CN203990317U - 一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器，冷液仓包括通过冷凝管连通的冷液仓a和冷液仓b，净水仓在热液仓的正下方，冷液仓a在热液仓正上方，冷液仓b在净水仓正下方，且冷凝管从热液仓和净水仓中穿过；热液仓内在冷凝管外围安装有PTFE微孔管膜，且PTFE微孔管膜与冷凝管之间形成了圆环形通道；净水仓与圆环形通道相连通；热液仓内进入加热的被处理的汽水混合液；冷液仓a内送入常温冷却液，其通过冷凝管后进入冷液仓b中并流出，热液仓内的水蒸气在温差形成的传质驱动力下透过PTFE微孔管膜与冷凝管接触被冷凝成液态形成净水，净水从圆环形通道中流入净水仓。本实用新型热回收率高，脱盐率高，应用范围广。

Description

一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器

技术领域：

本实用新型涉及水处理设备领域，更具体的说是涉及一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器。

背景技术：

膜蒸馏是低温蒸馏技术的一种，是基于传统膜分离技术的革新。目前反渗透膜技术已逐渐取代传统的离子交换、电渗析除盐技术，成为纯水制造、城市、工业污废水深度回用处理的首选技术，但反渗透膜技术理论产水率只有75％，实际仅60％左右，脱盐只限于8％以下，并且能耗较高。反渗透排放浓水处理主要有以下三种方案：(1)浓水经冲洗多介质过滤器后排放；(2)对排放水集中回收处理，利用石灰软化法等去除钙镁硬度，处理后再利用或达标排放；(3)直接结合生产工艺状况综合利用。但是这些方法都没有彻底解决问题，对浓水的利用率很低，甚至造成对环境的二次污染。由于低温膜蒸馏技术是分离过程中，仅有水蒸气能透过疏水膜孔，因此所产生的水质十分纯净，高于反渗透出水水质，盐浓度以及浓差极化对膜蒸馏影响与反渗透相比微不足道，可以处理极高浓度无机盐的水溶液，甚至可以将溶液浓缩到过饱和状态。理论上膜蒸馏除盐产水率可达到100％，远高于反渗透的75％，这是现有所有除盐处理技术所不能达到的。

多年来在大量膜蒸馏研究和实验基础上，目前已经发展出四种不同的膜蒸馏操作方式，包括直接接触式膜蒸馏，气隙式膜蒸馏，气流吹扫式膜蒸馏和真空式膜蒸馏。其中直接接触法是将透过多孔膜的水蒸气在冷侧直接进入纯水进行冷凝，因此冷凝过程集成于膜组件以内，操作相对简单，因此是被研究最多的一种膜蒸馏方式。然而与其它操作方式相比，直接接触膜蒸馏会导致更多的热量损失和较为严重的温差极化；真空式膜蒸馏法则是在透过侧施加一个负压，将透过多孔膜的水蒸汽抽出到膜组件以外的冷凝器内进行冷凝液化。此过程的优点是热量损失比其它三种膜蒸馏操作方法都小，蒸馏通量较高，但施加的负压低于液体进入膜孔的压力会引起膜孔湿化、膜材料长期在负压的环境寿命受到极大的影响。目前现有的以上四种膜蒸馏方式都存在水膜亲水化渗漏问题，溶质物质结垢堵塞微孔膜，同时能耗高、效率低、可靠性低等一些问题。因此研究新的能抗污堵、低能耗、寿命长的膜蒸馏技术由为重要，是降低投资和运行费用，减少浓水排放走向工业化运用的必然选择。

实用新型内容：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器，抗污堵，能够有效进行热量回收，PTFE微孔管膜使用寿命长。

本实用新型的技术解决措施如下：

一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器，包括冷液仓、热液仓和净水仓，所述冷液仓、热液仓和净水仓分别为圆柱形壳体结构，所述净水仓位于热液仓的正下方，所述冷液仓有两个，为冷液仓a和冷液仓b，冷液仓a位于热液仓正上方，冷液仓b位于净水仓正下方，冷液仓a和冷液仓b之间通过十五组以上的冷凝管连通在一起，且冷凝管从热液仓和净水仓中穿过；所述热液仓内在每一组冷凝管外围安装有一组PTFE微孔管膜，且PTFE微孔管膜与冷凝管之间形成了圆环形通道；所述净水仓与圆环形通道相连通。

所述冷液仓a的侧壁上连通有一冷液进口管，冷液仓b的侧壁上连通有一冷液出口管；所述热液仓的下部侧壁上连通有一热液进口管，热液仓的上部侧壁上连通有一热液出口管；所述净水仓的侧壁上连通有一净水出口管。

所述热液仓内是通过泵送方式进入加热的被处理的汽水混合液，且热液仓内的热液温度不低于70℃，冷凝管内外的温差为25℃～35℃；冷液仓a内通过冷液进口管进入常温冷却液，冷却液通过冷凝管后进入冷液仓b中，并从冷液出口管流出；所述净水仓内收集从圆环形通道中自由流出的净水。

作为优选，所述冷凝管为厚度为3～5mm的中空耐腐蚀合金镀膜冷凝管。

作为优选，所述净水出口管的直径为3～5mm。

作为优选，所述热液进口管与热液出口管相对平行布置在热液仓的下侧壁和热液仓的上侧壁上。

作为优选，所述冷凝管上端螺接或焊接固定在冷液仓a上，冷凝管下端螺接或焊接固定在冷液仓b上。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型将加热后的被处理汽水混合液通过泵送至热液仓内，PTFE微孔管膜浸没在热液仓中，冷凝管被套在PTFE微孔管膜内，而常温冷液从冷液进口管进入通过冷凝管后从冷液出口管流出形成闭路循环，加热后的被处理汽水混合液在温差形成的传质驱动力下透过疏水的PTFE微孔管膜与冷凝管接触被冷凝成液态形成净水，冷凝释放热被冷液吸收而升温形成热回收，可以用于脱除水溶液中的挥发性溶质,本实用新型作为一种新型的膜分离技术非常适合于水溶液中挥发性有机化合物的分离浓缩，是一种常压低温的温差驱动分离过程，无需像压力驱动膜分离技术那样在高压下进行，因此节省能源，且常温冷液在冷凝管内通过循环热交换吸热被逐步升温形成热回收可再利用，其热回收率高。

本实用新型的PTFE微孔管膜具有很强的化学稳定性，重量轻，耐腐蚀强，耐环境变化好，适用于污水净化，其过滤精度高。热液为汽气水混合液在热液仓内形成蠕动，PTFE微孔管膜是浸没在蠕动的热液中，这样热液中的污垢不易附着在PTFE微孔管膜面上，不会产生疏水膜亲水化渗漏、溶质物质结垢堵塞问题，又因传质机理是利用温差形成的传质驱动力，无需高压驱动因此传质效率高，同时能耗低、效率高、稳定可靠性强，而且PTFE微孔管膜的使用寿命长。可以利用太阳能、地热、温泉、工厂余热和温热的工业废水等廉价能源，实现节能环保的膜蒸馏应用。

本实用新型适用于有机化工、精细化工、石油化工、染料、制药、农药、印染、造纸等行业的多种高浓度、高盐度、毒性大、难生化降解的有机废水降解处理，其能抗污堵、低能耗、蒸馏器寿命长，可降低投资和运行费用。

附图说明：

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的使用状态立体结构示意图。

具体实施方式：

实施例，见附图1和2，一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器，包括冷液仓1、热液仓2和净水仓3，所述冷液仓、热液仓和净水仓分别为圆柱形壳体结构，且外径为400mm，所述净水仓位于热液仓的正下方，所述冷液仓有两个，为冷液仓a101和冷液仓b102，冷液仓a位于热液仓正上方，冷液仓b位于净水仓正下方，冷液仓a和冷液仓b之间通过十六组冷凝管4连通在一起，且冷凝管从热液仓和净水仓中穿过，冷凝管为外径15～25mm，厚度为3～5mm的中空耐腐蚀合金镀膜冷凝管，冷凝管上端螺接或焊接固定在冷液仓a上，冷凝管下端螺接或焊接固定在冷液仓b上。

所述热液仓内在每一组冷凝管外围安装有一组PTFE微孔管膜5，且PTFE微孔管膜与冷凝管之间形成了圆环形通道6；所述净水仓与圆环形通道相连通。

所述冷液仓a的侧壁上连通有一冷液进口管7，冷液仓b的侧壁上连通有一冷液出口管8，常温冷液从冷液进口管通过冷凝管从冷液出口流出形成闭路循环，且冷液在冷凝管内通过循环热交换吸热被逐步升温形成热回收，防止热量损失，达到节能效果；所述热液仓的下部侧壁上连通有一热液进口管9，热液仓的上部侧壁上连通有一热液出口管10，热液进口管与热液出口管相对平行布置在热液仓的下侧壁和热液仓的上侧壁上，将加热后的被处理汽水混合液通过泵送至热液仓，热液从热液进口管进入热液仓从热液出口管流出，在热液仓内形成内热液蠕动，这样形成闭路循环加热，保证热溶液不低于70℃，PTFE微孔管膜浸没于热液仓中，冷凝管穿在PTFE微孔管膜内。

所述净水仓的侧壁上连通有一净水出口管11，净水出口管的直径为3～5mm。

所述PTFE微孔管膜的制备工艺是采用专利号为2013103991139的制备方法制备的管式疏水膜。

本实用新型工作原理：本实用新型在使用时可采用将三组膜蒸馏器串联而成进行净水提取，如附图2，其热液仓内是通过泵送方式进入加热的被处理的汽水混合液，且热的汽水混合液从热液进口管进入，从热液出口管流出形成闭路循环加热系统，第一个热液仓内的热液温度不低于70℃，且保证每一组冷凝管内外的温差为25℃～35℃；冷液仓a内通过冷液进口管进入常温冷却液，冷却液通过冷凝管后进入冷液仓b中，并从冷液出口管流出，热液仓内的水蒸气在温差形成的传质驱动力下透过PTFE微孔管膜与冷凝管接触被冷凝成液态形成净水，然后净水从圆环形通道中自由流入净水仓，最后从净水出口管流出被收集。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术。

Claims (5)

1.一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器，其特征在于：包括冷液仓、热液仓和净水仓，所述冷液仓、热液仓和净水仓分别为圆柱形壳体结构，所述净水仓位于热液仓的正下方，所述冷液仓有两个，为冷液仓a和冷液仓b，冷液仓a位于热液仓正上方，冷液仓b位于净水仓正下方，冷液仓a和冷液仓b之间通过十五组以上的冷凝管连通在一起，且冷凝管从热液仓和净水仓中穿过；所述热液仓内在每一组冷凝管外围安装有一组PTFE微孔管膜，且PTFE微孔管膜与冷凝管之间形成圆环形通道；所述净水仓与圆环形通道相连通；

所述冷液仓a的侧壁上连通有一冷液进口管，冷液仓b的侧壁上连通有一冷液出口管；所述热液仓的下部侧壁上连通有一热液进口管，热液仓的上部侧壁上连通有一热液出口管；所述净水仓的侧壁上连通有一净水出口管；

所述热液仓内是通过泵送方式进入加热的被处理的汽水混合液，且热液仓内的热液温度不低于70℃，冷凝管内外的温差为25℃～35℃；冷液仓a内通过冷液进口管进入常温冷却液，冷却液通过冷凝管后进入冷液仓b中，并从冷液出口管流出；所述净水仓内收集从圆环形通道中自由流出的净水。

2.根据权利要求1所述的一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器，其特征在于：所述冷凝管为外径15～25mm，厚度为3～5mm的中空耐腐蚀合金镀膜冷凝管。

3.根据权利要求1所述的一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器，其特征在于：所述净水出口管的直径为3～5mm。

4.根据权利要求1所述的一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器，其特征在于：所述热液进口管与热液出口管相对平行布置在热液仓的下侧壁和热液仓的上侧壁上。

5.根据权利要求1所述的一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器，其特征在于：所述冷凝管上端螺接或焊接固定在冷液仓a上，冷凝管下端螺接或焊接固定在冷液仓b上。