本發明專利技術涉及一種集成式膜蒸餾組件裝置及方法，該膜蒸餾組件裝置包括膜蒸發和熱量回收兩個部分。其核心部分是由一個以及一個以上并列排放的組件單元組成的，所述組件單元是由膜分離功能層相對應且平行排放的兩片疏水性平板微孔膜組成的膜蒸發單元和由兩個及兩個以上平行排列的換熱中空纖維層組成的熱回收單元共同構成的。本發明專利技術的組件裝置具有蒸發效率和熱回收率高、節能、設備集成化程度高、操作成本低等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種分離裝置，具體涉及膜蒸餾組件裝置及方法。
技術介紹
膜蒸懼(Membrane Distillation以下簡稱MD)技術,兼具了蒸懼法和膜法的優點，是一種在脫鹽、濃縮、結晶、分離、水處理等領域具有廣泛應用前景的技術。由于相變的原因MD被認為是一種熱耗較高的技術，在具備廢熱或廉價熱源的條件下具有成本優勢。為提高MD熱利用效率，本專利技術研制出了一種兼具高效熱量回收功能的 膜蒸餾組件裝置及方法，能夠顯著降低MD水處理過程中的熱耗。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種能夠顯著提高熱利用效率的膜蒸餾組件裝置及方法。本專利技術的技術方案包括膜蒸發和熱量回收兩個部分。如圖I所示，膜蒸餾組件裝置的核心部分是由一個及一個以上并列排放的組件單元組組成的，其特征在于組件單元組是由一個及一個以上并列排放的組件單元組成的，組件單元是由膜分離功能層相對應且平行排放的兩片疏水性平板微孔膜組成的膜蒸發單元和由兩個及兩個以上平行排列的換熱中空纖維層組成的熱回收單元共同構成的。在圖I所示的組件單元內，多個換熱中空纖維層分別平行排列于膜蒸發單元的兩側。所述換熱中空纖維層是由多個換熱中空纖維平行排列而成的。所述組件單元內平板膜之間、中空纖維層之間、平板膜與中空纖維層之間襯以網狀支撐層；所述網狀支撐層內含有液體流道，且具有良好的耐溫性及耐腐蝕性能。在組件單元的兩端，換熱中空纖維之間及其與疏水性平板微孔膜之間是密封的；組件單元內兩側相鄰的疏水性平板微孔膜之間是密封的，形成密閉的液體通道。所述的組件單元內熱回收單元的換熱中空纖維層的排列方式不僅限于圖I所示結構，可為多種形式，其中之一如圖2所示組件單元內熱回收單元的多個換熱中空纖維層平行排列于膜蒸發單元的同一側面。所述的膜蒸餾組件裝置，其結構特征可表述于在組件裝置第一級組件單元組內所有并列的膜蒸發單元的同側端口處設總料液進口，其中每個組件單元的膜蒸發單元另一端的料液出口與其同側的換熱中空纖維相連通，而換熱中空纖維的總料液出口與其同側第二級組件單元組的膜蒸發單元的料液進口相連通，該組件單元組所屬組件單元的膜蒸發單元的料液出口與其同側的換熱中空纖維相連通；以此類推，上一級組件單元組換熱中空纖維的料液出口與其下一級組件單元組內膜蒸發單元的料液進口相連通，每一級組件單元組內組件單元的膜蒸發單元的料液出口都與其同側的換熱中空纖維相連通；直到最后一級組件單元組，其換熱中空纖維的料液出口作為組件裝置的最終料液出口。所述的組件裝置還包括設置于組件槽體上位于換熱中空纖維下側的冷凝液排放口；不同的冷凝液排放口與一個冷凝液排放管道相連接。一種利用上述組件裝置的膜蒸餾方法，其特征在于包括以下過程經過預處理的料液被加熱裝置加熱至50-100°C后通過組件裝置的料液進口輸入到組件裝置內，料液在流過疏水性平板微孔膜表面的過程中蒸發產生蒸氣，蒸氣通過膜孔到達相鄰的換熱中空纖維層，在此與換熱中空纖維內流動的更低溫度的料液進行熱交換，料液被加熱至更高的溫度，同時蒸氣被冷凝為液體，冷凝液從下側的冷凝液排放口排出。料液在流經疏水性平板微孔膜表面的過程中由于液體的蒸發，其溫度呈下降趨勢，同時沿料液流動方向蒸氣的溫度也呈下降趨勢，在膜蒸發單元的料液出口處料液溫度和蒸氣溫度都達到了最低；低溫料液從膜蒸發單元的料液出口進入相鄰的換熱中空纖維，與膜蒸發單元內的料液形成逆流，在換熱中空纖維內料液不斷被從平板微孔膜內釋出的蒸氣所加熱提升至更高的溫度，從換熱中空纖維內流出的具有較高溫度的料液再次進入下一級組件單元組，進行著同樣的蒸發、冷凝、加熱的過程。 從最后一級組件單元組內排出的具有較高濃度的料液，可根據需要再次被加熱后循環進入組件裝置進一步蒸發、濃縮。從組件裝置下側冷凝液排放口排出的冷凝液和少量低溫蒸氣可通過換熱裝置與補充料液、冷卻液進行換熱以回收更多的熱量和獲得更多的冷凝液。在組件裝置運行過程中，真空裝置可與組件裝置冷凝液排放口處的換熱裝置相連接，使組件裝置內產生一定的負壓以提高膜蒸餾效率。根據規模要求，可通過增加組件裝置內組件單元組及組件單元的數量以及組件單元內膜面積和換熱中空纖維的面積來提高單位組件裝置的料液處理量，通過并聯多套組件裝置實現較大規模的料液處理。由此可知在本專利技術的組件裝置內同時進行著膜蒸餾和熱量回收的過程，具有蒸發效率和熱回收率高、節能、設備集成化程度高、操作成本低等優點。附圖說明圖I是組件裝置示意圖1、組件單元(組)，2、組件外殼，3、組件端封，4、網狀支撐層，5、換熱中空纖維，6、疏水性平板微孔膜，7、冷凝液排放口，8、料液進口，9、料液出口，10、冷凝液排放管道。圖2是另一種不同結構形式的組件裝置示意圖結構標識與圖I相同。具體實施例方式如圖1、2所示，經過預處理和加熱至預設溫度的原料液通過料液進口(8)輸入到組件裝置系統的第一級組件單元(I)組，料液在流過疏水性平板微孔膜(6)表面的過程中蒸發產生蒸氣，蒸氣通過膜孔到達相鄰的換熱中空纖維(5)層，在此與換熱中空纖維內流動的更低溫度的料液熱交換，料液被加熱至更高的溫度，同時蒸氣被冷凝為液體，冷凝液從下側的冷凝液排放口(7)排出。料液在流經疏水性平板微孔膜(6)表面的過程中由于液體的蒸發，其溫度呈下降趨勢，同時沿料液流動方向蒸氣的溫度也呈下降趨勢；低溫料液從膜蒸發單元進入相鄰的換熱中空纖維(5)，與膜蒸發單元內的料液形成逆流，在換熱中空纖維(5)內料液不斷被從平板微孔膜￠)內釋出的蒸氣所加熱提升至更高的溫度，從換熱中空纖維(5)內流出的具有較高溫度的料液再次進入下一級組件單元(I)組，進行著同樣的蒸發、冷凝、加熱的過程。從最后一級組件單元(I)組內流出的濃縮料液從料液出口(9)排出組件裝置系統，根據需要也可將濃縮料液再次加熱后循環進入組件裝置進一步蒸發、濃縮。從組件裝置下側冷凝液排放口(7)排出的冷凝液和少量低溫蒸氣可通過換熱裝置與補充料液、冷卻液進行換熱以回收更多的熱量和獲得更多的冷凝液。在組件裝置運行過程中，真空裝置可與組件裝置冷凝液排放口處的換熱裝置相連接，使組件裝置內產生一定的負壓以提高膜蒸餾效率。根據規模要求，可通過增加組件裝置內組件單元組及組件單元(I)的數量以及組 件單元內膜(6)面積和換熱中空纖維(5)的面積來提高單位組件裝置的料液處理量，通過并聯多套組件裝置實現較大規模的料液處理。實施例I 物料液海水；預處理沉淀、沙濾、微濾組件單元組數量5個組件裝置形式如圖I所示物料液進口溫度90°C結果產品為蒸餾水、14%含鹽濃海水，熱回收利用率92%。實施例2物料液含硫酸工業廢水；預處理沉淀、過濾組件單元組數量3個組件裝置形式如圖I所；物料液進口溫度83 °C結果產品為蒸餾水、35%濃硫酸水溶液，熱回收利用率87%。實施例3物料液含硫酸鈉的工業廢水；預處理沉淀、過濾組件單元總數量6個組件裝置形式如圖2所示物料液進口溫度85°C結果產品為蒸餾水、22%硫酸鈉水溶液，熱回收利用率94%。實施例4物料液有機合成廢水(含無機鹽、有機酸鹽及部分其它有機化合物);預處理沉淀、過濾、樹脂吸附組件單元組數量4個 組件裝置形式如圖2所示物料液進口溫度95°C結果產品為蒸餾水(COD < 30mg/L)、固體鹽、濃縮液，熱回收利用率90%。權利要求1.一種膜蒸餾組本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種膜蒸餾組件裝置，是由一個及一個以上并列排放的組件單元組組成的，其特征在于組件單元組是由一個及一個以上并列排放的組件單元組成的，組件單元是由膜分離功能層相對應且平行排放的兩片疏水性平板微孔膜組成的膜蒸發單元和由兩個及兩個以上平行排列的換熱中空纖維層組成的熱回收單元共同構成的。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：董為毅，王麗，位永紅，叢凱麗，
申請(專利權)人：天津海之凰科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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