[发明专利]光热法减压多效膜蒸馏处理脱硫废水的装置、系统及方法

说明书

光热法减压多效膜蒸馏处理脱硫废水的装置、系统及方法，光热法减压多效膜蒸馏处理脱硫废水的装置包括脱硫废水组件，脱硫废水组件包括由内而外依次设置的内支撑边框、外支撑边框和背板，内支撑边框和外支撑边框均为矩形，四边均设有U型卡槽，所述内支撑边框和外支撑边框边框部位卡固在U型卡槽内，内支撑边框框内设有绞织丝网，内支撑边框前后两面分别敷设有平板式多孔疏水膜和太阳能集热板，内支撑边框上边框和下边框分别设有脱硫废水出水管和脱硫废水进水管；所述外支撑边框框内设有支撑网格，所述背板朝向支撑网格的一侧面敷设有保温层。本发明具有安全、适用等特点，有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及废水脱硫技术领域，尤其涉及光热法减压多效膜蒸馏处理脱硫废水的装置、系统及方法。

背景技术

目前，我国能源结构以煤炭为主，截止2009年底燃煤机组占总装机容量的75%以上，大量的燃煤和煤中较高的含硫量必然导致大量S02排放，由此造成了严重的环境污染。

现有的脱硫工艺一般采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术，一炉单塔布置方式,设置或不设置GGH。目前随着国家排放标准的提高，又在原有一炉单塔工艺的基础上，出现了单塔双循环（AFT），一炉双塔等新工艺。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术在防治大气污染的过程中，发挥了不可替代的作用，但是在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺过程中，产生了一定量的脱硫废水，在原有的脱硫废水处理过程中虽然经过絮凝、中和、有机硫化反应去除了大部分重金属、钙镁硬度等污染物，但脱硫过程中的产生的高含盐量的脱硫废水仍无法直接达标排放。目前，国内部分企业采用脱硫废水浓缩—结晶工艺分离脱硫废水中的盐分和水，实现达标排放的目的。目前，在脱硫废水浓缩过程中多采用DTRO、电渗析等工艺预浓缩，然后用薄膜蒸发器浓缩接近至所需饱和浓度，采用上述工艺路线，工艺过程复杂，需要必要的箱罐、及泵阀对物料进行多次的储存的输送，过程控制要求高，同时需要消耗大量的蒸汽和电力能耗。因此有必要对脱硫废水的浓缩工艺进行改进。

太阳能利用绿色能源之一，太阳能的光热转换时利用太阳能的主要方式之一，特别对于我国西部地区，日照时间长、强度高，年蒸发量大，合理利用太阳能除了降低能源消耗，也可以降低所在地区的水蒸发量。太阳能与其他能源相比其能量密度低，为了获得一定的能量需要相对较大的面积。

膜蒸馏（membrane distillation ，简称MD）是一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离过程，可用于水的蒸馏淡化，对水溶液去除挥发性物质。例如当不同温度的水溶液被疏水微孔膜分隔开时，由于膜的疏水性，两侧的水溶液均不能透过膜孔进入另一侧，但由于暖侧水溶液与膜界面的水蒸汽压高于冷侧，水蒸汽就会透过膜孔从暖侧进入冷侧而冷凝，这与常规蒸馏中的蒸发、传质、冷凝过程十分相似，所以称其为膜蒸馏过程。同时，对减压膜蒸馏（VMD）是通过负压的方式抽出水蒸气，与直接接触膜蒸馏、气吹扫膜蒸馏的对比研究表明，VMD过程的产水水质最好，通量最大。同时，蒸汽通过负压的方式抽出，更便于对其相变热进行回收等设计，因此，更具大规模工业化应用前景。

减压多效膜蒸馏(MEMD)是针对MD过程能耗高、蒸汽冷凝耗水量大的问题，将多效蒸发原理引入MD过程，提出了多效膜蒸馏概念，同时利用真空降低冷侧的水蒸汽分压，使得高浓度下膜蒸馏过程仍能进行，从而得到了多效脱硫废水装置(MEMD)。其特征是首次在VMD过程中设立特殊的多效蒸发区。其中的膜组件同时具有蒸汽的换热降温与原料液的升温蒸发双重作用，利用管程内原料液发生相变来回收卞蒸发区所产蒸汽的相变热，从而实现VMD过程蒸汽相变热的高效回收利用，降低过程能耗。

但减压多效膜蒸馏存在的主要问题就是膜通量较低，仅为30～40kg/L,因而限制了减压多效膜蒸馏的应用。但对于光热法多效脱硫废水装置来说，由于太阳能集热板的能量密度较低，与减压多效膜蒸馏工艺相结合，相互之间的不足不会成为光热法减压膜蒸馏工艺的制约因素。因此，光热法减压膜蒸馏工艺处理脱硫废水从原理上是可行的。

发明内容