一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，包括膜蒸馏器、原水箱、循环水箱、板式热交换器、净水箱和射流器；所述板式热交换器通过板式热交换器第一进水管与原水箱出水管连接；所述膜蒸馏器底部第一个管道接口通过膜蒸馏器进水管与板式热交换器并联连接于原水箱出水管上；所述膜蒸馏器顶部通过流量调节阀管道连接至射流器的进气口，所述射流器的曝射口连接至循环水箱进水口，所述循环水箱底部通过射流循环泵和流量调节阀管道连接至射流器的进液口，形成射流循环；所述循环水箱底部连接至板式热交换器的第二进水口；所述板式热交换器的第一出水口连接至净水箱。本实用新型采用射流器循环系统代替传统真空系统，大大简化系统。
【专利说明】一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水处理领域，具体涉及一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置。
【背景技术】
[0002]膜蒸馏是一种将膜分离技术与传统蒸发过程相结合的新型膜分离过程，是一种以膜两侧的蒸汽压力差作为传质驱动力的膜分离过程。
[0003]膜蒸馏过程是膜的一侧与热的待处理的溶液直接接触(称为热侧)(膜疏水的本性使得水溶液不能透过膜孔，而在每个孔入口处形成气液接触)，另一侧直接或间接的与冷的水溶液接触(称为冷侧)，热侧溶液中易挥发的组分在膜面处汽化通过膜进入冷侧并被冷凝成液相，其他组分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现混合物分离或提纯的目的，所以膜蒸馏过程理论上可以对离子、大分子、胶体、细胞和其它非挥发物实现100%的脱除。与渗透汽化过程一样，膜蒸馏是热量和质量同时传递的过程，是有相变的膜过程。
[0004]该过程可以处理浓度极高的浓水溶液，如果溶质是容易结晶的物质，可以把溶液浓缩到过饱和状态而实现膜蒸馏结晶，是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程，且只要膜两侧维持适当的温差，该过程就可以进行，可以利用太阳能、地热、温泉、工厂余热和温热的工业废水等廉价能源。
[0005]与传统蒸发器比较，膜蒸馏的一个最显著的特征是单位体积的蒸发面积大，因而可以使装置在常压、较低温度的蒸发过程中高效地运行，且蒸馏操作所需的汽相空间很小。与反渗透相比，膜蒸馏是热驱动过程，操作压力低，因此对膜机械性能的要求低，设备费用也低，过程安全性得到了提高，而且，膜蒸馏的操作压力低，脱盐率高，膜污染少。
[0006]膜蒸馏技术具有操作压力低，可得到99.99%的脱盐率和在良好操作条件下高于反渗透的水通量，显示了它作为反渗透技术的替代(大规模纯水制备)或补充技术(如用于船舶饮用水等)的应用潜力，在降低投资和运行费用，提高水的利用率，减少浓水排放方面，可望取得显著的经济效益和社会效益。
[0007]在大量的理论与实验研究基础上，目前已经发展出四种不同的膜蒸馏操作方式，包括直接接触式膜蒸馏，气隙式膜蒸馏，气扫式膜蒸馏和真空式膜蒸馏。其中直接接触法是将透过多孔膜的水蒸气在冷侧直接进入纯水进行冷凝，因此冷凝过程集成于膜组件以内，操作相对简单，因此是被研究最多的一种膜蒸馏方式。然而与其它操作方式相比，直接接触膜蒸馏会导致更多的热量损失和较为严重的温差极化，是该方法不容忽视的影响因素。真空式膜蒸馏法则是在透过侧施加一个负压，将透过多孔膜的水蒸汽抽出到膜组件以外的冷凝器内进行冷凝液化。
[0008]但是，至今为止，以上四种膜蒸馏方式都存在能耗高、效率低、可靠性低等一些问题。如直接接触式膜蒸馏虽然工艺设备简单，但由于冷热源直接接触，使设备运行能耗较高，并且容易产生疏水膜亲水化渗漏问题；真空式膜蒸馏虽然膜通量较大，但对系统要求较高。气隙式膜蒸馏和气流吹扫式膜蒸馏则通量较低。因此，研究新的膜蒸馏技术，降低投资和运行费用，可以取得显著的经济效益和社会效益。实用新型内容
[0009]本实用新型目的是:针对现有技术的问题，提出一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，采用射流器循环系统代替传统真空系统，大大简化系统；整体装置能耗低、效率高、运行可靠。
[0010]本实用新型的技术方案是:一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，包括膜蒸馏器、原水箱、循环水箱、板式热交换器、净水箱和射流器，所述原水箱的原水箱出水管道上安装有原水泵和原水流量调节阀；
[0011]所述板式热交换器通过板式热交换器第一进水管与原水箱出水管连接，板式热交换器第一进水管上安装有流量调节阀；
[0012]所述膜蒸馏器底部开有三个管道接口，第一个管道接口通过膜蒸馏器进水管与板式热交换器并联连接于原水箱出水管上，膜蒸馏器进水管上安装有流量调节阀；第二个管道接口连接压缩空气装置，管道上安装有压缩空气进气阀；第三个管道接口连接浓缩液接受装置，管道上安装有浓缩液出料阀；
[0013]所述膜蒸馏器顶部通过流量调节阀管道连接至射流器的进气口，所述射流器的曝射口连接至循环水箱进水口，所述循环水箱底部通过射流循环泵和流量调节阀管道连接至射流器的进液口，形成射流循环；
[0014]所述循环水箱底部通过输出水泵和流量调节阀管道连接至板式热交换器的第二进水口 ；
[0015]所述板式热交换器的第一出水口连接至净水箱，第二出水口通过流量调节阀管道连接至膜蒸馏器进水管；
[0016]所述净水箱出水口管道连接至外部水回收装置。
[0017]进一步的，所述膜蒸馏器分为上、中、下三个部分，均采用不锈钢材质，且中间部分安装有三个视镜。可以直接观察膜蒸馏器内部的运行情况。
[0018]进一步的，所述膜蒸馏器的下部配置有电加热器。
[0019]进一步的，所述膜蒸馏器的上、中、下三个部分采用法兰连接。连接可靠。
[0020]进一步的，所述膜蒸馏器上部安装有PTFE中空纤维膜组件，所述PTFE中空纤维膜组件采用一端固定。可以实现对膜丝亲水失效后的再生和更换。
[0021]进一步的，所述PTFE中空纤维膜组件中的PTFE中空纤维膜丝采用U形固定。增加了膜面积，同时方便膜丝的拆卸和更换。
[0022]进一步的，所述原水泵、输出水泵和射流循环泵出水端均设置有止回阀。防止泵出水回流，延长装置的使用寿命。
[0023]进一步的，所述板式热交换器第二出水口上配置有温度检测仪表。通过温度检测控制出水温度。
[0024]进一步的，所述原水箱的原水箱出水管上配置有压力控制指示仪表。随时监控设备运行压力，保证设备工作安全可靠。
[0025]进一步的，所述膜蒸馏器内部的工作温度为30-80°C。使膜蒸馏器能够维持较高的转化率，同时避免疏水膜的亲水化渗漏。
[0026]本实用新型的有益效果是:[0027]I)系统简单，利用射流器循环系统代替了真空系统，便于撬装集成供货，大大减少现场的安装工作量；
[0028]2)原水直接在膜蒸馏器中加热，减少了在输液管道上的热量流失；
[0029]3)膜蒸馏器中间部分安装有三个视镜，可以直接观察膜蒸馏器内部的运行情况，从而方便控制实验操作；
[0030]4)热量损失减少，循环水箱中的水和部分原水通过板式换热器，及时有效的将循环水箱中水的热量转移给原水；
[0031]5)PTFE中空纤维膜丝两端固定于膜蒸馏器上部，形成U形，增加了膜面积，提高了传质速度，同时方便膜丝的拆卸和更换；
[0032]6)利用相应的仪表是对各个设备的运行状态进行有效的监测，使操作更加简单。【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本实用新型的利用射流循环减压的膜蒸馏装置的结构示意图；
[0034]图2为本实用新型膜蒸馏器的结构示意图；
[0035]图3为本实用新型膜蒸馏器A-A向的截面图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0037]—种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，包括膜蒸馏器1、原水箱2、循环水箱3、板式热交换器4、净水箱5和射流器6，所有的设备能够集成在钢制平台构成的框架上，橇装供货，大大减少现场的安装工作量。
[0038]如图1所示，原水箱2的原水箱出水管道上安装有原水泵9和原水流量调节阀，用于抽吸原水进原水箱出水管道，并控制原水流量。板式热交换器4通过板式热交换器第一进水管与原水箱出水管连接，板式热交换器第一进水管上安装有流量调节阀，通过流量调节阀控制原水箱出水管道与板式热交换器第一进水管之间原水的流通。
[0039]膜蒸馏器I底部开有三个管道接口，第一个管道接口通过膜蒸馏器进水管与板式热交换器4并联连接于原水箱出水管上，膜蒸馏器进水管上安装有流量调节阀，通过流量调节阀控制原水箱出水管道与膜蒸馏器进水管之间原水的流通；第二个管道接口连接压缩空气装置，管道上安装有压缩空气进气阀，通过该管道向膜蒸馏器I内部输送压缩空气；第三个管道接口连接浓缩液接受装置，管道上安装有浓缩液出料阀，通过该管道将蒸馏后的浓缩液输送至外部浓缩液接受装置。
[0040]膜蒸馏器I顶部通过流量调节阀管道连接至射流器6的进气口，将蒸馏后的蒸汽输送至射流器6，射流器6的曝射口连接至循环水箱3进水口，同时循环水箱3底部通过射流循环泵11和流量调节阀管道连接至射流器6的进液口，通过射流循环泵11将循环水箱3内部储备的蒸汽出水泵入射流器6，通过射流器6的曝射口曝入循环水箱3，形成射流循环，同时射流器6曝射时，带动射流器6的进气口的蒸汽进入，使膜蒸馏器I上部分形成负压，提高膜蒸馏器I内部PTFE中空纤维膜的膜通量。
[0041]循环水箱3底部通过输出水泵10和流量调节阀管道连接至板式热交换器4的第二进水口，将储备的蒸汽出水泵入板式热交换器4内部。[0042]板式热交换器4的第一出水口连接至净水箱5，并通过净水箱5出水口管道连接至外部水回收装置；第二出水口通过流量调节阀管道连接至膜蒸馏器进水管，回收蒸汽出水热量，减少热量损失。
[0043]如图2所示，膜蒸馏器I分为上、中、下三个部分，上、下两个部分采用不锈钢材质，中间采用有机玻璃材质，可以直接观察膜蒸馏器内部的运行情况，从而方便控制实验操作。膜蒸馏器I下部配置有电加热器，加热管直接设置在膜蒸馏器内部，无需外部换热装置，减少了原水在管道运输时的热量损失，能耗降低。且膜蒸馏器I的上、中、下三个部分采用法兰连接，整体连接可靠。
[0044]如图3所示，膜蒸馏器I上部安装有PTFE中空纤维膜组件，PTFE中空纤维膜组件采用一端固定，可以实现对膜丝亲水失效后的再生和更换。并且PTFE中空纤维膜组件中的PTFE中空纤维膜丝采用U形固定增加了膜面积，同时方便膜丝的拆卸和更换。
[0045]进一步的，原水泵9、输出水泵10和射流循环泵11出水端均设置有止回阀，防止泵出水回流，延长装置的使用寿命。
[0046]板式热交换器4第二出水口上配置有温度检测仪表，通过温度检测控制出水温度。原水箱2的原水箱出水管上配置有压力控制指示仪表，随时监控设备运行压力。对各个设备的运行状态进行有效的监测，保证设备工作安全可靠。
[0047]进一步的，膜蒸馏器I内部的工作温度为30_80°C。使膜蒸馏器能够维持较高的转化率，同时避免疏水膜的亲水化渗漏。
[0048]本实用新型膜蒸馏器I的蒸汽还可以通过流量调节阀管道连接至外部，作为其他用途。
[0049]虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【权利要求】
1.一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，包括膜蒸馏器(I)、原水箱(2)、循环水箱(3)、板式热交换器(4)、净水箱(5)和射流器(6)，其特征在于:所述原水箱(2)的原水箱出水管道上安装有原水泵(9)和原水流量调节阀； 所述板式热交换器(4)通过板式热交换器第一进水管与原水箱出水管连接，板式热交换器第一进水管上安装有流量调节阀； 所述膜蒸馏器(I)底部开有三个管道接口，第一个管道接口通过膜蒸馏器进水管与板式热交换器(4)并联连接于原水箱出水管上，膜蒸馏器进水管上安装有流量调节阀;第二个管道接口连接压缩空气装置，管道上安装有压缩空气进气阀；第三个管道接口连接浓缩液接受装置，管道上安装有浓缩液出料阀； 所述膜蒸馏器(I)顶部通过流量调节阀管道连接至射流器(6)的进气口，所述射流器(6)的曝射口连接至循环水箱(3)进水口，所述循环水箱(3)底部通过射流循环泵(11)和流量调节阀管道连接至射流器(6)的进液口，形成射流循环； 所述循环水箱(3 )底部通过输出水泵(10 )和流量调节阀管道连接至板式热交换器(4 )的第二进水口； 所述板式热交换器(4)的第一出水口连接至净水箱(5)，第二出水口通过流量调节阀管道连接至膜蒸馏器进水管； 所述净水箱(5)出水口管道连接至外部水回收装置。
2.根据权利要求1所述的一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，其特征在于:所述膜蒸馏器(I)分为上、中、下三个部分，均采用不锈钢材质，且中间部分安装有三个视镜。
3.根据权利要求2所述的一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，其特征在于:所述膜蒸馏器(I)的下部配置有电加热器。
4.根据权利要求2所述的一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，其特征在于:所述膜蒸馏器(I)的上、中、下三个部分采用法兰连接。
5.根据权利要求2所述的一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，其特征在于:所述膜蒸馏器(I)上部安装有PTFE中空纤维膜组件，所述PTFE中空纤维膜组件采用一端固定。
6.根据权利要求5所述的一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，其特征在于:所述PTFE中空纤维膜组件中的PTFE中空纤维膜丝采用U形固定。
7.根据权利要求1所述的一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，其特征在于:所述原水泵(9 )、输出水泵(10 )和射流循环泵(11)出水端均设置有止回阀。
8.根据权利要求1所述的一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，其特征在于:所述板式热交换器(4)第二出水口上配置有温度检测仪表。
9.根据权利要求1所述的一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，其特征在于:所述原水箱(2)的原水箱出水管上配置有压力控制指示仪表。
10.根据权利要求1所述的一种利用射流循环减压的膜蒸馏装置，其特征在于:所述膜蒸馏器(I)内部的工作温度为30-80°C。
【文档编号】B01D61/36GK203750417SQ201420001767
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】周青, 刘华阳, 徐进, 陈园园, 昝林涛 申请人:南京德邦金属装备工程股份有限公司