空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化装置及其淡化方法
【专利摘要】本发明公开了一种本发明采用空气吹真空膜蒸馏技术进行苦咸水、海水的淡化，致密的硅橡胶膜或者疏水性多孔膜安装在中空纤维膜装置的组件中；膜管程出口一端和大气相通；利用空气带出水蒸气；另一端连接隔膜真空泵进料；经过过滤的进料液常温进料，无需使用加热装置，通过进料泵送入到中空膜装置组件的壳程，在隔膜真空泵的出口处收集产水，浓水返回进料罐。整个过程不需要使用一般的真空膜蒸馏法必须使用的冷凝器、加热器，空气流量是唯一的操作标准。本发明投资少、能耗低，苦咸水、海水淡化率高，脱盐率在99%以上，并且占用地方小，易于操作，便于普及推广，经过该装置和方法处理后得到的产水水质完全符合国家饮用水标准。
【专利说明】空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化装置及其淡化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护【技术领域】，具体为一种空气吹扫真空膜蒸馏海苦咸水、海水的淡化装置及其淡化方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]我国是一个严重缺水的国家，人均占有水资源量约2400m3，仅为全球人均水量的I/ 4，而且时空分布不均匀，水环境污染较严重，原生劣质水分布面积广，属于苦咸水地区。尤其是西北干旱内陆地区，由于降水稀少，蒸发强烈，水资源天然匮乏，作为主要供水水源的地下水，普遍含盐、含氟量高，大部分地区又没有可替代的淡水资源。由于水质低劣，口感极差，甚至不能饮用，其中多项指标不符合或达不到国家《饮用水卫生标准》，表现为高浓度盐碱成分，甚至表现为高硬度、高氟、高砷、高铁锰、低碘、低硒特征，多年以来严重影响了当地人民群众的生活质量和身体健康水平。由此可见防病改水的紧迫性与必要性。除此之外，部分沿海地区及岛屿淡水资源缺乏十分严重。天津、大连、烟台、秦皇岛、威海等北方沿海城市属资源性缺水。解决水问题是多途径的。对无过境水源的沿海地区、海岛和内地苦咸水地区，海水和苦咸水淡化是解决淡水资源缺乏的有效途径。
[0004]现有的苦咸水和海水的淡化装置虽然已经公开很多，但是依然存在如下缺陷:一、投入高，占用地方大，不便于普及推广使用；二、设备小的淡化率低，且设备工艺复杂，不容易掌握操作。
[0005]因此，提供一种投资少，苦咸水、海水淡化率高，并且占用地方小，便于普及推广的新型苦咸水、海水的淡化工艺已经成为亟需解决的问题。`
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种投资少，苦咸水、海水淡化率高，并且占用地方小，易于操作，便于普及推广的新型空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化装置及其淡化方法。
[0007]本发明的目的是这样实现的:
空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化装置，包括进料罐1，通过管道与进料罐I连接的进料泵2，进料泵2连接中空纤维膜装置3 ;所述的中空纤维膜装置3管程一端通过管道与大气相通，管程另一端通过管道连接有隔膜真空泵5，隔膜真空泵下方设置有产水罐6 ；
所述的中空纤维膜装置3与大气连通的管道上分别设置有针型阀8、第二流量计10和压力传感器9 ；
所述的中空纤维膜装置3与隔膜真空泵5的连接端设置有与进料罐I连接的浓水返回管，浓水返回管上设置有第一流量计7 ；所述的真空纤维膜装置3内置密硅胶橡胶膜或疏水性多孔膜4 ；
采用空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化装置进行淡化的苦咸水、海水的方法
为:
苦咸水、海水从进料罐I经过进料泵2送入到中空纤维膜装置3的壳程，进料液中的水蒸气透过致密的硅橡胶膜或者疏水性多孔膜4在隔膜真空泵5的出口处冷凝成水收集在产水罐6中；中空纤维膜装置3的壳程内的浓水经过设置有第一流量计7的浓水返回管返回到进料罐I中；中空纤维膜装置3与大气相通的一端，采用针型阀8调节吹扫空气流量，吹扫空气进入到中空纤维膜装置3的管程，中空纤维膜装置3入口处的压力通过压力传感器9显示，中空纤维膜装置3的另一端和隔膜真空泵5相连；
所述的中空纤维膜装置3与大气相通的一端的管道内的空气流量为10-250cm3/min ； 所述的中空纤维膜装置3与膜真空泵进料5连接一端的压力为2-12kPa。
[0008]积极有益效果:本发明采用空气吹真空膜蒸馏技术进行苦咸水/海水的淡化，致密的硅橡胶膜或者疏水性多孔膜安装在中空纤维膜装置的组件中；膜管程出口一端和大气相通，通过针型阀和流量计调节吹扫空气流量，空气流量保持在10-250cm3/min。利用空气带出水蒸气；另一端连接隔膜真空泵进料，压力保持在2-12kPa ;经过过滤的进料液常温进料，无需使用加热装置，通过进料泵送入到中空膜装置组件的壳程，在隔膜真空泵的出口处收集产水，浓水返回进料罐。整个过程不需要使用一般的真空膜蒸馏法必须使用的冷凝器、加热器，空气流量是唯一的操作标准。本发明投资少、能耗低，苦咸水、海水淡化率高，脱盐率在99%以上，并且占用地方小，易于操作，便于普及推广，经过该装置和方法处理后得到的产水水质完全符合国家饮用水标准。
[0009]【专利附图】
【附图说明】` 图1为本发明的工艺流程结构示意图；
图2为采用聚丙烯中空纤维膜进行空气吹扫真空膜蒸馏实验结果示意图；
图3为采用致密硅橡胶中空纤维膜进行空气吹扫真空膜蒸馏实验结果示意图；
图中为:进料罐1、进料泵2、中空纤维膜装置3、硅橡胶膜或者疏水性多孔膜4、隔膜真空泵5、产水罐6、第一流量计7、针型阀8、压力传感器9、第二流量计10。
[0010]下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步的说明:
如图1所示，空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化装置，包括进料罐1，通过管道与进料罐I连接的进料泵2，进料泵2连接中空纤维膜装置3 ;所述的中空纤维膜装置3管程一端通过管道与大气相通，管程另一端通过管道连接有隔膜真空泵5，隔膜真空泵下方设置有产水罐6 ；
所述的中空纤维膜装置3与大气连通的管道上分别设置有针型阀8、第二流量计10和压力传感器9 ；
所述的中空纤维膜装置3与隔膜真空泵5的连接端设置有与进料罐I连接的浓水返回管，浓水返回管上设置有第一流量计7 ；
所述的真空纤维膜装置3内置密硅橡胶膜或疏水性多孔膜4 ；
采用空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化装置进行淡化咸水、海水的方法为:苦咸水、海水从进料罐I经过进料泵2送入到中空纤维膜装置3的壳程，进料液中的水蒸气透过致密的硅橡胶膜或者疏水性多孔膜4在隔膜真空泵5的出口处冷凝成水收集在产水罐6中；中空纤维膜装置3的壳程内的浓水经过设置有第一流量计7的浓水返回管返回到进料罐I中；中空纤维膜装置3与大气相通的一端，采用针型阀8调节吹扫空气流量，吹扫空气进入到中空纤维膜装置3的管程，中空纤维膜装置3入口处的压力通过压力传感器9显示，中空纤维膜装置3的另一端和隔膜真空泵5相连；
所述的中空纤维膜装置3与大气相通的一端的管道内的空气流量为10-250cm3/min ； 所述的中空纤维膜装置3与膜真空泵进料5连接一端的压力为2-12kPa。
[0011]实施例1
采用聚丙烯中空纤维膜进行空气吹扫真空膜蒸馏实验，膜的厚度为40μπι，内径200 μ m,外径300 μ m,膜面积0.6m2，膜孔径0.4 μ m,孔隙率40%,纤维数3600。进料液为3.5%NaCl水溶液，室温(20-22° C)进料。吹扫空气流量为10-250cm3/min，压力2_12kPa ；平均冷凝水量约为2.3g/h，产水通量为3.83g/h.m2，脱盐率为99%，实验结果如图2所示。
[0012]实施例2
采用致密硅橡胶中空纤维膜进行空气吹扫真空膜蒸馏实验，膜的厚度为40 μ m，内径170 μ m,外径250 μ m,膜面积0.22m2，膜孔径0.4 μ m,孔隙率无，纤维数3000。进料液为
3.5%NaCl水溶液，室温(20-22° C)进料。吹扫空气流量为10-250cm3/min，压力2_12kPa ；平均冷凝水量约为1.8g/h，产水通量为8.12g/h.m2，脱盐率大为99.8%，实验结果如图3所
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[0013]本发明采用空气吹真空膜蒸馏技术进行苦咸水/海水的淡化，致密的硅橡胶膜或者疏水性多孔膜安装在中空纤维膜装置的组件中；膜管程出口一端和大气相通，通过针型阀和流量计调节吹扫空气流量，空气流量保持在10-250cm3/min。利用空气带出水蒸气；另一端连接隔膜真空泵进料，压力保持在2-12kPa ;经过过滤的进料液常温进料，无需使用加热装置，通过进料泵送入到中空膜装置组件的壳程，在隔膜真空泵的出口处收集产水，浓水返回进料罐。整个过程不需要使用一般的真空膜蒸馏法必须使用的冷凝器、加热器，空气流量是唯一的操作标准。本发明投资少、能耗低，苦咸水、海水淡化率高，脱盐率在99%以上，并且占用地方小，易于操作，便于普及推广，经过该装置和方法处理后得到的产水水质完全符合国家饮用水标准。
[0014]以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等。
【权利要求】
1.空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化装置，其特征在于:包括进料罐(1)，通过管道与进料罐(I)连接的进料泵(2)，进料泵(2)连接中空纤维膜装置(3);所述的中空纤维膜装置(3)管程一端通过管道与大气相通，管程另一端通过管道连接有隔膜真空泵(5)，隔膜真空泵下方设置有产水罐(6 )。
2.根据权利要求1所述的空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化装置，其特征在于:所述的中空纤维膜装置(3)与大气连通的管道上分别设置有针型阀(8)、第二流量计(10)和压力传感器(9)。
3.据权利要求1所述的空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化装置，其特征在于:所述的中空纤维膜装置(3)与隔膜真空泵(5)的连接端设置有与进料罐(I)连接的浓水返回管，浓水返回管上设置有第一流量计(J)。
4.据权利要求1至3任意项所述的空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化装置，其特征在于:所述的真空纤维膜装置(3)内置密硅胶膜或疏水性多孔膜(4)。
5.采用空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化装置进行淡化苦咸水、海水的方法为: 苦咸水、海水从进料罐(I )经过进料泵(2)送入到中空纤维膜装置(3)的壳程，进料液中的水蒸气透过致密的硅橡胶膜或者疏水性多孔膜(4)在隔膜真空泵(5)的出口处冷凝成水收集在产水罐(6)中；中空纤维膜装置(3)的壳程内的浓水经过设置有第一流量计(7)的浓水返回管返回到进料罐(I)中；中空纤维膜装置(3)与大气相通的一端，采用针型阀(8)调节吹扫空气流 量，吹扫空气进入到中空纤维膜装置(3)的管程，中空纤维膜装置(3)入口处的压力通过压力传感器(9)显示，中空纤维膜装置(3)的另一端和隔膜真空泵(5)相连。
6.根据权利要求5所述的采用空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化方法，其特征在于:所述的中空纤维膜装置(3)与大气相通的一端的管道内的空气流量为10-250cm3/min0
7.根据权利要求5所述的采用空气吹扫真空膜蒸馏苦咸水、海水的淡化方法，其特征在于:所述的中空纤维膜装置(3)与膜真空泵进料(5)连接一端的压力为2-12kPa。
【文档编号】C02F103/08GK103803669SQ201310729560
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】徐静莉, 孙国富, 李学峰, 吴长增, 司红岩, 郝宏艳, 白鸿帆 申请人:许昌学院