CN108640389A - 处理废水脱盐的方法及微纳米气泡-真空膜蒸馏耦合脱盐系统 - Google Patents

处理废水脱盐的方法及微纳米气泡-真空膜蒸馏耦合脱盐系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种处理废水脱盐的方法及微纳米气泡‑真空膜蒸馏耦合脱盐系统，该方法包括废水经过预处理得到预处理液；预处理液进行微纳米气泡反应得到含微纳米气泡的混合液；该混合液经过真空膜蒸馏分离得到净化水排放；该耦合脱盐系统包括原水调节池、预处理装置、微纳米气泡发生装置和真空膜蒸馏装置；本发明的该耦合脱盐系统中通过设置微纳米气泡发生装置，使得该混合液内携带微米气泡和纳米气泡，利用微米气泡在膜表面的微扰动，降低膜表面的浓差极化效应，降低膜面污染物浓度，从而抑制污染物产生和堆积结块；同时，利用纳米气泡在膜空隙中的电荷干扰，抑制污染盐晶体的形成，从而减缓膜污染、降低膜的清洗频率和提高废水脱盐的效率。

Description

处理废水脱盐的方法及微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐 系统
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种处理废水脱盐的方法及微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统。
背景技术
膜蒸馏是一种采用疏水微孔膜以该疏水膜两侧的蒸气压力差为传质驱动力的膜分离过程，是高盐度废水脱盐的新兴工艺，具有成本低、设备简单、操作容易和能耗低等优点。而膜污染是困扰膜蒸馏脱盐工艺的最大问题，如何减缓膜污染成为提高膜蒸馏脱盐效率和运行成本的关键。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，首要目的是提供一种处理废水脱盐的方法。
本发明的第二个目的是提供一种实现上述方法的微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种处理废水脱盐的方法，其包括如下步骤：
(1)、废水经过预处理得到预处理液；
(2)、预处理液加热至30‐90℃后，进行微纳米气泡反应，产生含微纳米气泡的混合液；
(3)、含微纳米气泡的混合液经过真空膜蒸馏分离得到净化水排放。
进一步地，在步骤(1)中，废水包括0.5‐3g/L的Ca2+、2‐8g/L的Mg2+、12.14‐30.28g/L的Na+、20.35‐56.85g/L的Cl‐、3‐18g/L的SO4 2‐和0.24‐1.89g/L的HCO3 ‐。
进一步地，在步骤(2)中，微纳米气泡反应中微纳米气泡的发生方法选自加压溶气法、旋转剪切法或水力空化法中的一种以上。
进一步地，微纳米气泡反应中的气体选自空气或臭氧中的一种以上。
进一步地，含微纳米气泡的混合液中微米气泡的浓度为2×107‐2.8×107个/mL，水力直径为1‐500μm；含微纳米气泡的混合液中纳米气泡的浓度为5×106‐5.9×106个/mL，水力直径为100‐500nm。
进一步地，在步骤(3)中，真空膜蒸馏的过程中进料液的温度为30‐90℃，进料液的流速为0.01‐2.0m/s，渗透侧的真空度为‐100～‐50KPa。
进一步地，真空膜蒸馏的过程中的膜选自平板膜组件、中空纤维膜组件或管式微滤膜组件中的一种以上，其中，膜的孔径为0.1‐0.45μm，孔隙率为40‐50％。
进一步地，平板膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为133.5‐134.0°，纯水通量为30‐70L/(m2·h)，出水电导率为6.70‐9.20μs/cm；中空纤维膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；管式微滤膜组件的内径为4‐25mm。
进一步地，真空膜蒸馏的过程中膜的材质为疏水性材料。
进一步地，真空膜蒸馏的过程中膜的材质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种以上。
一种实现上述处理废水脱盐的方法的微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统，其包括：原水调节池，用于储存及调节废水的水质、水量；预处理装置，用于对废水进行分离、沉淀等预处理过程；微纳米气泡发生装置，在预处理后的废水内进行微纳米气泡反应得到含微纳米气泡的混合液；真空膜蒸馏装置，用于对于含微纳米气泡的混合液进行真空膜蒸馏分离、冷却并收集。
进一步地，预处理装置选自分离装置或加热装置中的一种以上。
优选地，分离装置包括过滤装置、沉淀装置、离心分离装置或气浮分离装置。
进一步地，微纳米气泡发生装置内微纳米气泡的发生方法选自加压溶气法、旋转剪切法或水力空化法中的一种以上。
进一步地，微纳米气泡反应中的气体选自空气或臭氧中的一种以上。
进一步地，含微纳米气泡的混合液中微米气泡的浓度为2×107‐2.8×107个/mL，水力直径为1‐500μm；含微纳米气泡的混合液中纳米气泡的浓度为5×106‐5.9×106个/mL，水力直径为100‐500nm。
进一步地，真空膜蒸馏装置包括料液箱、膜池、冷凝器、循环水箱和储液罐。
进一步地，真空膜蒸馏装置内膜池中进料液的温度为30‐90℃，进料液的流速为0.01‐2.0m/s，渗透侧的真空度为‐100～‐50KPa。
进一步地，真空膜蒸馏装置内膜池中膜的材质为疏水性材料。
进一步地，真空膜蒸馏装置内膜池中膜的材质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种以上。
进一步地，真空膜蒸馏装置内膜池中膜选自平板膜组件、中空纤维膜组件或管式微滤膜组件中的一种以上，膜的孔径为0.1‐0.45μm，孔隙率为40‐50％。
进一步地，平板膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为133.5‐134.0°，纯水通量为30‐70L/(m2·h)，出水电导率为6.70‐9.20μs/cm；中空纤维膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；管式微滤膜组件的内径为4‐25mm。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
本发明的微纳米气泡-真空膜蒸馏耦合脱盐系统中通过在真空膜蒸馏装置的膜池进口管路上设置微纳米气泡发生装置，从而使得进入膜池的混合液中携带微米气泡和纳米气泡，一方面利用微米气泡在真空膜蒸馏装置中膜表面的微扰动，降低膜表面的浓差极化效应，降低膜面污染物浓度，从而抑制污染物产生和堆积结块；同时，另一方面利用纳米气泡在真空膜蒸馏装置中膜空隙中的电荷干扰，抑制污染盐晶体的形成，从而减缓膜污染、降低膜的清洗频率和提高废水脱盐的效率。
附图说明
图1为本发明的微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统的结构示意图。
图2为本发明的微纳米气泡发生装置的结构示意图。
图3为本发明的实施例1中产水电导率和真空膜的通量变化的示意图。
图4为本发明的实施例2中产水电导率和真空膜的通量变化的示意图。
附图标记：原水调节池1、预处理装置2、料液箱3、微纳米气泡发生装置4、膜池5、循环水箱6、冷凝器7、储液罐8、烧杯9、电子天平10、真空泵11、针型阀12、第一温度计13、第一阀门14、第二阀门15、第三阀门16、第二温度计17、第三温度计18、流量计19、第一循环泵20、第四阀门21、第一压力表22、第四温度计23、第五阀门24、第二循环泵25、第五温度计26、第六阀门27、第二压力表28、气体流量调节阀29、气体流量计30、液体流量计31、液体流量调节阀32、隔膜泵33、微气泡释放阀34、压力溶气罐35和第三压力表36。
具体实施方式
本发明提供了一种处理废水脱盐的方法及微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统。
<处理废水脱盐的方法>
本发明的处理废水脱盐的方法包括如下步骤：
(1)、废水经过预处理得到预处理液；
(2)、预处理液加热至30‐90℃后，进行微纳米气泡反应，产生含微纳米气泡的混合液；
(3)、含微纳米气泡的混合液经过真空膜蒸馏分离得到净化水排放。
实际上，在步骤(1)中，废水可以包括0.5‐3g/L的Ca2+，优选为1g/L的Ca2+；2‐8g/L的Mg2+，优选为3g/L的Mg2+；12.14‐30.28g/L的Na+，优选为13.19g/L的Na+；20.35‐56.85g/L的Cl‐，优选为26.28g/L的Cl‐；3‐18g/L的SO4 2‐，优选为6g/L的SO4 2‐；0.24‐1.89g/L的HCO3 ‐，优选为0.51g/L的HCO3 ‐。
在步骤(2)中，微纳米气泡反应中微纳米气泡的发生方法选自加压溶气法、旋转剪切法或水力空化法中的一种以上。
进一步地，微纳米气泡反应中的气体选自空气或臭氧中的一种以上。
其中，含微纳米气泡的混合液中微米气泡的浓度可以为2×107‐2.8×107个/mL，优选为2×107个/mL；水力直径可以为1‐500μm，优选为28μm；含微纳米气泡的混合液中纳米气泡的浓度可以为5×106‐5.9×106个/mL，优选为5×106个/mL；水力直径可以为100‐500nm，优选为120nm。
在步骤(3)中，真空膜蒸馏的过程中进料液的温度可以为30‐90℃，优选为55℃；进料液的流速可以为0.01‐2.0m/s，优选为0.46m/s；渗透侧的真空度可以为‐100～‐50KPa，优选为‐97KPa。
真空膜蒸馏的过程中的膜选自平板膜组件、中空纤维膜组件或管式微滤膜组件中的一种以上，膜的孔径可以为0.1‐0.45μm，优选为0.1μm；孔隙率可以为40‐50％，优选为40％。
平板膜组件的厚度可以为0.1‐1.0mm，优选为0.5mm；接触角可以为133.5‐134.0°，优选为133.6°；纯水通量可以为30‐70L/(m2·h)，优选为49.05L/(m2·h)；出水电导率可以为6.70‐9.20μs/cm，优选为8.24μs/cm；中空纤维膜组件的内径可以为0.3‐1.4mm，优选为0.5mm；外径可以为0.5‐2.0mm，优选为1.0mm；管式微滤膜组件的内径可以为4‐25mm，优选为10mm。
真空膜蒸馏的过程中膜的材质为疏水性材料。
进一步地，真空膜蒸馏的过程中膜的材质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种以上。
<微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统>
一种实现上述处理废水脱盐的方法的微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统包括：原水调节池，用于储存及调节废水的水质、水量；预处理装置，用于对废水进行分离、沉淀等预处理过程；微纳米气泡发生装置，在预处理后的废水内进行微纳米气泡的物理反应得到含微纳米气泡的混合液；以及真空膜蒸馏装置，用于对含微纳米气泡的混合液进行真空膜蒸馏分离、冷却并收集。
(预处理装置)
预处理装置选自分离装置或加热装置中的一种以上。
进一步地，分离装置可以包括过滤装置、沉淀装置、离心分离装置或气浮分离装置，也可为用于水和水中悬浮物固液分离的其他装置。
(微纳米气泡发生装置)
微纳米气泡发生装置内微纳米气泡的发生方法选自加压溶气法、旋转剪切法或水力空化法中的一种以上。
进一步地，微纳米气泡反应中的气体选自空气或臭氧中的一种以上。其中，空气可以包括氧气、氮气、氩气或二氧化碳。
具体地，含微纳米气泡的混合液中微米气泡的浓度可以为2×107‐2.8×107个/mL，优选为2×107个/mL；水力直径可以为1‐500μm，优选为28μm；含微纳米气泡的混合液中纳米气泡的浓度可以为5×106‐5.9×106个/mL，优选为5×106个/mL；水力直径可以为100‐500nm，优选为120nm。
微纳米气泡发生装置可以根据原水流量、盐度、pH和电导率等手动或自动调整向热料液中投加的气泡数量。
(真空膜蒸馏装置)
真空膜蒸馏装置包括料液箱、膜池、冷凝器、循环水箱和储液罐。
真空膜蒸馏装置内膜池中进料液的温度可以为30‐90℃，优选为55℃；进料液的流速可以为0.01‐2.0m/s，优选为0.46m/s；渗透侧的真空度可以为‐100～‐50KPa，优选为‐97KPa。
其中，进料液的温度可以通过人工或自动控制使其稳定。
真空膜蒸馏装置内膜池中膜选自平板膜组件、中空纤维膜组件或管式微滤膜组件中的一种以上，膜的孔径可以为0.1‐0.45μm，优选为0.1μm；孔隙率可以为40‐50％，优选为40％。
平板膜组件的厚度可以为0.1‐1.0mm，优选为0.5mm；接触角可以为133.5‐134.0°，优选为133.6°；纯水通量可以为30‐70L/(m2·h)，优选为49.05L/(m2·h)；出水电导率可以为6.70‐9.20μs/cm，优选为8.24μs/cm；中空纤维膜组件的内径可以为0.3‐1.4mm，优选为0.5mm；外径可以为0.5‐2.0mm，优选为1.0mm；管式微滤膜组件的内径可以为4‐25mm，优选为10mm。
真空膜蒸馏装置内膜池中膜的材质为疏水性材料。
真空膜蒸馏装置内膜池中膜的材质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种以上。
如图1所示，微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统处理废水脱盐的方法的具体步骤包括：
(1)、废水经过原水调节池1调节水质和水量后得到废液。
(2)、废液经过预处理装置2得到预处理液。
(3)、预处理液在料液箱3内加热至30‐90℃成热料液；其中，料液箱内的加热部分为钛合金加热棒。
(4)、微纳米气泡发生装置4采用加压溶气法直接在热料液中产生含微纳米气泡的混合液，如图2所示，具体过程为：热料液从微纳米气泡发生装置4的隔膜泵33下流入液体流量调节阀32内，在其控制下以体积含量15％分流出来，通过液体流量计31后与气体混合，此时，气体通过微纳米气泡发生装置4的气体流量调节阀29(流量范围为0‐60ml/min)和气体流量计30与热料液混合；同时，热料液和气体一起进入压力溶气罐35中并在第三压力表36(压力为0‐0.6MPa)下混合得到气液混合体，气液混合体经过微气泡释放阀34后，得到含微纳米气泡的混合液。
其中，液体流量调节阀32的作用为调节进入微纳米气泡发生装置的液体流量；气体流量调节阀29的作用为调节进入微纳米气泡发生装置的气体流量；微气泡释放阀34的作用为产生含微纳米气泡的混合液。
(5)、含微纳米气泡的混合液泵入到膜池5的热料液侧，在此过程中，待膜池5进口温度稳定后，打开真空泵11，对膜池5的渗透侧抽真空。在膜池5的热料液侧，高温的含微纳米气泡的混合液会产生蒸气，而剩余的含微纳米气泡的混合液在第一循环泵20、流量计19和第四阀门21的作用下返回到料液箱3中反复进行循环，当料液箱3中的热料液浓缩到一定倍数时打开第一阀门14并排出，排出的浓缩废液进行后续处置；而在渗透侧，在蒸气压力差和抽真空的作用下，热料液侧产生的蒸气会透过膜孔进入到渗透侧，并流经冷凝器7。与冷凝器7相接的是含有冷却水的循环水箱6，保证流经冷凝器7的冷却水温度低于15℃。循环水箱6产生的冷却水以与蒸气流动相反的方向，在第五阀门24和第二循环泵25的作用下进入冷凝器7，与热蒸气进行充分的热交换，实现蒸气的快速冷凝。冷凝后的产水进入到储液罐8中。真空膜蒸馏过程进行一段时间后，关闭真空泵11，通过第六阀门27排出储液罐8中的产水至位于电子天平10上的烧杯9内或者回用，从而测定真空膜蒸馏的产水量和出水水质。或者产生的清水通过针型阀12可直接排放或回用。随后重复运行真空膜蒸馏过程，这样就达到了废水脱盐的目的。
其中，第二阀门15和第三阀门16均为三通阀，第二阀门15的作用是分流，其中一部分热料液不经过微纳米气泡发生装置，直接进入第三阀门16，另外一部分热料液则在第二阀门15和液体流量调节阀32的作用下，以一定流量比(0‐50％)与气体混合，产生微纳米气泡混合液，然后与另一部分热料液在第三阀门16进行混合，随后进入膜池5内；第一温度计13用于测量料液箱3内预处理液加热的温度；第二温度计17用于测量膜池5中进口的温度；第三温度计18用于测量膜池5中出料液温度；第一压力表22用于测量膜池5中渗透侧的压力；第四温度计23用于测量循环水箱6中进水的温度；第五阀门24和第二循环泵25用于将循环水箱6内的出水泵入至冷凝器7中；第五温度计26用于测量出水进入冷凝器7的温度；第六阀门27用于将储液罐8内的清水排放至烧杯9内；第二压力表28用于测量储液罐8内清水的压力；真空泵11的作用是在渗透侧产生负压，增大膜池5中真空膜蒸馏的膜两侧压力差，从而提高膜通量。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
本实施例的处理废水脱盐的方法包括如下步骤：
(1)、废水经过原水调节池1调节水质和水量后得到废液；其中，废水包括1g/L的Ca2+、3g/L的Mg2+、13.19g/L的Na+、26.28g/L的Cl‐、6g/L的SO4 2‐和0.51g/L的HCO3 ‐。
(2)、废液经过预处理装置2得到预处理液。
(3)、预处理液在料液箱3内加热至40℃成热料液；其中，料液箱内的加热部分为钛合金加热棒。
(4)、微纳米气泡发生装置4采用加压溶气法直接在热料液中产生含微纳米气泡的混合液，如图2所示，具体过程为：热料液从微纳米气泡发生装置4的隔膜泵33下流入液体流量调节阀32内，在其控制下以体积含量15％分流出来，通过液体流量计31后与气体混合，此时，气体通过微纳米气泡发生装置4的气体流量调节阀29(流量为20ml/min)和气体流量计30与热料液混合；同时，热料液和气体一起进入压力溶气罐35中并在第三压力表36(压力为0.3MPa)下混合得到气液混合体，气液混合体经过微气泡释放阀34后，得到含微纳米气泡的混合液；其中，含微纳米气泡的混合液中微米气泡的浓度为2×107个/mL，水力直径为28μm；纳米气泡的浓度为5×106个/mL，水力直径为120nm。
(5)、含微纳米气泡的混合液泵入到膜池5的热料液侧，在此过程中，待膜池5进口温度稳定后，打开真空泵11，对聚四氟乙烯平板膜组件的渗透侧抽真空。在膜池5的热料液侧，高温的含微纳米气泡的混合液会产生蒸气，而剩余的含微纳米气泡的混合液在第一循环泵20、流量计19和第四阀门21的作用下返回到料液箱3中反复进行循环，当料液箱3中的热料液浓缩到一定倍数时打开第一阀门14并排出，排出的浓缩废液进行后续处置；而在渗透侧，在蒸气压力差和抽真空的作用下，热料液侧产生的蒸气会透过膜孔进入到渗透侧，并流经冷凝器7。与冷凝器7相接的是含有冷却水的循环水箱6，保证流经冷凝器7的冷却水温度低于15℃。循环水箱6产生的冷却水以与蒸气流动相反的方向，在第五阀门24和第二循环泵25的作用下进入冷凝器7，与热蒸气进行充分的热交换，实现蒸气的快速冷凝。冷凝后的产水进入到储液罐8中。真空膜蒸馏过程进行一段时间后，关闭真空泵11，通过第六阀门27排出储液罐8中的产水至位于电子天平10上的烧杯9内或者回用，从而测定真空膜蒸馏的产水量和出水水质。或者产生的清水通过针型阀12可直接排放或回用。其中，膜池中聚四氟乙烯平板膜组件的孔径为0.1μm，孔隙率为40％，厚度为0.5mm，接触角为133.6°，纯水通量为49.05L/(m2·h)，出水电导率为8.24μs/cm；膜池中进口的温度为55℃，进口的流速为0.46m/s，渗透侧的真空度为‐97KPa。
实际上，废水中Ca2+在0.5‐3g/L之内、Mg2+在2‐8g/L之内、Na+在12.14‐30.28g/L之内、Cl‐在20.35‐56.85g/L之内、SO4 2‐在3‐18g/L之内和HCO3 ‐在0.24‐1.89g/L之内都是可以的。
微米气泡的浓度在2×107‐2.8×107个/mL之内、水力直径在1‐500μm之内、纳米气泡的浓度在5×106‐5.9×106个/mL之内、水力直径在100‐500nm之内也是可以的。
真空膜蒸馏的过程中聚四氟乙烯平板膜组件的孔径在0.1‐0.45μm之内、孔隙率在40‐50％之内、厚度在0.1‐1.0mm之内、接触角在133.5‐134.0°之内、纯水通量在30‐70L/(m2·h)之内、出水电导率在6.70‐9.20μs/cm之内、膜池中该混合液进入的温度在30‐90℃之内、流速在0.01‐2.0m/s之内和渗透侧的真空度在‐100～‐50KPa之内均是可以的。
实施例2：
本实施例的处理废水脱盐的方法包括如下步骤：
(1)、废水经过原水调节池1调节水质和水量后得到废液；其中，废水包括2g/L的Ca2+、6g/L的Mg2+、26.38g/L的Na+、52.55g/L的Cl‐、12g/L的SO4 2‐和1.02g/L的HCO3 ‐。
(2)、废液经过预处理装置2得到预处理液。
(3)、预处理液在料液箱3内加热至40℃成热料液；其中，料液箱内的加热部分为钛合金加热棒。
(4)、微纳米气泡发生装置4采用加压溶气法直接在热料液中产生含微纳米气泡的混合液，如图2所示，具体过程为：热料液从微纳米气泡发生装置4的隔膜泵33下流入液体流量调节阀32内，在其控制下以体积含量15％分流出来，通过液体流量计31后与气体混合，此时，气体通过微纳米气泡发生装置4的气体流量调节阀29(流量为20ml/min)和气体流量计30与热料液混合；同时，热料液和气体一起进入压力溶气罐35中并在第三压力表36(压力为0.3MPa)下混合得到气液混合体，气液混合体经过微气泡释放阀34后，得到含微纳米气泡的混合液；其中，含微纳米气泡的混合液中微米气泡的浓度为2×107个/mL，水力直径为28μm；纳米气泡的浓度为5×106个/mL，水力直径为120nm。
(5)、含微纳米气泡的混合液泵入到膜池5的热料液侧，在此过程中，待膜池5进口温度稳定后，打开真空泵11，对聚四氟乙烯平板膜组件的渗透侧抽真空。在膜池5的热料液侧，高温的含微纳米气泡的混合液会产生蒸气，而剩余的含微纳米气泡的混合液在第一循环泵20、流量计19和第四阀门21的作用下返回到料液箱3中反复进行循环，当料液箱3中的热料液浓缩到一定倍数时打开第一阀门14并排出，排出的浓缩废液进行后续处置；而在渗透侧，在蒸气压力差和抽真空的作用下，热料液侧产生的蒸气会透过膜孔进入到渗透侧，并流经冷凝器7。与冷凝器7相接的是含有冷却水的循环水箱6，保证流经冷凝器7的冷却水温度低于15℃。循环水箱6产生的冷却水以与蒸气流动相反的方向，在第五阀门24和第二循环泵25的作用下进入冷凝器7，与热蒸气进行充分的热交换，实现蒸气的快速冷凝。冷凝后的产水进入到储液罐8中。真空膜蒸馏过程进行一段时间后，关闭真空泵11，通过第六阀门27排出储液罐8中的产水至位于电子天平10上的烧杯9内或者回用，从而测定真空膜蒸馏的产水量和出水水质。或者产生的清水通过针型阀12可直接排放或回用。其中，膜池中聚四氟乙烯平板膜组件的孔径为0.1μm，孔隙率为40％，厚度为0.5mm，接触角为133.6°，纯水通量为49.05L/(m2·h)，出水电导率为8.24μs/cm；膜池中进口的温度为55℃，进口的流速为0.46m/s，渗透侧的真空度为‐97KPa。
<实验>
以上述实施例中得到的产品分别进行实验。
本实验的目的在于通过研究产水电导率和真空膜的通量变化来探究真空膜蒸馏中废水的脱盐情况及膜的污染情况。
如图3所示，当废水含盐浓度达到50g/L时，真空膜蒸馏的膜通量迅速下降，6h后下降至仅为10.55L/(m2·h)，膜通量下降了78.63％，但是出水电导率维持在一个相对较低的水平(4.85‐8.24μs.cm‐1)，说明高浓度的含盐废水对真空膜蒸馏的处理效果造成了一定影响。混合液内携带微纳米气泡后，运行6h后膜通量为38.57L/(m2·h)，膜通量较初始通量仅下降了24.46％，且出水电导率仍维持在较低水平(4.23‐8.93μs.cm‐1)，说明了微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合系统能有效延长处理废水脱盐的时间，很大程度上缓解了高浓度含盐废水对真空膜蒸馏处理效果带来的不利影响。
如图4所示，当废水含盐浓度达到100g/L时，单独使用真空膜蒸馏工艺进行脱盐，仅运行至120min时，膜通量就下降至0L/(m2·h)，说明真空膜蒸馏在单独处理此高浓度含盐废水时，产生了严重的膜污染，以致完全堵塞膜孔。当混合液内携带微纳米气泡后，运行6h后膜通量下降至3.57L/(m2·h)，脱盐效果得到明显改善，运行时间最少延长3倍，一次清洗周期内产水量至少提高4.63倍，从而有效提高了真空膜蒸馏处理废水脱盐的效能。说明了微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合系统能有效延长处理高浓度含盐废水的运行时间，提高单位周期内的产水量，降低膜的清洗次数，进一步提高膜的使用寿命。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种处理废水脱盐的方法，其特征在于：其包括如下步骤：
(1)、废水经过预处理得到预处理液；
(2)、所述预处理液加热至30‐90℃后，进行微纳米气泡反应，产生含微纳米气泡的混合液；
(3)、所述含微纳米气泡的混合液经过真空膜蒸馏分离得到净化水排放。
2.根据权利要求1所述的处理废水脱盐的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述废水包括0.5‐3g/L的Ca2+、2‐8g/L的Mg2+、12.14‐30.28g/L的Na+、20.35‐56.85g/L的Cl‐、3‐18g/L的SO4 2‐和0.24‐1.89g/L的HCO3 ‐。
3.根据权利要求1所述的处理废水脱盐的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述微纳米气泡反应中微纳米气泡的发生方法选自加压溶气法、旋转剪切法或水力空化法中的一种以上；和/或，
所述微纳米气泡反应中的气体选自空气或臭氧中的一种以上；和/或，
所述含微纳米气泡的混合液中微米气泡的浓度为2×107‐2.8×107个/mL，水力直径为1‐500μm；所述含微纳米气泡的混合液中纳米气泡的浓度为5×106‐5.9×106个/mL，水力直径为100‐500nm。
4.根据权利要求1所述的处理废水脱盐的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述真空膜蒸馏的过程中进料液的温度为30‐90℃，进料液的流速为0.01‐2.0m/s，渗透侧的真空度为‐100～‐50KPa；和/或，
所述真空膜蒸馏的过程中的膜选自平板膜组件、中空纤维膜组件或管式微滤膜组件中的一种以上，所述膜的孔径为0.1‐0.45μm，孔隙率为40‐50％；和/或，
所述平板膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为133.5‐134.0°，纯水通量为30‐70L/(m2·h)，出水电导率为6.70‐9.20μs/cm；所述中空纤维膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；所述管式微滤膜组件的内径为4‐25mm；和/或，
所述真空膜蒸馏的过程中膜的材质为疏水性材料；和/或，
所述真空膜蒸馏的过程中膜的材质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种以上。
5.一种实现如权利要求1‐4任一项所述处理废水脱盐的方法的微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统，其特征在于：其包括：
原水调节池，用于储存及调节废水；
预处理装置，用于对废水进行预处理；
微纳米气泡发生装置，在预处理后的废水内进行微纳米气泡反应得到含微纳米气泡的混合液；
真空膜蒸馏装置，用于对于含微纳米气泡的混合液进行真空膜蒸馏分离、冷却并收集。
6.根据权利要求5所述的微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统，其特征在于，所述预处理装置选自分离装置或加热装置中的一种以上；
优选地，所述分离装置包括过滤装置、沉淀装置、离心分离装置或气浮分离装置。
7.根据权利要求5所述的微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统，其特征在于：所述微纳米气泡发生装置内微纳米气泡的发生方法选自加压溶气法、旋转剪切法或水力空化法中的一种以上；和/或，
所述微纳米气泡反应中的气体选自空气或臭氧中的一种以上；和/或，
所述含微纳米气泡的混合液中微米气泡的浓度为2×107‐2.8×107个/mL，水力直径为1‐500μm；所述含微纳米气泡的混合液中纳米气泡的浓度为5×106‐5.9×106个/mL，水力直径为100‐500nm。
8.根据权利要求5所述的微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统，其特征在于：所述真空膜蒸馏装置包括料液箱、膜池、冷凝器、循环水箱和储液罐。
9.根据权利要求5所述的微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统，其特征在于：所述真空膜蒸馏装置内膜池中进料液的温度为30‐90℃，进料液的流速为0.01‐2.0m/s，渗透侧的真空度为‐100～‐50KPa；和/或，
所述真空膜蒸馏装置内膜池中膜的材质为疏水性材料；和/或，
所述真空膜蒸馏装置内膜池中膜的材质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种以上。
10.根据权利要求5所述的微纳米气泡‐真空膜蒸馏耦合脱盐系统，其特征在于：所述真空膜蒸馏装置内膜池中膜选自平板膜组件、中空纤维膜组件或管式微滤膜组件中的一种以上，所述膜的孔径为0.1‐0.45μm，孔隙率为40‐50％；和/或，
所述平板膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为133.5‐134.0°，纯水通量为30‐70L/(m2·h)，出水电导率为6.70‐9.20μs/cm；所述中空纤维膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；所述管式微滤膜组件的内径为4‐25mm。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109824174A (zh) * 2019-03-30 2019-05-31 山东大学 一种水力空化式海水或苦咸水的淡化装置
CN110328218A (zh) * 2019-07-30 2019-10-15 湖南中森环境科技有限公司 一种有机物污染盐渣的资源化利用方法
CN111977747A (zh) * 2019-05-22 2020-11-24 南京悠泉环保科技有限公司 一种水处理系统和方法
CN112340840A (zh) * 2019-08-08 2021-02-09 北京化工大学 一种膜氧化反应器及废水处理方法
CN113105057A (zh) * 2021-04-16 2021-07-13 扬州大学 一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统
CN113578845A (zh) * 2021-08-06 2021-11-02 广东汇祥环境科技有限公司 一种微纳米气泡清洗曝气器的清洗方法
CN114132995A (zh) * 2021-12-13 2022-03-04 同济大学 一种煤化工废水浓缩结晶一体化及中水回收装置和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060207930A1 (en) * 2005-03-15 2006-09-21 Yeager Gary W Interfacial composite structure and method of making them
CN103193286A (zh) * 2012-01-06 2013-07-10 中国石油化工股份有限公司 一种反渗透浓水的溶气式真空膜蒸馏水处理方法
CN105683093A (zh) * 2013-08-05 2016-06-15 格雷迪安特公司 水处理系统及相关方法
CN107174960A (zh) * 2017-05-04 2017-09-19 同济大学 一种利用纳米气泡曝气减缓膜污染的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060207930A1 (en) * 2005-03-15 2006-09-21 Yeager Gary W Interfacial composite structure and method of making them
CN103193286A (zh) * 2012-01-06 2013-07-10 中国石油化工股份有限公司 一种反渗透浓水的溶气式真空膜蒸馏水处理方法
CN105683093A (zh) * 2013-08-05 2016-06-15 格雷迪安特公司 水处理系统及相关方法
CN107174960A (zh) * 2017-05-04 2017-09-19 同济大学 一种利用纳米气泡曝气减缓膜污染的方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109824174A (zh) * 2019-03-30 2019-05-31 山东大学 一种水力空化式海水或苦咸水的淡化装置
CN111977747A (zh) * 2019-05-22 2020-11-24 南京悠泉环保科技有限公司 一种水处理系统和方法
CN110328218A (zh) * 2019-07-30 2019-10-15 湖南中森环境科技有限公司 一种有机物污染盐渣的资源化利用方法
CN112340840A (zh) * 2019-08-08 2021-02-09 北京化工大学 一种膜氧化反应器及废水处理方法
CN113105057A (zh) * 2021-04-16 2021-07-13 扬州大学 一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统
CN113578845A (zh) * 2021-08-06 2021-11-02 广东汇祥环境科技有限公司 一种微纳米气泡清洗曝气器的清洗方法
CN116099810A (zh) * 2021-08-06 2023-05-12 广东汇祥环境科技有限公司 一种高效清洗曝气器的清洗系统及清洗方法
CN114132995A (zh) * 2021-12-13 2022-03-04 同济大学 一种煤化工废水浓缩结晶一体化及中水回收装置和方法

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