CN210764426U - 一种喷射器驱动的膜蒸馏纯净水制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷射器驱动的膜蒸馏纯净水制备系统，包括：膜组件、蒸汽发生器、喷射器、热交换组件。本实用新型膜蒸馏纯净水制备系统经过蒸馏膜后的纯净水馏分为蒸汽形态，温度还较高，通过将这些蒸汽输送到喷射器进口端，与蒸汽发生器产生的高温蒸汽混合后经喷射器加压后用于与通入膜组件的原料进行热交换，使原料获得膜蒸馏所需热量、混合蒸汽冷凝后收集成为纯净水，从而实现对纯净水馏分中热量的回收和循环利用。整个过程无需使用相变材料进行热量的转换，所以能够降低膜蒸馏过程的能耗，提高能量利用效率。

Description

一种喷射器驱动的膜蒸馏纯净水制备系统

技术领域

本实用新型涉及纯净水制备技术领域，特别是涉及一种喷射器驱动的膜蒸馏纯净水制备系统。

背景技术

膜蒸馏技术(MD)是一种新型的水处理技术，可用于海水淡化、分离热敏性物质与处理高浓度废水。原理是采用只有蒸汽可以透过的疏水微孔膜，膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力，膜蒸馏过程中进料侧蒸汽分子在压差作用下穿过膜孔后在透过侧冷凝富集得到纯净水。

膜蒸馏水处理过程能耗较高，这是限制膜蒸馏技术应用的主要原因。膜蒸馏过程能耗高是因为存在相变，相变所需的热量(汽化潜热)很大。为了降低能耗、提高造水比，许多学者进行了膜蒸馏中能量回收的研究。膜后的蒸汽带走了大量潜热，但是不能直接回收用于加热料液。因为膜蒸馏过程的传质驱动力是膜两侧温差，膜后的蒸汽温度必然是低于料液温度的。

比如，公开号为CN104261608A的发明公开了一种太阳能膜蒸馏海水淡化方法，包括一种中空纤维膜和中空纤维冷凝管呈交错编织填充的膜蒸馏组件，以及配套的预处理单元、太阳能集热循环进水单元、内部相变热回收单元和外部冷凝热回收单元。其中，待处理料液交替作为热料液和冷凝液进入膜蒸馏组件中空纤维膜的热容腔与中空纤维冷凝管的冷容腔，从而使得膜蒸馏组件可灵活放大至多组多级排布，既可小规模装置实施，也便于大范围集成海水淡化应用；新型膜蒸馏组件的设计保证了高产水效率，其多级排布方式及外部冷凝热回收过程则提高了热能利用率。

比如，公开号为CN201310617284.4的发明公开了一种能够回收热量的真空膜蒸馏污水处理装置，包括带有加热器用于给污水加热的加热罐，加热罐的污水出口通过液料循环泵与膜蒸发器的污水入口相连通，膜蒸发器的污水出口与加热罐的污水回流入口相连通；膜蒸发器中的热泵冷凝器的制冷剂进出口通过管道与热泵蒸发器的制冷剂进出口相连通；热泵蒸发器的蒸汽入口与膜蒸发器的蒸汽出口相连通，热泵蒸发器的液态水出口连接有汽水分离器，汽水分离器的气体出口连接有循环水真空泵，形成真空系统。本发明适用于处理含有重金属离子的废液或净化海水。具有回收用水，浓缩废液，节约能源三大功能。其特征在于利用制冷剂回收水蒸气相变散发的热量，并用来加热蒸发器中的污水以达到热量回收利用的效果。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的不足，提供了一种喷射器驱动的膜蒸馏纯净水制备系统，可实现蒸汽潜热与料液显热的回收，降低膜蒸馏过程的能耗。

一种喷射器驱动的膜蒸馏纯净水制备系统，包括：

膜组件，包括蒸馏膜，所述蒸馏膜将膜组件分隔成原料侧和馏分侧，所述膜组件用于将原料通过膜蒸馏制得纯净水馏分；

蒸汽发生器，用于产生蒸汽；

喷射器，用于将纯净水馏分与蒸汽发生器产生的蒸汽混合后压缩升温获得混合蒸汽；

热交换组件，用于将经喷射器压缩升温的混合蒸汽与通入膜组件的原料进行热交换，使原料获得膜蒸馏所需热量、混合蒸汽冷凝后收集成为纯净水。

所用的原料可以是海水，以便用于海水淡化；也可以是污水，以便用于污水净化。

优选的，所述热交换组件包括设于所述原料侧的热交换管。更优选的，所述热交换管的出口端通过收集管连接储水箱。进一步优选的，所述储水箱的上游一侧还设有膨胀机。蒸汽经热交换管降温后产生的冷凝水还有较高的压力，使用膨胀机能够回收功，回收的功可用于驱动水泵或做他用。

优选的，所述原料侧设有进原料管和出余料管；所述馏分侧设有馏分收集管，所述馏分收集管的出口端连接所述喷射器的进口端。更优选的，所述出余料管具有循环支管和外排支管，所述循环支管连接所述进原料管并将进原料管分为靠近膜组件的第一进原料管和远离膜组件的第二进原料管，所述第一进原料管上设有驱动水泵。进一步优选的，所述外排支管上设有第一阀门，所述外排支管与第二进原料管之间设有用于将外排支管中余料的余热传递给第二进原料管中原料的换热器。

优选的，所述蒸汽发生器与喷射器之间设有出蒸汽管，所述出蒸汽管上设有第二阀门。

本实用新型喷射器驱动的膜蒸馏纯净水制备系统通过使用蒸汽发生器产生热蒸汽对原料进行加热后，使蒸馏膜两侧产生压差，驱动蒸汽透过蒸馏膜，获得淡化后的水，而蒸汽发生器也可以使用海水或污水作为水源，产生淡化后的蒸汽。经过蒸馏膜后的纯净水馏分为蒸汽形态，温度还较高，通过将这些蒸汽输送到喷射器进口端，与蒸汽发生器产生的高温蒸汽混合后经喷射器加压后用于与通入膜组件的原料进行热交换，使原料获得膜蒸馏所需热量、混合蒸汽冷凝后收集成为纯净水，从而实现对纯净水馏分中热量的回收和循环利用。通过喷射器进行热回收不需要电驱动的机械运动部件，所以不消耗额外的功率，而且喷射器使用热驱动，能够很容易地利用低品位热源以及废热。整个过程无需使用相变材料进行热量的转换，所以能够降低膜蒸馏过程的能耗，提高能量利用效率。

附图说明

图1为本实用新型喷射器驱动的膜蒸馏纯净水制备系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种喷射器驱动的膜蒸馏纯净水制备系统，包括膜组件1、蒸汽发生器4、喷射器5和热交换组件。

膜组件1包括蒸馏膜11，蒸馏膜11将膜组件分隔成原料侧12和馏分侧13，原料侧12通入海水作为原料用于制备淡水，也可以通入污水作为原料用于制备纯净水，馏分侧13用于过通过蒸馏膜11后的蒸汽。原料侧12设有进原料管2和出余料管3，进原料管2用于向原料侧12供应处理前的原料，出余料管3用于将膜蒸馏后剩余的浓度较高的原料排出膜组件1。

蒸汽发生器4用于产生蒸汽的，喷射器5用于将纯净水馏分与蒸汽发生器4产生的蒸汽混合后压缩升温获得混合蒸汽。热交换组件用于将经喷射器5压缩升温的混合蒸汽与通入膜组件1的原料进行热交换，使原料获得膜蒸馏所需热量、混合蒸汽冷凝后收集成为纯净水。热交换组件包括设于原料侧12的热交换管14。热交换管14位于原料侧12的内部，在热交换管14内通过高温高压的混合蒸汽，用于通过热交换对原料侧12内的原料加热，加热后的原料，由于在蒸馏膜11两侧形成压差，从而使得蒸汽能够透过蒸馏膜11进入到馏分侧13，得到净化后的蒸汽，而混合蒸汽在热交换管14中获得冷凝，收集后即为生产的纯净水。

出余料管3具有循环支管31和外排支管32，循环支管31连接进原料管2并将进原料管2分为靠近膜组件1的第一进原料管21和远离膜组件1的第二进原料管22，第一进原料管21上设有驱动水泵23。这里所说的靠近和远离是指液体流动路径上的靠近和远离。外排支管32上设有第一阀门33，外排支管32与第二进原料管22之间设有用于将外排支管32中余料的余热传递给第二进原料管22中原料的换热器34。经过膜组件1的蒸馏后，从出余料管3中排出的余料为浓度高于进料的原料，这时余料还具有一定的余热，可以按一定比例与进原料管21中原料混合后，继续进入到膜组件1中循环使用，但是当余料浓度达到一定高度时，不适合继续循环使用，以免影响蒸馏效果，此时通过外排支管32排出高浓度的余料，但其中的余热还可以充分利用一下，利用换热器34将余热传递给从第二进原料管22进入的原料。

馏分侧13设有馏分收集管6，馏分收集管6的出口端连接喷射器5的进口端。经过蒸馏膜11后的蒸汽温度还较高，通过将这些蒸汽输送到喷射器5进口端，与蒸汽发生器4产生的高温蒸汽一起经喷射器5加压后进入到热交换管14中，将热量传递给原料，自身则获得降温后收集获得净化后的纯净水。这样处理可以充分利用蒸馏所得蒸汽中的余热，提高能量的利用效率。

蒸汽发生器4与喷射器5之间设有出蒸汽管41，出蒸汽管41上设有第二阀门42。热交换管14的出口端通过收集管7连接储水箱8，蒸汽发生器4中产生的热蒸汽与膜蒸馏所得蒸汽混合后经热交换管14对膜组件1中原料进行加热，蒸汽自身则降温冷凝形成冷凝水，冷凝水收集到储水箱8中即为所制备得到的纯净水。储水箱8的上游还设有膨胀机9，蒸汽经热交换管14降温后产生的冷凝水还有较高的压力，使用膨胀机9能够回收功，回收的功可用于驱动水泵或做他用。

本实用新型喷射器驱动的膜蒸馏纯净水制备系统在工作时，由进原料管2向膜组件1的原料侧12提供待处理的原料，然后蒸汽发生器4产生高温蒸汽，经喷射器5加压后进入到热交换管14中对原料侧12的原料加热，加热后在蒸馏膜11的两侧形成压差，原料中部分的水分子透过蒸馏膜11进入到馏分侧13形成蒸汽，这部分蒸汽还有一定的余热，也通过喷射器5进入到热交换管14中用于对原料加热，蒸汽经过热交换管14后冷凝形成冷凝水后经过收集管7收集到储水箱8中成为淡化后的水；蒸汽发生器4可以用纯净水作为原料，也可以同样的使用海水或污水作为原料，当不使用纯净水作为原料时，相当于也产生新的纯净水；原料在经过膜组件1进行膜蒸馏后，剩余部分是浓度变高的原料，通过出余料管3排出膜组件1，然后一部分可以通过循环支管31进入到进原料管2循环使用，另一部分可以通过外排支管32外排，外排时，余料部分中的余热可以通过换热器34将余热传递给第二进原料管22中的原料。

Claims (8)

1.一种喷射器驱动的膜蒸馏纯净水制备系统，其特征在于，包括：

膜组件，包括蒸馏膜，所述蒸馏膜将膜组件分隔成原料侧和馏分侧，所述膜组件用于将原料通过膜蒸馏制得纯净水馏分；

蒸汽发生器，用于产生蒸汽；

喷射器，用于将纯净水馏分与蒸汽发生器产生的蒸汽混合后压缩升温获得混合蒸汽；

热交换组件，用于将经喷射器压缩升温的混合蒸汽与通入膜组件的原料进行热交换，使原料获得膜蒸馏所需热量、混合蒸汽冷凝后收集成为纯净水。

2.如权利要求1所述的膜蒸馏纯净水制备系统，其特征在于，所述热交换组件包括设于所述原料侧的热交换管。

3.如权利要求2所述的膜蒸馏纯净水制备系统，其特征在于，所述热交换管的出口端通过收集管连接储水箱。

4.如权利要求3所述的膜蒸馏纯净水制备系统，其特征在于，所述储水箱的上游一侧还设有膨胀机。

5.如权利要求1所述的膜蒸馏纯净水制备系统，其特征在于，所述原料侧设有进原料管和出余料管；所述馏分侧设有馏分收集管，所述馏分收集管的出口端连接所述喷射器的进口端。

6.如权利要求5所述的膜蒸馏纯净水制备系统，其特征在于，所述出余料管具有循环支管和外排支管，所述循环支管连接所述进原料管并将进原料管分为靠近膜组件的第一进原料管和远离膜组件的第二进原料管，所述第一进原料管上设有驱动水泵。

7.如权利要求6所述的膜蒸馏纯净水制备系统，其特征在于，所述外排支管上设有第一阀门，所述外排支管与第二进原料管之间设有用于将外排支管中余料的余热传递给第二进原料管中原料的换热器。

8.如权利要求1所述的膜蒸馏纯净水制备系统，其特征在于，所述蒸汽发生器与喷射器之间设有出蒸汽管，所述出蒸汽管上设有第二阀门。

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