專利名稱：膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢水/污水處理技術(shù)與膜分離技術(shù)的交叉領(lǐng)域。尤其涉及一種利用疏水性中空纖維膜接觸器曝氣，工業(yè)煙氣脫硫海水水質(zhì)恢復(fù)工藝。
背景技術(shù)：
電力、化工、冶金等行業(yè)普遍使用的鍋爐、窯爐所排出的排煙廢氣中含有大量的二氧化硫(SO2),它對(duì)大氣造成嚴(yán)重的污染是形成酸雨的主要污染源。由于環(huán)境保護(hù)的需要， 工業(yè)燃燒含SA煙氣在排入大氣之前，必須脫除其中的一部分或大部分SO2,通常稱為煙氣脫硫工藝。近年來(lái)，沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速導(dǎo)致電荒帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)加重，致使沿?；痣姲l(fā)展迅猛，目前已約占全國(guó)火電裝機(jī)總量的三分之一。電力行業(yè)排放煙氣中所含SO2約占全國(guó)總排放量的50%。利用海水煙氣脫硫工藝可以實(shí)現(xiàn)煙氣污染治理與海水資源利用有機(jī)的結(jié)合，既可節(jié)約大量的淡水，又可減少SO2的排放，其已成為沿海地區(qū)最具吸引力的煙氣脫硫工藝。海水煙氣脫硫工藝脫硫后的海水呈酸性，含有較多的亞硫酸根(SO:)以及溶解氧(DO)極低，不能直接排海，必須對(duì)脫硫海水進(jìn)行水質(zhì)恢復(fù)處理，進(jìn)而達(dá)到國(guó)家海水排放標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的脫硫海水恢復(fù)工藝的采用的粗放式曝氣池曝氣工藝，即建設(shè)大規(guī)模的曝氣池，在池底鋪設(shè)曝氣管路，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)將空氣鼓入曝氣管路，利用空氣中的氧氣來(lái)氧化 SO32-成為硫酸根(SO42-)。盡管該工藝能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫海水水質(zhì)恢復(fù)，但在實(shí)際工程應(yīng)用中將幾十萬(wàn)立方米的空氣鼓入兩三米深的水體，不僅氧氣的利用率很低，能耗非常大，同時(shí)存在占地面積大、SO2逸出污染等問(wèn)題。公開號(hào)為CN201581013U，其
公開日為2010年9月15日的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種煙氣脫硫海水電解氧化裝置。主要是利用電解海水產(chǎn)生的強(qiáng)氧化劑氯氣和次氯酸來(lái)氧化亞硫酸根成為硫酸根，達(dá)到恢復(fù)海水水質(zhì)的目的。然而該工藝存在氧化性氣體氯氣逸出污染以及建設(shè)運(yùn)行成本高等問(wèn)題。膜分離技術(shù)具備高效、節(jié)能、環(huán)保、占地小等特征。在疏水膜及膜接觸器應(yīng)用領(lǐng)域，氧合器、脫氣和充氣接觸器已廣泛應(yīng)用。公開號(hào)如下且為日前公開的美國(guó)專利申請(qǐng) US7264725B2和US6616841B2中雖然提供了兩種類型的中空纖維膜接觸器，但也只限于脫除水中溶解氣體，用于鍋爐補(bǔ)給水及超純水的制備。由于脫硫海水曝氣恢復(fù)過(guò)程是一個(gè)伴隨化學(xué)反應(yīng)氣液接觸過(guò)程，迄今為止，未見膜接觸器應(yīng)用于脫硫海水水質(zhì)恢復(fù)的公開報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝的不足，本發(fā)明提供一種膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝，以達(dá)到高效、低成本處理恢復(fù)工業(yè)煙氣脫硫海水水質(zhì)，同時(shí)不會(huì)引入二次污染的目的。本發(fā)明膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是所采用的膜
3法曝氣エ業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)エ藝裝置包括液路和氣路，液路包括依次連接的配水區(qū)、耐 腐蝕泵和海水流量控制元件，與所述海水流量控制元件并聯(lián)有多個(gè)液體壓カ監(jiān)測(cè)裝置；氣 路包括依次連接的氣源發(fā)生裝置和氣體流量控制元件，與所述氣體流量控制元件并聯(lián)有多 個(gè)氣體壓カ監(jiān)測(cè)裝置，所述液體壓カ監(jiān)測(cè)裝置和氣體壓カ監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)量相同，相互一一 對(duì)應(yīng)的所述液體壓カ監(jiān)測(cè)裝置和所述氣體壓カ監(jiān)測(cè)裝置之間均分別設(shè)有一疏水性中空纖 維膜接觸器；每個(gè)疏水性中空纖維膜接觸器的氣相出口為封閉的，每個(gè)疏水性中空纖維膜 接觸器的液相出ロ均并聯(lián)至一排出管道。其エ藝如下工業(yè)煙氣脫硫海水沿上述液路進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器；氣源 發(fā)生裝置產(chǎn)生的含氧氣體經(jīng)氣體流量控制元件進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器；氣液兩相分 別在疏水纖維膜接觸器的殼程和管程，氣液兩相為非直接接觸，通過(guò)調(diào)控氣體流量控制元 件和海水流量控制元件使氣液兩相在疏水性中空纖維膜接觸器的中空纖維膜的微孔處形 成穩(wěn)定傳質(zhì)界面，含氧氣體透過(guò)所述微孔進(jìn)入脫硫海水，將脫硫海水中的亞硫酸鹽氧化生 成穩(wěn)定的硫酸鹽，從而達(dá)到固硫的效果，脫硫海水水質(zhì)指標(biāo)恢復(fù)后達(dá)到國(guó)家海水排放標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)ー步講，所述エ業(yè)煙氣脫硫海水為脫除燃煤煙氣SA海水、脫除燃油煙氣SO2海 水和脫除エ業(yè)廢氣中海水中任一種，其PH值范圍為1. 0 6. 8。另外，所述配水區(qū)中，新鮮海水和脫硫海水的摻混比例范圍為1/1 10/1。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所具有的有益效果是(1)本發(fā)明為封閉式曝氣，具有無(wú)SO2逸出污染，綠色環(huán)保；(2)氣液兩相非直接接觸、均勻分布、接觸面積大、曝氣效率高，動(dòng)カ消耗?。?3)膜接觸器占地面積小，安裝靈活，便于集成放大。


圖1是本發(fā)明膜法曝氣エ業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)エ藝流程圖；圖2-1是本發(fā)明中疏水性中空纖維膜接觸器中脫硫海水-流經(jīng)殼程和含氧氣 體-流經(jīng)管程運(yùn)行模式及傳質(zhì)示意圖；圖2-2是本發(fā)明中疏水性中空纖維膜接觸器中脫硫海水-流經(jīng)管程和含氧氣 體-流經(jīng)殼程運(yùn)行模式及傳質(zhì)示意圖。圖中1-配水區(qū)2-耐腐蝕泵3-海水流量控制元件4-液體壓カ監(jiān)測(cè)裝置5-疏水性中空纖維膜接觸器6-氣源發(fā)生裝置7-氣體流量控制元件8-氣體壓カ監(jiān)測(cè)裝置9-中空纖維膜10-微孔Al-エ業(yè)煙氣脫硫海水A2-曝氣恢復(fù)海水B-含氧氣體。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明ー種膜法曝氣エ業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)エ藝，所采用的膜法曝 氣エ業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)エ藝裝置包括液路和氣路，液路包括依次連接的配水區(qū)1、耐腐蝕 泵2和海水流量控制元件3，與所述海水流量控制元件3并聯(lián)有多個(gè)液體壓カ監(jiān)測(cè)裝置4 ； 氣路包括依次連接的氣源發(fā)生裝置6和氣體流量控制元件7，與所述氣體流量控制元件7并聯(lián)有多個(gè)氣體壓力監(jiān)測(cè)裝置8，所述液體壓力監(jiān)測(cè)裝置4和氣體壓力監(jiān)測(cè)裝置8的數(shù)量相同，相互一一對(duì)應(yīng)的所述液體壓力監(jiān)測(cè)裝置4和所述氣體壓力監(jiān)測(cè)裝置8之間均分別設(shè)有一疏水性中空纖維膜接觸器5 ；每個(gè)疏水性中空纖維膜接觸器5的氣相出口為封閉的，每個(gè)疏水性中空纖維膜接觸器5的液相出口均并聯(lián)至一排出管道；其工藝如下工業(yè)煙氣脫硫海水Al沿上述液路進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器5 ； 氣源發(fā)生裝置6產(chǎn)生的含氧氣體經(jīng)氣體流量控制元件7進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器5 ； 如圖2-1和圖2-2所示，氣液兩相分別在疏水纖維膜接觸器5的殼程(管程)和管程(殼程)，氣液兩相為非直接接觸，通過(guò)疏水纖維膜接觸器5的中空纖維膜9分隔，兩相獨(dú)立控制，通過(guò)調(diào)控氣體流量控制元件7和海水流量控制元件3使氣液兩相在疏水性中空纖維膜接觸器5的中空纖維膜9的微孔10處形成穩(wěn)定傳質(zhì)界面，含氧氣體透過(guò)所述微孔10進(jìn)入脫硫海水，將脫硫海水中的亞硫酸鹽氧化生成穩(wěn)定的硫酸鹽，從而達(dá)到固硫的效果，脫硫海水水質(zhì)指標(biāo)恢復(fù)后即曝氣恢復(fù)海水A2達(dá)到國(guó)家海水排放標(biāo)準(zhǔn)，可以排入大海。所述疏水性中空纖維膜接觸器5的中空纖維膜9的材料選自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚芳醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、硅橡膠中的一種，或其中兩種以上聚合物共混或復(fù)合的膜材料。所述氣源發(fā)生裝置6為增壓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)和氧氣發(fā)生裝置中的一種。所述工業(yè)煙氣脫硫海水Al為脫除燃煤煙氣海水、脫除燃油煙氣海水和脫除工業(yè)廢氣中SA海水中任一種，其PH值范圍為1.0 6. 8。本發(fā)明所述配水區(qū)1中，工業(yè)煙氣脫硫海水Al與一定比例的新鮮海水進(jìn)行摻混， 其中新鮮海水和脫硫海水的摻混比例范圍為1/1 10/1。所述疏水性中空纖維膜接觸器5采用自動(dòng)在線反向沖洗工藝設(shè)計(jì)，以控制和減輕膜接觸器進(jìn)水端面堵塞及膜污染。以下通過(guò)對(duì)實(shí)施例描述本發(fā)明所具有的特點(diǎn)，提供實(shí)施例是為了理解的方便，絕不是限制本發(fā)明。實(shí)施例1 采用如圖1所示的膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝，其裝置的脫硫核心部分由1級(jí)疏水性中空纖維柱式膜組件，其直徑90mm，有效長(zhǎng)度900mm，內(nèi)部填充MOO根內(nèi)徑 400 μ m,外徑500 μ m疏水性聚丙烯中空纖維膜。膜絲為熔融紡絲拉伸法制得，其最大孔徑范圍為0.0111111 2.(^111，壁厚為50 μ m。工業(yè)煙氣脫硫海水為燃煤煙氣脫硫海水，其pH 值為5. 20，溶解氧(DO)為Omg/L。含氧氣體為壓縮空氣，由空氣壓縮機(jī)制得。燃煤煙氣脫硫海水Al經(jīng)配水區(qū)摻混新鮮海水，新鮮海水與燃煤煙氣脫硫海水的摻混比例為3 1，經(jīng)由耐腐蝕泵2、調(diào)節(jié)海水流量控制元件3使海水以0. 6m3/h的流量進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器5殼程。壓縮空氣B通過(guò)空氣壓縮機(jī)6產(chǎn)生，調(diào)節(jié)氣體流量控制元件7使煙氣以0. 4Nm3/ h的流量進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器5管程。氣相壓力為70KPa，液相壓力為30KPa，曝氣時(shí)間為20s。曝氣恢復(fù)海水A2的pH值為6. 85，DO為4. 15mg/L,滿足《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》 (GB3097-1997)三類標(biāo)準(zhǔn)的pH彡6. 8，DO > 4mg/L的要求，從而達(dá)到國(guó)家海水排放標(biāo)準(zhǔn)，可以排入大海。實(shí)施例2 采用與上述實(shí)施例1相同的工藝、裝置和工業(yè)煙氣脫硫海水，含氧氣體為純氧，由氧氣發(fā)生器制得。燃煤煙氣脫硫海水Al經(jīng)配水區(qū)摻混新鮮海水，摻混比例為3 1，經(jīng)由耐腐蝕泵2、調(diào)節(jié)海水流量控制元件3使海水以0. 6m3/h的流量進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器 5殼程。純氧B通過(guò)氧氣鋼瓶6產(chǎn)生，調(diào)節(jié)氣體流量控制元件7使純氧以0. OSNmVh的流量進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器5管程。氣相壓力為70KPa，液相壓力為30KPa，曝氣時(shí)間為 20s.曝氣恢復(fù)海水A2的pH值為6. 90，DO為9. 40mg/L，從而達(dá)到國(guó)家海水排放標(biāo)準(zhǔn)，可以排入大海。實(shí)施例3 采用與上述實(shí)施例1相同的工藝、裝置、工業(yè)煙氣脫硫海水和含氧氣體。燃煤煙氣脫硫海水Al，其pH值為2. 70，溶解氧(DO)為Omg/L，燃煤煙氣脫硫海水Al經(jīng)配水區(qū)摻混新鮮海水，摻混比例為5 1，經(jīng)由耐腐蝕泵2、調(diào)節(jié)海水流量控制元件3使海水以0.4m3/h的流量進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器5殼程。壓縮空氣B通過(guò)空氣壓縮機(jī)6產(chǎn)生，調(diào)節(jié)氣體流量控制元件7使煙氣以0. 3Nm3/h的流量進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器5管程。氣相壓力為70KPa，液相壓力為30KPa，曝氣時(shí)間為20s。曝氣恢復(fù)海水A2的pH值為6. 91，DO為 4. 03mg/L，從而達(dá)到國(guó)家海水排放標(biāo)準(zhǔn)，可以排入大海。盡管上面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝，其特征在于所采用的膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝裝置包括液路和氣路，液路包括依次連接的配水區(qū)(1)、耐腐蝕泵( 和海水流量控制元件(3)，與所述海水流量控制元件(3)并聯(lián)有多個(gè)液體壓力監(jiān)測(cè)裝置(4)；氣路包括依次連接的氣源發(fā)生裝置(6)和氣體流量控制元件(7)，與所述氣體流量控制元件(7)并聯(lián)有多個(gè)氣體壓力監(jiān)測(cè)裝置(8)，所述液體壓力監(jiān)測(cè)裝置(4)和氣體壓力監(jiān)測(cè)裝置(8)的數(shù)量相同，相互一一對(duì)應(yīng)的所述液體壓力監(jiān)測(cè)裝置(4)和所述氣體壓力監(jiān)測(cè)裝置(8)之間均分別設(shè)有一疏水性中空纖維膜接觸器(5)；每個(gè)疏水性中空纖維膜接觸器(5)的氣相出口為封閉的，每個(gè)疏水性中空纖維膜接觸器(5) 的液相出口均并聯(lián)至一排出管道；其工藝如下工業(yè)煙氣脫硫海水(Al)沿上述液路進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器(5)；氣源發(fā)生裝置 (6)產(chǎn)生的含氧氣體經(jīng)氣體流量控制元件(7)進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器(5)；氣液兩相分別在疏水纖維膜接觸器(5)的殼程和管程，氣液兩相為非直接接觸，通過(guò)調(diào)控氣體流量控制元件(7)和海水流量控制元件( 使氣液兩相在疏水性中空纖維膜接觸器(5)的中空纖維膜(9)的微孔(10)處形成穩(wěn)定傳質(zhì)界面，含氧氣體透過(guò)所述微孔(10) 進(jìn)入脫硫海水，將脫硫海水中的亞硫酸鹽氧化生成穩(wěn)定的硫酸鹽，從而達(dá)到固硫的效果，脫硫海水水質(zhì)指標(biāo)恢復(fù)后達(dá)到國(guó)家海水排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝，其特征在于，所述疏水性中空纖維膜接觸器( 中氣液兩相流體非直接接觸，通過(guò)中空纖維膜(9)分隔，兩相獨(dú)立控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝，其特征在于，所述疏水性中空纖維膜接觸器( 的中空纖維膜(9)的材料選自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚芳醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、硅橡膠中的一種，或其中兩種以上聚合物共混或復(fù)合的膜材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝，其特征在于，所述工業(yè)煙氣脫硫海水(Al)為脫除燃煤煙氣SO2海水、脫除燃油煙氣SO2海水和脫除工業(yè)廢氣中 SO2海水中任一種，其pH值范圍為1.0 6. 8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝，其特征在于，所述配水區(qū)(1)中，新鮮海水和工業(yè)煙氣脫硫海水(Al)的摻混比例范圍為1/1 10/1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝，其特征在于，所述氣源發(fā)生裝置(6)為增壓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)和氧氣發(fā)生裝置中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝，其特征在于，所述疏水性中空纖維膜接觸器( 采用自動(dòng)在線反向沖洗工藝設(shè)計(jì)，以控制和減輕膜接觸器進(jìn)水端面堵塞及膜污染。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種膜法曝氣工業(yè)煙氣脫硫海水恢復(fù)工藝。工業(yè)煙氣脫硫海水依次經(jīng)過(guò)配水區(qū)摻混新鮮海水、耐腐蝕泵、海水流量控制元件進(jìn)入疏水性中空纖維膜吸收器殼程(管程)。含氧氣體通過(guò)氣源發(fā)生裝置產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)氣體流量控制元件進(jìn)入疏水性中空纖維膜接觸器管程(殼程)。氣液兩相在膜接觸器中非直接接觸，通過(guò)中空纖維膜分隔，兩相獨(dú)立控制。通過(guò)調(diào)控氣體和海水流量控制元件使氣液兩相在中空纖維膜微孔處形成穩(wěn)定傳質(zhì)界面，含氧氣體透過(guò)膜微孔進(jìn)入脫硫海水，將脫硫海水的亞硫酸鹽氧化生成穩(wěn)定的硫酸鹽，達(dá)到固硫、恢復(fù)海水水質(zhì)的效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明為封閉式曝氣，具有無(wú)SO2逸出、效率高、動(dòng)力消耗小、占地小、安裝靈活、便于集成放大等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/74GK102557194SQ20111046004
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者關(guān)毅鵬, 劉國(guó)昌, 張召才, 李曉明, 李 浩, 郭春剛, 陳穎 申請(qǐng)人:國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所