CN202751956U - 一种可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置及蒸馏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出的一种可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置，由高分子保温材料层、箱体、蒸汽收集管、丝式膜（或板式膜或筒式膜）、法兰、活接、释放器、布气水管、浓水出水管、水蒸气出气管和热水进水管组成。其中，疏水膜（丝式膜、板式膜或筒式膜）与高分子材料蒸汽收集管连接，通过活接与和法兰，实现与外围蒸汽管联通。悬膜气曝型同室膜蒸馏装置可以用于悬膜气曝型同室膜蒸馏系统中。整个膜蒸馏过程通过增加接触表面积、增大气体流速和降低压力等措施，提高蒸发量，从而提高产水量。浓缩水从悬膜气曝型同室膜蒸馏装置的浓水出水管排出或回流至热水箱，使浓液未和蒸馏膜接触，不存在膜污染，更不存在析出的晶体划伤蒸馏膜的现象。

Description

一种可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置及蒸馏系统

技术领域

本实用新型涉及一种可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置及蒸馏系统。 

背景技术

膜蒸馏（MD）是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，料液中挥发性组分以蒸气形式透过膜孔（如应用在废水净化中，水以水蒸气形式透过膜孔），从而实现分离的目的。与其他常用分离过程相比，膜蒸馏具有分离效率高、操作条件温和、对膜与原料液间相互作用及膜的机械性能要求不高、能够处理反渗透等不能处理的高浓度废水等优点。 

目前，任何类型的膜蒸馏（包括；直接接触式膜蒸馏、气隙式膜蒸馏、扫气式膜蒸馏、减压膜蒸馏等等）都存在一共同点，即膜与热水侧热水直接接触，不可避免的存在如下缺点： 

1）     虽然膜蒸馏器采用的是疏水性膜，但长时间运行存在膜污染可能；

2）     热水侧溶液不能接近溶质的饱和溶解度，否则近膜侧溶质容易结晶析出，划伤疏水膜，限制了进一步浓缩并造成系统停止工作。

3）     同一条件下（温度、压力等），由于溶液蒸发量及蒸馏膜限制，单位蒸馏膜产水量无法进一步提升。 

随着企业用水量越来越大，水质要求的提高，排水处理标准日益严格，但企业场地有限的情况下，需提供一种可以提高产水量的膜蒸馏装置。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置。 

本实用新型提出的一种可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置，是在同一膜蒸馏装置内，蒸发与膜过滤为相对独立单元。 

本实用新型提出的一种可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置，由高分子保温材料层1、箱体2、蒸汽收集管3、疏水膜、法兰7、活接8、释放器9、布气水管10、浓水出水管11、水蒸气出气管12和热水进水管13组成；其中，箱体2顶部及四周设有高分子保温材料层1，箱体2内自下而上分为蒸发区与膜过滤区，箱体2上部两侧设有水蒸气出气管12，疏水膜位于箱体2内上部，其两端分别连接高分子材料蒸汽收集管3，高分子材料蒸汽收集管3通过活接8和法兰7连接，法兰7固定于水蒸气出气管12一端，实现与外围蒸汽管联通；箱体2下部一侧设有热水进水管13，另一侧设有浓水出水管11，热水进水管13一端连接布气水管10，布气水管10位于箱体2内下部，布气水管10上设有释放器9，通过释放器9，形成微气泡，增加了液体与气体间接触面积；微气泡的走向为自下而上。 

本实用新型中，所述疏水膜采用丝式膜4、板式膜5或筒式膜6中任一种，所述丝式膜4、板式膜5和筒式膜6均采用高密度复合裂隙膜膜件。所述丝式膜4、板式膜5或筒式膜6的数量视具体情况而定。 

本实用新型中，丝式膜4或板式膜5可以采用立式安装，丝式膜4或板式膜5位于两根高分子材料蒸汽收集管3之间，相邻的丝式膜4或板式膜5的间距视具体情况而定。 

本实用新型中，丝式膜4或板式膜5可以采用卧式安装，丝式膜4或板式膜5自上而下布置，每根丝式膜4或板式膜5位于两根高分子材料蒸汽收集管3之间，相邻的丝式膜4或板式膜5的间距视具体情况而定。 

本实用新型中，当采用筒式膜6时，每根筒式膜6位于两根高分子材料蒸汽收集管3之间，相邻的筒式膜6的间距视具体情况而定。 

本实用新型中，在水蒸气出气管12外增加负压，提高了水蒸气蒸发量。 

本实用新型中，所述悬膜气曝型同室膜蒸馏装置在悬膜气曝型同室丝式膜蒸馏系统中的应用。所述系统由热水箱14、热水泵15、热空气泵16、阀门17、流量计18、定值器19、气水混合器20、悬膜气曝型同室膜蒸馏装置21、真空泵22和冷凝器23组成，热水箱14底部一侧出口通过热水泵15、气水混合器20进水口和管道连接悬膜气曝型同室膜蒸馏装置21的热水进水管13，悬膜气曝型同室膜蒸馏装置21的浓水出水管11通过管道连接热水箱14顶部一侧进口或直接外排，热空气泵16依次通过阀门17、流量计18、定值器19连接气水混合器20的进气口，悬膜气曝型同室膜蒸馏装置21两侧的水蒸气出气管12通过管道和真空泵22连接冷凝器23，蒸汽在冷凝器23内形成冷凝水，最终排出。 

本实用新型中，所述浓水出水管11可直接排出。 

本实用新型中，所述同室膜蒸馏装置的蒸发区与膜过滤区相对独立。 

本实用新型中，废水蒸发和膜过滤相对独立，解决了膜污染及析出物划伤蒸馏膜的问题。 

本实用新型中，通过释放器9，形成微气泡，增加了液体与气体间接触面积，提高了水蒸气蒸发量。 

本实用新型中，微气泡在上升过程中，增大了气体与液体间的流动速度，提高了水蒸气蒸发量。 

本实用新型中，丝式膜4、板式膜5和筒式膜6采用高密度复合裂隙膜膜件。 

众所周知，提高蒸发量主要如下几个途径： 

1)      提高液体温度；

2)      增加液体与空气间接触的表面积；

3)      增大液体上气体流动的速度；

4)      降低压力等。

本实用新型提出一种悬膜气曝型同室膜蒸馏装置，就是在液体温度一定的情况下，通过增加接触表面积、增大气体流速和降低压力等措施，提高蒸发量，从而提高产水量，同时解决了目前膜蒸馏器存在膜污染，因结晶限制浓缩的难题。 

该发明通过增加液体与空气间接触的表面积、增大液体上气体流动的速度、降低压力等措施，进一步提高的膜蒸馏产水量。 

附图说明

图1为本实用新型悬膜气曝型同室丝式膜蒸馏装置采用丝式膜4(立式安装)的结构图示。 

图2为本实用新型悬膜气曝型同室丝式膜蒸馏装置采用丝式膜4(卧式安装)的结构图示。 

图3为本实用新型悬膜气曝型同室板式膜蒸馏装置采用板式膜5(立式安装)的结构图示。 

图4为本实用新型悬膜气曝型同室板式膜蒸馏装置采用板式膜5(卧式安装)的结构图示。 

图5为本实用新型悬膜气曝型同室板式膜蒸馏装置采用筒式膜6的结构图示。 

图6为本实用新型用于悬膜气曝型同室膜蒸馏系统中的工作原理图示。 

图7为本实用新型用于二级悬膜气曝型同室膜蒸馏系统中的工作原理图示。 

图中标号：1高分子保温材料层、2箱体、3蒸汽收集管、4丝式膜、5板式膜、6筒式膜、7法兰、8活接、9释放器、10布气水管、11浓水出水管、12水蒸气出气管、13热水进水管、14热水箱、15热水泵、16热空气泵、17阀门、18流量计、19定值器、20气水混合器、21悬膜气曝型同室膜蒸馏装置、22真空泵、23冷凝器。 

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。

实施例1：

如图1-图5所示，本实用新型提出的一种可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置，由高分子保温材料层1、箱体2、蒸汽收集管3、丝式膜4（或板式膜5、或筒式膜6）、法兰7、活接8、释放器9、布气水管10、浓水出水管11、水蒸气出气管12和热水进水管13组成。其中，疏水膜（丝式膜4、板式膜5或筒式膜6）与高分子材料蒸汽收集管3连接，通过活接8与和法兰7，实现与外围蒸汽管联通。箱体2顶部及四周设有高分子保温材料层1，箱体2内自下而上分为蒸发区与膜过滤区，箱体2上部两侧设有水蒸气出气管12，疏水膜位于箱体2内上部，其两端分别连接高分子材料蒸汽收集管3，实现与外围蒸汽管联通；箱体2下部一侧设有热水进水管13，另一侧设有浓水出水管11，热水进水管13一端连接布气水管10，布气水管10位于箱体2内下部，布气水管10上设有释放器9。

如图6所示，将悬膜气曝型同室膜蒸馏装置用于悬膜气曝型同室膜蒸馏系统，其工作过程如下，位于热水箱14内待净化废水，通过热水泵15，在气水混合器20内与来自热空气泵16，经阀门17、流量计18、定值器19的热空气混合后，输送至悬膜气曝型同室膜蒸馏装置21，在释放器9作用下，释放出微气泡，增加气液接触面积，上升过程同时，增加液体表面流速，在真空泵22作用下，蒸汽透过丝式膜4（或板式膜5或筒式膜6），沿管道进入冷凝器23，蒸汽在冷凝器23内形成冷凝水，最终净水排出。整个膜蒸馏过程通过增加接触表面积、增大气体流速和降低压力等措施，提高蒸发量，从而提高产水量。 

浓水从悬膜气曝型同室膜蒸馏装置21的浓水出水管11排出，或回流至热水箱14，整个膜蒸馏过程，浓液未和蒸馏膜接触，因此不存在膜污染，更不存在析出的晶体划伤蒸馏膜的现象。 

如图7所示，将悬膜气曝型同室膜蒸馏装置用于二级悬膜气曝型同室膜蒸馏系统，其工作过程如下，如图6所示的一级膜蒸馏系统产出蒸汽，在真空泵22的作用下，进入二级悬膜气曝型同室膜蒸馏装置，蒸汽透过丝式膜4（或板式膜5或筒式膜6），沿管道进入冷凝器23，蒸汽在冷凝器23内形成冷凝水，最终净水排出。二级悬膜气曝型同室膜蒸馏装置内的冷凝水通过浓水出水管11回到热水箱14。 

2012年1月份将上述悬膜气曝型同室膜蒸馏装置应用于某厂净水工艺设备中，现已连续运行半年，期间未进行任何清洗操作，在同一运行参数状况下，产水量维持不变（即膜单位面积通量保持不变），实测膜通量在25L/m².h，远超过常规蒸馏膜通量，并且系统产水水质稳定，抽样检测重要数据如下表： 

需要指出的是，上面所述只是图解说明本实用新型的一些原理，由于对相同技术领域内的普通技术人员是很容易在此技术上进行若干修改和改动的。因此，本说明书并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型申请的专利范围。

Claims (7)

1.一种可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置，由高分子保温材料层(1)、箱体(2)、蒸汽收集管(3)、疏水膜、法兰(7)、活接(8)、释放器(9)、布气水管(10)、浓水出水管(11)、水蒸气出气管(12)和热水进水管(13)组成；其特征在于，箱体(2)顶部设有高分子保温材料层(1)，箱体(2)内自下而上分为蒸发区与膜过滤区，箱体(2)上部两侧设有水蒸气出气管(12)，疏水膜位于箱体(2)内上部，其两端分别连接高分子材料蒸汽收集管(3)，高分子材料蒸汽收集管(3)通过活接(8)和法兰(7)连接，法兰(7)固定于水蒸气出气管(12)一端，实现与外围蒸汽管联通；箱体(2)下部一侧设有热水进水管(13)，另一侧设有浓水出水管(11)，热水进水管(13)一端连接布气水管(10)，布气水管(10)位于箱体(2)内下部，布气水管(10)上设有释放器(9)，通过释放器(9)，形成微气泡，增加液体与气体间接触面积；微气泡的走向为自下而上。

2.根据权利要求1所述的可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置，其特征在于所述疏水膜采用丝式膜(4)、板式膜(5)或筒式膜(6)中任一种，所述丝式膜(4)、板式膜(5)和筒式膜(6)均采用高密度复合裂隙膜膜件。

3.根据权利要求2所述的可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置，其特征在于丝式膜(4)或板式膜(5)采用立式安装，丝式膜(4)或板式膜(5)位于两根高分子材料蒸汽收集管(3)之间。

4.根据权利要求2所述的可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置，其特征在于丝式膜(4)或板式膜(5)采用卧式安装，丝式膜(4)或板式膜(5)自上而下布置，每根丝式膜(4)或板式膜(5)位于两根高分子材料蒸汽收集管(3)之间。

5.根据权利要求2所述的可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置，其特征在于当采用筒式膜(6)，筒式膜(6)位于两根高分子材料蒸汽收集管(3)之间。

6.根据权利要求1所述的可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置，其特征在于在水蒸汽出口管(12)外增加负压。

7.一种包括权利要求1-6任一所述的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置的蒸馏系统，其特征在于所述系统由热水箱(14)、热水泵(15)、热空气泵(16)、阀门(17)、流量计(18)、定值器(19)、气水混合器(20)、悬膜气曝型同室膜蒸馏装置(21)、真空泵(22)和冷凝器(23)组成，热水箱(14)底部一侧出口通过热水泵(15)、气水混合器(20)进水口和管道连接悬膜气曝型同室膜蒸馏装置(21)的热水进水管(13)，悬膜气曝型同室膜蒸馏装置(21)的浓水出水管(11)通过管道连接热水箱(14)顶部一侧进口或直接外排，热空气泵(16)依次通过阀门(17)、流量计(18)、定值器(19)连接气水混合器(20)的进气口，悬膜气曝型同室膜蒸馏装置(21)两侧的水蒸气出气管(12)通过管道和真空泵(22)连接冷凝器(23)，蒸汽在冷凝器(23)内形成冷凝水，最终排出。

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