一种旋转错流式真空膜蒸馏装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其组成主要包括：原水储水箱、原水加热水箱、旋转错流式疏水性膜组件、冷凝器、冷却水水箱、真空缓冲罐、真空泵和产水箱。原水从储水箱进入到加热水箱后被加热，热水在旋转错流式疏水性膜组件外侧，蒸汽则透过膜进入中空膜组元，在真空泵的导入作用下，汇入中空轴，进而进入冷凝器，冷凝产水流入产水箱。膜蒸馏过程中，疏水性膜组件程控旋转运行，运动产生的离心力、水流剪切力及强烈的水流湍动，可实现透气膜表面的自我清洁，有效避免浓差极化和温差极化的影响，减少盐结晶、结垢、凝胶层和有机物等的污染，延长透气膜组件的清洗周期和使用寿命，同时提高了系统的热量利用率。
【专利说明】一种旋转错流式真空膜蒸馏装置
【技术领域】
[0001]本发明属于膜分离【技术领域】，涉及一种海水淡化或含盐水的脱盐处理装置，具体的涉及一种旋转错流式真空膜蒸馏装置。
【背景技术】
[0002]膜蒸懼(1181:11181:1011, 10)过程是将膜技术与传统蒸懼技术结合而出现的一种新型淡化除盐技术。与常规蒸馏((110111社1011)相比，10的操作温度低，一般在701左右温度下操作，无需将溶液加热至沸腾，而且蒸发面积大、蒸汽空间小，因而其能够脱除更高浓度的盐分以及具有更高的脱盐率，膜蒸馏所用的膜为不被待处理溶液润湿的疏水微孔膜，即只有蒸汽能够进入膜孔，液体不能透过膜孔，膜蒸馏是有相变的膜过程，膜两侧透过组分的蒸汽压差为传质的推动力。
[0003]膜蒸馏一般可分为四种类型:直接接触式膜蒸馏(000)、气隙式膜蒸馏、真空式膜蒸馏010)、气扫式膜蒸馏。其中真空膜蒸馏是膜蒸馏的一种新型操作方式，它通过在膜的透过侧抽真空，同时将蒸汽抽离膜器外进行冷凝操作，由于膜的透过侧没有冷流体，故其传热损失较其他的膜蒸馏过程较小，传热效率更高，而且真空膜蒸馏的膜两侧气体压差比其他的膜蒸馏过程大，因而，膜孔内的蒸汽传质速度快，因此真空膜蒸馏相比其他的膜蒸馏过程又具有更大的传质通量。
[0004]目前，国内外现有的膜蒸馏技术都采用静态的中空纤维式膜组件和板框式膜组件，靠鼓风曝气等措施来形成错流，例如中国专利号(^101664642八一种鼓气减压膜蒸馏和专利⑶101659451八一种气提式膜蒸馏高盐水处理方法，都是采用曝气来消除浓差极化和温差极化，能耗高，疏水性中空纤维膜膜丝易断。专利号⑶102417210八一种浸没式真空膜蒸馏装置及其污水处理方法也是采用的静态的疏水性中空纤维或板框式膜组件，溶气泵来提供均匀微小气泡形成错流，解决了曝气操作中的断丝问题，但是微小气泡扰动作用小，不利于消除浓差和温差极化。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种旋转错流式膜蒸馏装置。本发明将疏水性平板透气膜贴在中空膜组元两侧，由中空轴转动带动透气膜运动起来，由于旋转运动离心力、水力剪切力及强烈的水流湍动作用，减轻膜蒸馏膜表面浓差极化和温差极化的影响，同时减少盐结晶、结垢、凝胶层和有机物等的污染，延长末的清洗周期和使用寿命。
[0006]不同于前述专利，本发明变静态透气膜为动态透气膜，旋转运动产生的错流效率高，能耗比鼓风曝气形成的错流低；同时，透气膜旋转运动时实现膜表面的自我清洗，减少膜污染。
[0007]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:
[0008]一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其包括:原水储水箱、原水加热水箱、冷凝器、冷却水水箱、真空缓冲罐、真空泵和产水箱；所述原水加热水箱中设有旋转错流式疏水性膜组件，所述原水储水箱与所述原水加热水箱连接，所述旋转错流式疏水性膜组件与所述冷凝器相连，所述冷凝器分别与所述真空缓冲罐和产水箱相连，所述真空缓冲罐与真空泵相连。
[0009]优选的，所述旋转错流式疏水性膜组件中包括疏水性平板透气膜，所述疏水性平板透气膜的材质包括以下一种或几种”0？、？？。
[0010]优选的，所述旋转错流式疏水性膜组件还包括:若干个中空过滤膜组元和中空轴，所述疏水性平板透气膜贴在所述中空过滤膜组元两侧，若干个所述过滤膜组元与所述中空轴相连通。
[0011〕 优选的，所述旋转错流式疏水性膜组件是程控自动旋转运行的。
[0012]优选的，所述旋转错流式疏水性膜组件程控旋转运行时，所述旋转错流式疏水性膜组件运动与液体形成强力错流，消除浓差极化，热浓水在所述疏水性平板透气膜外，水蒸汽则在所述真空泵的作用下透过所述疏水性平板透气膜进入所述中空过滤膜组元、中空轴，随后进入相连的所述冷凝器中。
[0013]优选的，还包括原水加热水箱排气阀和原水加热水箱排污阀，所述原水加热水箱排气阀和所述原水加热水箱排污阀均设置在所述原水加热水箱上。
[0014]优选的，还包括原水进水泵和冷却水进水泵，所述原水进水泵设置在所述原水储水箱和所述原水加热水箱之间，所述冷却水进水泵设置在所述冷凝器和所述冷却水水箱之间。
[0015]优选的，还包括原水储水箱液位计、原水加热水箱液位计、冷却水水箱液位计和产水箱液位计，所述原水储水箱液位计设置在所述原水储水箱中，所述原水加热水箱液位计设置在所述原水加热水箱中，所述冷却水水箱液位计设置于所述冷却水水箱中，所述产水箱液位计设置于所述产水箱中。
[0016]优选的，还包括原水进水控制阀和原水进水控制阀，所述原水进水控制阀设置在所述原水储水箱的进原水口上，所述原水进水控制阀设置在所述原水加热水箱的进水口上，所述原水进水控制阀控制所述原水储水箱中的原水进入到所述原水加热水箱中。
[0017]优选的，还包括膜蒸馏产水电磁阀和真空缓冲罐进气电磁阀，所述膜蒸馏产水电磁阀设置在所述冷凝器与所述产水箱之间，所述真空缓冲罐进气电磁阀设置在所述冷却器与所述真空缓冲罐之间。
[0018]本发明的有益效果是:
[0019]其一、本发明的旋转错流式真空膜蒸馏组件采用动态旋转运行，其上加载高性能、高强度的疏水性平板透气膜；由于组件独特的旋转动态运行，可以有效避免膜蒸馏过程中容易形成的浓差极化、温差极化、盐结晶、结垢、凝胶层和有机物污染等，减少了膜污染，延长了蒸馏膜组件的清洗周期和使用寿命，同时提高了系统的热量利用率。
[0020]其二、膜组件单位体积内的膜装填面积大，使其蒸发面积大、蒸汽空间小，装置具有更大的运行通量，设备操作温度和操作压力低，对非挥发性物质的理论截留率可达到100%，能够实现出水脱盐率达到99%以上。
[0021]其三、膜组件采用集成式的拼装结构，构造简单、拆装方便、牢固可靠、易清洗易维护，膜组件更换方便，同时由于膜组件采用塑料支撑体，因而设备的防腐性能优异。
[0022]其四、装置集成度高，可大型化进行批量生产，可利用核电、钢铁、盐场、火电等沿海大型企业排放的废热和太阳能进行大规模海水淡化以及含盐水的脱盐处理。
[0023]其五、本发明的旋转错流式真空膜蒸馏装置，该装置系统中的每个水箱中都设有液位计，通过液位计自动调控液位，保证整个装置系统水位在设定的范围内。
[0024]其六、本发明的旋转错流式真空膜蒸馏装置，装置中设置多个控制阀或者电磁阀，自动控制进水，提高了整个装置系统的自动程度，减少人力控制，不但控制精准度高，而且解放人力，相对降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本发明装置的示意图。
[0027]其中，1-原水储水箱，2-原水进水泵，3-原水加热水箱，4~冷凝器，5-冷却水进水泵，6-冷却水水箱，7-真空缓冲罐，8-真空泵，9-产水箱，10-原水进水控制阀，11-原水储水箱液位计，12-进水流量计，13-原水加热水箱进水控制阀，14-旋转错流式疏水性膜组件，15-原水加热水箱液位计，16-原水加热水箱排气阀，17-原水加热水箱排污阀，18-冷却水水箱液位计，19-膜蒸馏产水电磁阀，20-真空缓冲罐进气电磁阀，21-产水箱液位计。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]如图1中所示，本实施例中公开了一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，装置组成包括:原水储水箱1，原水进水泵2，原水加热水箱3，冷凝器4，冷却水进水泵5，冷却水水箱6，真空缓冲罐7，真空泵8，产水箱9，原水进水控制阀10，原水储水箱液位计11，进水流量计12，原水加热水箱进水控制阀13，旋转错流式疏水性膜组件14，原水加热水箱液位计15，原水加热水箱排气阀16，原水加热水箱排污阀17，冷却水水箱液位计18，膜蒸馏产水电磁阀19，真空缓冲罐进气电磁阀20，产水箱液位计21。
[0030]它们之间的具体连接方式为:原水储水箱1与原水加热水箱3相连，旋转错流式疏水性膜组件14在原水加热水箱3的里面，旋转错流式疏水性膜组件14与冷凝器4相连，冷凝器4分别与真空缓冲罐7和产水箱9相连，真空缓冲罐7与真空泵8相连。
[0031]具体的，上述旋转错流式疏水性膜组件14中包括:疏水性平板透气膜、若干个中空过滤膜组元和中空轴。
[0032]其中，上述疏水性平板透气膜的材质为？1？2、或？？；上述疏水性平板透气膜贴在上述中空过滤膜组元两侧，若干个上述过滤膜组元与上述中空轴相连通，实际上，上述中空轴与冷凝器4连接。
[0033]在本实施例中，上述旋转错流式疏水性膜组件14是程控自动旋转运行的，当上述旋转错流式疏水性膜组件14程控旋转运行时，上述旋转错流式疏水性膜组件运动与液体形成强力错流，利于消除浓差极化，热浓水在上述疏水性平板透气膜外，水蒸汽则在上述真空泵的作用下透过上述疏水性平板透气膜进入上述中空过滤膜组元、中空轴，随后进入相连的上述冷凝器中。
[0034]在本实施例中，原水在原水加热水箱中加热到预设温度(50?950，旋转错流式疏水性膜组件14在原水加热水箱3的里面程控旋转运行，旋转速度控制在20?16011)111，热浓水在疏水性膜外，蒸汽则在真空泵8的作用下透过膜、进入中空膜组元、中空轴随后进入相连的冷凝器4中，蒸汽冷凝成液体后进入产水箱9。
[0035]在本实施例中的旋转错流式真空膜蒸馏装置中，通过若干水泵来提供各水箱之间进水动力，主要包括上述的原水进水泵2、冷却水进水泵5上述原水进水泵2设置在上述原水储水箱1和上述原水加热水箱3之间，上述冷却水进水泵5设置在上述冷凝器4和上述冷却水水箱6之间。
[0036]为了控制装置中各个水箱中的液位，在装置中设置了上述原水储水箱液位计11、原水加热水箱液位计15、冷却水水箱液位计18和产水箱液位计21，上述原水储水箱液位计11设置在上述原水储水箱1中，上述原水加热水箱液位计15设置在上述原水加热水箱3中，上述冷却水水箱液位计18设置于上述冷却水水箱6中，上述产水箱液位计21设置于上述产水箱9中。
[0037]为了有效控制原水储水箱1中向原水加热水箱3中的原水进入量，在原水储水箱1与原水加热水箱3之间的水管上设有一个进水流量计12。
[0038]当原水储水箱1中的原水量和原水加热水箱3中的原水量达到一定值，需要停止对其二者供水，当它们中的原水小于一定量时，需要开始对它们进行供水，这个控制过程需要原水进水控制阀10和原水加热水箱进水控制阀13。上述原水进水控制阀10设置在上述原水储水箱1的进原水口上，上述原水加热水箱进水控制阀13设置在上述原水加热水箱3的进水口上，上述原水加热水箱进水控制阀13控制上述原水储水箱1中的原水进入到上述原水加热水箱3中。
[0039]上述膜蒸馏产水电磁阀19设置在上述冷凝器4与上述产水箱9之间，其主要用于控制冷凝器4进入到产水箱9的产水量；上述真空缓冲罐进气电磁阀20设置在上述冷却器4与上述真空缓冲罐7之间，其主要用于控制冷凝器4进入到真空缓冲罐7中的气体。
[0040]实施例1
[0041]某石化企业反渗透浓水处理项目中试，主要水质特点为:13? 7.9，电导25-/(3111,000 286呢/1，(^+243呢/1，1^213^/1,似+4873呢/1，01—7966呢/1，浊度 0.28町口。
[0042]污水在加热水箱3中加热到681，旋转错流式疏水性膜组件旋转速度为401^111，真空度调节到-0.061？3，实验过程中，膜通量保持在15?2500！，产水的电导彡3^ 3八111，⑶0〈3呢71，脱盐率高于99 %。
[0043]实施例2
[0044]高含盐水处理项目中试，料液中盐浓度为7%，处理量为細3/^，料液温度加热到751，旋转错流式膜组件旋转速度为9011)111。试验结果表明，膜蒸馏通量在12?1800！，产水水质稳定，电导率保持在25?30 9 3八111。
[0045]本发明的旋转错流式真空膜蒸馏组件采用动态旋转运行，其上加载高性能、高强度的疏水性平板透气膜；由于组件独特的旋转动态运行，可以有效避免膜蒸馏过程中容易形成的浓差极化、温差极化、盐结晶、结垢、凝胶层和有机物污染等，减少了膜污染，延长了蒸馏膜组件的清洗周期和使用寿命，同时提高了系统的热量利用率。
[0046]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其包括:原水储水箱、原水加热水箱、冷凝器、冷却水水箱、真空缓冲罐、真空泵和产水箱；其特征在于，所述原水加热水箱中设有旋转错流式疏水性膜组件，所述原水储水箱与所述原水加热水箱连接，所述旋转错流式疏水性膜组件与所述冷凝器相连，所述冷凝器分别与所述真空缓冲罐和产水箱相连，所述真空缓冲罐与真空泵相连。
2.根据权利要求1所述的一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其特征在于，所述旋转错流式疏水性膜组件中包括疏水性平板透气膜，所述疏水性平板透气膜的材质包括以下一种或几种:PTFE、PVDF、PP。
3.根据权利要求3所述的一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其特征在于，所述旋转错流式疏水性膜组件还包括:若干个中空过滤膜组元和中空轴，所述疏水性平板透气膜贴在所述中空过滤膜组元两侧，若干个所述过滤膜组元与所述中空轴相连通。
4.根据权利要求3所述的一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其特征在于，所述旋转错流式疏水性膜组件是程控自动旋转运行的。
5.根据权利要求4所述的一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其特征在于，所述旋转错流式疏水性膜组件程控旋转运行时，所述旋转错流式疏水性膜组件运动与液体形成强力错流，消除浓差极化，热浓水在所述疏水性平板透气膜外，水蒸汽则在所述真空泵的作用下透过所述疏水性平板透气膜进入所述中空过滤膜组元、中空轴，随后进入相连的所述冷凝器中。
6.根据权利要求1所述的一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其特征在于，还包括原水加热水箱排气阀和原水加热水箱排污阀，所述原水加热水箱排气阀和所述原水加热水箱排污阀均设置在所述原水加热水箱上。
7.根据权利要求6所述的一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其特征在于，还包括原水进水泵和冷却水进水泵，所述原水进水泵设置在所述原水储水箱和所述原水加热水箱之间，所述冷却水进水泵设置在所述冷凝器和所述冷却水水箱之间。
8.根据权利要求7所述的一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其特征在于，还包括原水储水箱液位计、原水加热水箱液位计、冷却水水箱液位计和产水箱液位计，所述原水储水箱液位计设置在所述原水储水箱中，所述原水加热水箱液位计设置在所述原水加热水箱中，所述冷却水水箱液位计设置于所述冷却水水箱中，所述产水箱液位计设置于所述产水箱中。
9.根据权利要求8所述的一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其特征在于，还包括原水进水控制阀和原水进水控制阀，所述原水进水控制阀设置在所述原水储水箱的进原水口上，所述原水进水控制阀设置在所述原水加热水箱的进水口上，所述原水进水控制阀控制所述原水储水箱中的原水进入到所述原水加热水箱中。
10.根据权利要求9所述的一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其特征在于，还包括膜蒸馏产水电磁阀和真空缓冲罐进气电磁阀，所述膜蒸馏产水电磁阀设置在所述冷凝器与所述产水箱之间，所述真空缓冲罐进气电磁阀设置在所述冷却器与所述真空缓冲罐之间。
【文档编号】C02F103/08GK104445478SQ201410736076
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】廖德祥, 耿安朝, 刘浩亮, 邹宁 申请人:耿安朝