膜蒸餾過程中鹽濃度對產水的影響

膜蒸餾過程中鹽濃度對產水的影響

隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，大量廢水逐漸對自然環(huán)境產生了重大影響。其中高含鹽廢水是工業(yè)生產中排放的一種較難處理的廢水，含鹽成分復雜，其中包括鈉離子、鉀離子、鎂離子、鈣離子、重金屬離子等，如果含鹽量較多的話，會導致處理設備結垢、腐蝕等。污水的可溶性無機鹽含量會影響水質，通過影響水質的微生物和細菌的活性，從而導致水體污染膜蒸餾工藝是一項新型水處理技術，是利用蒸汽壓差為分離驅動力，能夠將高鹽水進一步濃縮，其優(yōu)勢主要是產水水質好、脫鹽率高、水回收率高、可利用工業(yè)廢熱本文采用一種新型膜材料進行膜蒸餾技術，該膜材料為一種有機/無機混合磺化的苯乙烯聚合物，由親水區(qū)和疏水區(qū)交替組成，是一種高分子聚合物無孔化學隔膜。親水區(qū)形成的酸性通道可以迅速吸收和釋放水分子，形成一條從聚合物一面貫穿到另一面的僅僅允許水分子快速通過的通道。疏水區(qū)為膜材料提供強度保證，化學性質極其穩(wěn)定，使用壽命長。本文主要探究該種膜材料的試驗工藝條件，包括系統(tǒng)鹽濃度、進料溫度、膜面流速、真空度對產水率的影響，摸索影響脫鹽率和膜通量的關鍵因素。1材料和方法1.1設計進出水水質研究對象為中國石化某公司煉油催化裂化煙氣脫硫脫硝裝置氧化罐出水，設計進水水質如表1。從表1中可以看出，該股廢水的鹽度較高，用該廢水探討該種膜材料的試驗工藝條件。1.2水質指標分析試驗指標分析方法包括：pH計測定；玻璃電極法GB/T6920-1986;SS采用重量法GB/T11901；鹽度采用鹽度計測定。1.3膜蒸發(fā)器最佳溫度試驗試驗采用的處理工藝流程如圖1，具體流程說明如下：(2)廢水通過中間槽加熱器加熱至30～60℃，以探索膜蒸發(fā)器產水率最佳溫度；(3)通過真空表和真空泵控制膜蒸發(fā)器真空度，以便獲得最佳產水率，同時保證膜蒸發(fā)器水蒸氣能順利進入冷凝器；(4)新型膜材料僅允許水分子通過，而其他離子無法通過；膜蒸發(fā)器僅通過蒸汽壓差進行蒸發(fā)，將含鹽廢水進行有效分離。1.4膜蒸餾系統(tǒng)試驗廢水首先進行預處理并進行升溫(系統(tǒng)運行溫度控制在45～60℃之間)，然后去除來水中的懸浮物(>20μm)，調整pH值(2～9)，避免對后續(xù)工藝的正常運行造成影響，同時對來水進行升溫。經預處理后的廢水進入膜蒸餾模塊內，利用真空泵對膜組件冷側進行抽真空，形成冷、熱兩側水的蒸汽壓差，熱側的液相水在膜面汽化轉移至冷側，以水蒸汽的形式存在。隨著廢水的不斷入流，膜蒸餾模塊內廢水的污染物濃度逐漸提高，當達到設定值時，系統(tǒng)停止工作，將濃縮廢液排出系統(tǒng)中，系統(tǒng)開始下一批次工作。試驗從以下四個方面考察膜蒸餾膜組件對產水的影響：(1)不同鹽濃度(1%、2%、3%、4%、5%)對產水影響；(2)不同溫度(30℃、40℃、50℃、60℃)對產水影響；(3)不同真空度(9kPa、7kPa、5kPa、3kPa)對產水影響；(4)不同進流流速(1m2結果與討論2.1反滲透+蒸發(fā)鹽廢水設計進水流量為2m從圖2可以得出：隨著進水含鹽量的增加，冷凝液的產水率逐漸降低，低濃度含鹽水產水率能夠達到90%，對于含鹽率在5%的高濃度含鹽水產水率能夠達到60%以上，產水率遠高于常規(guī)反滲透等技術。2.2進水溫度的確定設計水流量為2m從圖3可以得出：隨著進水溫度的增加，60min后冷凝液的產水率逐漸增加，但是由于膜材料的耐熱性所限以及運行成本，綜合考慮，選擇進水溫度為60℃。2.3真空度的確定設計進水流速2m從圖4可以得出：隨著真空度的增加，60min后冷凝液的產水率逐漸增加，但是由于膜材料的特殊性及節(jié)能考慮，選擇真空度為5kPa。2.4進流流速的影響設計在pH=7～8，經20um濾芯過濾，含鹽量為4%，溫度為60℃，真空度為5kPa條件下，進流流速分別控制為1m從圖5可以得出：隨著進流流速的增加，60min后冷凝液的產水率逐漸增加，但是由于膜材料的對膜面速度的限制，選擇進流流速為2m3鹽濃度對系統(tǒng)運行通量的影響針對含鹽廢水，考察不同的含鹽量、不同溫度、不同真空度及不同進流流量對于膜處理效率的影響的。從實驗數(shù)據可以看出：鹽濃度對系統(tǒng)運行通量基本沒有影響，隨著鹽濃度的增加，產水率逐漸下降，但依舊比常規(guī)反滲透要高；溫度上升，真空度逐漸