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旋转泡沫动态膜分离处理污水
浏览次数:95发布时间:2019-04-08 16:17:23 文章来源:
现代膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术,半透膜又称分离膜或滤膜,是一种固定的膜组件,通常由特定的膜材料加工而成,膜壁布满小孔。

膜分离也是一种有效的工业化分离技术,同样属于物理分离过程,也属于现代膜分离技术的一种。

无论是采用固定膜组件完成的固膜分离过程,还是由膜溶剂、表面活性剂和流动载体构成液膜后完成的液膜分离过程,其传质过程都是借助于相对稳定的传质膜界面完成的,我们可视之为静态膜。此类静态膜的传质过程都必须消耗外加机械动力或化学力才能完成,因此项目投资与处理成本相对较高。

经现有研究和工业实践表明,还有另外一种特殊的液膜分离技术,我们称之为动态膜分离技术,既不需要固定的膜组件,亦不是利用特定液膜的选择性透过原理,而是利用溶质在气液两相间的浓度差为传质推动力,利用溶质分子在两相间的相平衡原理为推动力,使两相间的有效传质面积、传质推动力和传质速率最大化,促使液相中的溶质快速向气相转移,从而达到预期的传质效果。

因为动态膜分离为纯物理方法,而且可以在常温下操作,设备结构简单、适用性强运行成本低,加上传质效率又远高于传统设备,所以特别适用于各类吸收与解吸过程。工业实践证明,用于环保领域的高氨氮污水处理,尤其是高于2000mg/L的特高氨氮污水处理,有十分明显的技术优势与经济效益

一.动态膜分离技术及其工作原理


1.1旋转泡沫动态膜分离技术及其工作原理

此类液膜分离的传质过程原理与一般的气液相平衡过程完全一样,只不过其相应的液相已更换为液膜。由于这种液膜是不稳定的,在正常操作时会不断更新,相互接触的气液两相也会不断变换,从而使相平衡关系也在不断改变。如下图所示:

这种在特定环境下形成的气泡层,液相L依然是连续

相,气泡层内被包裹的气相V是分散相。气泡的内、外表面即气液相传质的相界面。两相接触时,气泡膜的内外表面上随即发生相平衡的物质转移,并完成液膜传质过程。因为气泡层内气泡的直径较小,因此两相之间的传质距离极短,气泡的数量巨大,气泡层的更新频率较高,从而使我们可以在一定时间内获得远高于传统气液传质设备的比表面积和传质速率,大幅度提高设备的传质效率。

实测数据表明,气泡层内气泡直径约为2~8mm,气泡层的更新频率约为35~45次时,我们可获得的气液相动态传质面积可达到24200m2/m3.h,污水中氨氮的吹脱速

率可达到53.1g/m3.h,远远高于传统的汽提与吹脱等传质设备,而且在常温下即可进行,可大幅度减少装置的能源消耗与污水的处理成本。

实际工程应用的动态膜旋转泡沫分离装置由波管、尾气管、循环槽、风机和循环泵等

五个主要部分构成。污水通过循环泵送至波管,与进入波管的高速气流直接接触,在液相流体的作用下而被分散、扭转和压缩,形成相对稳定的气泡。当两相动量达到平衡时,便会在波管内形成一段由大量微细泡沫构成、高度湍动的驻波区,即动态膜旋转泡沫分离区。

正常工作时,动态膜旋转泡沫分离装置的气相由风机送入,液相由循环泵送入。尾气管承担尾气净化任务,循环槽承担气液固三相的分离任务。根据污水处理用户的项目现场和实际水质状况、污水水量和处

理要求,装置可设计为不同规格尺寸、不同级数,以及不同安装形式的工艺系统。以满足不同行业各类不同污水处理量、不同氨氮浓度和处理要求的高氨氮污水处理需求。

动态膜旋转泡沫分离技术与设备,在化学工程领域属于一种全新的传质单元操作,其传质原理依然是气液相平衡,但所依赖的传质设备,和传统的板式塔、填料塔、鼓泡塔、喷淋塔和转盘塔完全不同,主要借助于驻波层的泡沫完成两相传质,借助于特定的动态液膜传质,不仅可获得很高的动态传质比表面积,亦可获得很高的传质推动力,从而有极高的传质效率。该技术可以应用于气液两相,甚至气液固三相间的各类吸收、解吸与反应过程。在环境工程领域则可应用于各种大气污染的治理和各行业排放的高难度污水处理。


1.2动态膜旋转泡沫分离法常温脱氨的技术优势


目前,高盐、高CODcr、高氨氮是各行业污水处理的最大难题。工业实践表明,采用动态膜旋转泡沫分离法可进行常温脱氮,而且是纯物理法,不需要借助于任何化学试剂,即可在常温下将任意高浓度的高氨氮污水直接处理至200mg/L以下。而且,项目投资与污水处理成本均远低于蒸馏、汽提和大气量吹脱等传统工艺。

工业实践还表明,在高氨氮污水,尤其是特高氨氮(2000mg/L以上)污水处理领域,采用动态膜旋转泡沫分离法进行常温脱氮,至少有以下明显技术与经济优势:

(1)纯物理法处理,无须添加任何化学试剂,对后续生化系统无任何影响;

(2)常温、常压操作,不需要任何加压、加热等特殊辅助设备,能耗低,适用性强;

(3)装置没有塔板,也没有填料,不怕结垢与堵塞;

(4)对进口废水氨氮、CODcr和盐含量均无上限限制,特别适用于高难度工业污水处理;

(5)装置内部无任何活动部件和特殊内构件,设备运行稳定,后期维护简单;

(6)自带尾气净化装置,气相可闭路全循环操作,实现系统无尾气排放;

(7)易被吹脱的氨可以循环利用,亦可加工成各种期望的氨产品;

(8)系统独立运行能力强,易与其他污水处理工艺组合使用,实现达标排放;

(9)设备具有三相反应与分离的功能,允许液相带固操作,装置对污水的适应能力强;

(10)节能降耗明显,技术含量高,可大幅度降低项目投资与污水处理成本。

动态液膜分离旋转泡沫分离技术作为一种新的单元操作过程,项目工程实践还表明,不仅应用于高氨氮污水处理领域有较高的技术优势与经济效益。

通常应用于餐饮业的废气处理,和尾气排放处理,有一定的经济效率。