[發(fā)明專利]一種浸沒式真空膜蒸餾裝置及其污水處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010294632.5
• 申請日: 2010-09-28
• 公開（公告）號: CN102417210A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張新妙;李正琪;楊永強(qiáng);趙鵬;奚振宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C02F1/44;C02F9/10
• 代理公司: 北京英特普羅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11015
• 代理人: 齊永紅;唐彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種污水處理裝置及其污水處理方法，更具體地說，涉及一種基于疏水膜技術(shù)的透氣不透水原理的浸沒式真空膜蒸餾裝置及其污水處理方法。

背景技術(shù)

膜蒸餾由于能夠脫除更高濃度的鹽分以及更高的脫鹽率而逐漸受到各國專家重視并展開了廣泛研究，它可以算是迄今為止脫鹽效率最高的膜技術(shù)，脫鹽率高達(dá)99％以上。膜蒸餾是上世紀(jì)80年代為海水脫鹽而研發(fā)的疏水膜技術(shù)，它是采用微孔疏水膜，以膜兩側(cè)蒸汽壓差為驅(qū)動(dòng)力的一種新型膜分離過程。由于初期疏水膜材質(zhì)差、通量低、熱耗高，而使人們轉(zhuǎn)向親水超濾膜、反滲透膜的研制發(fā)展，限制并忽略了它的發(fā)展和應(yīng)用。隨著上世紀(jì)90年代高分子材料和膜制備技術(shù)的發(fā)展，尤其是太陽能以及新型熱泵循環(huán)技術(shù)的發(fā)展，已能通過采用熱泵循環(huán)和利用工業(yè)廢熱，顯著降低能耗。因此，膜蒸餾技術(shù)再次引起了工業(yè)和水處理界的廣泛關(guān)注并得到快速發(fā)展。

膜蒸餾所用的膜為不被待處理溶液潤濕的疏水微孔膜，即只有蒸汽能夠進(jìn)入膜孔，液體不能透過膜孔。與滲透汽化過程一樣，膜蒸餾是熱量和質(zhì)量同時(shí)傳遞的過程，是有相變的膜過程，傳質(zhì)推動(dòng)力為膜兩側(cè)透過組分的蒸汽壓差。根據(jù)蒸汽擴(kuò)散到膜冷側(cè)冷凝方式的不同，膜蒸餾一般可分為四種類型：直接接觸式膜蒸餾(DCMD)、氣隙式膜蒸餾(AGMD)、真空式膜蒸餾(VMD)、氣掃式膜蒸餾(SGMD)。其中VMD是恒溫的膜過程，膜透過側(cè)用真空泵抽真空，以造成膜兩側(cè)更大的蒸汽壓差，揮發(fā)組份從冷側(cè)引出后冷凝，這種膜蒸餾過程的熱傳導(dǎo)損失較小，基本可以忽略。由于真空膜蒸餾的膜兩側(cè)氣體壓差比其他膜蒸餾過程的膜兩側(cè)氣體壓差大，因此，它比其他膜蒸餾過程具有更大的傳質(zhì)通量，近幾年來受到較多關(guān)注。

近年來，關(guān)于膜蒸餾裝置和方法的研究逐漸增多，現(xiàn)將相關(guān)專利介紹如下。

中國專利號CN?101659451A，公開日期2010年3月3日，名稱：一種氣提式膜蒸餾高鹽水處理方法，公開涉及了一種氣提式膜蒸餾高鹽水處理方法，該方法采用中空纖維膜組件的直接接觸式膜蒸餾，污水在原水箱加熱后經(jīng)熱液循環(huán)泵與空壓機(jī)或風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的空氣形成氣液兩相流進(jìn)入膜高溫側(cè)，膜滲透側(cè)采用循環(huán)泵循環(huán)流動(dòng)冷凝水將透過膜的蒸汽和氣體冷凝并輸送到產(chǎn)水箱，未透過膜的濃水回流至原水箱。供氣方式為通過電磁閥的間開間停脈沖進(jìn)氣，采用脈沖進(jìn)氣的缺點(diǎn)是，對膜本身的沖擊較大，并且導(dǎo)致氣水混合不均。

中國專利號CN?101664642A，公開日期2010年3月10日，名稱：一種鼓氣減壓膜蒸餾裝置與方法和文獻(xiàn)《鼓氣減壓膜蒸餾過程研究》(水處理技術(shù)，2009，35(12))也公開涉及了一種鼓氣真空膜蒸餾裝置和方法，該裝置和方法采用中空纖維膜組件的真空膜蒸餾，抽真空方式為內(nèi)壓式即殼程抽真空，污水走中空纖維膜孔內(nèi)。該方法也在中空纖維膜組件進(jìn)口處鼓入低壓壓縮空氣與污水形成氣液兩相流。

專利CN?101659451A、CN?101664642A和文獻(xiàn)《鼓氣減壓膜蒸餾過程研究》(水處理技術(shù)，2009，35(12))采用的均為有外殼的中空纖維膜，均為外置式操作，盡管膜蒸餾類型不同，但污水均走中空纖維膜孔內(nèi)，膜組件的殼程形成真空或冷凝體系。該種方式的缺點(diǎn)是由于膜絲較細(xì)，容易在膜組件進(jìn)口處和膜絲內(nèi)造成污堵，濃差極化影響較大，容易形成膜污染，并且污染后的膜組件不易清洗。并且，由于采用外置式操作，因此熱量在管路輸送過程中部分損失，熱量利用率低。更有，上述專利均采用空壓機(jī)或風(fēng)機(jī)鼓入空氣，空壓機(jī)或風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣泡較大，與污水在管路中混合后進(jìn)入膜組件，由于管路限制，可能會造成氣體在水中的分散性不好，氣水混和不均勻等問題。此外，上述專利所述的膜蒸餾裝置描述簡單，連接件少，自控化程度低，不易于工業(yè)化放大。

膜蒸餾所采用的為微孔疏水膜，基于膜蒸餾所用的微孔疏水膜的傳質(zhì)機(jī)理，膜蒸餾的抗污染能力較強(qiáng)，但也不可避免地形成膜污染，膜蒸餾所用微孔疏水膜的污染主要為膜面污染，膜孔內(nèi)污染相對較少。由于膜蒸餾所處理的一般均為濃度較高含鹽污水，膜污染主要是濃差極化造成的鹽結(jié)晶、結(jié)垢、凝膠層和有機(jī)物污染。因此，膜蒸餾過程中濃差極化是一個(gè)很重要的影響因素，要盡量避免或減少。