專利名稱：一種氣提式膜蒸餾高鹽水處理方法
技術領域：
本發明屬于水處理技術領域，特別涉及一種利用氣提技術，采用膜蒸餾技術用于水處理， 特別是水脫鹽處理的方法。
背景技術：
隨著經濟的發展和人口的增長，水資源短缺已成為一個全球化的問題，而我國的缺水形 勢尤其嚴峻。我國人均水資源量只相當世界人均水平的1/4，是世界水資源極少的13個國家 之一。全國600多座城市中，有近400座城市缺水，其中嚴重缺水的城市達130多個。與此 同時，大量廢水未經處理直接排放，造成嚴重的水體污染，加劇了水資源的短缺。在高鹽廢 水方面，全國鹽化工企業有上千家，鹽化工生產中所產生的廢水中含有大量的鹽分，若排入 水體將會造成水體污染。同時，越來越多的企業采用反滲透(RO)技術制備純水，而其30% 的濃水中鹽量也較高。隨著反滲透的廣泛應用，濃水的量也越來越大。目前對于高鹽水的處 置方法有地面水排放、深井注射、噴灌和蒸發塘，這幾種方法都會對環境造成一定的污染。
膜蒸餾是將膜與蒸餾過程相結合的膜分離方法，是一種理想的高鹽水處理技術。直接接 觸膜蒸餾(DCMD)是膜蒸餾的一種，它采用疏水微孔膜，以膜兩側的蒸汽壓力差為驅動力。 當不同溫度的水溶液被疏水膜分隔的時候，由于膜的疏水性，兩側的水溶液不能通過膜進入 另一側。但由于高溫側水溶液與膜界面的水蒸汽壓高于低溫側，水蒸汽會從高溫側透過膜孔 進入低溫側并冷凝成為滲出水，濃水則留在高溫側。
與其它膜分離過程相比，膜蒸餾具有操作簡便、設備簡單、可在常壓、低溫下進行的優 點，可以利用太陽能、地熱、工業余熱等廉價低溫能源的能量。膜蒸餾可以廣泛應用于高鹽 水的處理、無機水溶液的濃縮與提純，是一項具有廣闊應用前景的技術。但是迄今為止，直 接接觸膜蒸餾還沒有被大規模應用，其主要原因在于高耗能導致較高的運行成本；膜-鹽溶 液界面溫度極化降低了膜的產水通量；長期運行過程中，膜污染導致膜效率的降低。
近年來，膜蒸餾的研究集中于降低運行能耗，探索膜蒸餾的適用領域，對膜污染的研究 和報道較少。由于膜蒸餾是在常壓下操作，被傳遞的是揮發性物質，膜兩側邊界層上揮發物 的蒸汽壓差較小，故膜孔稍有堵塞，膜滲透通量就會急劇下降。造成膜孔堵塞的原因有很多，
如濃差極化、吸附、膜表面凝膠層的形成等。因此研究膜污染的控制策略和技術對提高膜蒸餾裝置的性能，降低膜蒸餾的成本具有重要的意義。
發明內容
本發明中，申請人提出了一種氣提式膜蒸餾高鹽水處理方法。這種方法利用循環泵和氣源，在疏水性膜的高溫側形成氣液兩相流，通過氣泡對膜面的沖刷作用，降低膜蒸餾的濃差極化，防止凝膠層的形成；并且本發明采用脈沖進氣方式，提高膜面的紊流度，增加膜面流速，加速物質的擴散，降低膜面鹽溶液的濃度，從而使膜滲透通量增加。通過膜組件的空氣，可以用于膜蒸餾滲透液的冷卻。本發明可以有效地控制膜污染，使膜蒸餾裝置的運行更穩定，更高效。
本發明的技術方案如下
氣提式膜蒸餾裝置，含有熱液循環泵、膜組件、冷液循環泵、反應槽、氣源、空氣管、電磁閥，其特征在于熱液循環泵在膜高溫側形成循環，同時壓縮空氣通過空氣管路向膜高溫側供氣，形成氣液兩相流；利用電磁閥的間開間停，在膜高溫側形成脈沖進氣；提供壓縮空氣的動力設備為風機或者空壓機。
本發明包含下列步驟
(1) 高鹽水經泵提升進入原水箱，在原水箱內進行預熱；
(2) 達到設定溫度的高鹽水經熱液循環泵進入膜高溫側，空氣經空氣管進入膜高溫側，與高鹽水形成氣液兩相流；
(3) 冷液循環泵在膜低溫側形成循環，將透過膜的滲透液輸送至產水箱，未透過膜的濃水回流至原水箱。
本發明與原有技術相比具有以下優點利用氣液兩相流中氣泡對膜面的沖刷作用，有效降低膜蒸餾的濃差極化，防止凝膠層的形成；脈沖進氣，提高膜面的紊流度，增加膜面流速，降低膜面鹽溶液的濃度，增加膜滲透通量。通過膜組件的空氣，可以用于膜蒸餾滲透液的冷卻。本發明可以有效地控制膜污染，使膜蒸餾裝置的運行更穩定，更高效。
圖1是本發明所述方法工藝流程示意圖。圖中l-原水箱，2-熱液循環泵，3-冷液循環泵，4-產水箱,5-氣源，6-膜組件，7-熱液循環管，8-冷液循環管，9-空氣管，10-電磁閥。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的原理、結構和工作過程作進一步的說明。溫度后，在2熱液循環泵的作用下進入 6膜髙溫側，5氣源產生的壓縮空氣經9空氣管進入6膜高溫側，并在10電磁閥的作用下， 形成脈沖供氣，與高鹽水形成氣液兩相流；透過膜的滲透液在3冷液循環泵的作用下，輸送 至4產水箱，未透過膜的濃水經7熱液循環管回流至1原水箱。
實施例l:高含鹽水處理項目中試，料液中鹽濃度為6%,處理量為5m"d,冷熱兩側液 體流速分別為0.4 0.5m/s以及0.08 0.15m/s，進料溫度分別為55°C、 65°C、 75°C，冷卻水 溫度為35。C，冷卻水為反滲透去離子水，電導率2(His/cm。試驗結果表明，各運行條件下， 膜通量均達到10kg/m2h以上，較不使用氣提技術時的膜通量增加了 15%，穩定的產品水導電 率保持在25 30ps/cm之間，處理效果良好。
實施例2:反滲透濃水處理項目中試，濃水電導率8000ns/cm，處理量5m3/d，冷熱兩側 液體流速分別為0.4 0.5m/s以及0.08 0.15m/s，進料溫度分別為55°C、 65°C、 75°C，冷卻 水溫度為35"C，冷卻水為反滲透去離子水，電導率20網/cm。試驗結果表明，各運行條件下， 膜通量均達到llkg/m、以上，較不使用氣提技術時的膜通量增加了 10%，穩定的產品水電導 率保持在25 3(His/cm之間，處理效果良好。
權利要求
1.一種氣提式膜蒸餾高鹽水處理方法，其特征在于，該方法包含下列步驟(1)高鹽水經泵提升進入原水箱，在原水箱內進行預熱；(2)達到設定溫度的高鹽水經熱液循環泵進入膜高溫側，空氣經空氣管進入膜高溫側，與高鹽水形成氣液兩相流；(3)冷液循環泵在膜低溫側形成循環，將透過膜的滲透液輸送至產水箱，未透過膜的濃水回流至原水箱。
2. 按照權利要求1所述的一種氣提式膜蒸餾高鹽水處理方法，其特征在于在步驟(2)時，空氣與高鹽水形成氣液兩相流，進入膜高溫側；
3. 按照權利要求1所述的一種氣提式膜蒸餾高鹽水處理方法，其特征在于在空氣管路上設置有電磁閥，并通過電磁閥的間開間停進行脈沖供氣；
4. 按照權利要求1所述的一種氣提式膜蒸餾高鹽水處理方法，其特征在于提供氣源的動力設備為風機或者空壓機。
全文摘要
本發明提出了一種氣提式膜蒸餾高鹽水處理方法在系統中設置空壓機；熱液循環泵和空壓機共同在疏水性膜的高溫側形成氣液兩相流；在空氣管路上設置電磁閥，通過電磁閥的間開間停，形成脈沖進氣。通過本發明可以有效地控制膜污染，使膜蒸餾裝置的運行更穩定，更高效。本發明的主要優點在于利用氣液兩相流中氣泡對膜面的刮擦作用，有效降低膜蒸餾的濃差極化，防止凝膠層的形成；采用脈沖進氣，提高膜面的紊流度，增加膜面流速，降低膜面鹽溶液的濃度，增加膜滲透通量。通過膜組件的空氣，可以用于膜蒸餾滲透液的冷卻。本發明方法可以處理濃度極高的含鹽水。
文檔編號C02F1/04GK101659451SQ200810119250
公開日2010年3月3日 申請日期2008年8月29日 優先權日2008年8月29日
發明者震 唐, 范正虹, 陳福泰, 麻麗峰 申請人:北京清大國華環保科技有限公司