一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置製造方法
2023-07-08 09:47:56 5
一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，其組成主要包括：原水儲水箱、原水加熱水箱、旋轉錯流式疏水性膜組件、冷凝器、冷卻水水箱、真空緩衝罐、真空泵和產水箱。原水從儲水箱進入到加熱水箱後被加熱，熱水在旋轉錯流式疏水性膜組件外側，蒸汽則透過膜進入中空膜組元，在真空泵的導入作用下，匯入中空軸，進而進入冷凝器，冷凝產水流入產水箱。膜蒸餾過程中，疏水性膜組件程控旋轉運行，運動產生的離心力、水流剪切力及強烈的水流湍動，可實現透氣膜表面的自我清潔，有效避免濃差極化和溫差極化的影響，減少鹽結晶、結垢、凝膠層和有機物等的汙染，延長透氣膜組件的清洗周期和使用壽命，同時提高了系統的熱量利用率。
【專利說明】一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於膜分離【技術領域】，涉及一種海水淡化或含鹽水的脫鹽處理裝置，具體的涉及一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置。
【背景技術】
[0002]膜蒸懼(1181:11181:1011, 10)過程是將膜技術與傳統蒸懼技術結合而出現的一種新型淡化除鹽技術。與常規蒸餾((110111社1011)相比，10的操作溫度低，一般在701左右溫度下操作，無需將溶液加熱至沸騰，而且蒸發麵積大、蒸汽空間小，因而其能夠脫除更高濃度的鹽分以及具有更高的脫鹽率，膜蒸餾所用的膜為不被待處理溶液潤溼的疏水微孔膜，即只有蒸汽能夠進入膜孔，液體不能透過膜孔，膜蒸餾是有相變的膜過程，膜兩側透過組分的蒸汽壓差為傳質的推動力。
[0003]膜蒸餾一般可分為四種類型:直接接觸式膜蒸餾(000)、氣隙式膜蒸餾、真空式膜蒸餾010)、氣掃式膜蒸餾。其中真空膜蒸餾是膜蒸餾的一種新型操作方式，它通過在膜的透過側抽真空，同時將蒸汽抽離膜器外進行冷凝操作，由於膜的透過側沒有冷流體，故其傳熱損失較其他的膜蒸餾過程較小，傳熱效率更高，而且真空膜蒸餾的膜兩側氣體壓差比其他的膜蒸餾過程大，因而，膜孔內的蒸汽傳質速度快，因此真空膜蒸餾相比其他的膜蒸餾過程又具有更大的傳質通量。
[0004]目前，國內外現有的膜蒸餾技術都採用靜態的中空纖維式膜組件和板框式膜組件，靠鼓風曝氣等措施來形成錯流，例如中國專利號(^101664642八一種鼓氣減壓膜蒸餾和專利⑶101659451八一種氣提式膜蒸餾高鹽水處理方法，都是採用曝氣來消除濃差極化和溫差極化，能耗高，疏水性中空纖維膜膜絲易斷。專利號⑶102417210八一種浸沒式真空膜蒸餾裝置及其汙水處理方法也是採用的靜態的疏水性中空纖維或板框式膜組件，溶氣泵來提供均勻微小氣泡形成錯流，解決了曝氣操作中的斷絲問題，但是微小氣泡擾動作用小，不利於消除濃差和溫差極化。
【發明內容】
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供一種旋轉錯流式膜蒸餾裝置。本發明將疏水性平板透氣膜貼在中空膜組元兩側，由中空軸轉動帶動透氣膜運動起來，由於旋轉運動離心力、水力剪切力及強烈的水流湍動作用，減輕膜蒸餾膜表面濃差極化和溫差極化的影響，同時減少鹽結晶、結垢、凝膠層和有機物等的汙染，延長末的清洗周期和使用壽命。
[0006]不同於前述專利，本發明變靜態透氣膜為動態透氣膜，旋轉運動產生的錯流效率高，能耗比鼓風曝氣形成的錯流低；同時，透氣膜旋轉運動時實現膜表面的自我清洗，減少膜汙染。
[0007]為達到上述目的，本發明的技術方案如下:
[0008]一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，其包括:原水儲水箱、原水加熱水箱、冷凝器、冷卻水水箱、真空緩衝罐、真空泵和產水箱；所述原水加熱水箱中設有旋轉錯流式疏水性膜組件，所述原水儲水箱與所述原水加熱水箱連接，所述旋轉錯流式疏水性膜組件與所述冷凝器相連，所述冷凝器分別與所述真空緩衝罐和產水箱相連，所述真空緩衝罐與真空泵相連。
[0009]優選的，所述旋轉錯流式疏水性膜組件中包括疏水性平板透氣膜，所述疏水性平板透氣膜的材質包括以下一種或幾種」0？、？？。
[0010]優選的，所述旋轉錯流式疏水性膜組件還包括:若干個中空過濾膜組元和中空軸，所述疏水性平板透氣膜貼在所述中空過濾膜組元兩側，若干個所述過濾膜組元與所述中空軸相連通。
[0011〕 優選的，所述旋轉錯流式疏水性膜組件是程控自動旋轉運行的。
[0012]優選的，所述旋轉錯流式疏水性膜組件程控旋轉運行時，所述旋轉錯流式疏水性膜組件運動與液體形成強力錯流，消除濃差極化，熱濃水在所述疏水性平板透氣膜外，水蒸汽則在所述真空泵的作用下透過所述疏水性平板透氣膜進入所述中空過濾膜組元、中空軸，隨後進入相連的所述冷凝器中。
[0013]優選的，還包括原水加熱水箱排氣閥和原水加熱水箱排汙閥，所述原水加熱水箱排氣閥和所述原水加熱水箱排汙閥均設置在所述原水加熱水箱上。
[0014]優選的，還包括原水進水泵和冷卻水進水泵，所述原水進水泵設置在所述原水儲水箱和所述原水加熱水箱之間，所述冷卻水進水泵設置在所述冷凝器和所述冷卻水水箱之間。
[0015]優選的，還包括原水儲水箱液位計、原水加熱水箱液位計、冷卻水水箱液位計和產水箱液位計，所述原水儲水箱液位計設置在所述原水儲水箱中，所述原水加熱水箱液位計設置在所述原水加熱水箱中，所述冷卻水水箱液位計設置於所述冷卻水水箱中，所述產水箱液位計設置於所述產水箱中。
[0016]優選的，還包括原水進水控制閥和原水進水控制閥，所述原水進水控制閥設置在所述原水儲水箱的進原水口上，所述原水進水控制閥設置在所述原水加熱水箱的進水口上，所述原水進水控制閥控制所述原水儲水箱中的原水進入到所述原水加熱水箱中。
[0017]優選的，還包括膜蒸餾產水電磁閥和真空緩衝罐進氣電磁閥，所述膜蒸餾產水電磁閥設置在所述冷凝器與所述產水箱之間，所述真空緩衝罐進氣電磁閥設置在所述冷卻器與所述真空緩衝罐之間。
[0018]本發明的有益效果是:
[0019]其一、本發明的旋轉錯流式真空膜蒸餾組件採用動態旋轉運行，其上加載高性能、高強度的疏水性平板透氣膜；由於組件獨特的旋轉動態運行，可以有效避免膜蒸餾過程中容易形成的濃差極化、溫差極化、鹽結晶、結垢、凝膠層和有機物汙染等，減少了膜汙染，延長了蒸餾膜組件的清洗周期和使用壽命，同時提高了系統的熱量利用率。
[0020]其二、膜組件單位體積內的膜裝填面積大，使其蒸發麵積大、蒸汽空間小，裝置具有更大的運行通量，設備操作溫度和操作壓力低，對非揮發性物質的理論截留率可達到100%，能夠實現出水脫鹽率達到99%以上。
[0021]其三、膜組件採用集成式的拼裝結構，構造簡單、拆裝方便、牢固可靠、易清洗易維護，膜組件更換方便，同時由於膜組件採用塑料支撐體，因而設備的防腐性能優異。
[0022]其四、裝置集成度高，可大型化進行批量生產，可利用核電、鋼鐵、鹽場、火電等沿海大型企業排放的廢熱和太陽能進行大規模海水淡化以及含鹽水的脫鹽處理。
[0023]其五、本發明的旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，該裝置系統中的每個水箱中都設有液位計，通過液位計自動調控液位，保證整個裝置系統水位在設定的範圍內。
[0024]其六、本發明的旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，裝置中設置多個控制閥或者電磁閥，自動控制進水，提高了整個裝置系統的自動程度，減少人力控制，不但控制精準度高，而且解放人力，相對降低成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發明實施例技術中的技術方案，下面將對實施例技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1是本發明裝置的示意圖。
[0027]其中，1-原水儲水箱，2-原水進水泵，3-原水加熱水箱，4~冷凝器，5-冷卻水進水泵，6-冷卻水水箱，7-真空緩衝罐，8-真空泵，9-產水箱，10-原水進水控制閥，11-原水儲水箱液位計，12-進水流量計，13-原水加熱水箱進水控制閥，14-旋轉錯流式疏水性膜組件，15-原水加熱水箱液位計，16-原水加熱水箱排氣閥，17-原水加熱水箱排汙閥，18-冷卻水水箱液位計，19-膜蒸餾產水電磁閥，20-真空緩衝罐進氣電磁閥，21-產水箱液位計。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0029]如圖1中所示，本實施例中公開了一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，裝置組成包括:原水儲水箱1，原水進水泵2，原水加熱水箱3，冷凝器4，冷卻水進水泵5，冷卻水水箱6，真空緩衝罐7，真空泵8，產水箱9，原水進水控制閥10，原水儲水箱液位計11，進水流量計12，原水加熱水箱進水控制閥13，旋轉錯流式疏水性膜組件14，原水加熱水箱液位計15，原水加熱水箱排氣閥16，原水加熱水箱排汙閥17，冷卻水水箱液位計18，膜蒸餾產水電磁閥19，真空緩衝罐進氣電磁閥20，產水箱液位計21。
[0030]它們之間的具體連接方式為:原水儲水箱1與原水加熱水箱3相連，旋轉錯流式疏水性膜組件14在原水加熱水箱3的裡面，旋轉錯流式疏水性膜組件14與冷凝器4相連，冷凝器4分別與真空緩衝罐7和產水箱9相連，真空緩衝罐7與真空泵8相連。
[0031]具體的，上述旋轉錯流式疏水性膜組件14中包括:疏水性平板透氣膜、若干個中空過濾膜組元和中空軸。
[0032]其中，上述疏水性平板透氣膜的材質為？1？2、或？？；上述疏水性平板透氣膜貼在上述中空過濾膜組元兩側，若干個上述過濾膜組元與上述中空軸相連通，實際上，上述中空軸與冷凝器4連接。
[0033]在本實施例中，上述旋轉錯流式疏水性膜組件14是程控自動旋轉運行的，當上述旋轉錯流式疏水性膜組件14程控旋轉運行時，上述旋轉錯流式疏水性膜組件運動與液體形成強力錯流，利於消除濃差極化，熱濃水在上述疏水性平板透氣膜外，水蒸汽則在上述真空泵的作用下透過上述疏水性平板透氣膜進入上述中空過濾膜組元、中空軸，隨後進入相連的上述冷凝器中。
[0034]在本實施例中，原水在原水加熱水箱中加熱到預設溫度(50?950，旋轉錯流式疏水性膜組件14在原水加熱水箱3的裡面程控旋轉運行，旋轉速度控制在20?16011)111，熱濃水在疏水性膜外，蒸汽則在真空泵8的作用下透過膜、進入中空膜組元、中空軸隨後進入相連的冷凝器4中，蒸汽冷凝成液體後進入產水箱9。
[0035]在本實施例中的旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置中，通過若干水泵來提供各水箱之間進水動力，主要包括上述的原水進水泵2、冷卻水進水泵5上述原水進水泵2設置在上述原水儲水箱1和上述原水加熱水箱3之間，上述冷卻水進水泵5設置在上述冷凝器4和上述冷卻水水箱6之間。
[0036]為了控制裝置中各個水箱中的液位，在裝置中設置了上述原水儲水箱液位計11、原水加熱水箱液位計15、冷卻水水箱液位計18和產水箱液位計21，上述原水儲水箱液位計11設置在上述原水儲水箱1中，上述原水加熱水箱液位計15設置在上述原水加熱水箱3中，上述冷卻水水箱液位計18設置於上述冷卻水水箱6中，上述產水箱液位計21設置於上述產水箱9中。
[0037]為了有效控制原水儲水箱1中向原水加熱水箱3中的原水進入量，在原水儲水箱1與原水加熱水箱3之間的水管上設有一個進水流量計12。
[0038]當原水儲水箱1中的原水量和原水加熱水箱3中的原水量達到一定值，需要停止對其二者供水，當它們中的原水小於一定量時，需要開始對它們進行供水，這個控制過程需要原水進水控制閥10和原水加熱水箱進水控制閥13。上述原水進水控制閥10設置在上述原水儲水箱1的進原水口上，上述原水加熱水箱進水控制閥13設置在上述原水加熱水箱3的進水口上，上述原水加熱水箱進水控制閥13控制上述原水儲水箱1中的原水進入到上述原水加熱水箱3中。
[0039]上述膜蒸餾產水電磁閥19設置在上述冷凝器4與上述產水箱9之間，其主要用於控制冷凝器4進入到產水箱9的產水量；上述真空緩衝罐進氣電磁閥20設置在上述冷卻器4與上述真空緩衝罐7之間，其主要用於控制冷凝器4進入到真空緩衝罐7中的氣體。
[0040]實施例1
[0041]某石化企業反滲透濃水處理項目中試，主要水質特點為:13? 7.9，電導25-/(3111,000 286呢/1，(^+243呢/1，1^213^/1,似+4873呢/1，01—7966呢/1，濁度 0.28町口。
[0042]汙水在加熱水箱3中加熱到681，旋轉錯流式疏水性膜組件旋轉速度為401^111，真空度調節到-0.061？3，實驗過程中，膜通量保持在15?2500！，產水的電導彡3^ 3八111，⑶0〈3呢71，脫鹽率高於99 %。
[0043]實施例2
[0044]高含鹽水處理項目中試，料液中鹽濃度為7%，處理量為細3/^，料液溫度加熱到751，旋轉錯流式膜組件旋轉速度為9011)111。試驗結果表明，膜蒸餾通量在12?1800！，產水水質穩定，電導率保持在25?30 9 3八111。
[0045]本發明的旋轉錯流式真空膜蒸餾組件採用動態旋轉運行，其上加載高性能、高強度的疏水性平板透氣膜；由於組件獨特的旋轉動態運行，可以有效避免膜蒸餾過程中容易形成的濃差極化、溫差極化、鹽結晶、結垢、凝膠層和有機物汙染等，減少了膜汙染，延長了蒸餾膜組件的清洗周期和使用壽命，同時提高了系統的熱量利用率。
[0046]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，其包括:原水儲水箱、原水加熱水箱、冷凝器、冷卻水水箱、真空緩衝罐、真空泵和產水箱；其特徵在於，所述原水加熱水箱中設有旋轉錯流式疏水性膜組件，所述原水儲水箱與所述原水加熱水箱連接，所述旋轉錯流式疏水性膜組件與所述冷凝器相連，所述冷凝器分別與所述真空緩衝罐和產水箱相連，所述真空緩衝罐與真空泵相連。
2.根據權利要求1所述的一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，其特徵在於，所述旋轉錯流式疏水性膜組件中包括疏水性平板透氣膜，所述疏水性平板透氣膜的材質包括以下一種或幾種:PTFE、PVDF、PP。
3.根據權利要求3所述的一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，其特徵在於，所述旋轉錯流式疏水性膜組件還包括:若干個中空過濾膜組元和中空軸，所述疏水性平板透氣膜貼在所述中空過濾膜組元兩側，若干個所述過濾膜組元與所述中空軸相連通。
4.根據權利要求3所述的一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，其特徵在於，所述旋轉錯流式疏水性膜組件是程控自動旋轉運行的。
5.根據權利要求4所述的一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，其特徵在於，所述旋轉錯流式疏水性膜組件程控旋轉運行時，所述旋轉錯流式疏水性膜組件運動與液體形成強力錯流，消除濃差極化，熱濃水在所述疏水性平板透氣膜外，水蒸汽則在所述真空泵的作用下透過所述疏水性平板透氣膜進入所述中空過濾膜組元、中空軸，隨後進入相連的所述冷凝器中。
6.根據權利要求1所述的一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，其特徵在於，還包括原水加熱水箱排氣閥和原水加熱水箱排汙閥，所述原水加熱水箱排氣閥和所述原水加熱水箱排汙閥均設置在所述原水加熱水箱上。
7.根據權利要求6所述的一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，其特徵在於，還包括原水進水泵和冷卻水進水泵，所述原水進水泵設置在所述原水儲水箱和所述原水加熱水箱之間，所述冷卻水進水泵設置在所述冷凝器和所述冷卻水水箱之間。
8.根據權利要求7所述的一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，其特徵在於，還包括原水儲水箱液位計、原水加熱水箱液位計、冷卻水水箱液位計和產水箱液位計，所述原水儲水箱液位計設置在所述原水儲水箱中，所述原水加熱水箱液位計設置在所述原水加熱水箱中，所述冷卻水水箱液位計設置於所述冷卻水水箱中，所述產水箱液位計設置於所述產水箱中。
9.根據權利要求8所述的一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，其特徵在於，還包括原水進水控制閥和原水進水控制閥，所述原水進水控制閥設置在所述原水儲水箱的進原水口上，所述原水進水控制閥設置在所述原水加熱水箱的進水口上，所述原水進水控制閥控制所述原水儲水箱中的原水進入到所述原水加熱水箱中。
10.根據權利要求9所述的一種旋轉錯流式真空膜蒸餾裝置，其特徵在於，還包括膜蒸餾產水電磁閥和真空緩衝罐進氣電磁閥，所述膜蒸餾產水電磁閥設置在所述冷凝器與所述產水箱之間，所述真空緩衝罐進氣電磁閥設置在所述冷卻器與所述真空緩衝罐之間。
【文檔編號】C02F103/08GK104445478SQ201410736076
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月5日 優先權日:2014年12月5日
【發明者】廖德祥, 耿安朝, 劉浩亮, 鄒寧 申請人:耿安朝