专利名称：一种气提式膜蒸馏高盐水处理方法
技术领域：
本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种利用气提技术，采用膜蒸馏技术用于水处理， 特别是水脱盐处理的方法。
背景技术：
随着经济的发展和人口的增长，水资源短缺已成为一个全球化的问题，而我国的缺水形 势尤其严峻。我国人均水资源量只相当世界人均水平的1/4，是世界水资源极少的13个国家 之一。全国600多座城市中，有近400座城市缺水，其中严重缺水的城市达130多个。与此 同时，大量废水未经处理直接排放，造成严重的水体污染，加剧了水资源的短缺。在高盐废 水方面，全国盐化工企业有上千家，盐化工生产中所产生的废水中含有大量的盐分，若排入 水体将会造成水体污染。同时，越来越多的企业采用反渗透(RO)技术制备纯水，而其30% 的浓水中盐量也较高。随着反渗透的广泛应用，浓水的量也越来越大。目前对于高盐水的处 置方法有地面水排放、深井注射、喷灌和蒸发塘，这几种方法都会对环境造成一定的污染。
膜蒸馏是将膜与蒸馏过程相结合的膜分离方法，是一种理想的高盐水处理技术。直接接 触膜蒸馏(DCMD)是膜蒸馏的一种，它采用疏水微孔膜，以膜两侧的蒸汽压力差为驱动力。 当不同温度的水溶液被疏水膜分隔的时候，由于膜的疏水性，两侧的水溶液不能通过膜进入 另一侧。但由于高温侧水溶液与膜界面的水蒸汽压高于低温侧，水蒸汽会从高温侧透过膜孔 进入低温侧并冷凝成为渗出水，浓水则留在高温侧。
与其它膜分离过程相比，膜蒸馏具有操作简便、设备简单、可在常压、低温下进行的优 点，可以利用太阳能、地热、工业余热等廉价低温能源的能量。膜蒸馏可以广泛应用于高盐 水的处理、无机水溶液的浓縮与提纯，是一项具有广阔应用前景的技术。但是迄今为止，直 接接触膜蒸馏还没有被大规模应用，其主要原因在于高耗能导致较高的运行成本；膜-盐溶 液界面温度极化降低了膜的产水通量；长期运行过程中，膜污染导致膜效率的降低。
近年来，膜蒸馏的研究集中于降低运行能耗，探索膜蒸馏的适用领域，对膜污染的研究 和报道较少。由于膜蒸馏是在常压下操作，被传递的是挥发性物质，膜两侧边界层上挥发物 的蒸汽压差较小，故膜孔稍有堵塞，膜渗透通量就会急剧下降。造成膜孔堵塞的原因有很多，
如浓差极化、吸附、膜表面凝胶层的形成等。因此研究膜污染的控制策略和技术对提高膜蒸馏装置的性能，降低膜蒸馏的成本具有重要的意义。
发明内容
本发明中，申请人提出了一种气提式膜蒸馏高盐水处理方法。这种方法利用循环泵和气源，在疏水性膜的高温侧形成气液两相流，通过气泡对膜面的冲刷作用，降低膜蒸馏的浓差极化，防止凝胶层的形成；并且本发明采用脉冲进气方式，提高膜面的紊流度，增加膜面流速，加速物质的扩散，降低膜面盐溶液的浓度，从而使膜渗透通量增加。通过膜组件的空气，可以用于膜蒸馏渗透液的冷却。本发明可以有效地控制膜污染，使膜蒸馏装置的运行更稳定，更高效。
本发明的技术方案如下
气提式膜蒸馏装置，含有热液循环泵、膜组件、冷液循环泵、反应槽、气源、空气管、电磁阀，其特征在于热液循环泵在膜高温侧形成循环，同时压缩空气通过空气管路向膜高温侧供气，形成气液两相流；利用电磁阀的间开间停，在膜高温侧形成脉冲进气；提供压缩空气的动力设备为风机或者空压机。
本发明包含下列步骤
(1) 高盐水经泵提升进入原水箱，在原水箱内进行预热；
(2) 达到设定温度的高盐水经热液循环泵进入膜高温侧，空气经空气管进入膜高温侧，与高盐水形成气液两相流；
(3) 冷液循环泵在膜低温侧形成循环，将透过膜的渗透液输送至产水箱，未透过膜的浓水回流至原水箱。
本发明与原有技术相比具有以下优点利用气液两相流中气泡对膜面的冲刷作用，有效降低膜蒸馏的浓差极化，防止凝胶层的形成；脉冲进气，提高膜面的紊流度，增加膜面流速，降低膜面盐溶液的浓度，增加膜渗透通量。通过膜组件的空气，可以用于膜蒸馏渗透液的冷却。本发明可以有效地控制膜污染，使膜蒸馏装置的运行更稳定，更高效。
图1是本发明所述方法工艺流程示意图。图中l-原水箱，2-热液循环泵，3-冷液循环泵，4-产水箱,5-气源，6-膜组件，7-热液循环管，8-冷液循环管，9-空气管，10-电磁阀。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的原理、结构和工作过程作进一步的说明。温度后，在2热液循环泵的作用下进入 6膜髙温侧，5气源产生的压縮空气经9空气管进入6膜高温侧，并在10电磁阀的作用下， 形成脉冲供气，与高盐水形成气液两相流；透过膜的渗透液在3冷液循环泵的作用下，输送 至4产水箱，未透过膜的浓水经7热液循环管回流至1原水箱。
实施例l:高含盐水处理项目中试，料液中盐浓度为6%,处理量为5m"d,冷热两侧液 体流速分别为0.4 0.5m/s以及0.08 0.15m/s，进料温度分别为55°C、 65°C、 75°C，冷却水 温度为35。C，冷却水为反渗透去离子水，电导率2(His/cm。试验结果表明，各运行条件下， 膜通量均达到10kg/m2h以上，较不使用气提技术时的膜通量增加了 15%，稳定的产品水导电 率保持在25 30ps/cm之间，处理效果良好。
实施例2:反渗透浓水处理项目中试，浓水电导率8000ns/cm，处理量5m3/d，冷热两侧 液体流速分别为0.4 0.5m/s以及0.08 0.15m/s，进料温度分别为55°C、 65°C、 75°C，冷却 水温度为35"C，冷却水为反渗透去离子水，电导率20网/cm。试验结果表明，各运行条件下， 膜通量均达到llkg/m、以上，较不使用气提技术时的膜通量增加了 10%，稳定的产品水电导 率保持在25 3(His/cm之间，处理效果良好。
权利要求
1.一种气提式膜蒸馏高盐水处理方法，其特征在于，该方法包含下列步骤(1)高盐水经泵提升进入原水箱，在原水箱内进行预热；(2)达到设定温度的高盐水经热液循环泵进入膜高温侧，空气经空气管进入膜高温侧，与高盐水形成气液两相流；(3)冷液循环泵在膜低温侧形成循环，将透过膜的渗透液输送至产水箱，未透过膜的浓水回流至原水箱。
2. 按照权利要求1所述的一种气提式膜蒸馏高盐水处理方法，其特征在于在步骤(2)时，空气与高盐水形成气液两相流，进入膜高温侧；
3. 按照权利要求1所述的一种气提式膜蒸馏高盐水处理方法，其特征在于在空气管路上设置有电磁阀，并通过电磁阀的间开间停进行脉冲供气；
4. 按照权利要求1所述的一种气提式膜蒸馏高盐水处理方法，其特征在于提供气源的动力设备为风机或者空压机。
全文摘要
本发明提出了一种气提式膜蒸馏高盐水处理方法在系统中设置空压机；热液循环泵和空压机共同在疏水性膜的高温侧形成气液两相流；在空气管路上设置电磁阀，通过电磁阀的间开间停，形成脉冲进气。通过本发明可以有效地控制膜污染，使膜蒸馏装置的运行更稳定，更高效。本发明的主要优点在于利用气液两相流中气泡对膜面的刮擦作用，有效降低膜蒸馏的浓差极化，防止凝胶层的形成；采用脉冲进气，提高膜面的紊流度，增加膜面流速，降低膜面盐溶液的浓度，增加膜渗透通量。通过膜组件的空气，可以用于膜蒸馏渗透液的冷却。本发明方法可以处理浓度极高的含盐水。
文档编号C02F1/04GK101659451SQ200810119250
公开日2010年3月3日 申请日期2008年8月29日 优先权日2008年8月29日
发明者震 唐, 范正虹, 陈福泰, 麻丽峰 申请人:北京清大国华环保科技有限公司