[發(fā)明專利]一種空氣能減壓膜蒸餾裝置及蒸餾方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010527601.3
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111715076B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧蕓;孔小蝶;陳逸凌;李智慧;施萬勝;吳文鈺
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: B01D61/36
• 分類號: B01D61/36;C02F1/44;C02F1/04;F24H4/02;C02F103/06
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發(fā)明的目的在于提供一種空氣能減壓膜蒸餾裝置及蒸餾方法，能夠改善膜蒸餾系統(tǒng)中膜污染和疏水性下降的情況。技術(shù)方案包括：空氣換熱器；氣液分離器；壓縮機(jī)；傳熱管束；傳熱管束位于熱傳遞設(shè)備正下方，所述熱傳遞設(shè)備內(nèi)設(shè)有用于分離水蒸氣的平板疏水膜，所述平板疏水膜的滲透側(cè)設(shè)有用于降低氣壓的真空泵；工質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用。本發(fā)明中，汽化是在向下流動的廢水和蒸汽界面發(fā)生的，廢水不直接與膜接觸，疏水膜無需長時間浸泡在過濾液中，最大限度的降低了膜污染和疏水性下降的速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空氣能減壓膜蒸餾裝置及蒸餾方法，屬于水處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

蒸發(fā)技術(shù)是高鹽有機(jī)廢水零排放處理技術(shù)中應(yīng)用最廣的一種技術(shù)，按照工藝分為蒸發(fā)塘技術(shù)、膜蒸餾結(jié)晶技術(shù)、噴霧蒸發(fā)技術(shù)、熱法蒸發(fā)技術(shù)。其中膜蒸餾是20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的蒸發(fā)技術(shù)，是膜技術(shù)與傳統(tǒng)蒸發(fā)技術(shù)結(jié)合的新型脫鹽技術(shù)，它是使用疏水的微孔膜對含非揮發(fā)溶質(zhì)的水溶液進(jìn)行分離的一種膜技術(shù)。由于水的表面張力作用，常壓下液態(tài)水不能透過膜的微孔，而水蒸氣則可以。當(dāng)膜兩側(cè)存在一定的溫差時,由于蒸汽壓的不同,水蒸氣分子透過微孔則在另一側(cè)冷凝下來，使溶液逐步濃縮。膜蒸餾具有操作溫度低、裝置規(guī)模小、截留率高等優(yōu)點。在膜蒸餾技術(shù)中，仍存在尚未解決的問題，例如在水處理過程中，長期與廢水接觸，廢水中的污染物容易造成膜污染和疏水性下降，長期使用影響設(shè)備的處理效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種空氣能減壓膜蒸餾裝置，能夠改善膜蒸餾系統(tǒng)中膜污染和疏水性下降的問題。技術(shù)方案包括：空氣換熱器，可放置于曝氣泵等能產(chǎn)生熱空氣的設(shè)備附近，使空氣中的熱量傳遞到空氣換熱器內(nèi)的工質(zhì)(氟利昂142b、R227ea、R407C等熱泵工質(zhì)中的任意一種)，工質(zhì)吸熱后氣化；氣液分離器，與空氣換熱器的輸出一端相連，用于分離空氣換熱器輸出的氣態(tài)工質(zhì)和未氣化的少量液態(tài)工質(zhì)；壓縮機(jī)與氣液分離器的輸出一端相連，用于將氣態(tài)工質(zhì)壓縮為高溫高壓液體；傳熱管束，設(shè)于熱傳遞設(shè)備內(nèi)，用于傳輸壓縮機(jī)輸出的高溫高壓的工質(zhì)液體，與噴淋管噴灑到傳熱管束上的廢水進(jìn)行熱交換，傳熱管束內(nèi)工質(zhì)降溫為低溫液體，低溫液體輸回空氣換熱器循環(huán)使用，少量噴入壓縮機(jī)用作冷卻液。所述傳熱管束位于熱傳遞設(shè)備內(nèi)部的下方，所述熱傳遞設(shè)備內(nèi)的上部為多層平板疏水膜，所述平板疏水膜的滲透側(cè)出口通過管道與真空泵相連。傳熱管束上方為噴淋管，廢水由噴淋管噴灑到傳熱管束上加熱，受熱蒸發(fā)的水蒸氣在疏水膜兩側(cè)的蒸氣壓差驅(qū)動下，透過疏水膜進(jìn)入集氣管，然后冷凝后獲得凈化的水。未蒸發(fā)廢水經(jīng)過熱傳遞設(shè)備最下部的格柵過濾，蓄積到一定量后，經(jīng)排水口16排出，重新進(jìn)入原廢水池。

進(jìn)一步地，熱傳遞設(shè)備為膜蒸餾器，包括外殼，平板疏水膜設(shè)于外殼內(nèi)，外殼內(nèi)壁設(shè)有用于限位平板疏水膜卡口板，平板疏水膜棱邊嵌入卡口板的卡口位置。

進(jìn)一步地，所述平板疏水膜設(shè)有若干層，平板疏水膜同軸設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述真空泵與平板疏水膜的滲透側(cè)出口之間通過管道相連。

進(jìn)一步地，滲透側(cè)出口處連通有氣管，氣管連接有集氣管。

傳熱管束輸出端連接至干燥過濾器，從干燥過濾器中輸出的小部分工質(zhì)依次流經(jīng)毛細(xì)管、噴液電磁閥后流入壓縮機(jī)，作為冷卻液；從干燥過濾器中輸出的另一部分工質(zhì)依次流經(jīng)膨脹節(jié)流閥、干燥器、截止閥后流入空氣換熱器。進(jìn)一步地，所述熱傳遞設(shè)備為膜蒸餾器，膜蒸餾器包括用于容納傳熱管束和平板疏水膜的外殼，外殼的容腔內(nèi)底部設(shè)有格柵，外殼底部引出有排水口。

本發(fā)明的另一目的是提供一種空氣能減壓膜蒸餾方法，應(yīng)用了上述的空氣能減壓膜蒸餾裝置。

本發(fā)明具有如下優(yōu)勢：

1、本發(fā)明中，汽化是在向下流動的廢水和傳熱管束界面發(fā)生的，廢水不直接與膜接觸，高鹽廢水從噴淋管向下落，經(jīng)過帶有熱能的蛇形管，受熱蒸發(fā)，蒸發(fā)后的水蒸氣上升至位于噴淋管上方的平板疏水膜處，在膜兩側(cè)的蒸氣壓差驅(qū)動下跨膜輸出。因此，平板疏水膜只需和水蒸汽接觸，無需與廢水接觸，最大限度的降低了膜污染和疏水性下降的速度。