專利名稱：一種反滲透濃水的溶氣式真空膜蒸餾水處理方法
技術領域：
本發明涉及水處理和膜分離技術領域，具體地說，本發明涉及一種反滲透濃水的溶氣式真空膜蒸餾處理方法，更具體地說，本發明涉及一種烯烴聚合催化劑生產廢水的反滲透濃水的溶氣式真空膜蒸餾深度處理回用方法。
背景技術：
烯烴聚合催化劑生產過程中會產生大量廢水，廢水中含有石油類、苯系物等多種污染物，其COD濃度高于10000mg/L。目前，該股廢水經過專利CN1257851C所述的方法(隔油沉渣+pH調節+絮凝氣浮+酸化水解+接觸氧化)處理后，基本可達到排放標準。近年來，為了響應國家節能減排的號召，通過采用超濾/反滲透雙膜工藝對該股廢水進行深度處理后回用，基本滿足了上游生產工藝的用水需求。然而，由此產生的反滲透濃水成為一個處理難題，該股廢水既不能排放也不能回用，給各企業帶來極大的困擾。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，脫鹽率高達99%以上。膜蒸餾是上世紀80年代為海水脫鹽而研發的疏水膜技術，它是采用微孔疏水膜，以膜兩側蒸汽壓差為驅動力的一種新型膜分離過程。膜蒸餾所用的膜為不被待處理溶液潤濕的疏水微孔膜，即只有蒸汽能夠進入膜孔，液體不能透過膜孔。根據蒸汽擴散到膜冷側冷凝方式的不同，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，膜透過側用真空泵抽真空，以造成膜兩側更大的蒸汽壓差，揮發組份從冷側引出后冷凝，這種膜蒸餾過程的熱傳導損失較小，基本可以忽略。在VMD過程的進料液中混入氣體是近幾年本領域較受關注的方法。專利CN101659451A涉及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熱液循環泵與空壓機或風機產生的空氣形成氣液兩相流進入膜高溫側，膜透過側采用循環泵循環流動冷凝水將透過膜的蒸汽和氣體冷凝并輸送到產水箱，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氣，這種進氣方式的缺點是，對膜本身的沖擊較大，并且導致汽水混合不均和汽提作用不連續，同時，對真空側的操作也造成沖擊。專利CN101664642A和文獻“鼓氣減壓膜蒸餾過程研究”(水處理技術，2009，35 (12)，34 37)，也涉及一種鼓氣真空膜蒸餾裝置和方法，是采用中空纖維膜組件的真空膜蒸餾，抽真空方式為內壓式，即管程抽真空，污水走中空纖維膜孔內。該方法也在中空纖維膜組件進口處鼓入低壓壓縮空氣與污水形成氣液兩相流，原水不包括化工廢水，且未限定操作條件。此外，專利CN1526650涉及一種高效率低成本的膜蒸餾海水淡化系統，該專利是在飼水回路連接一結構較為復雜的泡沫發生器，用作微細氣泡化裝置，在該裝置之前設有加壓氣體供應器，該裝置提供的預熱加壓氣體與海水混合成帶有高溫的工作液體，該工作液體通過微細氣泡化裝置進行碎解乳化，其中的水分子因為大量曝氣而變得微細化，相對的所產生的蒸汽量增加。該專利需用設備較多，結構較為復雜，操作過程繁復，生產成本較高，能耗較大，且所采用的膜材料孔徑大小為0.0Ol 0.005 μ m。并且，專利CN1526650給出的膜蒸餾處理體系為海水。上述真空膜蒸餾技術，有的運行過程中熱傳導損失較大；有的采用空壓機或風機鼓入空氣，空壓機或風機產生的氣泡較大，與污水在管路中混合后進入膜組件，由于管路限制，可能會造成氣體在水中的分散性不好，汽水混和不均勻等問題；還有的技術所需用設備較多，結構復雜，成本較高，能耗較大，且操作過程繁復。因此，針對目前存在的問題，急需開發一種所需設備簡單，氣液混合均勻，膜污染小，運行周期長，操作簡便，且可用于處理反滲透濃水的真空膜蒸餾技術。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種反滲透濃水的溶氣式真空膜蒸餾處理方法。該方法采用溶氣泵在熱側廢水中溶入氣體，通過真空膜蒸餾有效地去除濃水中的污染物，實現濃水中污染物的分離和濃縮。該方法所需設備簡單，氣液混合均勻，操作簡便，膜污染小，運行周期長，膜的運行通量大。用于處理烯烴聚合催化劑生產廢水的反滲透濃水，可有效去除廢水中的大量鹽分、少量COD及其它污染物，降低污水排放量，實現了水資源的高效利用。為此，本發明提供了一種反滲透濃水的溶氣式真空膜蒸餾水處理方法，包括:步驟A，反滲透濃水進入加熱水箱，加熱到預定溫度獲得預定溫度的進水；步驟B，氣體與預定溫度的進水混合形成預定溫度的進水氣液混合物；步驟C，預定溫度的進水氣液混合物從膜蒸餾組件的熱側進入膜蒸餾組件；步驟D，在膜蒸餾組件的透過側抽真空形成負壓；步驟E，在透過側抽真空作用下，預定溫度的進水氣液混合物中的氣體、水蒸汽透過膜蒸餾組件的膜孔，并在透過側冷凝形成膜蒸餾產水；其中，步驟B通過溶氣泵將氣體溶入預定溫度的進水形成預定溫度的進水氣液混合物。根據本發明方法，步驟B中所述氣體為氮氣、氧氣或空氣中的一種或二種。所述進水氣液混合物中氣體與液體的體積比為0.01: I 0.5: I。優選所述進水氣液混合物中氣體與液體的體積比為0.08:1 0.2:1。根據本發明方法，步驟A中所述反滲透濃水的pH為6.5 8.5，優選所述反滲透濃水的pH為7 8。根據本發明方法，步驟A中所述進水的預定溫度為45 95°C。優選所述進水的預定溫度為65 85°C。根據本發明方法，步驟C中所述進水氣液混合物通過溶氣泵進入膜蒸餾組件，所述進水氣液混合物的流速為0.3 1.3m/so優選所述進水氣液混合物的流速為0.6
1.0m/sο根據本發明方法， 步驟C中所述膜蒸餾組件包括內壓式中空纖維膜組件或外壓式中空纖維膜組件。所述膜蒸餾組件的膜材料為聚偏氟乙烯或聚丙烯微孔膜材料。所述微孔膜材料的孔徑范圍為0.1 0.5 μ m，優選所述微孔膜材料的孔徑范圍為0.15 0.22 μ m。根據本發明方法，步驟D中所述膜蒸餾組件的透過側為中空纖維膜組件孔內或中空纖維膜組件管程，其中，所述膜蒸餾組件的透過側壓力為-0.01 -0.1MPa0優選所述膜蒸餾組件的透過側壓力為-0.085 -0.1MPa0根據本發明方法，步驟E中所述預定溫度的進水氣液混合物中的氣體、水蒸汽透過膜蒸餾組件的膜孔后，在透過側冷凝器作用下冷凝形成膜蒸餾產水。根據本發明方法，步驟E中所述膜蒸餾過程產生的膜蒸餾濃水可以作為進水的一部分循環回到加熱水箱，或者定期排放進行集中處理。本發明中膜蒸餾系統的熱源可以采用工廠低溫廢熱、廢蒸汽加熱或電加熱，或為了降低能耗，充分利用周邊廢熱。根據本發明，所述真空膜蒸餾系統的濃縮倍數控制在5 7倍左右。采用根據本發明方法的溶氣式膜蒸餾系統處理反滲透濃水，膜蒸餾的運行通量范圍為5 30L/m2.h，膜蒸餾脫鹽率高于99%。本發明在常規真空膜蒸餾的基礎上，采用溶氣泵在熱側廢水中溶入氣體，氣體通過溶氣泵可形成較小、較均勻的氣泡，溶氣泵產生的微細氣泡粒徑約為20 40 μ m，氣體與液體溶解效率高達80 100%，因此，氣泡在污水中具有很好的分散性，致使熱側氣液混合均勻；氣液兩相的充分接觸，共同連續進入膜蒸餾組件，降低了汽-液界面處的水蒸汽分壓和溫差極化的影響，提高了膜蒸餾通量；氣體均勻的溶入進料濃水，使得熱側膜表面更容易形成一層汽膜，減弱了水和有機溶劑對疏水膜的潤濕影響，降低了膜污染，并增強了廢水中的擾動作用，同時減少了蒸汽在膜孔內的凝結，延長了膜的清洗周期和使用壽命，并由此延長了膜組件的運行周期，提高了膜蒸餾系統的回收率。采用本發明方法對反滲透濃水進行深度膜蒸餾處理，可以充分利用系統周邊的低品位熱能，實現反滲透濃水的高度回收利用，最大限度地回收水資源；因此，特別優選的，本發明方法的處理對象主要為烯烴聚合催化劑生產廢水的反滲透濃水，其水質情況見表I。

表I烯烴聚合催化劑生產廢水的反滲透濃水水質
權利要求
1.一種反滲透濃水的溶氣式真空膜蒸餾水處理方法，包括: 步驟A，反滲透濃水進入加熱水箱，加熱到預定溫度獲得預定溫度的進水； 步驟B，氣體與預定溫度的進水混合形成預定溫度的進水氣液混合物； 步驟C，預定溫度的進水氣液混合物從膜蒸餾組件的熱側進入膜蒸餾組件； 步驟D，在膜蒸餾組件的透過側抽真空形成負壓； 步驟E，在透過側抽真空作用下，預定溫度的進水氣液混合物中的氣體、水蒸汽透過膜蒸餾組件的膜孔，并在透過側冷凝形成膜蒸餾產水； 其中，步驟B通過溶氣泵將氣體溶入預定溫度的進水形成預定溫度的進水氣液混合物。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟B中所述氣體為氮氣、氧氣或空氣中的一種或二種；所 述進水氣液混合物中氣體與液體的體積比為0.0l:1 0.5:1。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于:所述進水氣液混合物中氣體與液體的體積比為0.08: I 0.2: I。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟A中所述進水的預定溫度為45 95。。。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于:所述進水的預定溫度為65 85°C。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟C中所述進水氣液混合物通過溶氣泵進入膜蒸餾組件，所述進水氣液混合物的流速為0.3 1.3m/s。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于:所述進水氣液混合物的流速為0.6 1.0m/sο
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于:步驟C中所述膜蒸餾組件包括內壓式中空纖維膜組件或外壓式中空纖維膜組件；所述膜蒸餾組件的膜材料為聚偏氟乙烯或聚丙烯微孔膜材料；所述微孔膜材料的孔徑范圍為0.1 0.5 μ m，優選所述微孔膜材料的孔徑范圍為 0.15 0.22 μ mo
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟D中所述膜蒸餾組件的透過側為中空纖維膜組件孔內或中空纖維膜組件管程，其中，所述膜蒸餾組件的透過側壓力為-0.01 -0.1MPa。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于:所述膜蒸餾組件的透過側壓力為-0.085 -0.1MPa0
全文摘要
本發明涉及一種反滲透濃水的溶氣式真空膜蒸餾水處理方法。該方法采用溶氣泵在進料端進水中溶入氣體，通過真空膜蒸餾有效地去除進水中的污染物，實現進水中污染物的分離和濃縮。該方法所需設備簡單，氣液混合均勻，能耗及成本較低，操作簡便，膜污染小，運行周期長，膜的運行通量大。用于處理烯烴聚合催化劑生產廢水的反滲透濃水，可有效去除廢水中的大量鹽分、少量COD及其它污染物，降低污水排放量，實現了水資源的高效利用。
文檔編號C02F1/44GK103193286SQ20121000399
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者張新妙, 楊永強, 趙鵬, 彭海珠 申請人: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