《一种旋转错流式真空膜蒸馏装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种旋转错流式真空膜蒸馏装置.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410736076.0 (22)申请日 2014.12.05 C02F 1/08(2006.01) C02F 1/44(2006.01) C02F 103/08(2006.01) (71)申请人 耿安朝 地址 215153 江苏省苏州市高新区科技城金 沙江路 158 号 (72)发明人 廖德祥 耿安朝 刘浩亮 邹宁 (74)专利代理机构 苏州慧通知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 32239 代理人 安纪平 (54) 发明名称 一种旋转错流式真空膜蒸馏装置 (57) 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。
2、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。 (5。
3、1)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104445478 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104445478 A 1/1 页 2 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。
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。 权 利 要 求 书 CN 104445478 A 2 1/5 页 3 一种旋转错流式真空膜蒸馏装置 技术领域 0。
8、001 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 膜蒸馏 (Membrane distillation， MD) 过程是将膜技术与传统蒸馏技术结合而出 现的一种新型淡化除盐技术。与常规蒸馏 (distillation) 相比， MD 的操作温度低， 一般在 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。
9、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 (DCMD)、 气隙式膜蒸馏 (AGMD)、 真空式膜蒸馏 (VMD)、 气扫式膜蒸馏 (SGMD)。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。
10、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 CN101664642A 一种鼓气减压膜蒸馏和 专利 CN101659451A 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 CN 102417210A 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。
11、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、。
12、 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 说 明 书 CN 104445478 A 3 2/5 页 4 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 ： PTFE、 PVDF、 PP。 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。
13、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。
14、， 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。
15、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。
16、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。
17、含盐水的脱盐处理。 说 明 书 CN 104445478 A 4 3/5 页 5 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。 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。
18、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， 1。
19、8-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。
20、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。
21、 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 PTFE、 PVDF 或 PP ； 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 说 明 书 C。
22、N 104445478 A 5 4/5 页 6 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(5095)， 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20160rpm， 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。
23、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。
24、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。
25、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 ： pH 7.9， 电导 25mS/cm， COD 286mg/L， Ca2+243mg/L， Mg2+213mg/L， Na+4873m。
26、g/L， Cl-7966mg/L， 浊度 0.28NTU。 0042 污水在加热水箱 3 中加热到 68， 旋转错流式疏水性膜组件旋转速度为 40rpm， 真空度调节到 -0.06MPa， 实验过程中， 膜通量保持在 15 25LMH， 产水的电导 3S/cm， COD3mg/L， 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 4m3/d， 料液温度加热到 75， 旋转错流式膜组件旋转速度为 90rpm。试验结果表明， 膜蒸馏通量在 12 18LMH， 产 水水质稳定， 电导率保持在 25 30S/cm。 0045 本发明的旋转错流。
27、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 说 明 书 CN 104445478 A 6 5/5 页 7 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。 说 明 书 CN 104445478 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 104445478 A 8 。