專利名稱：一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理、分離與純化、熱能利用與清潔生產(chǎn)領(lǐng)域。特別涉及一 種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置。
二、 背景、技術(shù)
作為食品行業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)及多種產(chǎn)品的原料工業(yè)，制糖工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中 占有重要地位，制糖工業(yè)也是輕工領(lǐng)域有機(jī)污染比較嚴(yán)重的工業(yè)之一。目前， 制糖工業(yè)在清潔生產(chǎn)和污染防治工作中取得了較大的進(jìn)展。經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，已 實(shí)現(xiàn)了部分用水循環(huán)生產(chǎn)，主要解決了蒸發(fā)、煮糖抽真空和蒸汽冷凝用水進(jìn) 行循環(huán)使用； 一效蒸發(fā)冷凝水作為鍋爐補(bǔ)給水；鍋爐除塵及水沖灰用水的循環(huán) 使用；汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻水作為全廠用水補(bǔ)充，解決了糖廠生產(chǎn)用水量的 50-60%左右，大大減少外源水的用量。但是目前糖廠生產(chǎn)的用水量仍為每噸甘 蔗4 6噸，甘蔗自身水分還沒(méi)得到充分利用。與先進(jìn)國(guó)家相比，噸成品耗水量 仍有較大差距。
目前，制糖廠水系統(tǒng)主要存在的主要問(wèn)題之一是，多效蒸發(fā)系統(tǒng)的2#冷凝 水因技術(shù)、設(shè)備等多方面原因含糖份超過(guò)50ppm (冷凝水回用于鍋爐補(bǔ)給水質(zhì) 要求為所含糖份小于25ppm以下)，不能全部回鍋爐充分利用。目前大多數(shù) 企業(yè)的二效冷凝水均直接排入循環(huán)水系統(tǒng)。二效冷凝水直接排入循環(huán)水系統(tǒng)會(huì) 造成循環(huán)水系統(tǒng)CODg值的升高，循環(huán)水的"富營(yíng)養(yǎng)化"現(xiàn)象加劇，進(jìn)而影響 整個(gè)生產(chǎn)工藝。且該部分水水溫較高(一般在6(TC以上)，直排會(huì)造成能源損失及循環(huán)水系統(tǒng)的蒸發(fā)損失加大，浪費(fèi)水資源。由于該股水僅含糖份，如采用 可行的技術(shù)將微糖分分離，將二效冷凝水回用為鍋爐補(bǔ)給水，將充分改變現(xiàn)有 用水結(jié)構(gòu)，降耗減排，降低噸蔗耗水比，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
目前水中微糖分的降低、去除技術(shù)的分類及其優(yōu)缺點(diǎn)如下1、蒸發(fā)罐的改 進(jìn)，1#、 2#蒸發(fā)罐捕計(jì)器采用高效的波紋捕計(jì)器。但通過(guò)廣泛的市場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn) 收效甚微；2、傳統(tǒng)吸附技術(shù)，即采用活性炭等吸附劑除微糖份。存在工藝耦合 困難、勞動(dòng)強(qiáng)度高、處理費(fèi)用高、吸附劑再生難等缺點(diǎn)，在現(xiàn)有制糖企業(yè)中并 未采用；3、生物處理技術(shù)，如生物濾池、接觸氧化等?，F(xiàn)有微生物處理技術(shù)雖 然可去除水中的有機(jī)物，但高溫環(huán)境及嚴(yán)重的C/N比失調(diào)不利于生物處理，且 存在冷凝水的微生物污染問(wèn)題，對(duì)高溫且僅含糖冷凝水而言并不可取。4、膜過(guò) 濾技術(shù)?，F(xiàn)有微濾、超濾、納濾、反滲透技術(shù)中納濾及反滲透技術(shù)雖然可很好 地截留糖份，但耐高溫膜的市場(chǎng)還是空白，且壓力過(guò)濾方式造成的膜污染將嚴(yán) 重影響膜使用壽命。
本發(fā)明提出一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置中采用了膜蒸餾濃縮技術(shù)。
膜蒸餾，又稱為低溫膜蒸餾，是一種采用疏水微孔膜、以膜兩側(cè)的蒸汽壓 力差為驅(qū)動(dòng)力的膜分離過(guò)程。當(dāng)不同溫度的水溶液被疏水膜分隔的時(shí)候，由于 膜的疏水性，兩側(cè)的水溶液均不能通過(guò)膜進(jìn)入另一側(cè)。但由于高溫側(cè)水溶液與 膜界面的水蒸汽壓高于低溫側(cè)，水蒸汽會(huì)從高溫側(cè)透過(guò)膜孔進(jìn)入低溫側(cè)并冷凝 成為滲出水，這種通過(guò)蒸餾的原理獲得的滲出水是一種品質(zhì)很好的純水；濃水 則留在高溫側(cè)成為滲余水。膜蒸餾過(guò)程無(wú)須將溶液加熱到沸點(diǎn)，只要膜兩側(cè)維 持適當(dāng)?shù)臏夭?，該過(guò)程就能夠進(jìn)行，因此又被稱為低溫膜蒸餾。膜蒸餾最初是 為大規(guī)模海水脫鹽而提出，早在上世紀(jì)60年代就開(kāi)始了較系統(tǒng)的研究。與同為膜法的反滲透工藝相比，膜蒸餾的優(yōu)點(diǎn)非常顯著(1)膜蒸餾的過(guò)程幾乎在常 壓下進(jìn)行，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；(2)在非揮發(fā)性水溶液的膜蒸餾過(guò)程中，由 于僅有水蒸氣能透過(guò)膜孔，因此蒸餾液十分純凈；(3)可以處理極高濃度的含
鹽水，甚至可以將溶液濃縮到過(guò)飽和狀態(tài)而成為所謂的膜蒸熘結(jié)晶技術(shù)，因此 膜蒸餾的產(chǎn)水率可以遠(yuǎn)高于反滲透。關(guān)于膜蒸餾技術(shù)的應(yīng)用和研究進(jìn)展，可以
參考相關(guān)文獻(xiàn)(l.膜蒸餾技術(shù)的回顧與展望，《天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)》第9 巻第2期ppl00 110; 2.膜蒸餾技術(shù)及其應(yīng)用研究進(jìn)展，《膜科學(xué)與技術(shù)》第 23巻第4期pp67 92)。
鑒于膜蒸餾的上述優(yōu)點(diǎn)，將膜蒸熘濃縮技術(shù)應(yīng)用于制糖廠二效冷凝水的微
糖份的分離將克服現(xiàn)有工藝方法所存在的種種不足。具備如下優(yōu)勢(shì)
(1) 、冷凝水自身含有大量的熱，而且溫度較高，這便為采用該技術(shù)提供 了獲得較高通量的可能。
(2) 該技術(shù)用于汁汽冷凝水有別于脫鹽，因冷凝水中除含糖外不含任何雜
質(zhì)，膜兩側(cè)同時(shí)獲得了兩種有價(jià)值的產(chǎn)品，低溫側(cè)獲得了含溫純水，可直接進(jìn)
鍋爐，節(jié)能、節(jié)水；高溫側(cè)獲得了濃糖水，可重新煮糖。
(3) 冷凝水中除含糖外不含任何雜質(zhì)，有利于膜的長(zhǎng)周期運(yùn)行。
(4) 能耗遠(yuǎn)小于反滲透，因膜兩側(cè)不需要高壓力泵驅(qū)動(dòng)。
(5) 大量冷凝水中糖份的回收，降低了終端廢水處理系統(tǒng)的CODer負(fù)荷。 總之， 一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置的發(fā)明是對(duì)現(xiàn)有制糖行業(yè)的
巨大推進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，該裝置以糖廠高溫二效冷凝水為處理對(duì)象，結(jié)合疏水膜膜蒸餾技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微糖份二效水的 糖水分離，所產(chǎn)純水回用作鍋爐補(bǔ)給水，濃縮糖水并入制糖生產(chǎn)線回收蔗糖， 降低糖廠循環(huán)冷卻水COD負(fù)荷，節(jié)約水資源，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目的 說(shuō)明如下
本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其特征在于包括 高位二效高溫水儲(chǔ)箱、低位二效水儲(chǔ)箱、膜蒸餾器、冷卻器、純水儲(chǔ)箱、二效 水循環(huán)泵、純水液封管、滲漏液液封管以及各部件相互連接的管路組成。分別 構(gòu)成二效冷凝水熱水回路與蒸汽冷卻回路。
所說(shuō)的含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其中的膜組件采用以PE、 PTFE、
PVDF、 PP、 PVC及其復(fù)合材料為膜材質(zhì)的平板或中空纖維疏水膜組件形式，且膜 組件可以采用串聯(lián)或并聯(lián)形式進(jìn)行組合設(shè)計(jì)。
所說(shuō)的含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其中二效冷凝水采用高位自流 方式進(jìn)入膜蒸餾器的熱側(cè)。
所說(shuō)的含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，真空冷凝回路上采用純水液封 管，液封管高度可調(diào)，膜組件與低位二效水水箱設(shè)有滲漏液液封管，且高度可 調(diào)。通過(guò)液封管的高度實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)真空度的調(diào)控。
所說(shuō)的含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其中的冷凝回路上的冷卻器可 采用水冷、空冷、冷凝機(jī)組冷卻等多種方式。
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提出的方法進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程。本實(shí)施例由高位二效高溫水儲(chǔ)箱l、低位二效水儲(chǔ)箱2、膜蒸餾器3、冷卻
器4、純水儲(chǔ)箱5、 二效水循環(huán)泵6、純水液封管7、滲漏液液封管8以及各部
件相互連接的管路組成。
其中，高位二效高溫水儲(chǔ)箱l、低位二效水儲(chǔ)箱2、膜蒸餾器3的熱側(cè)、二 效水循環(huán)泵6及其相互連接的管路構(gòu)成了現(xiàn)有的二效冷凝水熱水回路(圖中以 實(shí)線表示)。膜蒸餾器3的冷側(cè)、冷卻器4、純水儲(chǔ)箱5、純水液封管7構(gòu)成蒸 汽冷卻回路(圖中以點(diǎn)劃線表示)。
本實(shí)施例的工作過(guò)程為
從糖廠多效蒸發(fā)系統(tǒng)出來(lái)的高溫二效冷凝水進(jìn)入高位二效高溫水儲(chǔ)箱1， 高溫二效冷凝水靠自生重力流進(jìn)膜蒸餾器3的熱側(cè)，落入低位二效水儲(chǔ)箱2, 低位二效水儲(chǔ)箱2中的水靠二效水循環(huán)泵6實(shí)現(xiàn)二效水的循環(huán)。濃縮后的二效 冷凝水通過(guò)旁路注入糖廠制糖系統(tǒng)回收糖份。二效冷凝水的濃縮倍數(shù)可以右旁 路流量控制。二效高溫水以蒸汽形式跨膜進(jìn)入膜蒸餾器3的冷側(cè)，經(jīng)過(guò)冷卻器 4冷凝后流經(jīng)純水液封管7進(jìn)入純水儲(chǔ)箱5，再匯入鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)。該真空系 統(tǒng)接入糖廠現(xiàn)有制糖真空系統(tǒng)。純水液封管7的作用是利用純水儲(chǔ)箱5內(nèi)水柱 高度維持該真空系統(tǒng)穩(wěn)定的真空度。膜蒸餾器3中的膜長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)存在膜潤(rùn) 濕現(xiàn)象，并造成含糖二效冷凝水進(jìn)入膜蒸餾器3的冷側(cè)影響純水的純度，利用 低位滲漏液液封管8將滲漏液導(dǎo)入低位二效水儲(chǔ)箱2，其中滲漏液液封管8的 作用也是利用低位二效水儲(chǔ)箱2內(nèi)水柱高度維持膜蒸餾器冷側(cè)真空系統(tǒng)的穩(wěn) 定。
在本實(shí)施例中，該裝置的純水產(chǎn)量為lm3，純水電導(dǎo)率為3昭/cm，使用了 如下材料
膜聚偏氟乙烯(PVDF)疏水膜，膜絲內(nèi)徑0. 8腿，外徑1. l鵬，壁厚0. 15腿，微孔孔徑0. 18Mm，孔隙率80%，膜絲有效長(zhǎng)度為500 mm
膜組件中空纖維膜組件，2個(gè)，膜面積為2.4m7組件，并聯(lián)形式。 實(shí)驗(yàn)參數(shù)為
進(jìn)高位二效水箱流量1.05 m7h 濃縮液泵入流速0. 05 mVh 熱水循環(huán)泵12 m7h，耐腐蝕耐高溫泵 二效水溫度69 。C 純水溫度28 °C 真空度一0.08MPa 組件內(nèi)二效水流速0.8 m/s 高、低位二效水箱容積1 m3
濃縮倍數(shù)20倍
膜產(chǎn)水率42.6 L/m2.h 原二效水中糖含量500 mg/1
濃縮后二效水中糖含量10 g/1
總之，通過(guò)該實(shí)施實(shí)例可以確定膜蒸餾技術(shù)用于微糖份二效冷凝水的濃 縮是完全可行的。
權(quán)利要求
1、一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其特征在于包括高位二效高溫水儲(chǔ)箱、低位二效水儲(chǔ)箱、膜蒸餾器、冷卻器、純水儲(chǔ)箱、二效水循環(huán)泵、純水液封管、滲漏液液封管以及各部件相互連接的管路組成。分別構(gòu)成二效冷凝水熱水回路與蒸汽冷卻回路，可以實(shí)現(xiàn)糖水分離的目的，達(dá)到糖廠清潔生產(chǎn)的目的。
2、 如權(quán)利要求l所說(shuō)的一種利用太陽(yáng)能熱水器制取純水的方法， 其特征在于二效冷凝水采用高位自流方式進(jìn)入膜蒸餾器的熱側(cè)。
3、 如權(quán)利要求l所說(shuō)的一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置， 其特征在于真空冷凝回路上采用純水液封管，液封管高度可調(diào)，膜 組件與低位二效水水箱設(shè)有滲漏液液封管，且高度可調(diào)。
4、 如權(quán)利要求l所說(shuō)的一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其特征在于膜組件采用以PE、 PTFE、 PVDF、 PP、 PVC及其復(fù)合材料為膜材質(zhì)的平板或中空纖維疏水膜組件形式。且膜組件可以采用串聯(lián) 或并聯(lián)形式進(jìn)行組合設(shè)計(jì)。
5、 如權(quán)利要求l所說(shuō)的一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，其特征在于冷凝回路上的冷卻器可采用水冷、空冷、冷凝機(jī)組冷卻等多種方式。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種含糖冷凝水處理回用的工藝與裝置，屬于水處理、分離與純化、熱能利用與清潔生產(chǎn)領(lǐng)域。采用膜蒸餾技術(shù)實(shí)現(xiàn)高溫二效水的微糖份分離技術(shù)。包括高位二效高溫水儲(chǔ)箱、低位二效水儲(chǔ)箱、膜蒸餾器、冷卻器、純水儲(chǔ)箱、二效水循環(huán)泵、純水液封管、滲漏液液封管以及各部件相互連接的管路組成。分別構(gòu)成二效冷凝水熱水回路與蒸汽冷卻回路。本發(fā)明可以提高糖廠水資源的利用率，大幅降低純水的生產(chǎn)成本，回收蔗糖，降低糖廠排污水量，減輕排污負(fù)荷。
文檔編號(hào)C02F1/08GK101468824SQ200710304370
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者任曉晶, 侯得印, 彭先佳, 丹 曲, 欒兆坤, 軍 王, 王小軍, 彬 范, 賈智萍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心