CN207243531U - 一种基于工业余热的膜蒸馏净水装置 - Google Patents
一种基于工业余热的膜蒸馏净水装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于工业余热的膜蒸馏净水装置，包括高温烟气区、导热板、膜蒸馏反应器、清水池以及废水池；其中，膜蒸馏反应器包括膜组件以及分别位于膜组件两侧的热水区和冷水区；热水区通过导热板与高温烟气区进行热交换；热水区与废水池形成热水循环回路，冷水区与清水池形成冷水循环回路；高温烟气区内烟气流动方向与热水区内废水流动方向呈错流方式在导热板两侧流动；热水区内废水流动方向与冷水区内冷水流动方向呈错流方式在膜组件两侧流动。本实用新型膜蒸馏净水装置不需要利用电能对膜蒸馏反应器的热水区进行加热或对冷水区进行冷凝，合理利用了高温烟气这种工业余热，在减少能源消耗的同时降低了膜蒸馏反应器的运行成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于工业余热的膜蒸馏净水装置，属于污水处理技术领域。
背景技术
目前，大多数水体都存在不同程度的污染，加剧了水资源紧缺的矛盾，人们的饮水安全受到极大的挑战。传统的自来水处理方法，已不能保证提供品质优良的饮用水，尤其是当水源系统内出现突发性水体污染时，自来水厂更难提供合格的安全饮用水。此外，污水处理厂的出水如未达标排放，将进一步污染自然水体，导致水体水质的严重恶化。膜分离技术作为新的污水处理技术，由于其存在出水水质好，工序简单、受季节影响程度小等诸多优点，目前正被广泛应用于给水处理以及污水厂的深度处理过程。
膜蒸馏技术是一种将传统蒸馏法和膜分离法相结合的新型水处理技术。该技术主要依据气液平衡原理，以蒸发潜热实现相变，利用疏水微孔滤膜作为气液两相间的选择性介质，使得水蒸汽透过膜孔后冷凝收集，而非挥发性污染物则被全部截留下来，从而实现水体的净化处理。然而，目前膜蒸馏工艺仍未实现大规模工业化，其主要原因在于膜蒸馏的运行过程一般需要给废水提供大量热能以提高进料液的水温，从而在膜两侧造成明显的温差，将进料液中的水变成水蒸汽透过膜孔，以达到膜的分离、纯化目的。
工业余热是指工业生产中各种热能装置所排出的气体、液体和固体物质所负载的热量，属于二次能源。当前，我国的能源利用率相比于发达国家较低，至少50％的工业耗能以各种形式的余热被直接废弃，工业余热节能潜力巨大，若将这些工业余热加以回收利用，将明显降低能耗，提高经济效益。其中，锅炉房等工厂排放的高温废气温度极高，一般在200～300℃以上，最高可达1000℃以上，将这些余热引入余热锅炉，在降低高温烟气温度的同时，可以将液态水加热成水蒸汽，并送往热网供热。因此，工业余热可作为膜蒸馏过程的热能来源，减少膜蒸馏工艺的能源消耗。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于工业余热的膜蒸馏净水装置，该膜蒸馏净水装置以工业余热作为膜蒸馏净水过程的热能来源，在节约能源的同时降低了膜蒸馏反应器的运行成本，提高了经济效益。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：
一种基于工业余热的膜蒸馏净水装置，包括高温烟气区、导热板、膜蒸馏反应器、清水池以及废水池；其中，所述膜蒸馏反应器包括膜组件以及分别位于膜组件两侧的热水区和冷水区；所述热水区通过导热板与高温烟气区进行热交换；所述热水区与废水池形成热水循环回路，所述冷水区与清水池形成冷水循环回路；高温烟气区内烟气流动方向与热水区内废水流动方向呈错流方式在导热板两侧流动；热水区内废水流动方向与冷水区内冷水流动方向呈错流方式在膜组件两侧流动。
其中，所述高温烟气区的进气口与高温烟气存储净化区连接，所述高温烟气区的出气口连接烟气净化塔。
其中，所述高温烟气区的进气口设有气泵，高温烟气区通过气泵往高温烟气区内吹扫气。
其中，所述废水池内设有液位控制器和温度传感器I，所述清水池内设有温度传感器II。
其中，所述热水区与废水池的循环出水管路上设有循环泵I，所述热水区与废水池的循环进水管路上设有流量计I；所述冷水区与清水池的循环出水管路上依次设有循环泵II和流量计II。
其中，所述膜组件为膜孔径0.1～0.4μm的PTFE膜。
与现有技术相比，本实用新型技术方案具有的有益效果是：
本实用新型基于工业余热的膜蒸馏净水装置是一种集能源回收利用与减少能耗为一体的净水装置，其不需要利用电能对膜蒸馏反应器的热水区进行加热或对冷水区进行冷凝，合理利用了高温烟气这种工业余热，在减少能源消耗的同时降低了膜蒸馏反应器的运行成本，提高了经济效益。
附图说明
图1为本实用新型基于工业余热的膜蒸馏净水装置的结构原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明，但是本实用新型要求保护的范围并不局限于此。
如图1所示，本实用新型基于工业余热的膜蒸馏净水装置，包括高温烟气区6、导热板7、膜蒸馏反应器、清水池16以及废水池11；其中，膜蒸馏反应器包括膜组件9以及分别位于膜组件9两侧的热水区8和冷水区10；热水区8通过导热板7与高温烟气区6进行热交换；热水区8与废水池11形成热水循环回路，冷水区10与清水池16形成冷水循环回路；高温烟气区6内烟气流动方向与热水区8内废水流动方向呈错流方式在导热板7两侧流动；热水区8内废水流动方向与冷水区10内冷水流动方向呈错流方式在膜组件9两侧流动，冷热两流体流动方向为错流可提高换热效率；废水池11内设有液位控制器12和温度传感器I13，清水池16内也设有温度传感器II20；热水区8与废水池11的循环出水管路上设有循环泵I19，热水区8与废水池11的循环进水管路上设有流量计I17；冷水区10与清水池16的循环出水管路上依次设有循环泵II18和流量计II5。
其中，高温烟气区6的进气口与高温烟气存储净化区4连接，高温烟气区6的出气口连接烟气净化塔15；高温烟气区6的进气口处还设有气泵14，高温烟气区6通过气泵14往高温烟气区6内吹扫气。工业锅炉房排烟口1排放的高温烟气2，由高温烟气收集装置3收集后，通过高温烟气输送管输送至高温烟气存储净化区4，高温烟气在高温烟气存储净化区4内预处理后，被输送至高温烟气(换热)区6进行热量传递；高温烟气区6通过导热板7与热水区8进行热交换，高温烟气区6通过气泵14往高温烟气区6内吹扫气，使得高温烟气区6内的高温烟气(流动方向)与热水区8内的废水(流动方向)以错流方式在导热板7两侧流动，从而将高温烟气的热量传递给废水以达到加热废水的目的；高温烟气区6内排出的废烟气经烟气净化塔15净化处理达标后在排放至大气中。
本实用新型膜蒸馏净水装置不使用冷凝器对冷水区10进行降温，而是将清水池16内的自来水直接通入冷水区10，并与热水区8内的废水以错流方式在膜组件9两侧流动，以达到膜蒸馏净水的目的。本实用新型膜蒸馏净水装置膜组件9选用的疏水膜为：膜孔径0.1～0.4μm的PTFE膜。
自配生活污水对本实用新型膜蒸馏净水装置进行模拟试验：
废水池11进入膜蒸馏反应器的进水COD浓度为157.9mg/L，氨氮浓度为31.8mg/L，电导率为0.978ms/cm，多糖浓度为1.96mg/L，蛋白质浓度为17.5mg/L。
试验运行中，废水池11内的温度传感器I13显示：膜蒸馏反应器热水区8内的废水温度可达到80℃以上，清水池16内温度传感器II20显示：清水池16内的水温保持在20～25℃范围内；循环泵I19和循环泵II18的转速均设为50r/s，膜蒸馏反应器持续运行4d，本模拟试验采用的是聚四氟乙烯PTFE材质的疏水膜，膜孔径为0.22μm。
结果显示，膜蒸馏反应器持续运行4d后，污水中COD的去除率达95％，氨氮的去除率达75％，多糖的去除率达73％，蛋白质的去除率达98％。在交换不同孔径PTFE疏水膜的条件下，本实用新型膜蒸馏净水装置对污水的处理均能达到上述去除效果。
本实用新型膜蒸馏净水装置以工业余热作为膜蒸馏净水过程的热能来源，在节约能源的同时降低了膜蒸馏反应器的运行成本，提高了经济效益，制水费用低；该净水装置出水水质稳定、安全，对非挥发性污染物的去除(截留)率可达99％以上，实现了出水的高度纯化。
Claims (6)
1.一种基于工业余热的膜蒸馏净水装置，其特征在于：包括高温烟气区、导热板、膜蒸馏反应器、清水池以及废水池；其中，所述膜蒸馏反应器包括膜组件以及分别位于膜组件两侧的热水区和冷水区；所述热水区通过导热板与高温烟气区进行热交换；所述热水区与废水池形成热水循环回路，所述冷水区与清水池形成冷水循环回路；高温烟气区内烟气流动方向与热水区内废水流动方向呈错流方式在导热板两侧流动；热水区内废水流动方向与冷水区内冷水流动方向呈错流方式在膜组件两侧流动。
2.根据权利要求1所述的基于工业余热的膜蒸馏净水装置，其特征在于：所述高温烟气区的进气口与高温烟气存储净化区连接，所述高温烟气区的出气口连接烟气净化塔。
3.根据权利要求2所述的基于工业余热的膜蒸馏净水装置，其特征在于：所述高温烟气区的进气口设有气泵，高温烟气区通过气泵往高温烟气区内吹扫气。
4.根据权利要求1所述的基于工业余热的膜蒸馏净水装置，其特征在于：所述废水池内设有液位控制器和温度传感器I，所述清水池内设有温度传感器II。
5.根据权利要求1所述的基于工业余热的膜蒸馏净水装置，其特征在于：所述热水区与废水池的循环出水管路上设有循环泵I，所述热水区与废水池的循环进水管路上设有流量计I；所述冷水区与清水池的循环出水管路上依次设有循环泵II和流量计II。
6.根据权利要求1所述的基于工业余热的膜蒸馏净水装置，其特征在于：所述膜组件为膜孔径0.1～0.4μm的PTFE膜。
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| CN201721129239.4U CN207243531U (zh) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 一种基于工业余热的膜蒸馏净水装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113402097A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-17 | 福州大学 | 基于气液接触酸化换热的膜蒸馏处理废水的方法 |
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2017
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