[发明专利]一种浸没式溶气真空膜蒸馏水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理和膜分离技术领域，具体地说，本发明涉及一种反渗透浓水的浸没式溶气式真空膜蒸馏处理方法，更具体地说，本发明涉及一种石化企业反渗透浓水的溶气式真空膜蒸馏处理回用方法。

背景技术

近年来，为了响应国家节能减排的号召，石化企业废水多采用超滤/反渗透双膜工艺进行深度处理后回用，基本满足了上游生产工艺的用水需求。然而，由此产生的反渗透浓水成为一个处理难题，该股废水既不能排放也不能回用，给各企业带来极大的困扰。

膜蒸馏由于能够脱除更高浓度的盐分以及更高的脱盐率而逐渐受到各国专家重视并展开了广泛研究，它可以算是迄今为止脱盐效率最高的膜技术，脱盐率高达99％以上。膜蒸馏是上世纪80年代为海水脱盐而研发的疏水膜技术，它是采用微孔疏水膜，以膜两侧蒸汽压差为驱动力的一种新型膜分离过程。

膜蒸馏所用的膜为不被待处理溶液润湿的疏水微孔膜，即只有蒸汽能够进入膜孔，液体不能透过膜孔。根据蒸汽扩散到膜冷侧冷凝方式的不同，膜蒸馏一般可分为四种类型：直接接触式膜蒸馏(DCMD)、气隙式膜蒸馏(AGMD)、真空式膜蒸馏(VMD)、气扫式膜蒸馏(SGMD)。其中VMD是恒温的膜过程，膜透过侧用真空泵抽真空，以造成膜两侧更大的蒸汽压差，挥发组份从冷侧引出后冷凝，这种膜蒸馏过程的热传导损失较小，基本可以忽略。

在VMD过程的进料液中混入气体是近几年本领域较受关注的方法。专利CN 101659451A涉及一种气提式膜蒸馏高盐水处理方法，该方法采用中空纤维膜组件的直接接触式膜蒸馏，污水在原水箱加热后经热液循环泵与空压机或风机产生的空气形成气液两相流进入膜高温侧，膜渗透侧采用循环泵循环流动冷凝水将透过膜的蒸汽和气体冷凝并输送到产水箱，未透过膜的浓水回流至原水箱。供气方式为通过电磁阀的间开间停脉冲进气，采用脉冲进气的缺点是，对膜本身的冲击较大，并且导致气水混合不均和汽提作用不连续，对真空侧的操作也造成冲击。

专利CN 101664642A和文献《鼓气减压膜蒸馏过程研究》(水处理技术，2009，35(12)，34～37)也涉及一种鼓气真空膜蒸馏装置和方法，该装置和方法采用中空纤维膜组件的真空膜蒸馏，抽真空方式为内压式即管程抽真空，污水走中空纤维膜孔内。该方法也在中空纤维膜组件进口处鼓入低压压缩空气与污水形成气液两相流，原水不包括化工废水，且未限定操作条件。

此外，专利CN1526650涉及一种高效率低成本的膜蒸馏海水淡化系统，该专利是在饲水回路连接一结构较为复杂的泡沫发生器，用作微细气泡化装置，在该装置之前设有加压气体供应器，该装置提供的预热加压气体与海水混合成带有高温的工作液体，该工作液体通过微细气泡化装置进行碎解乳化，其中的水分子因为大量曝气而变得微细化，相对的所产生的蒸汽量增加。该专利需用设备较多，结构较为复杂，操作过程繁复，生产成本较高，能耗较大，且所采用的膜材料孔径大小为0.001～0.005μm。并且，专利CN1526650给出的膜蒸馏处理体系为海水。

上述膜蒸馏技术采用的均为有外壳的中空纤维膜，均为外置式操作，尽管膜蒸馏类型不同，但污水均走中空纤维膜孔内，膜组件的壳程形成真空或冷凝体系。该种方式的缺点是由于膜丝较细，容易在膜组件进口处和膜丝内造成污堵，浓差极化影响较大，容易形成膜污染，并且污染后的膜组件不易清洗。此外，由于采用外置式操作，热量在管路输送过程中部分损失，热量利用率低，并且过大的气量容易引起渗透侧真空度的降低，增加能耗。上述专利均采用空压机或风机鼓入空气，空压机或风机产生的气泡较大，与污水在管路中混合后进入膜组件，由于管路限制，可能会造成气体在水中的分散性不好，气水混和不均匀等问题。

膜蒸馏采用的是微孔疏水膜，基于微孔疏水膜的传质机理，膜蒸馏的抗污染能力较强，但也不可避免地形成膜污染，膜蒸馏所用微孔疏水膜的污染主要为膜面污染，膜孔内污染相对较少。由于膜蒸馏所处理的一般均为悬浮物含量较低的高盐污水，如反渗透浓水等体系，因此，膜蒸馏过程的膜污染主要为浓差极化造成的盐结晶、结垢和有机物污染。所以，膜蒸馏过程中浓差极化是一个很重要的影响因素，要尽量避免或减少。

因此，针对目前存在的问题，需要开发一种所需设备简单，气液混合均匀，运行过程中热传导损失少，能耗低，操作简便，既可以很好的抗膜污染，又可以减少膜润湿，降低浓差极化和温差极化的影响，延长膜组件的运行周期和使用寿命的反渗透浓水膜蒸馏处理技术。

发明内容