[發明專利]一種真空-曝氣式膜蒸餾裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 202010557552.8
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111644066B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李正;何廣澤;牛靜東;譚震;南秀娜
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: B01D61/36
• 分類號: B01D61/36;B01D63/08;B01D65/02;C02F1/44
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種真空?曝氣式膜蒸餾裝置及其使用方法，涉及膜蒸餾技術領域。本發明的目的是要解決現有真空式膜蒸餾裝置由于膜污染問題影響膜通量、進而影響蒸餾效率，以及經氣液分離器分離后的水蒸氣無法得到有效利用的問題。方法：待處理液體蒸發產生的熱流體透過平板膜進入到水蒸氣透過室中，并在真空泵的吸力作用下進入到氣液分離器中發生冷凝相變，產生的冷凝水通過氣液分離器的下出口進入到液相分離收集裝置中，產生的熱蒸汽通過氣液分離器的上出口進入到蒸汽壓縮機中進行壓縮升溫，經壓縮升溫后的熱蒸汽通過蒸汽壓縮機出口端的管路進入到原料液室內待處理液體的底部。本發明可獲得一種真空?曝氣式膜蒸餾裝置及其使用方法。

技術領域

本發明涉及膜蒸餾技術領域，具體涉及一種真空-曝氣式膜蒸餾裝置及其使用方法。

背景技術

水資源匱乏是目前極為嚴重的一個問題。在我國，淡水資源大概為28000億立方米，位居世界第六位。但是，我國人均水資源占有量僅為2300立方米，僅占世界平均水平的四分之一。因此，廢水的處理顯得尤為重要，其中，含鹽廢水如果不經過妥善處理排放，含鹽量超標，將會對土壤、地下水等造成難以挽回的損失。

膜分離技術是在20世紀初出現的一種技術，并于20世紀60年代后迅速崛起。其中，膜蒸餾技術尤為突出，并逐漸應用于各個領域。在膜蒸餾過程中，膜的一側是溫度較高的熱料液，料液中水分在膜表面汽化，由于膜兩側的溫度不同，會產生蒸汽壓差，通過壓力的作用使得蒸汽穿過膜孔到達膜的另一側。根據對穿過膜的蒸汽處理方式的不同，膜蒸餾可分為直接接觸式膜蒸餾、真空式膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾、氣掃式膜蒸餾等形式。

在以上的膜蒸餾過程中，直接接觸式膜蒸餾形式結構簡單，主要用于脫鹽或濃縮水溶液，但是原料液的熱量有相當一部分通過跨膜導熱損失掉，熱效率及系統的能量利用率都相對較低。氣隙式膜蒸餾膜的透過側與冷卻水之間有一冷卻板，透過膜孔的水蒸氣直接在冷卻板上冷凝，但是膜通量低，結構復雜，用于處理溶液的成本較高。氣掃式膜蒸餾是干燥氣體直接通入膜的透過側吹掃，透過的水蒸氣隨著被帶出后冷凝，有利于去除溶液中的揮發性物質，但是由于吹掃氣與透過的水蒸汽混合，需要更大的冷凝器，因此想要實現工業化的難度較高。真空式膜蒸餾是在透過側直接用真空泵抽真空，其揮發組分從水蒸氣透過室引出后冷凝，膜兩側的壓差較大的傳熱損失低，且具有較大的膜通量，因此近年來受到了廣泛的關注，且得到了良好的發展。但是，難以避免的膜污染問題始終影響真空式膜蒸餾的蒸餾效果，一直無法得到良好的解決，并且經氣液分離器分離后的水蒸氣無法得到有效利用，造成熱能的浪費。

發明內容

本發明的目的是要解決現有真空式膜蒸餾裝置由于膜污染問題影響膜通量、進而影響蒸餾效率，以及經氣液分離器分離后的水蒸氣無法得到有效利用的問題，而提供一種真空-曝氣式膜蒸餾裝置及其使用方法。

一種真空-曝氣式膜蒸餾裝置，包括真空膜蒸餾單元和蒸汽壓縮機，所述真空膜蒸餾單元包括原料液室、平板膜、水蒸氣透過室、真空泵、氣液分離器和液相分離收集裝置；所述原料液室的底部設置有加熱裝置，原料液室和水蒸氣透過室之間設有平板膜，水蒸氣透過室的出口端通過管路與真空泵的進口端連通，真空泵的出口端通過管路與氣液分離器連通，氣液分離器的下出口通過管路與液相分離收集裝置連通，氣液分離器的上出口通過管路與蒸汽壓縮機的進口端連通，蒸汽壓縮機出口端連接的管路伸入至原料液室的底部。

一種真空-曝氣式膜蒸餾裝置的使用方法，按以下步驟完成：

向原料液室內注入待處理液體，啟動原料液室底部的加熱裝置，當待處理液體升溫至65℃～90℃時，待處理液體蒸發產生的熱流體透過平板膜進入到水蒸氣透過室中，并在真空泵的吸力作用下進入到氣液分離器中發生冷凝相變，產生的冷凝水通過氣液分離器的下出口進入到液相分離收集裝置中，產生的熱蒸汽通過氣液分離器的上出口進入到蒸汽壓縮機中進行壓縮升溫，經壓縮升溫后的熱蒸汽通過蒸汽壓縮機出口端的管路進入到原料液室內待處理液體的底部；直至原料液室內的待處理液體全部蒸發，關閉加熱裝置、真空泵、氣液分離器和蒸汽壓縮機，完成對待處理液體的膜蒸餾處理。

本發明的有益效果：