CN205832671U - 一种膜蒸馏结晶处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种膜蒸馏结晶处理装置，所述装置包括：加热装置A，用于加热原水；结晶池，所述结晶池的进水口与所述加热装置A的出水口连接，所述结晶池内分别设有加热装置B、搅拌装置和膜组件，其中，所述加热装置B和搅拌装置分别位于所述结晶池的底部，所述膜组件位于所述加热装置B和搅拌装置的上方；产水池，所述膜组件的顶端通过冷凝器连接所述产水池；沉淀池，所述结晶池的底部出水口连接所述沉淀池的进水口；所述沉淀池底部排放口连接结晶盐收集池；所述沉淀池顶部的上清液出水口与所述加热装置A的进水管道连接。本实用新型所述膜蒸馏结晶处理装置，采用蒸馏浓缩与结晶一体化处理装置，有利于防止膜污染和降低运行成本。

Description

一种膜蒸馏结晶处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种膜蒸馏结晶处理装置，属于水溶液浓缩结晶技术领域。

背景技术

膜蒸馏技术是一种高效的膜分离技术。膜蒸馏过程是以疏水性膜为分离介质，通过控制温度，对热侧溶液进行加热升温，使溶液中的水挥发成水蒸气并进入膜孔，水蒸气在膜两侧蒸气压差的推动下穿过膜孔到达膜的另一侧，然后经过一定的冷却方式重新冷凝为液态水。由于膜的疏水性，溶液中的液态水和其他水溶性物质被截留，从而实现热侧溶液的浓缩过程。采用膜蒸馏浓缩除盐时，对绝大多数盐类和其他非挥发性物质都有接近100％截留效率，而且膜蒸馏操作条件温和，不需要将溶液加热至沸腾。此外，与反渗透相比，溶液中含盐量的变化对膜通量影响较小，膜蒸馏可以在极高含盐量时正常运行(含盐量可大于25％)，而且膜蒸馏可以在常压下运行，不需要高压条件。由于膜蒸馏的分离特性及其固有优点，该技术在废水处理、海水淡化、化工分离、果汁浓缩等方面具有广泛的研究应用。

由于膜蒸馏技术浓缩处理含盐水溶液时，产水通量不受渗透压影响，因此，理论上膜蒸馏工艺可以将溶液中的含盐量浓缩至过饱和状态，因此可以将膜蒸馏与蒸发结晶工艺联合起来，形成膜蒸馏结晶组合工艺。一般在膜蒸馏结晶工艺中，首先通过膜蒸馏系统将溶液浓缩至过饱和状态，然后将过饱和溶液排出膜蒸馏系统，在膜蒸馏系统外的反应池内进行结晶析出反应。这种方法必须要把原溶液浓缩至过饱和状态，因此在膜蒸馏系统内溶解盐容易提前析出晶体并引起膜污染，加大了控制难度和运行成本。

因此，为了避免膜污染，降低运行成本，需开发出新型一体化膜蒸馏结晶处理装置及方法，有利于提高膜蒸馏结晶技术的实用性。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种膜蒸馏结晶处理装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种膜蒸馏结晶处理装置，包括：

加热装置A，用于加热原水；

结晶池，所述结晶池的进水口与所述加热装置A的出水口连接，所述结晶池内分别设有加热装置B、搅拌装置和膜组件，其中，所述加热装置B和搅拌装置分别位于所述结晶池的底部，所述膜组件位于所述加热装置B和搅拌装置的上方；

产水池，所述膜组件的顶端通过冷凝器连接所述产水池；

沉淀池，所述结晶池的底部出水口连接所述沉淀池的进水口；所述沉淀池底部排放口连接结晶盐收集池；所述沉淀池顶部的上清液出水口与所述加热装置A的进水管道连接。

进一步的，所述膜蒸馏结晶处理装置还包括预处理装置，所述加热装置A的进水口与所述预处理装置的出水口连接。

进一步的，所述预处理装置为过滤器、沉淀池、氧化池、脱气池或消毒池的一种或几种，为满足后续蒸馏浓缩结晶处理，所述预处理装置可完成去除悬浮物、重金属和有机物，也可完成分盐或预浓缩的一种或几种处理工艺。

进一步的，所述加热装置A为余热换热器、电加热器或蒸汽加热器。

优选的，所述加热装置A为余热换热器，所述余热换热器所使用余热为热烟气或热水的热量。

进一步的，所述膜组件浸没在所述结晶池的液面下。

进一步的，所述膜组件为中空纤维式膜组件。

进一步的，所述膜组件为平板式膜组件。

进一步的，所述膜蒸馏结晶处理装置还包括自动控制装置，其用于控制所述结晶池内溶液的进水流速，以使得结晶池内的溶液不溢出，同时膜组件处于浸没状态。

进一步的，所述加热装置B连接温度控制装置。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型中原水首先经过预处理装置，预处理装置出水经过加热后进入结晶池，在结晶池内，膜组件浸没在水溶液中，同时结晶池内设有搅拌装置，运行时结晶池内水溶液不断被浓缩，当水溶液被浓缩达到过饱和时，向结晶池中投加相应晶种，然后过饱和的溶液中溶解盐不断被析出。结晶池排放混合液进入沉淀池，在沉淀池内得到结晶盐沉淀，沉淀池上清液回流到加热器前与原水混合，升温后重复膜蒸馏结晶处理。本实用新型所述膜蒸馏结晶处理装置，采用蒸馏浓缩与结晶一体化处理装置，可有效避免结晶池中出现过饱和状态，有利于防止膜污染和降低运行成本，同时避免分体式系统设计，可以减少占地面积，便于操作运行。

附图说明

图1为本实用新型所述膜蒸馏结晶处理装置的结构示意图；

其中，1-预处理装置，2-加热装置A，3-结晶池，4-膜组件，5-冷凝器，6-产水池，7-加热装置B，8-搅拌装置，9-沉淀池，10-结晶盐收集池。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种膜蒸馏结晶处理装置，如图1所示，包括：

预处理装置1，所述预处理装置1可为过滤器、沉淀池、氧化池、脱气池或消毒池的一种或几种。

加热装置A2，用于加热原水，所述加热装置A2的进水口与所述预处理装置1的出水口连接；所述加热装置A2为余热换热器、电加热器或蒸汽加热器，优选为余热换热器，所述余热换热器所使用余热为热烟气或热水的热量。

结晶池3，所述结晶池3的进水口与所述加热装置A2的出水口连接，所述结晶池3内分别设有加热装置B7、搅拌装置8和膜组件4，其中，所述加热装置B7和搅拌装置8分别位于所述结晶池3的底部，所述膜组件4位于所述加热装置B7和搅拌装置8的上方；所述膜组件4采用浸没式运行方式，其浸没在所述结晶池3的液面下。所述膜组件4为中空纤维式膜组件或平板式膜组件。

产水池6，所述膜组件4的顶端通过冷凝器5连接所述产水池6；

沉淀池9，所述结晶池3的底部出水口连接所述沉淀池9的进水口；所述沉淀池9底部排放口连接结晶盐收集池10；所述沉淀池9顶部的上清液出水口与所述加热装置A2的进水管道连接。

所述膜蒸馏结晶处理装置还包括自动控制装置，其用于控制所述结晶池3内溶液的进水流速，以使得结晶池3内的溶液不溢出，同时膜组件处于浸没状态。所述加热装置B7连接温度控制装置。

一种利用所述的膜蒸馏结晶处理装置进行膜蒸馏结晶处理方法，包括以下步骤：

步骤1，原水进入预处理装置1，经过预处理后进入加热装置A2；

步骤2，经所述加热装置A2加热后的液体由结晶池3的顶端的进水口进入结晶池3内，开启加热装置B7、搅拌装置8和膜组件4，使得结晶池3内的液体恒温，通过所述膜组件4蒸馏产水，所述膜组件4顶部产生的水蒸气经所述冷凝器5冷凝后进入产水池6；

步骤3，所述结晶池3内的溶液不断浓缩，当所述结晶池3内的溶液浓缩至饱和时，向所述结晶池3内投加所述溶液中溶解盐的相应晶种，溶液继续浓缩，溶液中过饱和的溶解盐逐渐析出，晶种体积不断长大为结晶盐，所述结晶池3内得到混合液；

步骤4，当所述结晶池3内结晶盐质量浓度增加至2％～10％，所述混合液由结晶池3底部出水口排放至所述沉淀池9；

步骤5，进入所述沉淀池9内的混合液中析出的结晶盐在重力作用下沉淀并排入结晶盐收集池10，所述沉淀池9内上清液回流到所述加热装置A2前重新加热，再进行膜蒸馏结晶处理。

所述膜组件4的运行方式为抽真空式、直接接触式、空气隙式或气扫式膜蒸馏运行方式，优选为抽真空式膜蒸馏运行方式。

实施例1

以分析纯碳酸氢钠为原料试剂，以纯净水为溶剂，配制质量分数为5％的碳酸氢钠水溶液即原水10L。由于所述水溶液中不含悬浮物、有机物等杂质，因此本实施例中未设置预处理装置。实施例中采用的膜蒸馏工艺为真空膜蒸馏工艺，即膜组件运行方式为抽真空式膜蒸馏运行方式。

原水经过加热装置A加热至60℃，然后由结晶池的顶端进入结晶池中，当水溶液将膜组件浸没后，打开膜组件和搅拌装置，通过膜组件的运行，结晶池内的碳酸氢钠水溶液不断被浓缩，膜组件产生的水蒸气通过冷凝器冷凝后进行收集，同时通过自动控制装置，控制结晶池内原水的进水流速，保证结晶池内的水溶液不会溢出，同时保证膜组件处于浸没状态。此外，通过温度控制装置控制结晶池内加热装置B，使结晶池内温度保持在60±0.5℃。

当结晶池内碳酸氢钠水溶液浓缩至接近饱和时(碳酸氢钠质量分数约14％)，向池内投加碳酸氢钠晶种，使晶种质量浓度达到2％，继续浓缩溶液，使溶液中过饱和的碳酸氢钠逐渐析出，晶种体积不断长大为结晶盐，结晶池内得到混合液。随着结晶池内水溶液不断浓缩，结晶池内结晶盐质量浓度增加至4％时，由结晶池的底部排放部分混合液至沉淀池。在沉淀池中，结晶盐颗粒在重力作用下沉淀并排入结晶盐收集池，上清液回流到加热装置A前重新加热，进行下一个膜蒸馏浓缩结晶处理过程，直至原水完全蒸发结晶，产生蒸馏水和结晶盐。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种膜蒸馏结晶处理装置，其特征在于，包括：

加热装置A(2)，用于加热原水；

结晶池(3)，所述结晶池(3)的进水口与所述加热装置A(2)的出水口连接，所述结晶池(3)内分别设有加热装置B(7)、搅拌装置(8)和膜组件(4)，其中，所述加热装置B(7)和搅拌装置(8)分别位于所述结晶池(3)的底部，所述膜组件(4)位于所述加热装置B(7)和搅拌装置(8)的上方；

产水池(6)，所述膜组件(4)的顶端通过冷凝器(5)连接所述产水池(6)；

沉淀池(9)，所述结晶池(3)的底部出水口连接所述沉淀池(9)的进水口；所述沉淀池(9)底部排放口连接结晶盐收集池(10)；所述沉淀池(9)顶部的上清液出水口与所述加热装置A(2)的进水管道连接。

2.根据权利要求1所述的膜蒸馏结晶处理装置，其特征在于，所述膜蒸馏结晶处理装置还包括预处理装置(1)，所述加热装置A(2)的进水口与所述预处理装置(1)的出水口连接。

3.根据权利要求2所述的膜蒸馏结晶处理装置，其特征在于，所述预处理装置(1)为过滤器、沉淀池、氧化池、脱气池或消毒池的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的膜蒸馏结晶处理装置，其特征在于，所述加热装置A(2)为余热换热器、电加热器或蒸汽加热器。

5.根据权利要求1所述的膜蒸馏结晶处理装置，其特征在于，所述膜组件(4)浸没在所述结晶池(3)的液面下。

6.根据权利要求1所述的膜蒸馏结晶处理装置，其特征在于，所述膜组件(4)为中空纤维式膜组件或平板式膜组件。

7.根据权利要求1所述的膜蒸馏结晶处理装置，其特征在于，所述膜蒸馏结晶处理装置还包括自动控制装置，其用于控制所述结晶池(3)内溶液的进水流速，以使得结晶池(3)内的溶液不溢出，同时膜组件处于浸没状态。

8.根据权利要求1所述的膜蒸馏结晶处理装置，其特征在于，所述加热装置B(7)连接温度控制装置。