CN207734625U - 一种频繁倒流真空膜蒸馏废水浓缩减量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种废水零排放处理装置，具体涉及一种频繁倒流真空膜蒸馏废水浓缩减量装置，主要设有热源室、蒸发室、冷却室、冷源室、换热板、蒸馏膜、冷凝板、废水进水泵、电磁阀、真空泵、冷凝水抽吸泵、浓盐水抽吸泵、PLC控制柜。本装置设置频繁倒流搅动装置，通过频繁切换进水模式，起到搅动均匀废水水质，冲刷擦洗蒸馏膜膜表面的作用，延长了蒸馏膜使用寿命，提升了处理高含盐废水的能力，根本上解决了温差极化和浓差极化所带来的瓶颈性制约，装置外壳、过流部件和蒸馏膜均为非金属材质，耐酸碱，耐腐蚀，模块化设计，集成化程度高，自动化程度高，运行稳定高效。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及一种频繁倒流真空膜蒸馏废水浓缩减量装置，属于废水零排放技术领域。
背景技术
2015年4月16日，国务院发布《水污染防治行动计划》（《水十条》），国家提出源头保护和生态修复制度，全面控制污染物排放，把水环境保护上升到国家战略层面。
2016年11月10日 国务院出台《控制污染物排放许可制实施方案》国办发[2016]81号，文中第三条明确指出率先对火电、造纸行业企业核发排污许可证。自此，火电厂在资源约束与排放限制方面的压力陡然上升，废水减排和零排放已成为火电厂水处理的新型重点业务。
真空膜蒸馏技术，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，从而实现分离的目的。与其他常用分离过程相比，膜蒸馏具有分离纯化效率高、不污染环境、操作简单、能耗低、便于与其他净化处理过程耦合与集成等优点。在火电厂脱硫废水等高含盐废水的浓缩减量处理方面有巨大的应用前景。
但是，温差极化和浓差极化的存在，导致在高浓度时膜通量降低和单程的热效率很低，成为制约该技术在火电厂脱硫废水等高含盐废水零排放处理工业化进程中发展的瓶颈。同时，真空膜蒸馏跟其他的反渗透膜等一样，在长期的运行中，容易出现膜浸润污堵问题，系统的稳定性不能得到有效的保证，需要解决膜蒸馏的使用持久稳定性。
因此若将其应用于火电厂脱硫废水等高含盐废水浓缩减量处理方面，还需对其技术进一步的改进，提高系统运行的稳定性和高效性。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种频繁倒流真空膜蒸馏废水浓缩减量装置，旨在解决上述背景技术问题。本实用新型克服了现存的技术问题，将频繁倒流装置与真空膜蒸馏联用，提出一种新型稳定高效的工业高含盐废水浓缩减量处理装置，将其应用于火电厂脱硫废水等高含盐废水的处理，实现废水零排放，为工程设计和工程实践提供指导。
本实用新型的技术方案是通过如下方式实现的：一种频繁倒流真空膜蒸馏废水浓缩减量装置，包括加热装置、蒸发装置、冷却装置和PLC装置；所述加热装置包括热源室（可容纳热水、废蒸汽等热源）、热源室进水（气）管、热源室出水（气）管、换热板；所述蒸发装置包括蒸发室、废水进水管I、电磁阀I、废水进水管II、电磁阀II、废水进水泵、真空泵、蒸馏膜、冷凝水出水管、冷凝水抽吸泵、浓盐水出水管、浓盐水抽吸泵；所述冷却装置包括冷却室、冷凝板、冷源室（可容纳电厂循环冷却水等冷源）、冷源室进水管、冷源室出水管；所述PLC装置包括PLC控制柜；所述废水进水管I于蒸发室内设置若干废水进水流道；所述废水进水管II与蒸发室内废水进水流道另一端相连；所述热源室设置温度表I；所述蒸发室设置真空表、温度表II；所述冷源室设置温度表III。
特别地，所述热源室、蒸发室、冷却室与冷源室合建，其特征在于热源室与蒸发室由换热板完全隔开，蒸发室与冷却室由蒸馏膜完全隔开，冷却室与冷源室由冷凝板完全隔开；所述冷凝水抽吸泵进水口与冷却室相连；所述浓盐水抽吸泵进水口与蒸发室相连；所述真空泵进气口与蒸发室相连。
特别地，所述蒸发装置设置频繁倒流搅动系统，其特征在于废水进水泵通过电磁阀I、废水进水管I与废水进水流道相连；废水进水泵通过电磁阀II、废水进水管II与废水进水流道相连。
特别地，所述温度表I、真空表、温度表II、温度表III、电磁阀I、电磁阀II、废水进水泵与PLC控制柜相连。
特别地，所述废水进水管I与废水进水管II呈对角线分布；所述废水进水流道与蒸发室底面呈45°角，并均匀分布于换热板表面。
特别地，所述蒸馏膜为平板膜，材质为PTFE；所述加热装置、蒸发装置和冷却装置的外壳和过流部件均为非金属材质。
本实用新型装置运行步骤如下：
热水或废蒸汽等热源通过热源室进水（气）管进入热源室，热源室设置温度表I，热源室内温度控制在50℃～80℃，利用换热板将热源的能量转移到高含盐废水中，进行加热升温，降温后的热源则通过热源室出水（气）管排出，新鲜热源通过热源室进水（气）管再次补入热源室，进行连续加热；循环冷却水等冷源通过冷源室进水管进入冷源室，冷源室设置温度表III，冷源室内温度控制在30℃左右，利用冷凝板将水蒸气的能量转移到循环冷却水等冷源中，进行降温冷凝，升温后的冷源则通过冷源室出水管排出，新鲜冷源通过冷源室进水（气）管再次补入冷源室，进行连续降温；同时，蒸发室和冷却室通过真空泵的抽吸作用变为真空状态，蒸发室设置温度表II、真空表，蒸发室设置真空度为30mbar～100mbar。
待处理的高含盐废水通过电磁阀和废水进水管由废水进水泵提升至蒸发室，高含盐废水在依附于换热板设置的废水进水流道内流动过程中被加热升温，在真空状态下，产生大量水蒸气。
当温度表I、温度表II、温度表III和真空表的数值全部位于PLC控制柜内设置的数值范围内，PLC控制柜控制电磁阀I、电磁阀II和废水进水泵运行；当温度表I、温度表II、温度表III和真空表的任一数值低于或超出PLC控制柜内设置的数值范围，PLC控制柜控制电磁阀I和电磁阀II关闭，废水进水泵停止运行并报警。
PLC控制柜设置蒸发室内废水低温、中温和高温数值，当蒸发室内废水温度高于低温数值而低于中温数值，PLC控制柜控制电磁阀I和电磁阀II低频倒流，首先电磁阀I打开，电磁阀II关闭，废水通过电磁阀I、废水进水管I由废水进水泵提升至蒸发室内的废水进水流道中，装置运行一定时间，PLC控制柜控制电磁阀I关闭，电磁阀II打开，废水通过电磁阀II、废水进水管II由废水进水泵提升至蒸发室内的废水进水流道中，按照低频所设置的倒流时间，频繁切换进水模式；当蒸发室内废水温度高于中温数值而低于高温数值，PLC控制柜控制电磁阀I和电磁阀II高频倒流，首先电磁阀I打开，电磁阀II关闭，废水通过电磁阀I、废水进水管I由废水进水泵提升至蒸发室内的废水进水流道中，装置运行一定时间，PLC控制柜控制电磁阀I关闭，电磁阀II打开，废水通过电磁阀II、废水进水管II由废水进水泵提升至蒸发室内的废水进水流道中，按照高频所设置的倒流时间，频繁切换进水模式，以达到搅动蒸馏膜表面废水水质、冲刷擦洗蒸馏膜表面的作用。
水蒸气通过蒸馏膜膜孔进入冷却室，水蒸气与冷却水等冷源在冷凝板处进行热交换，水蒸气放热冷凝成水滴，并汇聚于冷却室内的冷凝水流道，由于冷却室内为真空状态，因此通过冷凝水出水管由冷凝水抽吸泵将冷凝水抽出；浓盐水汇聚于蒸发室内的浓盐水流道，并通过浓盐水出水管由浓盐水抽吸泵抽出。
通过采用前述技术方案，本实用新型具有的优势和积极效果：
（1）本实用新型包括频繁倒流搅动装置，通过频繁切换进水模式，起到搅动均匀废水水质，冲刷擦洗蒸馏膜膜表面的作用，从而，提升了处理高含盐废水的能力，延长了蒸馏膜使用寿命，根本上解决了温差极化和浓差极化所带来的瓶颈性制约，可以处理更高浓度的高含盐废水。
（2）加热装置、蒸发装置和冷却装置的外壳和过流部件均为非金属材质，蒸馏膜为平板膜，材质为PTFE，具有耐酸碱、耐高温、耐腐蚀和高机械强度等优点。
（3）本实用新型装置采用模块化设计，集成化程度高，减少了设备占地面积，自动化程度高，避免了人为不规范操作所带来的安全隐患，操作简单，运行稳定高效。
附图说明
图1为本实用新型所述的频繁倒流真空膜蒸馏装置示意图。
图中：1—热源室，1.1—温度表I，2—热源室进水（气）管，3—热源室出水（气）管，4—换热板，5—蒸发室，5.1—温度表II，5.2—真空表，6—废水进水管I，7—电磁阀I，8—废水进水管II，9—电磁阀II， 10—废水进水泵，11—真空泵，12—蒸馏膜，13—浓盐水出水管，14—浓盐水抽吸泵，15—冷却室，16—冷凝水出水管，17—冷凝水抽吸泵，18—冷凝板，19—冷源室，19.1—温度表III，20—冷源室进水管，21—冷源室出水管，22—PLC控制柜。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种频繁倒流真空膜蒸馏废水浓缩减量装置具体运行步骤为：
热水或废蒸汽等热源通过热源室进水（气）管（2）进入热源室（1），热源室（1）设置温度表I（1.1），热源室（1）内温度控制在50℃～80℃，利用换热板（4）将热源的能量转移到高含盐废水中，进行加热升温，降温后的热源则通过热源室出水（气）管（3）排出，新鲜热源通过热源室进水（气）管（2）再次补入热源室（1），进行连续加热；循环冷却水等冷源通过冷源室进水管（20）进入冷源室（19），冷源室（19）设置温度表III（19.1），冷源室（19）内温度控制在30℃左右，利用冷凝板（18）将水蒸气的能量转移到循环冷却水等冷源中，进行降温冷凝，升温后的冷源则通过冷源室出水管（21）排出，新鲜冷源通过冷源室进水（气）管（20）再次补入冷源室（19），进行连续降温；同时，蒸发室（5）和冷却室（15）通过真空泵（11）的抽吸作用变为真空状态，蒸发室（5）设置温度表II（5.1）、真空表（5.2），蒸发室（5）设置真空度为30mbar～100mbar。
对于真空膜蒸馏系统，膜两侧蒸汽压力差作为传质驱动力，疏水性微孔膜作为传递介质，由于膜的疏水性，盐分和溶液水不能透过膜而水蒸气可以通过膜孔进行传质，因此仅有水蒸气能透过膜孔，可将工业高含盐废水的TDS浓缩至200g/L以上。
待处理的高含盐废水通过电磁阀和废水进水管由废水进水泵（10）提升至蒸发室（5），高含盐废水在依附于换热板（4）设置的废水进水流道内流动过程中被加热升温，在真空状态下，产生大量水蒸气。
当温度表I（1.1）、温度表II（5.1）、温度表III（19.1）和真空表（5.2）的数值全部位于PLC控制柜（22）内设置的数值范围内，PLC控制柜（22）控制电磁阀I（7）、电磁阀II（9）和废水进水泵（10）运行；当温度表I（1.1）、温度表II（5.1）、温度表III（19.1）和真空表（5.2）的任一数值低于或超出PLC控制柜（22）内设置的数值范围，PLC控制柜（22）控制电磁阀I（7）和电磁阀II（9）关闭，废水进水泵（10）停止运行并报警。
PLC控制柜（22）设置蒸发室（5）内废水低温、中温和高温数值，当蒸发室（5）内废水温度高于低温数值而低于中温数值，PLC控制柜（22）控制电磁阀I（7）和电磁阀II（9）低频倒流，首先电磁阀I（7）打开，电磁阀II（9）关闭，废水通过电磁阀I（7）、废水进水管I（6）由废水进水泵（10）提升至蒸发室（5）内的废水进水流道中，装置运行一定时间，PLC控制柜（22）控制电磁阀I（7）关闭，电磁阀II（9）打开，废水通过电磁阀II（9）、废水进水管II（8）由废水进水泵（10）提升至蒸发室（5）内的废水进水流道中，按照低频所设置的倒流时间，频繁切换进水模式；当蒸发室（5）内废水温度高于中温数值而低于高温数值，PLC控制柜（22）控制电磁阀I（7）和电磁阀II（9）高频倒流，首先电磁阀I（7）打开，电磁阀II（9）关闭，废水通过电磁阀I（7）、废水进水管I（6）由废水进水泵（10）提升至蒸发室（5）内的废水进水流道中，装置运行一定时间，PLC控制柜（22）控制电磁阀I（7）关闭，电磁阀II（9）打开，废水通过电磁阀II（9）、废水进水管II（8）由废水进水泵（10）提升至蒸发室（5）内的废水进水流道中，按照高频所设置的倒流时间，频繁切换进水模式，以达到搅动蒸馏膜（12）表面废水水质、冲刷擦洗蒸馏膜（12）表面的作用。
水蒸气通过蒸馏膜（12）膜孔进入冷却室（15），水蒸气与冷却水等冷源在冷凝板（18）处进行热交换，水蒸气放热冷凝成水滴，并汇聚于冷却室（15）内的冷凝水流道，由于冷却室（15）内为真空状态，因此通过冷凝水出水管（16）由冷凝水抽吸泵（17）将冷凝水抽出；浓盐水汇聚于蒸发室（5）内的浓盐水流道，并通过浓盐水出水管（13）由浓盐水抽吸泵（14）抽出。
Claims (1)
1.一种频繁倒流真空膜蒸馏废水浓缩减量装置，其特征在于，包括加热装置、蒸发装置、冷却装置和PLC装置；所述加热装置包括热源室（1）、热源室进水管（2）、热源室出水管（3）、换热板（4）；所述蒸发装置包括蒸发室（5）、废水进水管I（6）、电磁阀I（7）、废水进水管II（8）、电磁阀II（9）、废水进水泵（10）、真空泵（11）、蒸馏膜（12）、浓盐水出水管（13）、浓盐水抽吸泵（14）；所述冷却装置包括冷却室（15）、冷凝水出水管（16）、冷凝水抽吸泵（17）、冷凝板（18）、冷源室（19）、冷源室进水管（20）、冷源室出水管（21）；所述PLC装置包括PLC控制柜（22）；所述废水进水管I（6）于蒸发室（5）内设置若干废水进水流道；所述废水进水管II（8）与蒸发室（5）内废水进水流道另一端相连；所述热源室（1）设置温度表I（1.1）；所述蒸发室（5）设置真空表（5.2）、温度表II（5.1）；所述冷源室（19）设置温度表III（19.1）；
所述热源室（1）、蒸发室（5）、冷却室（15）与冷源室（19）合建，其特征在于热源室（1）与蒸发室（5）由换热板（4）完全隔开，蒸发室（5）与冷却室（15）由蒸馏膜（12）完全隔开，冷却室（15）与冷源室（19）由冷凝板（18）完全隔开；所述冷凝水抽吸泵（17）进水口与冷却室（15）相连；所述浓盐水抽吸泵（14）进水口与蒸发室（5）相连；所述真空泵（11）进气口与蒸发室（5）相连；
所述蒸发装置设置频繁倒流搅动系统，其特征在于废水进水泵（10）通过电磁阀I（7）、废水进水管I（6）与废水进水流道相连；废水进水泵（10）通过电磁阀II（9）、废水进水管II（8）与废水进水流道相连；
所述温度表I（1.1）、温度表II（5.1）、真空表（5.2）、电磁阀I（7）、电磁阀II（9）、废水进水泵（10）、温度表III（19.1）与PLC控制柜（22）相连；
所述废水进水管I（6）与废水进水管II（8）呈对角线分布；所述废水进水流道与蒸发室（5）底面呈45°角，并均匀分布于换热板（4）表面；
所述蒸馏膜（12）为平板膜，材质为PTFE；所述加热装置、蒸发装置和冷却装置的外壳和过流部件均为非金属材质。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: 100039 6th floor, building 1, yard 16, West Fourth Ring Middle Road, Haidian District, Beijing Patentee after: Guoneng Lang Xinming Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Address before: 100039 6th floor, building 1, yard 16, West Fourth Ring Middle Road, Haidian District, Beijing Patentee before: BEIJING LUCENCY ENVIRO-TECH Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 100039 6th floor, building 1, yard 16, West Fourth Ring Middle Road, Haidian District, Beijing Patentee after: Guoneng Water Environmental Protection Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 100039 6th floor, building 1, yard 16, West Fourth Ring Middle Road, Haidian District, Beijing Patentee before: Guoneng Lang Xinming Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |