CN115028235A - 一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统 - Google Patents
一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115028235A CN115028235A CN202210597315.3A CN202210597315A CN115028235A CN 115028235 A CN115028235 A CN 115028235A CN 202210597315 A CN202210597315 A CN 202210597315A CN 115028235 A CN115028235 A CN 115028235A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- membrane
- tank
- membrane distillation
- water
- heat pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 184
- 238000004821 distillation Methods 0.000 title claims abstract description 97
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 47
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 195
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 67
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims description 22
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 22
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 18
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 22
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 16
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 8
- -1 Polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 8
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 8
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 8
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 8
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 8
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 6
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/447—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by membrane distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/10—Energy recovery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Abstract
本发明公开了一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,浓缩装置和浓缩方法;所述浓缩装置包括冷凝支路、气液分离支路、排水支路、热泵系统;所述冷凝支路包括热水池,与所述热水池连通的加热器,与所述加热器连通的布水装置,设置在热水池侧部的膜浓缩池,设置在所述膜浓缩池内的膜蒸馏组件,与所述膜蒸馏组件连通的冷凝器,以及与所述冷凝器连通的冷凝水罐。本发明是在负压状态下以膜蒸馏组件两侧温度差为传质驱动力,使热侧的水蒸气透过疏水膜孔在冷侧冷凝成液态水的热驱动膜过程,根据热力学的逆卡诺原理,热泵中冷媒的液化放热,汽化吸热,从而实现热量在系统中循环使用,将二者有机结合形成低温热泵膜蒸馏废水浓缩技术。
Description
技术领域
本发明涉及资源环境领域,具体是一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统。
背景技术
随着废水回用以及零排放技术的使用,高盐废水的蒸发浓缩技术越来越引起了业界人士的高度重视。常规的高温蒸发技术因为能耗高、投资费用大逐渐被一些新兴的蒸汽机械再压缩技术(MVR)以及低温热泵蒸发技术所替代。尤其是低温热泵蒸发器的使用,克服了一些中小企业无蒸汽源的困难。
但是无论是高温蒸发还是低温蒸发,都无法实现有机易挥发物质与水的分离。
废水中有机污染物都会随高温蒸汽进入冷凝水中,对蒸发冷凝水的水质影响较大,且低温热泵蒸发器由于受低温条件的影响,设备制作工艺要求高,运行条件较为苛刻。
目前市面上常规的高温蒸发器使用较为成熟,但是能耗较大,且高温条件下换热设备易腐蚀,热敏性物质易变质。
MVR蒸发器通过压缩机对二次蒸汽进行回收以用来减少蒸汽消耗,获得温度高、压力热焓提升的蒸汽,持续输送至蒸发室内维持物料沸腾状态。MVR蒸发器有效温差小,换热面积大,设备造价过高,蒸发量活动空间小。若在原设计量上增加蒸发量,二次蒸汽的产量变大会使压缩机运行电流超标,温度下降导致蒸发量减少。减少预计蒸发量后,二次蒸汽不足以达到压缩机进口要求,会造成喘振,减少蒸汽量,被迫只能停机。
现在市面上较为流行的小型低温热泵蒸发设备主要是在真空负压作用下把物料沸点降低,利用热泵系统加热,蒸发出来的蒸汽经过冷凝系统凝结成液态水通过排水槽排出。低温热泵蒸发技术可以大大减轻废液处理的成本,并且设备占地面积小,移动便捷,自动化程度高,无需外接蒸汽源与外围冷却水。但是为降低废水的沸点,需要系统保持较高的真空度,这就要最大限度的提高系统的密封性及真空设备的能耗。
另一方面,即使在低温条件下沸点比水低的有机易挥发性物质仍然会随水蒸气进入冷凝系统,进而影响设备出水水质。
低温膜蒸馏设备只需在膜两侧保持一定的温度差就可实现水蒸气的跨膜传输,节省能耗的同时还可提高冷凝侧的出水水质。
低温条件下实现物料的高效分离。
近年来,一些膜蒸馏技术可使低品位能源得到有效利用,但是低温热源中含有的可利用热能较少。
大规模的膜蒸馏技术使用往往因热源不能充分利用而受到限制,且膜蒸馏的水冷凝过程需要大量的风冷与水冷设置,在运行中的占地规模较大,这也是近年来膜蒸馏技术推广应用的主要阻力。
通过对市场现有的大部分蒸发器研究发现,现在市场上迫切需要一种新的技术,实现膜蒸馏技术与热泵技术的有效结合,实现系统中能量的高效循环利用,减少系统对外围热源及冷却设备的依赖,同时利用热泵的制热与制冷功能,提高设备使用的能效比。
发明内容
发明目的:提供一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案:一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,包括:
浓缩装置和浓缩方法;
所述浓缩装置包括冷凝支路、气液分离支路、排水支路、热泵系统;
所述冷凝支路包括热水池,与所述热水池连通的加热器,与所述加热器连通的布水装置,设置在热水池侧部的膜浓缩池,设置在所述膜浓缩池内的膜蒸馏组件,与所述膜蒸馏组件连通的冷凝器,以及与所述冷凝器连通的冷凝水罐;
所述布水装置设置在所述膜浓缩池内;
所述热水池与膜过滤池连通。
所述布水装置为穿孔布水器。
所述膜蒸馏组件为疏水膜,所述疏水膜由疏水性多孔材质组成,包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)膜的一种或几种组合。
该疏水膜的孔径大小为0.01μm-1μm,表面接触角为110°-155°,具有极强的疏水特性和机械强度。
本系统中的蒸发温度介于30℃-50℃,装机功率介于10kW-200kW,热泵能效比大于9,具有高效能量利用效率的特点。
系统中压缩机的制冷剂可以是R410A、R22的一种或两种组合,配比视蒸发工况可调节。
疏水膜的进水侧水温控制在35℃-75℃,高效推动膜蒸馏过程运行。
在膜蒸馏浓缩池内设第一循环水泵实现高效换热;
膜蒸馏浓缩池内底部设穿孔补水器,实现热水的均匀上升,保证传热均匀。
在膜蒸馏浓缩池内设挡板,可有效防止进水与热水的短流
使用液位控制系统控制进出水水量
膜池内接感应器探头,实时控制膜池内的无机盐含量。
在进一步实施例中,所述热水池与加热器之间连通有注入加热管路;
所述加热器与布水装置之间设有回流管路;
所述注入管路上设有第一循环水泵;
膜过滤池与冷凝器之间设有注入冷凝管路;
所述冷凝器与冷凝水罐之间设有流通管路;
所述流通管路上设有电动阀;
所述热水池内设有液位控制系统。
所述液位控制系统包括两组液位传感器,闭合阀,以及外接的原水源;两组液位传感器一组为高位液位传感器,一组为低位液位传感器;
当原水至低位液位传感器下方时,开启闭合阀,注入原水,直至原水没过高位液位传感器,进而关闭闭合阀,进而完成补水工作。
在进一步实施例中,所述气液分离支路包括设置在所述冷凝器和第二循环水泵之间的冷凝管路,以及连接所述冷凝器的气液分离罐,所述气液分离罐与所述冷凝器之间设有分离管路;
所述冷凝管路上设有分离旁通阀、第二循环水泵和真空射流器。
在进一步实施例中,所述排水支路包括与所述第一循环水泵连通的排水管路,以及设置在所述排水管路上的排出旁通阀。
在进一步实施例中,所述热泵系统包括压缩机、储液罐、气液分离罐、热泵控温管路,以及与压缩机连通的换热器;
所述热泵控温管路连通换热器、储液罐、气液分离罐、冷凝器,所述冷凝器和储液罐之间的热泵控温管路上还设有膨胀阀。
在进一步实施例中,所述冷凝水罐上设有溢流口。
在进一步实施例中,所述浓缩方法包括步骤1、根据液位控制系统,定时定量补充热水池内的原水,通过第一循环水泵的循环工作,使热水池内的原水在加热器内与高温冷媒换热后获得热量经过回流管路、经过布水装置,进入膜浓缩池内,通过膜蒸馏组件两侧温度差产生的蒸气压差为传质驱动力,使热侧的水蒸气透过膜蒸馏组件的膜孔经过注入冷凝管路在冷凝器内冷凝成液态水进入冷凝水罐内。
当冷凝水罐内冷凝水过多,可通过溢流口溢流进入外接的废水回收装置或排入地下管路内。
在进一步实施例中,所述浓缩方法包括步骤2、在第二循环水泵作用下和真空射流器的射流作用下迫使冷凝器及膜蒸馏组件的内侧形成真空,从而促使冷凝器内的不凝气体和底部的冷凝水通过冷凝管路进入气液分离罐内实现气液分离。
在进一步实施例中,所述浓缩方法包括步骤3、当膜浓缩池与热水池内废水浓度达到设定值后,打开第一循环水泵出口的排出旁通阀,浓盐水定量排入接通排水管路的浓盐水收集装置,从而实现废水中水与无机盐的高效分离工作。
在进一步实施例中,所述浓缩方法包括步骤4、关闭电动阀,打开分离旁通阀,开启第二循环水泵,实现膜蒸馏组件的自清洗功能。
有益效果:本发明公开了一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,本发明是在负压状态下以膜蒸馏组件两侧温度差为传质驱动力,使热侧的水蒸气透过疏水膜孔在冷侧冷凝成液态水的热驱动膜过程,根据热力学的逆卡诺原理,热泵中冷媒的的液化放热,汽化吸热,从而实现热量在系统中循环使用,将二者有机结合形成低温热泵膜蒸馏废水浓缩技术。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
图2是本发明的低温热泵膜蒸馏系统的疏水膜扫描电镜图。
图3是本发明的低温热泵膜蒸馏系统的产水通量变化情况。
图4是本发明的低温热泵膜蒸馏系统去除水中TDS的变化情况。
图5是本发明的低温热泵膜蒸馏系统去除水中Na+离子的变化情况。
图6是本发明的低温热泵膜蒸馏系统去除水中Ca2+离子的变化情况。
图7是本发明的低温热泵膜蒸馏系统去除水中Mg2+离子的变化情况。
附图标记:1、膜浓缩池;2、膜蒸馏组件;3、布水装置;4、热水池;5、第一循环水泵;6、加热器;7、第二循环水泵;8、冷凝水罐;9、真空射流器;10、冷凝器;11、膨胀阀;12、气液分离罐;13、储液罐;14、压缩机;15、电动阀;16、分离旁通阀;17、排出旁通阀。
具体实施方式
本发明涉及一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,下面通过具体实施方式进行阐述;
一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,包括:浓缩装置;
所述浓缩装置包括冷凝支路、气液分离支路、排水支路、热泵系统;
所述冷凝支路包括热水池4,与所述热水池4连通的加热器6,与所述加热器6连通的布水装置3,设置在热水池4侧部的膜浓缩池1,设置在所述膜浓缩池1内的膜蒸馏组件2,与所述膜蒸馏组件2连通的冷凝器10,以及与所述冷凝器10连通的冷凝水罐8;
所述布水装置3设置在所述膜浓缩池1内;
所述热水池4与膜过滤池连通。
所述布水装置3为穿孔布水器。
所述膜蒸馏组件2为疏水膜,所述疏水膜由疏水性多孔材质组成,包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)膜的一种或几种组合。
该疏水膜的孔径大小为0.01μm-1μm,表面接触角为110°-155°,具有极强的疏水特性和机械强度。
本系统中的蒸发温度介于30℃-50℃,装机功率介于10kW-200kW,热泵能效比大于9,具有高效能量利用效率的特点。
系统中压缩机14的制冷剂可以是R410A、R22的一种或两种组合,配比视蒸发工况可调节。
疏水膜的进水侧水温控制在35℃-75℃,高效推动膜蒸馏过程运行。
在膜蒸馏浓缩池内设第一循环水泵5实现高效换热;
膜蒸馏浓缩池内底部设穿孔补水器,实现热水的均匀上升,保证传热均匀。
在膜蒸馏浓缩池内设挡板,可有效防止进水与热水的短流
使用液位控制系统控制进出水水量
膜池内接感应器探头,实时控制膜池内的无机盐含量。
所述热水池4与加热器6之间连通有注入加热管路;
所述加热器6与布水装置3之间设有回流管路;
所述注入管路上设有第一循环水泵5;
膜过滤池与冷凝器10之间设有注入冷凝管路;
所述冷凝器10与冷凝水罐8之间设有流通管路;
所述流通管路上设有电动阀15;
所述热水池4内设有液位控制系统。
所述液位控制系统包括两组液位传感器,闭合阀,以及外接的原水源;两组液位传感器一组为高位液位传感器,一组为低位液位传感器;
当原水至低位液位传感器下方时,开启闭合阀,注入原水,直至原水没过高位液位传感器,进而关闭闭合阀,进而完成补水工作。
所述气液分离支路包括设置在所述冷凝器10和第二循环水泵7之间的冷凝管路,以及连接所述冷凝器10的气液分离罐12,所述气液分离罐12与所述冷凝器10之间设有分离管路;
所述冷凝管路上设有分离旁通阀16、第二循环水泵7和真空射流器9。
所述排水支路包括与所述第一循环水泵5连通的排水管路,以及设置在所述排水管路上的排出旁通阀17。
所述热泵系统包括压缩机14、储液罐13、气液分离罐12、热泵控温管路,以及与压缩机14连通的换热器;
所述热泵控温管路连通换热器、储液罐13、气液分离罐12、冷凝器10,所述冷凝器10和储液罐13之间的热泵控温管路上还设有膨胀阀11。
所述冷凝水罐8上设有溢流口。
具体实施案例一:
某电厂反渗透浓盐水的处理。该电厂反渗透浓水水质指标:电导率3440μS/cm,Na+离子317.1mg/L,Ca2+离子394.7mg/L,Mg2+离子76.5mg/L。
出水电导率要求达到饮用纯水(1~10μS/cm)和工业普通纯水(1~10μS/cm)的电导率范围。
具体操作条件为:低温热泵膜蒸馏真空膜蒸馏过程中,膜进水侧为浓盐水,采用恒温水浴槽控制水温为45℃;膜片采用疏水性聚四氟乙烯(PTFE)微滤膜,膜孔径为0.25μm,膜表面接触角为136°,采用错流循环的模式;
膜出水侧采用真空射流与然冷凝相结合的方式,保持真空度为-0.06MPa。
低温热泵膜蒸馏废水浓缩工艺的结果如下:
(1)低温热泵膜蒸馏工艺的产水通量保持在20.3~22.3L/m2 h(附图3),在运行时间段无明显下降现象;电厂RO膜浓盐水对膜蒸馏过程不会造成明显的润湿现象,工艺稳定性较好。
(2)低温热泵膜蒸馏工艺能完全脱除RO浓盐水中的TDS物质(附图4)。
电厂RO膜浓盐水的TDS为3440μS/cm,膜蒸馏工艺出水中TDS为4.32~5.32μS/cm(接近离子色谱检测限)。
(3)低温热泵膜蒸馏工艺能完全脱除RO浓盐水中的盐分物质(附图5)。
电厂RO膜浓盐水的Na+离子浓度为317.1mg/L,膜蒸馏工艺出水中Na+离子浓度为0.23~0.47mg/L(接近离子色谱检测限)。
(4)低温热泵膜蒸馏工艺能完全脱除RO浓盐水中的Ca2+离子(附图6)。电厂RO膜浓盐水的Ca2+离子浓度为394.7mg/L,膜蒸馏工艺出水中Ca2+离子浓度为0.44~0.72mg/L(接近离子色谱检测限);测试时间内未发现Ca2+离子引起的膜表面结垢问题。
(5)低温热泵膜蒸馏工艺能完全脱除RO浓盐水中的Mg2+离子(附图7)。电厂RO膜浓盐水的Mg2+离子浓度为76.5mg/L,膜蒸馏工艺出水中Mg2+离子浓度为0.16~0.23mg/L(接近离子色谱检测限);测试时间内未发现Mg2+离子引起的膜表面结垢问题。
一种低温热泵膜蒸馏工艺可处理电厂RO膜浓盐水,产水通量可维持在20.3~22.3L/m2 h;真空膜蒸馏工艺出水水质优良,完全脱除TDS、Na+、Ca2+、Mg2+离子;出水达到饮用纯水和工业普通纯水(1~10μS/cm)的电导率范围,工艺的水回收率为80%。
具体实施案例二:某电厂反渗透浓盐水的处理。该电厂反渗透浓水水质指标:电导率3440μS/cm,Na+离子317.1mg/L,Ca2+离子394.7mg/L,Mg2+离子76.5mg/L。
出水电导率要求达到饮用纯水(1~10μS/cm)和工业普通纯水(1~10μS/cm)的电导率范围。
具体操作条件与具体实施案例一的不同之处在于:膜片采用疏水性聚丙烯(PP)微滤膜,膜孔径为0.25μm,膜表面接触角为128°,采用错流循环的模式。
低温热泵膜蒸馏废水浓缩工艺的结果如下:
一种低温热泵膜蒸馏工艺可处理电厂RO膜浓盐水,产水通量可维持在15.3~18.2L/m2 h;真空膜蒸馏工艺出水水质优良,完全脱除TDS、Na+、Ca2+、Mg2+离子;出水达到饮用纯水和工业普通纯水(1~10μS/cm)的电导率范围,工艺的水回收率为75%。
具体实施案例三:某电厂反渗透浓盐水的处理。该电厂反渗透浓水水质指标:电导率3440μS/cm,Na+离子317.1mg/L,Ca2+离子394.7mg/L,Mg2+离子76.5mg/L。
出水电导率要求达到饮用纯水(1~10μS/cm)和工业普通纯水(1~10μS/cm)的电导率范围。
具体操作条件与具体实施案例一的不同之处在于:膜片采用疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜,膜孔径为0.45μm,膜表面接触角为113°,采用错流循环的模式。
低温热泵膜蒸馏废水浓缩工艺的结果如下:
一种低温热泵膜蒸馏工艺可处理电厂RO膜浓盐水,产水通量可维持在6.7~8.2L/m2h;真空膜蒸馏工艺出水水质优良,完全脱除TDS、Na+、Ca2+、Mg2+离子;出水达到饮用纯水和工业普通纯水(1~10μS/cm)的电导率范围,工艺的水回收率为65%。
具体实施案例四:某高氨氮废水的处理。
该氨氮废水的指标:氨氮浓度为600mg/L左右,初始pH为12。
具体操作条件为:低温热泵膜蒸馏真空膜蒸馏过程中,膜进水侧为高氨氮废水,采用恒温水浴槽控制水温为55℃;膜片采用疏水性聚四氟乙烯(PTFE)微滤膜,膜孔径为0.25μm,膜表面接触角为136°,采用错流循环的模式;膜出水侧采用真空射流与然冷凝相结合的方式,保持真空度为-0.05MPa。
低温热泵膜蒸馏废水浓缩工艺的结果如下:
一种低温热泵膜蒸馏工艺可处理高氨氮废水,产水通量可维持在16.2~18.3L/m2h;真空膜蒸馏工艺出水中富含氨氮,工艺的氨氮去除率为85%。
具体实施案例五:某高氨氮废水的处理。
该氨氮废水的指标:氨氮浓度为600mg/L左右,初始pH为12。
具体操作条件与具体实施案例四的不同之处在于:膜片采用疏水性聚丙烯(PP)微滤膜,膜孔径为0.25μm,膜表面接触角为128°,采用错流循环的模式。
低温热泵膜蒸馏废水浓缩工艺的结果如下:
一种低温热泵膜蒸馏工艺可处理高氨氮废水,产水通量可维持在10.2~14.7L/m2h;真空膜蒸馏工艺出水中富含氨氮,工艺的氨氮去除率为82%。
具体实施案例六:某高氨氮废水的处理。
该氨氮废水的指标:氨氮浓度为600mg/L左右,初始pH为12。
具体操作条件与具体实施案例四的不同之处在于:膜片采用疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜,膜孔径为0.45μm,膜表面接触角为113°,采用错流循环的模式。
低温热泵膜蒸馏废水浓缩工艺的结果如下:
一种低温热泵膜蒸馏工艺可处理高氨氮废水,产水通量可维持在7.4~8.7L/m2h;真空膜蒸馏工艺出水中富含氨氮,工艺的氨氮去除率为67%。
工作原理说明:根据液位控制系统,定时定量补充热水池内的原水,通过第一循环水泵的循环工作,使热水池内的原水在加热器内与高温冷媒换热后获得热量经过回流管路、经过布水装置,进入膜浓缩池内,通过膜蒸馏组件两侧温度差产生的蒸气压差为传质驱动力,使热侧的水蒸气透过膜蒸馏组件的膜孔经过注入冷凝管路在冷凝器内冷凝成液态水进入冷凝水罐内。当冷凝水罐内冷凝水过多,可通过溢流口溢流进入外接的废水回收装置或排入地下管路内。在第二循环水泵作用下和真空射流器的射流作用下迫使冷凝器及膜蒸馏组件的内侧形成真空,从而促使冷凝器内的不凝气体和底部的冷凝水通过冷凝管路进入气液分离罐内实现气液分离。当膜浓缩池与热水池内废水浓度达到设定值后,打开第一循环水泵出口的排出旁通阀,浓盐水定量排入接通排水管路的浓盐水收集装置,从而实现废水中水与无机盐的高效分离工作;关闭电动阀,打开分离旁通阀,开启第二循环水泵,实现膜蒸馏组件的自清洗功能。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种等同变换,这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,包括:
浓缩装置和浓缩方法;
所述浓缩装置包括冷凝支路、气液分离支路、排水支路、热泵系统;
其特征是,所述冷凝支路包括热水池,与所述热水池连通的加热器,与所述加热器连通的布水装置,设置在热水池侧部的膜浓缩池,设置在所述膜浓缩池内的膜蒸馏组件,与所述膜蒸馏组件连通的冷凝器,以及与所述冷凝器连通的冷凝水罐;
所述布水装置设置在所述膜浓缩池内;
所述热水池与膜过滤池连通。
2.根据权利要求1所述的一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,其特征是:所述热水池与加热器之间连通有注入加热管路;
所述加热器与布水装置之间设有回流管路;
所述注入管路上设有第一循环水泵;
膜过滤池与冷凝器之间设有注入冷凝管路;
所述冷凝器与冷凝水罐之间设有流通管路;
所述流通管路上设有电动阀;
所述热水池内设有液位控制系统。
3.根据权利要求1所述的一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,其特征是:所述气液分离支路包括设置在所述冷凝器和第二循环水泵之间的冷凝管路,以及连接所述冷凝器的气液分离罐,所述气液分离罐与所述冷凝器之间设有分离管路;
所述冷凝管路上设有分离旁通阀、第二循环水泵和真空射流器。
4.根据权利要求1所述的一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,其特征是:所述排水支路包括与所述第一循环水泵连通的排水管路,以及设置在所述排水管路上的排出旁通阀。
5.根据权利要求1所述的一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,其特征是:所述热泵系统包括压缩机、储液罐、气液分离罐、热泵控温管路,以及与压缩机连通的换热器;
所述热泵控温管路连通换热器、储液罐、气液分离罐、冷凝器,所述冷凝器和储液罐之间的热泵控温管路上还设有膨胀阀。
6.根据权利要求2所述的一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,其特征是:所述冷凝水罐上设有溢流口。
7.根据权利要求1所述的一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,其特征是:所述浓缩方法包括步骤1、根据液位控制系统,定时定量补充热水池内的原水,通过第一循环水泵的循环工作,使热水池内的原水在加热器内与高温冷媒换热后获得热量经过回流管路、经过布水装置,进入膜浓缩池内,通过膜蒸馏组件两侧温度差产生的蒸气压差为传质驱动力,使热侧的水蒸气透过膜蒸馏组件的膜孔经过注入冷凝管路在冷凝器内冷凝成液态水进入冷凝水罐内。
8.根据权利要求1所述的一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,其特征是:所述浓缩方法包括步骤2、在第二循环水泵作用下和真空射流器的射流作用下迫使冷凝器及膜蒸馏组件的内侧形成真空,从而促使冷凝器内的不凝气体和底部的冷凝水通过冷凝管路进入气液分离罐内实现气液分离。
9.根据权利要求1所述的一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,其特征是:所述浓缩方法包括步骤3、当膜浓缩池与热水池内废水浓度达到设定值后,打开第一循环水泵出口的排出旁通阀,浓盐水定量排入接通排水管路的浓盐水收集装置,从而实现废水中水与无机盐的高效分离工作。
10.根据权利要求1所述的一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统,其特征是:所述浓缩方法包括步骤4、关闭电动阀,打开分离旁通阀,开启第二循环水泵,实现膜蒸馏组件的自清洗功能。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210597315.3A CN115028235A (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210597315.3A CN115028235A (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115028235A true CN115028235A (zh) | 2022-09-09 |
Family
ID=83120657
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210597315.3A Pending CN115028235A (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115028235A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116639767A (zh) * | 2023-06-19 | 2023-08-25 | 北京中科瑞升资源环境技术有限公司 | 集成浓缩系统和方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101797479A (zh) * | 2010-02-25 | 2010-08-11 | 北京理工大学 | 一种利用直接蒸汽压缩热泵进行真空膜蒸馏的方法及装置 |
CN108246106A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-07-06 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种真空式多效膜蒸馏系统 |
CN110404411A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-11-05 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种带余热回收耦合mvr的膜蒸馏系统及方法 |
CN111540496A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-08-14 | 南华大学 | 一种非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的系统及方法 |
CN111644066A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-11 | 东北电力大学 | 一种真空-曝气式膜蒸馏装置及其使用方法 |
CN112062373A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-11 | 南京中电环保水务有限公司 | 一种脱硫废水膜蒸馏方法及装置 |
CN112090284A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-18 | 中国人民解放军海军勤务学院 | 基于压缩式热泵的膜蒸馏工业废水浓缩方法 |
-
2022
- 2022-05-30 CN CN202210597315.3A patent/CN115028235A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101797479A (zh) * | 2010-02-25 | 2010-08-11 | 北京理工大学 | 一种利用直接蒸汽压缩热泵进行真空膜蒸馏的方法及装置 |
CN108246106A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-07-06 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种真空式多效膜蒸馏系统 |
CN110404411A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-11-05 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种带余热回收耦合mvr的膜蒸馏系统及方法 |
CN111540496A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-08-14 | 南华大学 | 一种非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的系统及方法 |
CN111644066A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-11 | 东北电力大学 | 一种真空-曝气式膜蒸馏装置及其使用方法 |
CN112062373A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-11 | 南京中电环保水务有限公司 | 一种脱硫废水膜蒸馏方法及装置 |
CN112090284A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-18 | 中国人民解放军海军勤务学院 | 基于压缩式热泵的膜蒸馏工业废水浓缩方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
张志诚: "中国工程院化工、冶金与材料工程学部第九届学术会议论文集(上册)", pages: 853 - 528 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116639767A (zh) * | 2023-06-19 | 2023-08-25 | 北京中科瑞升资源环境技术有限公司 | 集成浓缩系统和方法 |
CN116639767B (zh) * | 2023-06-19 | 2023-11-21 | 北京中科瑞升资源环境技术有限公司 | 集成浓缩系统和方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN203715317U (zh) | 一种高盐水低温循环蒸发结晶装置 | |
CN108328831B (zh) | 一种反渗透浓盐水的浓缩方法及设备 | |
CN106241961A (zh) | 一种利用电厂余热的水处理装置及方法 | |
CN106745428B (zh) | 一种集热式太阳能多级闪蒸海水淡化装置及方法 | |
CN108793571A (zh) | 一种强化淡化高盐废水处理系统 | |
CN101659451A (zh) | 一种气提式膜蒸馏高盐水处理方法 | |
CN105709601A (zh) | 一种热泵-两效膜蒸馏装置及蒸馏方法 | |
CN203990317U (zh) | 一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器 | |
CN117185389A (zh) | 通过溴化锂机组将高含盐废水浓缩结晶淡化水处理装置 | |
CN206692406U (zh) | 一种一体化厌氧膜反应器循环渗透水处理系统 | |
CN101318716A (zh) | 一种膜蒸发浓缩液体处理系统及处理方法 | |
WO2018045708A1 (zh) | 一种间接空冷机组热回收及水处理装置与方法 | |
CN1760136A (zh) | 一种包括循环冷却水和锅炉供水的工业用水系统清洁生产方法 | |
CN115028235A (zh) | 一种低温热泵膜蒸馏废水浓缩系统 | |
CN113697882B (zh) | 一种热泵水处理系统及工作方法 | |
CN112093954A (zh) | 空气接触循环废水的浓缩分离装置 | |
CN111111451B (zh) | 一种减压多效膜蒸馏方法及其装置 | |
CN112919718A (zh) | 一种低温常压双效蒸发高盐废水装置及处理方法 | |
CN117164037A (zh) | 一种通过热泵将高含盐废水浓缩结晶含盐淡化水处理装置 | |
CN108636121A (zh) | 一种膜蒸馏耦合mvr浓缩强腐蚀性溶液系统及方法 | |
CN210261427U (zh) | 空气接触循环废水的浓缩分离装置 | |
CN214654253U (zh) | 一种低温常压双效蒸发高盐废水装置 | |
CN210635842U (zh) | 一种反渗透浓水提浓减量装置 | |
CN109336324B (zh) | 一种反渗透浓水制取纯水装置及其工作方法 | |
CN208678828U (zh) | 一种膜蒸馏耦合mvr浓缩强腐蚀性溶液系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |