公布日：2022.09.09
申請日：2022.05.30
分類號：C02F1/44(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，濃縮裝置和濃縮方法；所述濃縮裝置包括冷凝支路、氣液分離支路、排水支路、熱泵系統(tǒng)；所述冷凝支路包括熱水池，與所述熱水池連通的加熱器，與所述加熱器連通的布水裝置，設(shè)置在熱水池側(cè)部的膜濃縮池，設(shè)置在所述膜濃縮池內(nèi)的膜蒸餾組件，與所述膜蒸餾組件連通的冷凝器，以及與所述冷凝器連通的冷凝水罐。本發(fā)明是在負(fù)壓狀態(tài)下以膜蒸餾組件兩側(cè)溫度差為傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力，使熱側(cè)的水蒸氣透過疏水膜孔在冷側(cè)冷凝成液態(tài)水的熱驅(qū)動(dòng)膜過程，根據(jù)熱力學(xué)的逆卡諾原理，熱泵中冷媒的液化放熱，汽化吸熱，從而實(shí)現(xiàn)熱量在系統(tǒng)中循環(huán)使用，將二者有機(jī)結(jié)合形成低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮技術(shù)。
權(quán)利要求書
1.一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，包括：濃縮裝置和濃縮方法；所述濃縮裝置包括冷凝支路、氣液分離支路、排水支路、熱泵系統(tǒng)；其特征是，所述冷凝支路包括熱水池，與所述熱水池連通的加熱器，與所述加熱器連通的布水裝置，設(shè)置在熱水池側(cè)部的膜濃縮池，設(shè)置在所述膜濃縮池內(nèi)的膜蒸餾組件，與所述膜蒸餾組件連通的冷凝器，以及與所述冷凝器連通的冷凝水罐；所述布水裝置設(shè)置在所述膜濃縮池內(nèi)；所述熱水池與膜過濾池連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，其特征是：所述熱水池與加熱器之間連通有注入加熱管路；所述加熱器與布水裝置之間設(shè)有回流管路；所述注入管路上設(shè)有第一循環(huán)水泵；膜過濾池與冷凝器之間設(shè)有注入冷凝管路；所述冷凝器與冷凝水罐之間設(shè)有流通管路；所述流通管路上設(shè)有電動(dòng)閥；所述熱水池內(nèi)設(shè)有液位控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，其特征是：所述氣液分離支路包括設(shè)置在所述冷凝器和第二循環(huán)水泵之間的冷凝管路，以及連接所述冷凝器的氣液分離罐，所述氣液分離罐與所述冷凝器之間設(shè)有分離管路；所述冷凝管路上設(shè)有分離旁通閥、第二循環(huán)水泵和真空射流器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，其特征是：所述排水支路包括與所述第一循環(huán)水泵連通的排水管路，以及設(shè)置在所述排水管路上的排出旁通閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，其特征是：所述熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、儲(chǔ)液罐、氣液分離罐、熱泵控溫管路，以及與壓縮機(jī)連通的換熱器；所述熱泵控溫管路連通換熱器、儲(chǔ)液罐、氣液分離罐、冷凝器，所述冷凝器和儲(chǔ)液罐之間的熱泵控溫管路上還設(shè)有膨脹閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，其特征是：所述冷凝水罐上設(shè)有溢流口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，其特征是：所述濃縮方法包括步驟1、根據(jù)液位控制系統(tǒng)，定時(shí)定量補(bǔ)充熱水池內(nèi)的原水，通過第一循環(huán)水泵的循環(huán)工作，使熱水池內(nèi)的原水在加熱器內(nèi)與高溫冷媒換熱后獲得熱量經(jīng)過回流管路、經(jīng)過布水裝置，進(jìn)入膜濃縮池內(nèi)，通過膜蒸餾組件兩側(cè)溫度差產(chǎn)生的蒸氣壓差為傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力，使熱側(cè)的水蒸氣透過膜蒸餾組件的膜孔經(jīng)過注入冷凝管路在冷凝器內(nèi)冷凝成液態(tài)水進(jìn)入冷凝水罐內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，其特征是：所述濃縮方法包括步驟2、在第二循環(huán)水泵作用下和真空射流器的射流作用下迫使冷凝器及膜蒸餾組件的內(nèi)側(cè)形成真空，從而促使冷凝器內(nèi)的不凝氣體和底部的冷凝水通過冷凝管路進(jìn)入氣液分離罐內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣液分離。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，其特征是：所述濃縮方法包括步驟3、當(dāng)膜濃縮池與熱水池內(nèi)廢水濃度達(dá)到設(shè)定值后，打開第一循環(huán)水泵出口的排出旁通閥，濃鹽水定量排入接通排水管路的濃鹽水收集裝置，從而實(shí)現(xiàn)廢水中水與無機(jī)鹽的高效分離工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，其特征是：所述濃縮方法包括步驟4、關(guān)閉電動(dòng)閥，打開分離旁通閥，開啟第二循環(huán)水泵，實(shí)現(xiàn)膜蒸餾組件的自清洗功能。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的：提供一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。
技術(shù)方案：一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，包括：
濃縮裝置和濃縮方法；
所述濃縮裝置包括冷凝支路、氣液分離支路、排水支路、熱泵系統(tǒng)；
所述冷凝支路包括熱水池，與所述熱水池連通的加熱器，與所述加熱器連通的布水裝置，設(shè)置在熱水池側(cè)部的膜濃縮池，設(shè)置在所述膜濃縮池內(nèi)的膜蒸餾組件，與所述膜蒸餾組件連通的冷凝器，以及與所述冷凝器連通的冷凝水罐；
所述布水裝置設(shè)置在所述膜濃縮池內(nèi)；
所述熱水池與膜過濾池連通。
所述布水裝置為穿孔布水器。
所述膜蒸餾組件為疏水膜，所述疏水膜由疏水性多孔材質(zhì)組成，包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)膜的一種或幾種組合。
該疏水膜的孔徑大小為0.01μm-1μm，表面接觸角為110°-155°，具有極強(qiáng)的疏水特性和機(jī)械強(qiáng)度。
本系統(tǒng)中的蒸發(fā)溫度介于30℃-50℃，裝機(jī)功率介于10kW-200kW，熱泵能效比大于9，具有高效能量利用效率的特點(diǎn)。
系統(tǒng)中壓縮機(jī)的制冷劑可以是R410A、R22的一種或兩種組合，配比視蒸發(fā)工況可調(diào)節(jié)。
疏水膜的進(jìn)水側(cè)水溫控制在35℃-75℃，高效推動(dòng)膜蒸餾過程運(yùn)行。
在膜蒸餾濃縮池內(nèi)設(shè)第一循環(huán)水泵實(shí)現(xiàn)高效換熱；
膜蒸餾濃縮池內(nèi)底部設(shè)穿孔補(bǔ)水器，實(shí)現(xiàn)熱水的均勻上升，保證傳熱均勻。
在膜蒸餾濃縮池內(nèi)設(shè)擋板，可有效防止進(jìn)水與熱水的短流
使用液位控制系統(tǒng)控制進(jìn)出水水量
膜池內(nèi)接感應(yīng)器探頭，實(shí)時(shí)控制膜池內(nèi)的無機(jī)鹽含量。
在進(jìn)一步實(shí)施例中，所述熱水池與加熱器之間連通有注入加熱管路；
所述加熱器與布水裝置之間設(shè)有回流管路；
所述注入管路上設(shè)有第一循環(huán)水泵；
膜過濾池與冷凝器之間設(shè)有注入冷凝管路；
所述冷凝器與冷凝水罐之間設(shè)有流通管路；
所述流通管路上設(shè)有電動(dòng)閥；
所述熱水池內(nèi)設(shè)有液位控制系統(tǒng)。
所述液位控制系統(tǒng)包括兩組液位傳感器，閉合閥，以及外接的原水源；兩組液位傳感器一組為高位液位傳感器，一組為低位液位傳感器；
當(dāng)原水至低位液位傳感器下方時(shí)，開啟閉合閥，注入原水，直至原水沒過高位液位傳感器，進(jìn)而關(guān)閉閉合閥，進(jìn)而完成補(bǔ)水工作。
在進(jìn)一步實(shí)施例中，所述氣液分離支路包括設(shè)置在所述冷凝器和第二循環(huán)水泵之間的冷凝管路，以及連接所述冷凝器的氣液分離罐，所述氣液分離罐與所述冷凝器之間設(shè)有分離管路；
所述冷凝管路上設(shè)有分離旁通閥、第二循環(huán)水泵和真空射流器。
在進(jìn)一步實(shí)施例中，所述排水支路包括與所述第一循環(huán)水泵連通的排水管路，以及設(shè)置在所述排水管路上的排出旁通閥。
在進(jìn)一步實(shí)施例中，所述熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、儲(chǔ)液罐、氣液分離罐、熱泵控溫管路，以及與壓縮機(jī)連通的換熱器；
所述熱泵控溫管路連通換熱器、儲(chǔ)液罐、氣液分離罐、冷凝器，所述冷凝器和儲(chǔ)液罐之間的熱泵控溫管路上還設(shè)有膨脹閥。
在進(jìn)一步實(shí)施例中，所述冷凝水罐上設(shè)有溢流口。
在進(jìn)一步實(shí)施例中，所述濃縮方法包括步驟1、根據(jù)液位控制系統(tǒng)，定時(shí)定量補(bǔ)充熱水池內(nèi)的原水，通過第一循環(huán)水泵的循環(huán)工作，使熱水池內(nèi)的原水在加熱器內(nèi)與高溫冷媒換熱后獲得熱量經(jīng)過回流管路、經(jīng)過布水裝置，進(jìn)入膜濃縮池內(nèi)，通過膜蒸餾組件兩側(cè)溫度差產(chǎn)生的蒸氣壓差為傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力，使熱側(cè)的水蒸氣透過膜蒸餾組件的膜孔經(jīng)過注入冷凝管路在冷凝器內(nèi)冷凝成液態(tài)水進(jìn)入冷凝水罐內(nèi)。
當(dāng)冷凝水罐內(nèi)冷凝水過多，可通過溢流口溢流進(jìn)入外接的廢水回收裝置或排入地下管路內(nèi)。
在進(jìn)一步實(shí)施例中，所述濃縮方法包括步驟2、在第二循環(huán)水泵作用下和真空射流器的射流作用下迫使冷凝器及膜蒸餾組件的內(nèi)側(cè)形成真空，從而促使冷凝器內(nèi)的不凝氣體和底部的冷凝水通過冷凝管路進(jìn)入氣液分離罐內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣液分離。
在進(jìn)一步實(shí)施例中，所述濃縮方法包括步驟3、當(dāng)膜濃縮池與熱水池內(nèi)廢水濃度達(dá)到設(shè)定值后，打開第一循環(huán)水泵出口的排出旁通閥，濃鹽水定量排入接通排水管路的濃鹽水收集裝置，從而實(shí)現(xiàn)廢水中水與無機(jī)鹽的高效分離工作。
在進(jìn)一步實(shí)施例中，所述濃縮方法包括步驟4、關(guān)閉電動(dòng)閥，打開分離旁通閥，開啟第二循環(huán)水泵，實(shí)現(xiàn)膜蒸餾組件的自清洗功能。
有益效果：本發(fā)明公開了一種低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮系統(tǒng)，本發(fā)明是在負(fù)壓狀態(tài)下以膜蒸餾組件兩側(cè)溫度差為傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力，使熱側(cè)的水蒸氣透過疏水膜孔在冷側(cè)冷凝成液態(tài)水的熱驅(qū)動(dòng)膜過程，根據(jù)熱力學(xué)的逆卡諾原理，熱泵中冷媒的的液化放熱，汽化吸熱，從而實(shí)現(xiàn)熱量在系統(tǒng)中循環(huán)使用，將二者有機(jī)結(jié)合形成低溫?zé)岜媚ふ麴s廢水濃縮技術(shù)。
（發(fā)明人：徐靜圓;胡曉勇;蔣本超）
