一種高效的膜蒸餾方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效的膜蒸餾方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]膜蒸餾技術(shù)是以疏水性膜為分離介質(zhì)，通過對(duì)熱側(cè)溶液進(jìn)行加熱升溫，使料液中的水揮發(fā)成水蒸氣并進(jìn)入膜孔，水蒸氣在膜兩側(cè)蒸氣壓差的推動(dòng)下穿過膜孔到達(dá)膜的另一側(cè)，然后經(jīng)過一定的冷卻方式將水蒸氣重新冷凝為液態(tài)水。由于膜的疏水性，溶液中的液態(tài)水和其他水溶性物質(zhì)被截留，從而實(shí)現(xiàn)料液的濃縮過程。采用膜蒸餾濃縮除鹽時(shí)，對(duì)絕大多數(shù)鹽類和其他非揮發(fā)性物質(zhì)都有接近100%截留效率，而且膜蒸餾操作條件溫和，不需要將溶液加熱至沸騰。此外，溶液中含鹽量的變化對(duì)膜通量影響較小，膜蒸餾可以在極高含鹽量時(shí)正常運(yùn)行(含鹽量可大于25%)，而且膜蒸餾可以在常壓下運(yùn)行，不需要高壓條件。由于膜蒸餾的分離特性及眾多優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)在廢水處理、海水淡化、化工分離、果汁濃縮等方面具有廣泛的研究應(yīng)用。
[0003]目前，現(xiàn)有技術(shù)的膜蒸餾工藝的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在能耗過高等方面:
[0004]膜蒸餾按照冷卻側(cè)的運(yùn)行方式不同，可以將膜蒸餾分為直接接觸式膜蒸餾、氣掃式膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾和真空膜蒸餾，這四種膜蒸餾方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。
[0005]真空膜蒸餾(VMD)是采用抽真空的方式使膜組件的冷凝側(cè)保持一定負(fù)壓，熱側(cè)溶液中的水以蒸氣形式進(jìn)入膜的另一側(cè)后，通過真空栗的作用將其抽出膜組件，并在膜組件以外的冷凝器中冷凝為液態(tài)水。由于VMD中膜兩側(cè)蒸氣壓差更大，具有更大的推動(dòng)力，因此VMD相比其他的膜蒸餾形式具有更大的膜通量。由于傳統(tǒng)的真空膜蒸餾蒸氣冷凝過程中需要提供額外的冷卻工質(zhì)，不僅限制其應(yīng)用前景，同時(shí)也造成能耗較高。因此，開發(fā)出具有更高通量的膜蒸餾工藝對(duì)于膜蒸餾技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。
[0006]發(fā)明專利CN101797479A公開了一種利用直接蒸汽壓縮熱栗進(jìn)行真空膜蒸餾的方法及裝置。通過采用一個(gè)蒸汽壓縮機(jī)直接對(duì)膜組件透過側(cè)的蒸汽進(jìn)行壓縮，將壓縮后的高溫高壓蒸汽依次通過一個(gè)加熱器和一個(gè)預(yù)熱器，同時(shí)將原料也通過加熱器和預(yù)熱器。但是該發(fā)明主要通過蒸汽壓縮熱維持系統(tǒng)運(yùn)行，但實(shí)際生產(chǎn)中由于膜蒸餾通量較低，很難保證有足夠熱量維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，而且該發(fā)明中產(chǎn)生的高溫濃水中的熱量并未回收，造成熱量損失嚴(yán)重。此外，該發(fā)明中采用的是單效膜蒸餾，也沒有設(shè)置滲漏水收集系統(tǒng)和真空栗，由于滲漏水對(duì)生產(chǎn)影響非常大，因此必須進(jìn)行單獨(dú)收集處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有真空膜蒸餾工藝中能耗較高的缺點(diǎn)，提出一種高效的膜蒸餾方法與裝置。通過蒸汽壓縮和多級(jí)加熱對(duì)低溫原料液進(jìn)行加熱，換熱效率更高。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0009]—種高效的膜蒸餾方法，包括以下步驟:
[0010]將原料液通過一預(yù)熱裝置進(jìn)行預(yù)熱；對(duì)預(yù)熱后的原料液進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，使其溫度保持在一預(yù)設(shè)溫度；對(duì)處于預(yù)設(shè)溫度的原料液進(jìn)行多效膜蒸餾；多效膜蒸餾產(chǎn)生的原料液蒸汽通過對(duì)所述預(yù)熱裝置供熱而冷凝為產(chǎn)水。
[0011]進(jìn)一步地，所述預(yù)熱為三段預(yù)熱，蒸汽進(jìn)入一二段熱交換器對(duì)原料液進(jìn)行二段預(yù)熱；二段預(yù)熱后部分蒸汽冷凝為二段冷凝水，其余蒸汽通過壓縮升溫后對(duì)進(jìn)入一三段熱交換器對(duì)原料液進(jìn)行三段預(yù)熱；三段預(yù)熱后所述其余蒸汽冷凝為三段冷凝水；所述二段冷凝水及三段冷凝水通過一液體熱栗升溫后對(duì)原料液進(jìn)行一段預(yù)熱。
[0012]進(jìn)一步地，所述多效膜蒸餾包括，使處于預(yù)設(shè)溫度的原料液通過依次連通的不少于2個(gè)膜組件，在前的膜組件的溶液側(cè)的尾端和在后的膜組件的溶液側(cè)的首端依次連通。
[0013]進(jìn)一步地，所述膜組件中第一效膜組件的溶液側(cè)的首端流入處于預(yù)設(shè)溫度的原料液，最后一個(gè)膜組件的溶液側(cè)的尾端流出未蒸發(fā)的原料液，回流與進(jìn)行預(yù)熱的原料液混合。
[0014]進(jìn)一步地，還包括:收集多個(gè)膜組件的滲漏液回流與進(jìn)行預(yù)熱的原料液混合。
[0015]—種高效的膜蒸餾裝置，包括貫穿于原料液流路設(shè)置的:
[0016]預(yù)熱裝置，用以對(duì)原料液進(jìn)行預(yù)熱；
[0017]—調(diào)節(jié)池，用以使預(yù)熱后的原料液保持在一預(yù)設(shè)溫度和保證池內(nèi)水質(zhì)均勻；
[0018]—多效膜蒸餾系統(tǒng)，用以對(duì)處于預(yù)設(shè)溫度的原料液進(jìn)行多效膜蒸餾；
[0019]與所述多效膜蒸餾系統(tǒng)的蒸汽出口連通的一蒸汽流路，所述蒸汽流路與所述預(yù)熱裝置連接，用以對(duì)預(yù)熱裝置供熱。
[0020]進(jìn)一步地，所述預(yù)熱裝置包括依次連通的:一二段換熱器，一二段冷凝儲(chǔ)槽，一三段換熱器，一三段冷凝水儲(chǔ)槽；還包括與二段冷凝水儲(chǔ)槽及三段冷凝水儲(chǔ)槽同時(shí)連通的一一段換熱器；所述一段換熱器、二段換熱器及三段換熱器依次設(shè)置于連通于溫度調(diào)節(jié)池的原料液流路上。
[0021]進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置加熱裝置，用以確保調(diào)節(jié)池內(nèi)原料液溫度保持在設(shè)定范圍。
[0022]進(jìn)一步地，所述多效膜蒸餾系統(tǒng)包括:依次連通的不少于2個(gè)膜組件；在前的膜組件的溶液側(cè)的尾端和在后的膜組件的溶液側(cè)的首端依次連通；所述膜組件中第一個(gè)膜組件的溶液側(cè)的首端與所述溫度調(diào)節(jié)池連通，最后一個(gè)膜組件的溶液側(cè)的尾端與所述調(diào)節(jié)池連通。
[0023]進(jìn)一步地，還包括與多個(gè)膜組件的真空側(cè)的滲漏液排放口連通的一滲漏液儲(chǔ)槽；所述滲漏液儲(chǔ)槽連通所述調(diào)節(jié)池。
[0024]通過采取上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果:采用多效真空膜蒸餾，設(shè)有滲漏水收集回收系統(tǒng)，可以有效避免滲漏水污染產(chǎn)水，確保產(chǎn)水水質(zhì)。同時(shí)多效的膜蒸餾系統(tǒng)配合三段熱回收系統(tǒng)，可提高系統(tǒng)熱利用率，降低系統(tǒng)能耗，提高真空膜蒸餾的實(shí)用性。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的高效的膜蒸餾裝置在一實(shí)施例中的工藝原理示意圖。
[0026]圖中:1、調(diào)節(jié)池；2、加熱器；3、料液栗；4、第一效膜組件；5、疏水膜；6、第二效膜組件；7、第三效膜組件；8、第N效膜組件；9、真空栗；10、二段換熱器；11、二段冷凝水儲(chǔ)槽；12、空氣壓縮機(jī)；13、三段換熱器；14、三段冷凝水儲(chǔ)槽；15、液體熱栗；16、一段換熱器；17、產(chǎn)水儲(chǔ)槽；18、原料液栗；19、原料液儲(chǔ)槽；20、滲漏液儲(chǔ)槽；al、第一效膜組件蒸汽出口 ；a2、第二效膜組件蒸汽出口 ；a3、第三效膜組件蒸汽出口 ；a4、第N效膜組件蒸汽出口 ；bl、第一效膜組件真空度調(diào)節(jié)閥；b2、第二效膜組件真空度調(diào)節(jié)閥；b3、第三效膜組件真空度調(diào)節(jié)閥山4、第N效膜組件真空度調(diào)節(jié)閥；cl、第一效膜組件滲漏液排放口 ；c2、第二效膜組件滲漏液排放口； c3、第三效膜組件滲漏液排放口； c4、第N效膜組件滲漏液排放口。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明的高效的膜蒸餾裝置，包括貫穿于原料液流路設(shè)置的:預(yù)熱裝置，用以對(duì)原料液進(jìn)行預(yù)熱；加熱器2和調(diào)節(jié)池1，用以使預(yù)熱后的原料液保持在一預(yù)設(shè)溫度，同時(shí)保證池內(nèi)料液均勻；多效膜蒸餾系統(tǒng)，用以對(duì)處于預(yù)設(shè)溫度的原料液進(jìn)行多效膜蒸餾；與所述多效膜蒸餾系統(tǒng)的蒸汽出口連通的一蒸汽流路，所述蒸汽流路與所述預(yù)熱裝置連接，用以對(duì)預(yù)熱裝置供熱；真空栗9，用以提供負(fù)壓，并將膜組件內(nèi)水蒸汽抽出；蒸汽壓縮機(jī)12，用以壓縮蒸汽，進(jìn)而提高蒸汽溫度；液體熱栗15，用以提高液體溫度。還包括用以存儲(chǔ)原料液的原料液儲(chǔ)槽19，用以收集多效膜蒸餾系統(tǒng)的滲漏液的滲漏液儲(chǔ)槽20，與預(yù)熱裝置的末端連接的，用以收集成品液的成品液儲(chǔ)槽17 ;以及設(shè)置在原料液流路、蒸汽流路及預(yù)熱裝置中用以輔助換熱的多套調(diào)節(jié)閥門和栗。
[0029]其中，預(yù)熱裝置包括:二段換熱器10，二段冷凝水儲(chǔ)槽11，三段換熱器13，三段冷凝水儲(chǔ)槽14 ;二段冷凝水儲(chǔ)槽11及三段冷凝水儲(chǔ)槽13混合后與低溫液體熱栗15入口相連，經(jīng)過液體熱栗15升溫后液體由液體熱栗15出口進(jìn)入到一段換熱器16，對(duì)原料液進(jìn)行一段預(yù)熱。從圖1可以看出，在原料液進(jìn)入調(diào)節(jié)池I之前，一段換熱器16、二段換熱器10及三段換熱器13依次設(shè)置在原料液流路上。
[0030]通過上述預(yù)熱裝置的布置方式，蒸汽首先經(jīng)過二段換熱器10，可以初步將水蒸汽冷凝為液態(tài)水，一方面對(duì)原料液進(jìn)行換熱，另一方面可以有效降低進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)12的蒸汽量，進(jìn)而降低后續(xù)負(fù)荷，由于經(jīng)過二段和三段預(yù)熱后原料液溫度升高，與二段冷凝水儲(chǔ)槽11和三段冷凝水儲(chǔ)槽14混合后的混合液體溫差較小，換熱效率低，因此將二段冷凝水儲(chǔ)槽11和三段冷凝水儲(chǔ)槽14混合后的混合液體經(jīng)過液體熱栗15升溫后進(jìn)入一段換熱器16，實(shí)現(xiàn)更高的換熱效率，同時(shí)也更有利于降低產(chǎn)水槽17內(nèi)的產(chǎn)水溫度，有利于回用。
[0031]調(diào)節(jié)池