CN111252860B - 一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置及方法，包括过滤釜，过滤釜包括釜体和釜盖，在釜体的下部设有固定安装板，在釜体与釜盖之间设置有活动安装板，在固定安装板和活动安装板上的安装孔之间设置有膜蒸馏组件，热水出口通过连接管路连接热流循环泵、换热器和热水进口组成热液循环管路，产水出口通过管路连接有冷凝装置、中转箱和产水水箱组成产水流通管路。本发明水蒸气因热力上升至冷凝管，冷凝后流至中转箱，随后中转箱内的水下落产生虹吸现象，从而使得膜蒸馏组件内部产生负压，增大疏水膜两侧的压力差，提高了膜通量。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置及方法。
背景技术
在钢铁、焦化、印染等工业废水的深度处理单元中，采用纳滤、反渗透等分离技术去除废水中的盐和有机物，但随之会产生大量高盐有机浓水。这些废水不仅含盐量高而且含有难降解有机污染物，单一的蒸发结晶处理成本较大、耗能高，而且会造成水资源的浪费和耗能。膜蒸馏采用疏水膜作为废水的分离单元，利用水在膜两侧蒸发能力不同实现水的蒸发和冷凝，由于膜蒸馏可以在较为温和的操作条件下进行，即常压和中低温，因此对进水盐度和有机物要求相对低，在高盐有机浓水处理方面具有很好的应用前景。
目前现有的膜蒸馏装置中，均存在拆卸难度大，更换不方便，难以进行在线清洗的问题，同时现有的膜蒸馏装置均需要动力设备提供动力才能进行水蒸气的收集，能源消耗较大，并且膜通量较小。
发明内容
本发明针对上述问题提供了一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置及方法。
为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：
一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置，包括过滤釜，所述过滤釜包括釜体和盖合在釜体上端的釜盖，在所述釜体内腔的下部设置有固定安装板，在所述釜体与釜盖之间设置有活动安装板，在所述固定安装板和活动安装板上均设置有安装孔，且固定安装板上的安装孔和活动安装板上的安装孔一一对应，在所述固定安装板和活动安装板上的安装孔之间设置有膜蒸馏组件，所述膜蒸馏组件包括疏水膜、设置在疏水膜内外侧的支撑网以及设置在疏水膜上下端的安装套，在所述安装套上设置有安装槽，以将疏水膜和支撑网固定在一起，所述固定安装板、活动安装板以及膜蒸馏组件将过滤釜内部空间分隔成上空腔、中空腔和下空腔，其中上空腔和下空腔通过膜蒸馏组件实现连通，在所述中空腔的上部设置有热水进口，在所述中空腔的下部设置有热水出口，在所述上空腔的顶部设置有产水出口，在所述下空腔的底部设置有冷介质入口，所述热水出口通过连接管路连接热流循环泵、换热器和热水进口组成热液循环管路，在所述热液循环管路上还设置有用于排出污水的溢流阀，在所述热水进口处还外接有压缩空气管路，用于正冲洗时向热液循环管路中通入压缩空气，所述产水出口通过管路连接有冷凝装置、中转箱和产水水箱组成产水流通管路，所述过滤釜高于产水水箱1-9米，所述中转箱为封闭的箱体，所述产水水箱为非封闭式箱体，在所述中转箱内设置有二号液位计和提前存放的产水，在所述中转箱底部的出口处设置有流量调节阀。
进一步，在所述热液循环管路上还并联连接有补液箱，且补液箱位于热水出口与换热器之间，在所述补液箱的出水口设置有阀门。
再进一步，所述产水出口与蛇管式换热器之间的连接管路从补液箱内盘旋经过，以降低产水流通管路内水蒸气的温度，增加补液箱内液体的温度。
更进一步，所述冷凝装置为蛇管式换热器，在所述蛇管式换热器的一侧还设置有风机，以加强蛇管式换热器的冷却效果。
更进一步，在所述中空腔的中部设置有定位网套，用于支撑膜蒸馏组件。
更进一步，在所述活动安装板与釜体之间以及活动安装板与釜盖之间均设置有密封垫。
更进一步，所述安装孔呈锥形，以更好的实现密封。
更进一步，所述冷介质入口通过管路连接有过渡水箱，所述过渡水箱为非封闭式箱体，在所述过渡水箱内设置有一号液位计，所述产水水箱通过带有冷液循环泵的连接管路向过渡水箱送水，且过渡水箱高于产水水箱至少4米，在所述过渡水箱的两端还并联有一号旁路，用于反冲洗时，通过冷液循环泵直接向冷介质入口供水，所述冷介质入口还外接有压缩空气管路，用于反冲洗时向膜蒸馏组件内部通入压缩空气。
更进一步，在所述中转箱的两端并联有二号旁路，用于产水流通管路内充满产水时，使冷凝装置的出口直接与产水水箱连接，以增大产水下落高度，加强虹吸效果。
一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏方法，包括以下步骤：
打开热流循环泵和换热器，使热液循环管路中的污水开始循环，并定期打开补液箱出口处的阀门向热液循环管路进行补液；
疏水膜热侧的水蒸气透过疏水膜进入膜蒸馏组件内部并向上从产水出口流动至冷凝装置，冷凝成水后流至中转箱，随后根据中转箱的液位变化速度，即中转箱的进水流量，打开流量调节阀，以维持中转箱内的液位不变，中转箱内的产水向下流动至产水水箱的过程中产生虹吸现象，从而使得膜蒸馏组件内部产生负压，增大疏水膜两侧的压力差，相应的增大热侧水蒸气透过膜孔的推动力，提高了膜通量；同时也为冷空气或过渡水箱内的产水进入膜蒸馏组件提供吸力；同时当产水作为冷却介质时，根据过渡水箱内的液位，启动或关闭冷液循环泵对过渡水箱进行补水，当产水作为冷却介质且充满产水流通管路时，打开二号旁路，关闭中转箱的入口和出口，使冷凝装置直接与产水水箱连接；
3）每运行0.5h-4h，对膜蒸馏组件进行正冲洗，正冲洗即先关闭热流循环泵，使热液循环管路停止运行2-3分钟，然后再开启热流循环泵，同时从热水进口处向热液循环管路中通入压缩空气，使热液循环管路中的污水流速达到正常运行流速的3-5倍，对疏水膜热侧表面进行正面冲洗3-5分钟；每运行4-24h对疏水膜进行反冲洗，反冲洗即关闭热流循环泵，使热液循环管路停止运行，打开一号旁路通过冷液循环泵直接向冷介质入口供水，并从冷介质入口处向膜蒸馏组件内部通入压缩空气，利用压缩空气产生的气液两相流从疏水膜的冷侧渗透至热侧，对疏水膜热侧表面反冲洗3-5分钟；每运行3-6月，对膜蒸馏组件进行一次化学冲洗，即在正冲洗的基础上，在热液循环管路中加入化学洗涤剂进行冲洗，冲洗完毕后从溢流阀将热液循环管路中的污水排出，再通过补液箱对热液循环管路进行补液，然后启动热流循环泵对热液循环管路中的化学洗涤剂残留进行冲洗后，关闭热流循环泵再次排空热液循环管路，并再次通过补液箱对热液循环管路进行补液，最后启动热流循环泵恢复运行；对冲洗无效的膜蒸馏组件，可打开釜盖进行更换。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
本发明膜蒸馏组件呈柱状，且通过活动安装板压紧实现与活动安装板和固定安装板的密封，具有拆卸方便，结构紧凑，易于更换的优点，同时柱状的膜蒸馏组件之间空隙较大，重叠度小，使得在线清洗得以实现；
本发明刚开始水蒸气因热力上升至冷凝管，冷凝后流至中转箱，随后中转箱内的水下落产生虹吸现象，从而使得膜蒸馏组件内部产生负压，增大疏水膜两侧的压力差，相应的增大热侧水蒸气透过膜孔的推动力，提高了膜通量，同时也为冷空气或过渡水箱内的产水进入膜蒸馏组件提供吸力，相比于靠水泵或气泵提供动力，节约了资源，降低了生产噪音；
本发明通入过渡水箱内的产水作为冷却介质时，不仅可以利用产水迅速冷凝水蒸气，增大疏水膜两侧的温差，同时虹吸现象还会提高疏水膜两侧的压力差，达到1+1等于2的效果。
本发明由于采用虹吸循环和空气强制冷却，不需要产水侧的循环泵、真空泵和冷却水循环等设备，可以简化流程，节省占地面积。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1和实施例2中过滤釜的结构示意图；
图3为本发明实施例1和实施例2中膜蒸馏组件的结构示意图；
图4为本发明实施例2的结构示意图；
图中过滤釜—1、膜蒸馏组件—2、热液循环管路—3、热流循环泵—4、换热器—5、冷凝装置—6、中转箱—7、产水水箱—8、补液箱—9、冷液循环泵—10、风机—11、产水流通管路—12、二号液位计—13、流量调节阀—14、过渡水箱—15、一号液位计—16、溢流阀—17、一号旁路—18、二号旁路—19、釜体—101、釜盖—102、固定安装板—103、活动安装板—104、安装孔—105、上空腔—106、中空腔—107、下空腔—108、热水进口—109、热水出口—110、产水出口—111、冷介质入口—112、定位网套—113、密封垫—114、疏水膜—201、支撑网—202、安装套—203、安装槽—204。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
如图1至图3所示，一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置，包括过滤釜1，所述过滤釜1包括釜体101和盖合在釜体101上端的釜盖102，在所述釜体101内腔的下部设置有固定安装板103，在所述釜体101与釜盖102之间设置有活动安装板104，在所述活动安装板104与釜体101之间以及活动安装板104与釜盖102之间均设置有密封垫114。在所述固定安装板103和活动安装板104上均设置有安装孔105，且固定安装板103上的安装孔105和活动安装板104上的安装孔105一一对应，所述安装孔105呈锥形，以更好的实现密封。在所述固定安装板103和活动安装板104上的安装孔105之间设置有膜蒸馏组件2，所述膜蒸馏组件2包括疏水膜201、设置在疏水膜201内外侧的支撑网202以及设置在疏水膜201上下端的安装套203，在所述安装套203上设置有安装槽204，以将疏水膜201和支撑网202固定在一起，所述固定安装板103、活动安装板104以及膜蒸馏组件2将过滤釜1内部空间分隔成上空腔106、中空腔107和下空腔108，其中上空腔106和下空腔108通过膜蒸馏组件2实现连通，在所述中空腔107的中部设置有定位网套113，用于支撑膜蒸馏组件2。在所述中空腔107的上部设置有热水进口109，在所述中空腔107的下部设置有热水出口110，在所述上空腔106的顶部设置有产水出口111，在所述下空腔108的底部设置有冷介质入口112，所述热水出口110通过连接管路连接热流循环泵4、换热器5和热水进口109组成热液循环管路3，在所述热液循环管路3上还设置有用于排出污水的溢流阀17，在所述热液循环管路3上还并联连接有补液箱9，且补液箱9位于热水出口110与换热器5之间，在所述补液箱9的出水口设置有阀门。在所述热水进口109处还外接有压缩空气管路，用于正冲洗时向热液循环管路3中通入压缩空气，所述产水出口111通过管路连接有冷凝装置6、中转箱7和产水水箱8组成产水流通管路12，所述产水出口111与蛇管式换热器之间的连接管路从补液箱9内盘旋经过，以降低产水流通管路12内水蒸气的温度，增加补液箱9内液体的温度。所述冷凝装置6为蛇管式换热器，在所述蛇管式换热器的一侧还设置有风机11，以加强蛇管式换热器的冷却效果，所述过滤釜1高于产水水箱1-9米，所述中转箱7为封闭的箱体，所述产水水箱8为非封闭式箱体，在所述中转箱7内设置有二号液位计13和提前存放的产水，在所述中转箱7底部的出口处设置有流量调节阀14。
一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏方法，包括以下步骤：
1）打开热流循环泵4和换热器5，使热液循环管路3中的污水开始循环，并定期打开补液箱9出口处的阀门向热液循环管路3进行补液；
2）疏水膜201热侧的水蒸气透过疏水膜201进入膜蒸馏组件2内部并向上从产水出口111流动至冷凝装置6，冷凝成水后流至中转箱7，随后根据中转箱7的液位变化速度，即中转箱7的进水流量，打开流量调节阀14，以维持中转箱7内的液位不变，中转箱7内的产水向下流动至产水水箱8的过程中产生虹吸现象，从而使得膜蒸馏组件2内部产生负压，增大疏水膜两侧的压力差，相应的增大热侧水蒸气透过膜孔的推动力，提高了膜通量；同时也为冷空气进入膜蒸馏组件2提供吸力；
3）每运行0.5h-4h，对膜蒸馏组件2进行正冲洗，正冲洗即先关闭热流循环泵4，使热液循环管路3停止运行2-3分钟，然后再开启热流循环泵4，同时从热水进口109处向热液循环管路3中通入压缩空气，使热液循环管路3中的污水流速达到正常运行流速的3-5倍，对疏水膜201热侧表面进行正面冲洗3-5分钟；每运行3-6月，对膜蒸馏组件2进行一次化学冲洗，即在正冲洗的基础上，在热液循环管路3中加入化学洗涤剂进行冲洗，冲洗完毕后从溢流阀17将热液循环管路3中的污水排出，再通过补液箱9对热液循环管路3进行补液，然后启动热流循环泵4对热液循环管路3中的化学洗涤剂残留进行冲洗后，关闭热流循环泵4再次排空热液循环管路3，并再次通过补液箱9对热液循环管路3进行补液，最后启动热流循环泵4恢复运行；对冲洗无效的膜蒸馏组件2，可打开釜盖102进行更换。
实施例2
如图2至图4所示，一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置，包括过滤釜1，所述过滤釜1包括釜体101和盖合在釜体101上端的釜盖102，在所述釜体101内腔的下部设置有固定安装板103，在所述釜体101与釜盖102之间设置有活动安装板104，在所述活动安装板104与釜体101之间以及活动安装板104与釜盖102之间均设置有密封垫114。在所述固定安装板103和活动安装板104上均设置有安装孔105，且固定安装板103上的安装孔105和活动安装板104上的安装孔105一一对应，所述安装孔105呈锥形，以更好的实现密封。在所述固定安装板103和活动安装板104上的安装孔105之间设置有膜蒸馏组件2，所述膜蒸馏组件2包括疏水膜201、设置在疏水膜201内外侧的支撑网202以及设置在疏水膜201上下端的安装套203，在所述安装套203上设置有安装槽204，以将疏水膜201和支撑网202固定在一起，所述固定安装板103、活动安装板104以及膜蒸馏组件2将过滤釜1内部空间分隔成上空腔106、中空腔107和下空腔108，其中上空腔106和下空腔108通过膜蒸馏组件2实现连通，在所述中空腔107的中部设置有定位网套113，用于支撑膜蒸馏组件2。在所述中空腔107的上部设置有热水进口109，在所述中空腔107的下部设置有热水出口110，在所述上空腔106的顶部设置有产水出口111，在所述下空腔108的底部设置有冷介质入口112，所述热水出口110通过连接管路连接热流循环泵4、换热器5和热水进口109组成热液循环管路3，在所述热液循环管路3上还设置有用于排出污水的溢流阀17，在所述热液循环管路3上还并联连接有补液箱9，且补液箱9位于热水出口110与换热器5之间，在所述补液箱9的出水口设置有阀门。在所述热水进口109处还外接有压缩空气管路，用于正冲洗时向热液循环管路3中通入压缩空气，所述产水出口111通过管路连接有冷凝装置6、中转箱7和产水水箱8组成产水流通管路12，所述产水出口111与蛇管式换热器5之间的连接管路从补液箱9内盘旋经过，以降低产水流通管路12内水蒸气的温度，增加补液箱9内液体的温度。所述冷凝装置6为蛇管式换热器，在所述蛇管式换热器的一侧还设置有风机11，以加强蛇管式换热器的冷却效果，所述过滤釜1高于产水水箱1-9米，所述中转箱7为封闭的箱体，所述产水水箱8为非封闭式箱体，在所述中转箱7内设置有二号液位计13和提前存放的产水，在所述中转箱7底部的出口处设置有流量调节阀14。在所述中转箱7的两端并联有二号旁路19，用于产水流通管路12内充满产水时，使冷凝装置6的出口直接与产水水箱8连接，以增大产水下落高度，加强虹吸效果。所述冷介质入口112通过管路连接有过渡水箱15，所述过渡水箱15为非封闭式箱体，在所述过渡水箱15内设置有一号液位计16，所述产水水箱8通过带有冷液循环泵10的连接管路向过渡水箱15送水，且过渡水箱15高于产水水箱8至少4米，在所述过渡水箱15的两端还并联有一号旁路18，用于反冲洗时，通过冷液循环泵10直接向冷介质入口112供水，所述冷介质入口112还外接有压缩空气管路，用于反冲洗时向膜蒸馏组件2内部通入压缩空气。
一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏方法，包括以下步骤：
1）打开热流循环泵4和换热器5，使热液循环管路3中的污水开始循环，并定期打开补液箱9出口处的阀门向热液循环管路3进行补液；
2）疏水膜201热侧的水蒸气透过疏水膜201进入膜蒸馏组件2内部并向上从产水出口111流动至冷凝装置6，冷凝成水后流至中转箱7，随后根据中转箱7的液位变化速度，即中转箱7的进水流量，打开流量调节阀14，以维持中转箱7内的液位不变，中转箱7内的产水向下流动至产水水箱8的过程中产生虹吸现象，从而使得膜蒸馏组件2内部产生负压，增大疏水膜两侧的压力差，相应的增大热侧水蒸气透过膜孔的推动力，提高了膜通量；同时也为过渡水箱15内的产水进入膜蒸馏组件2提供吸力；同时当产水作为冷却介质时，根据过渡水箱15内的液位，启动或关闭冷液循环泵10对过渡水箱15进行补水，当产水作为冷却介质且充满产水流通管路12时，打开二号旁路19，关闭中转箱7的入口和出口，使冷凝装置6直接与产水水箱8连接；
3）每运行0.5h-4h，对膜蒸馏组件2进行正冲洗，正冲洗即先关闭热流循环泵4，使热液循环管路3停止运行2-3分钟，然后再开启热流循环泵4，同时从热水进口109处向热液循环管路3中通入压缩空气，使热液循环管路3中的污水流速达到正常运行流速的3-5倍，对疏水膜201热侧表面进行正面冲洗3-5分钟；每运行4-24h对疏水膜201进行反冲洗，反冲洗即关闭热流循环泵4，使热液循环管路3停止运行，打开一号旁路18通过冷液循环泵10直接向冷介质入口112供水，并从冷介质入口112处向膜蒸馏组件2内部通入压缩空气，利用压缩空气产生的气液两相流从疏水膜201的冷侧渗透至热侧，对疏水膜201热侧表面反冲洗3-5分钟；每运行3-6月，对膜蒸馏组件2进行一次化学冲洗，即在正冲洗的基础上，在热液循环管路3中加入化学洗涤剂进行冲洗，冲洗完毕后从溢流阀17将热液循环管路3中的污水排出，再通过补液箱9对热液循环管路3进行补液，然后启动热流循环泵4对热液循环管路3中的化学洗涤剂残留进行冲洗后，关闭热流循环泵4再次排空热液循环管路3，并再次通过补液箱9对热液循环管路3进行补液，最后启动热流循环泵4恢复运行；对冲洗无效的膜蒸馏组件2，可打开釜盖102进行更换。
数据1
针对某钢铁厂的深度处理反渗透单元产生的浓水，采用实施例1进行处理。进水COD值在199±10mg/L，电导率为8570±240 μs/cm，NH4 +-N为8.3±1.2mg/L，出水水质COD未检出，电导率为134±20μs/cm，NH4 +-N为2.0±0.1mg/L，达到GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》循环水补水水质标准。膜的产水通量为6.5kg/m2.h，化学清洗周期为2-3个月。
数据2
针对某焦化厂的生化出水，采用实施例2进行处理。进水水质COD为258 ±23mg/L，NH4 +-N为6.2 ± 0.5mg/L，浊度33.3 ± 3.7NTU，色度321 ± 15º，电导率为3450 ± 212μs/cm。膜蒸馏出水COD未检出，NH4 +-N为1.5±0.1mg/L，电导率<20μs/cm，色度<1º，浊度<0.2NTU。此外，膜的产水通量比无虹吸循环时提高56%以上，膜的化学清洗周期为1-2个月。
以上数据表明，本发明提出的基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置，可以提高产水通量，在处理反渗透浓水、焦化废水生化出水等含盐有机废水时，出水水质稳定，同时由于可以实现膜的自动在线清洗，化学清洗的周期可以稳定在1-3个月。
以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置，其特征在于：包括过滤釜（1），所述过滤釜（1）包括釜体（101）和盖合在釜体（101）上端的釜盖（102），在所述釜体（101）内腔的下部设置有固定安装板（103），在所述釜体（101）与釜盖（102）之间设置有活动安装板（104），在所述固定安装板（103）和活动安装板（104）上均设置有安装孔（105），且固定安装板（103）上的安装孔（105）和活动安装板（104）上的安装孔（105）一一对应，在所述固定安装板（103）和活动安装板（104）上的安装孔（105）之间设置有膜蒸馏组件（2），所述膜蒸馏组件（2）包括疏水膜（201）、设置在疏水膜（201）内外侧的支撑网（202）以及设置在疏水膜（201）上下端的安装套（203），在所述安装套（203）上设置有安装槽（204），以将疏水膜（201）和支撑网（202）固定在一起，所述固定安装板（103）、活动安装板（104）以及膜蒸馏组件（2）将过滤釜（1）内部空间分隔成上空腔（106）、中空腔（107）和下空腔（108），其中上空腔（106）和下空腔（108）通过膜蒸馏组件（2）实现连通，在所述中空腔（107）的上部设置有热水进口（109），在所述中空腔（107）的下部设置有热水出口（110），在所述上空腔（106）的顶部设置有产水出口（111），在所述下空腔（108）的底部设置有冷介质入口（112），所述冷介质入口（112）通过管路连接有过渡水箱（15），所述过渡水箱（15）为非封闭式箱体，在所述过渡水箱（15）内设置有一号液位计（16），所述产水水箱（8）通过带有冷液循环泵（10）的连接管路向过渡水箱（15）送水，且过渡水箱（15）高于产水水箱（8）至少4米，在所述过渡水箱（15）的两端还并联有一号旁路（18），用于反冲洗时，通过冷液循环泵（10）直接向冷介质入口（112）供水，所述冷介质入口（112）还外接有压缩空气管路，用于反冲洗时向膜蒸馏组件（2）内部通入压缩空气，所述热水出口（110）通过连接管路连接热流循环泵（4）、换热器（5）和热水进口（109）组成热液循环管路（3），在所述热液循环管路（3）上还设置有用于排出污水的溢流阀（17），在所述热液循环管路（3）上还并联连接有补液箱（9），且补液箱（9）位于热水出口（110）与换热器（5）之间，在所述补液箱（9）的出水口设置有阀门，在所述热水进口（109）处还外接有压缩空气管路，用于正冲洗时向热液循环管路（3）中通入压缩空气，所述产水出口（111）通过管路连接有冷凝装置（6）、中转箱（7）和产水水箱（8）组成产水流通管路（12），所述过滤釜（1）高于产水水箱（8）1-9米，所述冷凝装置（6）为蛇管式换热器，在所述蛇管式换热器的一侧还设置有风机（11），以加强蛇管式换热器的冷却效果，所述中转箱（7）为封闭的箱体，所述产水水箱（8）为非封闭式箱体，在所述中转箱（7）内设置有二号液位计（13）和提前存放的产水，在所述中转箱（7）底部的出口处设置有流量调节阀（14），在所述中转箱（7）的两端并联有二号旁路（19），用于产水流通管路（12）内充满产水时，使冷凝装置（6）的出口直接与产水水箱（8）连接，以增大产水下落高度，加强虹吸效果。
2.根据权利要求1所述的一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置，其特征在于：所述产水出口（111）与蛇管式换热器之间的连接管路从补液箱（9）内盘旋经过，以降低产水流通管路（12）内水蒸气的温度，增加补液箱（9）内液体的温度。
3.根据权利要求1所述的一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置，其特征在于：在所述中空腔（107）的中部设置有定位网套（113），用于支撑膜蒸馏组件（2）。
4.根据权利要求2所述的一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置，其特征在于：在所述活动安装板（104）与釜体（101）之间以及活动安装板（104）与釜盖（102）之间均设置有密封垫（114）。
5.根据权利要求1所述的一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置，其特征在于：所述安装孔（105）呈锥形，以更好的实现密封。
6.利用权利要求1所述基于虹吸循环的负压式膜蒸馏装置的一种基于虹吸循环的负压式膜蒸馏方法，其特征在于：包括以下步骤：
打开热流循环泵（4）和换热器（5），使热液循环管路（3）中的污水开始循环，并定期打开补液箱（9）出口处的阀门向热液循环管路（3）进行补液；
疏水膜（201）热侧的水蒸气透过疏水膜（201）进入膜蒸馏组件（2）内部并向上从产水出口（111）流动至冷凝装置（6），冷凝成水后流至中转箱（7），随后根据中转箱（7）的液位变化速度，即中转箱（7）的进水流量，打开流量调节阀（14），以维持中转箱（7）内的液位不变，中转箱（7）内的产水向下流动至产水水箱（8）的过程中产生虹吸现象，从而使得膜蒸馏组件（2）内部产生负压，增大疏水膜两侧的压力差，相应的增大热侧水蒸气透过膜孔的推动力，提高了膜通量；同时也为冷空气或过渡水箱（15）内的产水进入膜蒸馏组件（2）提供吸力；同时当产水作为冷却介质时，根据过渡水箱（15）内的液位，启动或关闭冷液循环泵（10）对过渡水箱（15）进行补水，当产水作为冷却介质且充满产水流通管路（12）时，打开二号旁路（19），关闭中转箱（7）的入口和出口，使冷凝装置（6）直接与产水水箱（8）连接；
每运行0.5h-4h，对膜蒸馏组件（2）进行正冲洗，正冲洗即先关闭热流循环泵（4），使热液循环管路（3）停止运行2-3分钟，然后再开启热流循环泵（4），同时从热水进口（109）处向热液循环管路（3）中通入压缩空气，使热液循环管路（3）中的污水流速达到正常运行流速的3-5倍，对疏水膜（201）热侧表面进行正面冲洗3-5分钟；每运行4-24h对疏水膜（201）进行反冲洗，反冲洗即关闭热流循环泵（4），使热液循环管路（3）停止运行，打开一号旁路（18）通过冷液循环泵（10）直接向冷介质入口（112）供水，并从冷介质入口（112）处向膜蒸馏组件（2）内部通入压缩空气，利用压缩空气产生的气液两相流从疏水膜（201）的冷侧渗透至热侧，对疏水膜（201）热侧表面反冲洗3-5分钟；每运行3-6月，对膜蒸馏组件（2）进行一次化学冲洗，即在正冲洗的基础上，在热液循环管路（3）中加入化学洗涤剂进行冲洗，冲洗完毕后从溢流阀（17）将热液循环管路（3）中的污水排出，再通过补液箱（9）对热液循环管路（3）进行补液，然后启动热流循环泵（4）对热液循环管路（3）中的化学洗涤剂残留进行冲洗后，关闭热流循环泵（4）再次排空热液循环管路（3），并再次通过补液箱（9）对热液循环管路（3）进行补液，最后启动热流循环泵（4）恢复运行；对冲洗无效的膜蒸馏组件（2），可打开釜盖（102）进行更换。
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-
2020
- 2020-03-07 CN CN202010154062.3A patent/CN111252860B/zh active Active
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 膜蒸馏处理焦化废水生化出水的试验研究;武警;张翠钰;李剑锋;程芳琴;郭毅民;师晋恺;;工业用水与废水;20151228(第06期);全文 * |
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| CN111252860A (zh) | 2020-06-09 |
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