[发明专利]一种水电分子膜处理高盐水的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理高盐水的方法与装置，具体的说涉及一种膜技术处理高盐水的方法与装置。 

背景技术

水资源的污染也是我国乃至全球面临的一个难题，目前，长江区的太湖水系、西北诸河、淮河区、黄河区和海河区有近一半的水源地水质不合格，松花江区和辽河区不合格水源地占三分之一，我国有1.9亿人饮用水有害物质含量超标。水资源短缺和水生态环境恶化已经成为制约中国社会经济可持续发展的瓶颈。 

高盐水中含有大量盐分，排入水体将会对水体造成严重污染，同时对人类生产环境和人体健康造成严重危害，其主要来源包括盐化工行业的废水排放、反渗透(RO)技术制备纯水产生的浓盐水和海水淡化过程产生的浓盐水。其中RO产生的30％浓水中含盐量也较高，随之RO项目规模的越来越大，浓水的量也越来越大。如燕山石化的一个RO车间，每天的浓水量就有2万多吨。高盐水排放对环境的污染问题将日益突显。 

目前，高盐水的处理方法主要是直接排放，如排入海洋、地表水、蒸发池、污水处理系统和深井注射法等，这些方法对环境都造成一定的危害。近几年新发展的膜蒸馏技术对高盐水处理效果较好，但因疏水性膜材料和膜产品的制约，阻碍了膜蒸馏的大规模工程应用。因此需要开发新型有效的技术来解决高盐水排放造成的环境污染问题。 

发明专利200810119250.1中发明人提出利用气提作用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，并增加膜面水流速度，使膜通量增加，并控制疏水膜的污染。虽然对膜蒸馏的通量有改善作用，但仍然不能解决膜润湿的现状。膜蒸馏使用疏水性膜材料一直在研究，但仍未有优质的产品推出；而且膜蒸馏过程使用的疏水膜为中空纤维膜，在高温高盐条件下极易出现断丝的情况，这些因素因素制约了膜蒸馏在高盐水处理中的大规模工程应用。 

发明内容

本发明采用水电分子膜技术，技术的核心是水电分子膜，水电分子膜为平板膜形式，制成管式膜件。水电分子膜表面无孔，气体不能透过，但水分子能够与膜表面的荷电基团结合，并在膜另一侧真空的作用下从膜的一侧定向迁移到膜的另一侧，且膜面对盐类、非溶解性固体物质和细菌等具有排斥作用。膜过程原理如下：一定温度下的废水，在温度升高后水分子布朗运动加剧，膜表面聚积大量水分子，水分子与膜表面的亲水荷电基团结合，并进行迁移，在膜另一侧提供一定的真空度的作用下水分子向真空侧定向迁移，到达膜表面后被真空迅速 转移离开膜面，进入冷凝系统，冷凝得到液体产水。该过程实现了高盐水的处理，产水水质优良稳定，电导接近纯水。 

本发明的目的在于提供一种水电分子膜处理高盐水的装置。该装置依次包括料液罐(1)、循环水泵(2)、膜池(3)、冷凝器(4)、产水罐(5)、真空泵(6)；所述料液罐(1)包括电加热系统(7)、温度传感器(8)和排水阀(9)；所述膜池(3)包括膜组(10)、真空区(11)、热水区(12)和回流管路(13)，并在膜池(3)进口配备流量计(14)和温度计(15)，在膜池(3)出口配备温度计(16)和真空压力表(17)；其特征在于，料液罐(1)依次与循环水泵(2)、热水区(12)相连，真空区(11)与真空泵(6)、冷凝器(4)和产水罐(5)相连，电加热系统(7)和温度传感器(8)相连。 

该发明装置主要用于高盐水的处理，高盐水主要来源于盐化工行业排放的含盐工业废水、反渗透(RO)浓水和海水淡化过程产生的浓盐水，所有高盐水都具有较强的腐蚀性，而且该装置运行时料液罐废水经电加热系统加热，最佳温度范围是40℃至80℃，因此料液罐、循环水泵、膜池、冷凝器、产水罐、排水阀、流量计、温度计、真空压力表和各个管路均由耐温防腐材料制成。料液罐是密封的，以保证料液的温度。膜池分真空区和热水区，热的料液进入热水区，与浸没在膜池的膜直接接触。膜组至少由1支管式水电分子膜膜件组成，真空区与膜管内相通，真空泵提供最大真空度为-0.1MPa。 

本发明的另一个目的在于提供一种采用上述装置的水电分子膜处理高盐水的方法，该工艺方法包括如下步骤： 

(1)高盐废水首先进入料液罐，经电加热系统加热，电加热系统受温度传感器控制； 

(2)加热到一定温度的料液经循环泵由热水区底部进入膜池，温度计监测料液进膜前的温度，流量计监测进水流量； 

(3)真空区的气态产水由真空泵抽出，至冷凝器，膜池出口处的温度计监测气态产水的温度，真空压力表监测产水系统的真空度；