系統(tǒng)的進料和透析液流量進行監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)送往PLC處理，同時在顯示屏上顯示，當流量超過正常值范圍時，PLC控制系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)泵的運行轉(zhuǎn)速，以保持流量的恒定。
[0042]4)控制閥門
[0043]料液酸堿含量比較高，人體直接接觸具有一定的危害，系統(tǒng)設(shè)計了相應(yīng)的自動開關(guān)切換閥，以實現(xiàn)系統(tǒng)的全自動控制。
[0044]自動控制系統(tǒng)
[0045]在膜系統(tǒng)中為主要的泵電機配備了變頻控制器，通過PLC系統(tǒng)的控制，均可實現(xiàn)恒流或恒壓運行。配備變頻控制系統(tǒng)的作用除了可以節(jié)省電力消耗以外，還可實現(xiàn)系統(tǒng)的柔性啟動與停機，避免開停機對管路系統(tǒng)和膜的沖擊和破壞，并避免了開停機對電網(wǎng)的波動影響；同時在不同工況下可以通過自動控制系統(tǒng)設(shè)定不同的工作頻率，從而實現(xiàn)最佳工作壓力。
[0046]系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器(PLC)同時完成電氣與儀表的自動控制，同時通過各類在線儀表監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，采用一臺工控機作為人機界面實現(xiàn)監(jiān)控。
[0047]PLC用于接收、計算、匯總和發(fā)送控制信號，所有現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)信號均被送往PLC控制器，并通過PLC處理后送往電腦上在線顯示運行數(shù)據(jù)。同樣所有的控制參數(shù)設(shè)定和現(xiàn)場控制指令亦通過電腦接口輸入后被送往PLC控制單元，并經(jīng)PLC控制單元處理后發(fā)送至各控制點，包括泵電機等。
[0048]本實用新型的有益效果為:采用膜分離技術(shù)從樹脂再生污酸、堿液中原樣回收酸、堿，無相變，易操作，投資少，效益高。納濾技術(shù)用于酸堿廢水的處理，不僅可以解決酸堿廢水對環(huán)境的污染問題，而且可提高酸堿的重復(fù)利用率。
[0049]本實用新型采用耐酸堿納濾膜過濾生產(chǎn)過程中的廢酸、廢堿工藝，酸、堿的回收率達到80%以上，污酸、堿液中有機物、無機物的去除率可達95%以上，最高可達99%以上，對酸、堿沒有截留作用。因此，能有效回收污酸、堿液中的酸、堿成分，并將其純化?；灧治鼋Y(jié)果表明，回收的酸、堿液質(zhì)量完全達到離子交換樹脂再生使用的標準要求。
[0050]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0051]圖1所示為本實用新型的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052]圖中，1.透析液罐，4.預(yù)過濾系統(tǒng)，5.循環(huán)罐，6.CIP罐，7.熱交換系統(tǒng)，8.高壓壓力調(diào)節(jié)閥，9.納濾膜系統(tǒng)，10.氣動比例調(diào)節(jié)閥，11.加壓泵，12.保安過濾器。
[0053]【具體實施方式】:
[0054]為了更好地理解本實用新型，下面用具體實例來詳細說明本實用新型的技術(shù)方案，但是本實用新型并不局限于此。
[0055]本實用新型的一種回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)，包括通過管路依次連接的預(yù)過濾系統(tǒng)
4、循環(huán)罐5、保安過濾器12、加壓泵11、納濾膜系統(tǒng)9、透析液罐1，其中，納濾膜系統(tǒng)9的濃縮液出口還與循環(huán)罐5連接。
[0056]預(yù)過濾系統(tǒng)4前設(shè)置有輸料泵，CIP罐6分別與輸料泵、保安過濾器12、加壓泵11、納濾膜系統(tǒng)9連接。
[0057]在納濾膜系統(tǒng)9與循環(huán)罐5之間還依次設(shè)置有高壓壓力調(diào)節(jié)閥8和熱交換系統(tǒng)7。
[0058]熱交換系統(tǒng)7與CIP罐6連接。
[0059]管路包括低壓管路部分和高壓管路部分，在加壓泵11入口之前的管路、納濾膜系統(tǒng)9之后的排放管路和以及高壓壓力調(diào)節(jié)閥8之后的回流管路為低壓管路系統(tǒng)，自加壓泵11之后至納濾膜系統(tǒng)9之間和高壓壓力調(diào)節(jié)閥8之前的管路均為高壓管路，高壓管路為高壓無縫工業(yè)管路。
[0060]預(yù)過濾系統(tǒng)4為1 μ m袋式過濾器。
[0061]納濾膜系統(tǒng)9為卷式納濾膜組件。
[0062]加壓泵11出口壓力為30bar。
[0063]加壓泵11與變頻控制系統(tǒng)連接，加壓泵11與納濾膜系統(tǒng)9之間連接氣動比例調(diào)節(jié)閥10。
[0064]管路上設(shè)置有在線溫度傳感器、在線壓力傳感器、流量監(jiān)測傳感器以及控制閥門，分別與變頻控制系統(tǒng)連接。
[0065]實施例1
[0066]試驗用水是在離 交提取工序中樹脂再生結(jié)束時產(chǎn)生大量的酸、堿含量在3-4%左右的廢水，該廢水含有大量蛋白、色素、金屬離子等雜質(zhì)。
[0067]所用的納濾膜是陶氏NF270-4040耐酸堿納濾膜，由聚酰胺材料制作而成，單支膜有效膜面積為7.6 m2，最大進料量為3.6 m3/h，最大操作壓力為4.14 MPa，最高操作溫度為40 °C，進水pH值范圍為1.0-14.0 (數(shù)據(jù)是以操作溫度為25 °C，操作壓力為0.48MPa，質(zhì)量濃度為2000 mg/L的NaCl通過試驗得到的)。
[0068]具體工藝流程為:首先將廢fe、喊液放料到循環(huán)iiS 5中，當iip中有一定體積后，納濾膜系統(tǒng)9開始運行。輸料泵將廢酸、堿液通過料液入口 3輸送到預(yù)過濾系統(tǒng)4中，預(yù)過濾采用1 μ m袋式過濾器截留堿再生過程中破碎的樹脂、懸浮物及吸附部分蛋白，減輕后面膜過濾系統(tǒng)的負荷以保護膜元件。物料再由加壓泵11增加至一定操作的壓力，輸送到卷式納濾膜組件中進行分離。水和酸、堿在壓力的作用下，穿透過膜表面，被分離開來形成了透析液；而鈣、鎂離子、鐵離子、硫酸根離子、碳酸根離子、蛋白、色素等雜質(zhì)則被膜截留，無法穿透過膜表面，從而形成濃縮液。濃縮液從納濾膜組件出來后，返回到循環(huán)罐5中，繼續(xù)進行下一次循環(huán)，周而復(fù)始，從而其中的水份越來越少，物料體積越來越少。當物料濃縮到一定體積后，批次操作結(jié)束，循環(huán)罐5中存儲了產(chǎn)品被濃縮的雜質(zhì)，透析液罐1中則是被純化的酸、堿液，此酸、堿液回到生產(chǎn)過程中的離交樹脂柱循環(huán)再利用，通過酸、堿設(shè)備的回收套用，減少離交處理的鹽酸與堿用量及減少離交處理配置鹽酸軟化水的用量，同時減少離交處理污水排放量，降低環(huán)保處理成本。
[0069]保安過濾器12用于截留由于管路清洗不徹底或誤操作而進入循環(huán)罐5的異物，并且除去懸浮物及不溶性雜質(zhì)，以保護系統(tǒng)安全運行。
[0070]加壓泵11用于提升到一定的操作壓力，以滿足膜分離要求。泵的流量配套輸料泵的高流速，設(shè)計出口壓力30bar以滿足膜芯后期通量性能衰減時能通過加壓的方式保持原有的設(shè)計處理能力。加壓泵11配備變頻控制系統(tǒng)，并通過在線壓力傳感器檢測運行工作壓力，并與后面的氣動比例調(diào)節(jié)閥10聯(lián)鎖，在PLC的集中控制下，實現(xiàn)恒壓或恒頻率運行。當膜芯處在不同時期具有不同的處理量性能時，可通過變頻調(diào)節(jié)操作壓力來確保處理能力的相對穩(wěn)定。
[0071]熱交換系統(tǒng)7用以冷卻在運行過程中產(chǎn)生的熱量，保證料液在濃縮過程中的溫度等于或低于進料溫度。同時用于在使用CIP罐清洗時進行蒸汽加熱，提高清洗液溫度以確保清洗效果，清洗液的最佳清洗溫度為35-40度，在清洗劑配置之前通過換熱器把無離子加熱到35-40度后再配置清洗劑，可以確保清洗劑的有效性能。
[0072]所有管路的焊接采用氬弧焊，焊接時管路內(nèi)外均采用氬氣保護，以保證焊接部位不被氧化和碳化。高壓管路的連接采用法蘭和高壓卡箍。因堿設(shè)備存放環(huán)境與酸設(shè)備同一環(huán)境，為防止揮發(fā)出的鹽酸腐蝕不銹鋼框架及相應(yīng)的管路，所有不銹鋼件均外涂防腐漆。
[0073]現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):
[0074]I)在線溫度傳感器
[0075]系統(tǒng)通過在公共輸料管路上的溫度傳感器檢測監(jiān)控系統(tǒng)的工作溫度，并將檢測值送往PLC控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)通過比較檢測值與設(shè)定值的差距，判斷溫度是否在正常范圍內(nèi)。
[0076]2)在線壓力傳感器
[0077]在線壓力傳感器安裝于公共進料管路和進膜管路上，以對系統(tǒng)的工作壓力進行檢測，并將數(shù)據(jù)送往PLC處理，同時在顯示屏上顯示，當壓力范圍超過正常值時，PLC控制系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)加壓泵的運行轉(zhuǎn)速，以保持壓力恒定。
[0078]3)流量監(jiān)測傳感器
[0079]控制系統(tǒng)依靠設(shè)置在管路上的流量傳感器，對膜系統(tǒng)的進料和透析液流量進行監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)送往PLC處理，同時在顯示屏上顯示，當流量超過正常值范圍時，PLC控制系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)泵的運行轉(zhuǎn)速，以保持流量的恒定。
[0080]4)控制閥門
[0081]料液酸堿含量比較高，人體直接接觸具有一定的危害，系統(tǒng)設(shè)計了相應(yīng)的自動開關(guān)切換閥，以實現(xiàn)系統(tǒng)的全自動控制。
[0082]自動控制系統(tǒng)
[0083]在膜系統(tǒng)中為主要的泵電機配備了變頻控制器，通過PLC系統(tǒng)的控制，均可實現(xiàn)恒流或恒壓運行。配備變頻控制系統(tǒng)的作用除了可以節(jié)省電力消耗以外，還可實現(xiàn)系統(tǒng)的柔性啟動與停機，避免開停機對管路系統(tǒng)和膜的沖擊和破壞，并避免了開停機對電網(wǎng)的波動影響；同時在不同工況下可以通過自動控制系統(tǒng)設(shè)定不同的工作頻率，從而實現(xiàn)最佳工作壓力。
[0084]系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器(PLC)同時完成電氣與儀表的自動控制，同時通過各類在線儀表監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，采用一臺工控機作為人機界面實現(xiàn)監(jiān)控。
[0085]PLC用于接收、計算、匯總和發(fā)送控制信號，所有現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)信號均被送往PLC控制器，并通過PLC處理后送往電腦上在線顯示運行數(shù)據(jù)。同樣所有的控制參數(shù)設(shè)定和現(xiàn)場控制指令亦通過電腦接口輸入后被送往PLC控制單元，并經(jīng)PLC控制單元處理后發(fā)送至各控制點，包括泵電機等。
[0086]實驗結(jié)果表面:采用膜分離技術(shù)從樹脂再生污酸、堿液中原樣回收酸、堿，無相變，易操作，投資少，效益高。納濾技術(shù)用于酸堿廢水的處理，不僅可以解決酸堿廢水對環(huán)境的污染問題，而且可提高酸堿的重復(fù)利用率。
[0087] 本實用新型采用耐酸堿納濾膜過濾生產(chǎn)過程中的廢酸、廢堿工藝，酸、堿的回收率達到80%以上，污酸、堿液中有機物、無機物的去除率可達95%以上，最高可達99%以上，對酸、堿沒有截留作用。因此，能有效回收污酸、堿液中的酸、堿成分，并將其純化?；灧治鼋Y(jié)果表明，回收的酸、堿液質(zhì)量完全達到離子交換樹脂再生使用的標準要求。
【權(quán)利要求】
1.一種回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)，其特征在于，包括通過管路依次連接的預(yù)過濾系統(tǒng)、循環(huán)罐、保安過濾器、加壓泵、納濾膜系統(tǒng)、透析液罐，其中，納濾膜系統(tǒng)的濃縮液出口還與循環(huán)罐連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)，其特征在于，預(yù)過濾系統(tǒng)前設(shè)置有輸料泵，CIP罐分別與輸料泵、保安過濾器、加壓泵、納濾膜系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)，其特征在于，在納濾膜系統(tǒng)與循環(huán)罐之間還依次設(shè)置有高壓壓力調(diào)節(jié)閥和熱交換系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)，其特征在于，熱交換系統(tǒng)與CIP罐連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)，其特征在于，管路包括低壓管路部分和高壓管路部分，在加壓泵入口之前的管路、納濾膜系統(tǒng)之后的排放管路和以及高壓壓力調(diào)節(jié)閥之后的回流管路為低壓管路系統(tǒng)，自加壓泵之后至納濾膜系統(tǒng)之間和高壓壓力調(diào)節(jié)閥之前的管路均為高壓管路，高壓管路為高壓無縫工業(yè)管路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)，其特征在于，預(yù)過濾系統(tǒng)為1μ m袋式過濾器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)，其特征在于，納濾膜系統(tǒng)為卷式納濾膜組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)，其特征在于，加壓泵出口壓力為30bar。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)，其特征在于，加壓泵與變頻控制系統(tǒng)連接，加壓泵與納濾膜系統(tǒng)之間連接氣動比例調(diào)節(jié)閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的回收利用廢酸廢堿系統(tǒng)，其特征在于，管路上設(shè)置有在線溫度傳感器、在線壓力傳感器、流量監(jiān)測傳感器以及控制閥門，分別與變頻控制系統(tǒng)連接。
【文檔編號】C02F9/02GK203498181SQ201320625937
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】王松江, 隋松森, 王俊波, 王松德, 劉金貴, 喀波 申請人:諸城東曉生物科技有限公司