膜蒸馏系统的制作方法

本实用新型涉及一种废水的处理装置，更具体地，涉及一种膜蒸馏系统。

背景技术：

膜蒸馏(Membrane distillation，MD)过程是将膜技术与传统蒸馏技术结合一种新型分离技术。与常规蒸馏相比，MD的操作温度低，一般在60～70℃左右温度下操作，无需将溶液加热至沸腾，而且蒸发面积大、蒸气空间小，因而其能够脱除更高浓度的盐分以及具有更高的脱盐率。

在膜蒸馏工艺中膜组件的连接方式一般有串联、并联、先并联再串联、先串联再并联等方式。对于以并联方式连接的膜组件进料液温度降低少，膜通量大，但是进料液和冷却液循环量大，能量消耗高，所以为了降低循环量一般膜组件采用串联、或者串并联相结合的方式进行连接，这样降低了循环量，但是膜组件中进料液温度越来越低，膜通量也就越来越低，影响了产水率；在这种情况下，一般在串联的膜组件之间对进料液进行二次或多次再加热，如利用厂区余热对进料液进行二次或多次加热，提升进料液温度，提高膜通量。

但是由于加热装置会存在压力损耗，经过加热装置后，压力损耗之后的压力不足以进入下一级膜组件，所以需要增加进料泵的出口压力，但是增加进料泵出口压力，相应的前面的膜组件的进膜压力就会提高甚至超过压力限值。

技术实现要素：

针对相关技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种膜蒸馏系统，该膜蒸馏系统能够补偿膜蒸馏系统内水压损耗。

本实用新型提供一种膜蒸馏系统，包括：进料装置和与进料装置连接的进料泵；以及与进料泵连接的多个膜组件；其中，多个膜组件中的至少两个之间存在高度差。

根据本实用新型，进料泵的出口水压与高度差为膜蒸馏系统增加的水压之和大于膜蒸馏系统的各个部件所损耗的水压之和，进入每个膜组件时的液体压力在膜组件所能承受的压力范围内。

根据本实用新型，压力范围为0.01Mpa至0.1Mpa。

根据本实用新型，膜蒸馏系统还包括设置在进料泵与多个膜组件之间的进料管路和多个膜组件之间的进料管路上的加热装置。

根据本实用新型，膜蒸馏系统的各个部件所损耗的水压包括在加热装置中损耗的水压、在膜组件中损耗的水压以及在进料管路上损耗的水压。

根据本实用新型，多个膜组件中处于不同水平高度的膜组件通过进料管路串联。

根据本实用新型，加热装置串联在处于不同水平高度的膜组件之间的进料管路中。

根据本实用新型，多个膜组件中处于同一水平高度的膜组件通过进料管路串联或者并联。

根据本实用新型，膜蒸馏系统还包括与膜组件连接的产水装置。

根据本实用新型，产水装置上连接有用于对产水装置抽真空的真空泵。

根据本实用新型，膜蒸馏系统还包括用于对膜组件进行冷却的冷却装置。

本实用新型的有益技术效果在于：

本实用新型的膜蒸馏系统通过将多个膜组件设置在不同的高度，并且使得进料泵的出口水压与高度差为膜蒸馏系统增加的水压之和大于膜蒸馏系统的各个部件所损耗的水压之和，每个膜组件中的液体压力在膜组件所能承受的压力范围内，从而利用膜组件之间的高度差，对膜蒸馏系统中压力损耗进行补偿，同时还不会使每个膜组件中的液体压力超出膜组件所能承受的压力范围，避免了膜组件的损坏。

附图说明

图1是本实用新型的膜蒸馏系统的第一实施例的示意图。

图2是本实用新型的膜蒸馏系统的第二实施例的示意图。

图3是本实用新型的膜蒸馏系统的第三实施例的示意图。

图4是本实用新型的膜蒸馏系统的第四实施例的示意图。

图5是本实用新型的膜蒸馏系统的第五实施例的示意图。

具体实施方式

参考附图公开示出的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅为可以以各种和替代形式显示的实施例。附图未必按比例绘制，并且可能放大或缩小一些特征来显示特定部件的细节。所公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而是作为用于教导本领域技术人员如何实践本公开的代表性基础。

本实用新型涉及到的几个名词解释如下：

膜蒸馏：是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，料液中挥发性组分以蒸气形式透过膜孔，从而实现分离的目的。

膜组件：是膜蒸馏行业中包含膜及其支撑结构的实用装置。单个组件或多个组件都可以组装成膜分离装置以供在工厂和实验室运用。

实施例1：

参考图1，本实用新型提供一种膜蒸馏系统，包括：进料装置1和与进料装置1连接的进料泵2；以及与进料泵2连接的多个膜组件4(包括4A、4B、4C)；其中，多个膜组件4中的至少两个之间存在高度差h，进料泵2的出口水压P0与高度差h为膜蒸馏系统增加的水压Ph之和大于膜蒸馏系统的各个部件所损耗的水压Pi之和，每个膜组件4中的液体压力在膜组件4所能承受的压力范围内。存在高度差是为了，位于较高位置的膜组件，根据液体内部压强公式P＝ρgh，可以给较低位置的膜组件提供一定的压力补偿。本实用新型的膜蒸馏系统通过将多个膜组件4设置在不同的高度，并且使得进料泵2的出口水压P0与高度差h为膜蒸馏系统增加的水压Ph之和大于膜蒸馏系统的各个部件所损耗的水压Pi之和，进入每个膜组件4时的液体压力在膜组件4所能承受的压力范围内，从而利用膜组件之间的高度差，对膜蒸馏系统中压力损耗进行补偿，相比起通过增加进料泵的出口压力提高膜组件压力的方式，不会使每个膜组件4中的液体压力超出膜组件4所能承受的压力范围，避免了膜组件的损坏。在优选的实施例中，膜组件4所能承受的压力范围为0.01Mpa至0.1Mpa。

继续参照图1，膜蒸馏系统还包括设置在进料泵2与多个膜组件4之间的进料管路和多个膜组件4之间的进料管路上的加热装置3(包括3A、3B、3C)。

继续参照图1，膜蒸馏系统的各个部件所损耗的水压包括在加热装置3中损耗的水压、在膜组件4中损耗的水压以及在进料管路上损耗的水压。需特别指出的是，在图1中，P1、P3、P5分别表示加热装置3A、3B、3C的水压损耗；P2、P4、P6分别表示膜组件4A、4B、4C的水压损耗；P7表示从最后一个膜组件4返回进料装置1的进料管道中的水压损耗；Ph表示高度差h产生的水压；P’表示进膜组件4A时的水压；P”表示进膜组件4B时的水压；P”’表示进膜组件4C时的水压。

继续参照图1，多个膜组件4中处于不同水平高度的膜组件4通过进料管路串联。加热装置3串联在处于不同水平高度的膜组件4之间的进料管路中。

参照图1至图5，多个膜组件4中处于同一水平高度的膜组件4通过进料管路串联(见图2、3)或者并联(见图5)。

参照图1至图5，膜蒸馏系统还包括与膜组件4连接的产水装置7。

参照图4，产水装置7上连接有用于对产水装置7抽真空的真空泵8。

参照图1至图5，膜蒸馏系统还包括用于对膜组件4进行冷却的冷却装置5，冷却装置5上连接有用于泵送冷却水的冷却水泵6。

工艺流程：浓盐水由进料装置1通过进料泵2抽提至加热装置3A内进行加热，加热后的浓盐水通过膜组件4A后，继续进入加热装置3B内进行再加热，再加热后的浓盐水继续通过膜组件4B后，继续进入加热装置3C内进行再加热，再加热后的浓盐水继续通过膜组件4C后，返回至进料装置1内继续循环；冷却装置5内的冷却水由冷却水泵6进入膜组件4C，继续进入膜组件4B，继续进入膜组件4A，然后返回至冷却装置5内继续循环；膜组件4的产水由各产水管路汇集至产水装置7内。

进料泵的出口水压为P0，浓盐水通过加热装置3A后的压力损耗是P1，加热后的浓盐水以P’压力进入膜组件4A内，在膜组件4A内的压力损耗是P2，

通过膜组件之间的高度差对压损进行补偿的机理是：由于膜组件4A比膜组件4B(及加热装置3B)位置高，根据液体内部压强公式P＝ρgh，其中，P为压强，ρ为液体密度，g为9.8牛顿/千克(常量)，h为高度差。通过膜组件4A与膜组件4B(及加热装置3B)之间的高度差高度，会使得进入膜组件4B(及加热装置3B)中的压力增加Ph。

压力增高后的进料液进入加热装置3B，在加热装置3B内的压力损耗为P3，以P”压力进入膜组件4B内，在膜组件4B内的压力损耗是P4，通过高度差高度，增压Ph后，进入加热装置3C，在加热装置3C内的压力损耗是P5，以P”’压力进入膜组件4C内，压损耗为P6，以P7压力返回进料装置1内继续循环。

进料液管路上的压力满足如下关系式：

P+∑Ph＞∑Pi(i＝1～7)——(1)

P’∈[Pmin，Pmax]——(2)

关系式(1)即为：进料泵2的出口压力P与高度差增压Ph之和需大于管路上的设备压力损耗之和，设备含加热装置3、膜组件4、管路等；

关系式(2)表示进膜组件压力P’要在膜组件所能承受的范围内，压力太小会降低膜组件产水效率；压力太大会损坏膜组件。Pmin＝0.01Mpa，Pmax＝0.1Mpa。

实施例2：

如图2所示：一种膜蒸馏工艺装置含：进料装置1、进料泵2、加热装置3、膜组件4、冷却装置5、冷却水泵6、产水装置7等。工艺管路含：进料管路、冷却管路、产水管路。

膜组件的连接方式为串联，两个串联膜组件位于同一高度平面设为一组，上下两组串联的膜组件产生一定的高度差。工艺流程和各设备压力同技术方案所述。

实施例3：

如图3所示：一种膜蒸馏工艺装置含：进料装置1、进料泵2、加热装置3、膜组件4、冷却装置5、冷却水泵6、产水装置7等。工艺管路含：进料管路、冷却管路、产水管路。

与实施例1相似。不同之处在于膜组件连接方式，分为3个一组位于同一水平面，与另外一组膜组件上下形成高度差。

实施例4：

如图4所示，一种膜蒸馏工艺装置含：进料装置1、进料泵2、加热装置3、膜组件4、冷却装置5、冷却水泵6、产水装置7；8、真空泵等。工艺管路含：进料管路、冷却管路、产水管路、真空管路。

与技术方案相似。不同之处在于在整个产水管路上安装了真空泵8，真空泵8对产水装置7抽真空，使产水管路内处于负压状态，增加产水效率。

实施例5：

如图5所示，一种膜蒸馏工艺装置含：进料装置1、进料泵2、加热装置3、膜组件4、冷却装置5、冷却水泵6、产水装置7等。工艺管路含：进料管路、冷却管路、产水管路。

与实施例3相似。不同之处在于膜组件连接方式，4个膜组件并联为一组，位于同一水平面，与另外一组4个并联的膜组件上下形成高度差。

通过将多个膜组件设置在不同的高度，利用膜组件之间的高度差，对膜蒸馏系统中压力损耗进行了补偿，提高了产水效率。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。