[實用新型]雙效熱泵膜蒸汽污水處理系統

有效

• 申請號: 201721347272.4
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN207748889U
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 王鵬恩;岳晨;朱幫守;韓東;蒲文灝;何緯峰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;C02F1/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

一種雙效熱泵膜蒸汽污水處理系統，屬于節能領域。該系統包括熱泵子系統和雙效膜蒸餾子系統，其中熱泵子系統包括冷凝器（1）、節流閥（2）、蒸發器（3）和壓縮機（4）；雙效膜蒸餾子系統包括第一膜組件（6）、第二膜組件（7）和淡水儲箱（10）；其中第一膜組件（6）和第二膜組件（7）結構相同，其內部均包括導熱隔板和汽通膜。該系統利用了兩組串聯連接的膜組件，通過梯級回收熱泵子系統冷凝器的熱量和上一效膜組件出口污水廢熱，實現了對污水的凈化處理。該系統可用于污水凈化制取淡水，且雙效膜組件的耦合可以制取更多的淡水，較常規熱泵單級膜蒸餾系統更節能高效。

技術領域

本發明涉及一種雙效熱泵膜蒸汽污水處理系統，屬于節能領域。

背景技術

我國是一個水資源分布極不平衡的國家，各個地方擁有的水資源也很不平衡，總體上我國是一個缺水的國家，全國有70%的城市處于缺水狀態，同時我國還是一個水資源污染嚴重的國家，每年因為水資源造成的損失約占GDP的2%，使得水污染處理受到了空前的關注。

膜蒸餾是近年發展起來的一種污水凈化處理方法，該方法是一種膜技術與蒸餾過程相結合的膜分離過程，它以疏水微孔汽通膜為介質，在汽通膜兩側蒸氣壓差的作用下，料液中揮發性組分以蒸氣形式透過膜孔，從而實現分離的目的。與其他常用分離過程相比，膜蒸餾具有分離效率高、操作壓力低、對膜與原料液間相互作用及膜的機械性能要求不高等優點。

然而為了提供汽通膜兩側的蒸汽壓差，一方面需要對污水進行加熱，增加其蒸汽分壓力，另一方面需要消耗大量的冷卻水對透過汽通膜的蒸汽進行冷凝。此外，由于汽通膜的傳熱傳質作用，冷卻水吸收了大量的污水熱量。因此，該方法整體能耗高，而且冷卻水消耗量大。

熱泵膜蒸餾方法是近年發展起來的一種較為節能的污水凈化處理方法。通過對熱泵系統冷凝器廢熱和蒸發器制冷量的回收，可為膜蒸餾系統提供蒸汽分壓的驅動力。由于熱泵系統COP較高，因此可較常規膜蒸餾方法更為節能。

然而，由于膜組件內汽通膜的通過能力有限，而且經過膜組件出口的污水廢熱較難回收，使得現有常規單效熱泵膜蒸餾系統的單位產水能耗仍較高。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提出一種雙效熱泵膜蒸汽污水處理系統及方法，其特征在于該系統包括：冷凝器、節流閥、蒸發器、壓縮機、第一膜組件、第二膜組件和淡水儲箱；其中第一膜組件包括第一導熱隔板和第一汽通膜；第二膜組件包括第二導熱隔板和第二汽通膜；

冷凝器（1）包括熱側進口、熱側出口、冷側進口和冷側出口；蒸發器包括冷側進口、冷側出口、熱側進口和熱側出口；

第一膜組件的第一導熱隔板將冷側和淡水側分開；第一膜組件的第一汽通膜將熱側和淡水側分開，且第一汽通膜僅允許蒸汽在分壓力的驅動下通過；第一膜組件包括冷側入口、冷側出口、熱側入口、熱側出口和淡水出口；

第二膜組件的第二導熱隔板將冷側和淡水側分開；第二膜組件的第二汽通膜將熱側和淡水側分開，且第二汽通膜僅允許蒸汽在分壓力的驅動下通過；第一膜組件包括冷側入口、冷側出口、熱側入口、熱側出口和淡水出口；

冷凝器的熱側出口通過節流閥后與蒸發器的冷側入口相連，蒸發器的冷側出口通過壓縮機后與冷凝器的熱側入口相連；

第一膜組件的冷側出口與冷凝器的冷側入口相連，冷凝器的冷側出口與第一膜組件的熱側入口相連，第一膜組件的熱側出口與第二膜組件的熱側入口相連，第二膜組件的熱側出口與蒸發器的熱側入口相連，蒸發器的熱側出口與第二膜組件的冷側入口相連，第二膜組件的冷側出口與第一膜組件的冷側入口相連；

第一膜組件的淡水出口與淡水儲箱相連；第二膜組件的淡水出口與淡水儲箱相連；初始污水入口與第一膜組件的冷側進口相連；

根據本實用新型所述的雙效熱泵膜蒸餾污水處理系統的工作方法，其特征在于包括以下過程：