一种防结垢膜接触器及其使用方法和应用

本发明属于污水处理装置，具体涉及一种防结构摸接触器及其使用方法和应用。

背景技术：

1、我国金属冶炼和硫酸生产工艺发达，而金属冶炼和硫酸生产年产强酸性废水(污酸)3.9×109t以上，具有酸性强、类金属砷含量高等特点。目前工业上常采用硫化沉淀法去除废酸中的类金属砷，硫化沉淀法利用砷与硫化氢之间的沉淀反应生成硫化砷，实现砷的高效去除。该方法将废水中的砷等杂质在强酸性条件下原位去除，较中和法可减少95％的砷渣，且处理后酸液中砷残留浓度低达几十ppb以下，具有良好的应用前景。

2、传统硫化沉淀法在曝气过程中对于气液的流速难以掌控，易产生大量气泡，使得局部气体浓度过高，反应不均匀。溢出大量未反应的硫化氢气体，会产生尾气污染的问题。曝气过程需要大量能耗的同时，传质效率低下。膜接触是一种新型高效的气液接触技术，多以疏水中空纤维膜为接触介质，接触两相不互相分散，解决了传统方法中所产生的问题，可实现高效气体扩散以及脱除过程。在膜接触体系中，硫化氢气体通过疏水膜表面无数的微孔，在整个膜接触反应器内形成连续的、微剂量的曝气，实现均匀的、低浓度的气体分布，避免局部浓度过高的问题，从而实现气体的高效吸收。与气-液两相传质过程相比，该过程为气-膜-液三相传质过程，膜相可以减缓气体传质速率，实现气体缓释。中空纤维膜具有极大的比表面积，可以实现硫化氢气体在含砷废水中的高效吸收利用，降低出水液体中残留的硫化氢浓度。但现有膜组器存在效率低、易污染等限制膜接触传质技术应用问题，为此，本发明在运用膜接触硫化氢缓释-吸收原理下，对膜接触器进行一体化设计，能够进一步节省空间，提高去除效率，以应对更加复杂的施工情况。有望实现酸性废水硫化氢气体缓释以及出水硫化氢高效去除和浓度控制，实现废水中的砷与硫化氢气体高效结合，以及除砷工艺的模块化设计，从而解决传统除砷工艺硫化氢使用量大、利用率低以及尾气污染等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有膜组器存在效率低、易污染等问题。

2、为此，本发明提供了一种防结垢膜接触器，包括接触反应室、供气单元和驱动单元，所述接触反应室上设有进水口和出水口；所述接触反应室内设有布气单元；所述布气单元包括空心旋转轴及多个沿所述空心旋转轴周向依次布置的中空纤维膜组件；所述空心旋转轴内部的空腔与所述中空纤维膜组件的中空内腔连通；所述供气单元与所述空心旋转轴的空腔连通；所述驱动单元驱动所述空心旋转轴旋转。

3、具体的，上述供气单元包括气囊；所述气囊上设有入气口和出气口；所述出气口与所述空心旋转轴的空腔连通。

4、具体的，上述气囊上设有用于检测所述气囊内气压的压力表。

5、具体的，上述防结垢膜接触器还包括中和室；所述中和室设有中和液入口和反应液入口；所述中和室的反应液入口与所述接触反应室的出水口连通。

6、具体的，上述中和室内设有搅拌器。

7、具体的，上述防结垢膜接触器还包括分离室；所述分离室设有分离液入口、废水出口和净水出口；所述分离室内设有分离膜；所述分离液入口、所述废水出口位于所述分离膜一侧，所述净水出口位于所述分离膜另一侧；所述分离液入口与所述中和室的出口连接。

8、具体的，上述接触反应室上设有阻垢器。

9、具体的，上述中空纤维膜组件包括中空纤维膜和膜支架；所述膜支架连接在所述空心旋转轴的外壁上；所述中空纤维膜固定在所述膜支架内，且所述中空纤维膜的中空内腔与所述空心旋转轴的空腔连通。

10、具体的，上述接触反应室上设有用于检测所述接触反应室内液体ph的ph检测器。

11、本发明还提供了上述防结垢膜接触器的使用方法，包括以下步骤：

12、(1)启动驱动单元，空心旋转轴带动中空纤维膜组件在接触反应室内旋转；

13、(2)通过供气单元向空心旋转轴的空腔通入反应气体，反应气体经空心旋转轴进入中空纤维膜组件中；

14、(3)待处理液体由进水口进入接触反应室；

15、(4)反应气体与待处理液体在中空纤维膜表面充分接触并反应；

16、(5)反应后液体经接触反应室的出水口流至下一道处理工艺。

17、本发明提供的防结垢膜接触器可用于酸性废水除砷工艺，解决传统除砷工艺硫化氢使用量大、利用率低以及尾气污染等问题。

18、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

19、本发明提供的这种防结垢膜接触器为一体式结构，能有效节约占地空间，使用疏水中空纤维膜组成的膜接触布气单元，可将硫化氢气体均匀分布于整个接触反应室，实现更为高效的沉淀反应，减少因浓度分布不均造成的反应不充分的问题。采用无泡曝气的方式进行硫化氢气体进行投加，硫化氢气体位于中空纤维膜内部，在膜组件表面进行反应并被吸收，降低出水液体中残留的硫化氢浓度。此外，空心旋转轴带动中空纤维膜组件转动，对膜接触反应部分的污水进行机械搅拌，使反应物质混合均匀的同时，还能够应用水流的剪切作用力对膜进行冲刷，进一步降低膜上的结垢率，减少膜污染。

20、本发明提供的防结垢膜接触器还可实现除砷工艺模块化，便于操作和修改。运用膜接触硫化氢缓释-吸收原理，实现酸性废水硫化氢气体缓释以及出水硫化氢高效去除和浓度控制，解决传统除砷工艺硫化氢使用量大、利用率低以及尾气污染等问题。

21、以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种防结垢膜接触器，包括接触反应室、供气单元和驱动单元，其特征在于：所述接触反应室上设有进水口和出水口；所述接触反应室内设有布气单元；所述布气单元包括空心旋转轴及多个沿所述空心旋转轴周向依次布置的中空纤维膜组件；所述空心旋转轴内部的空腔与所述中空纤维膜组件的中空内腔连通；所述供气单元与所述空心旋转轴的空腔连通；所述驱动单元驱动所述空心旋转轴旋转。

2.如权利要求1所述的防结垢膜接触器，其特征在于：所述供气单元包括气囊；所述气囊上设有入气口和出气口；所述出气口与所述空心旋转轴的空腔连通。

3.如权利要求2所述的防结垢膜接触器，其特征在于：所述气囊上设有用于检测所述气囊内气压的压力表。

4.如权利要求1所述的防结垢膜接触器，其特征在于：还包括中和室；所述中和室设有中和液入口和反应液入口；所述中和室的反应液入口与所述接触反应室的出水口连通。

5.如权利要求1所述的防结垢膜接触器，其特征在于：还包括分离室；所述分离室设有分离液入口、废水出口和净水出口；所述分离室内设有分离膜；所述分离液入口、所述废水出口位于所述分离膜一侧，所述净水出口位于所述分离膜另一侧；所述分离液入口与所述中和室的出口连接。

6.如权利要求1所述的防结垢膜接触器，其特征在于：所述接触反应室上设有阻垢器。

7.如权利要求1所述的防结垢膜接触器，其特征在于：所述中空纤维膜组件包括中空纤维膜和膜支架；所述膜支架连接在所述空心旋转轴的外壁上；所述中空纤维膜固定在所述膜支架内，且所述中空纤维膜的中空内腔与所述空心旋转轴的空腔连通。

8.如权利要求1所述的防结垢膜接触器，其特征在于：所述接触反应室上设有用于检测所述接触反应室内液体ph的ph检测器。

9.如权利要求1-8任意一项所述防结垢膜接触器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求1-8任意一项所述防结垢膜接触器在酸性废水除砷工艺中的应用。

技术总结
本发明属于污水处理装置技术领域，具体提供了一种防结垢膜接触器，包括接触反应室、供气单元和驱动单元，接触反应室上设有进水口和出水口；接触反应室内设有布气单元；布气单元包括空心旋转轴及多个沿空心旋转轴周向布置的中空纤维膜组件；空心旋转轴内部的空腔与中空纤维膜组件的中空内腔连通；供气单元与空心旋转轴的空腔连通；驱动单元驱动空心旋转轴旋转。该防结垢膜接触器采用无泡曝气的方式投加反应气体，将气体均匀分布于接触反应室，降低出水液体中残留的硫化氢浓度；通过机械搅拌，使反应物质混合均匀，降低膜上的结垢率，减少膜污染。该防结垢膜接触器还可解决传统除砷工艺硫化氢使用量大、利用率低以及尾气污染等问题。

技术研发人员：李社锋,张家琛,陈培,张勇,李佳乐
受保护的技术使用者：武汉轻工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15