[发明专利]一种旋转错流式真空膜蒸馏装置

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，涉及一种海水淡化或含盐水的脱盐处理装置，具体的涉及一种旋转错流式真空膜蒸馏装置。

背景技术

膜蒸馏(Membrane distillation，MD)过程是将膜技术与传统蒸馏技术结合而出现的一种新型淡化除盐技术。与常规蒸馏(distillation)相比，MD的操作温度低，一般在70℃左右温度下操作，无需将溶液加热至沸腾，而且蒸发面积大、蒸汽空间小，因而其能够脱除更高浓度的盐分以及具有更高的脱盐率，膜蒸馏所用的膜为不被待处理溶液润湿的疏水微孔膜，即只有蒸汽能够进入膜孔，液体不能透过膜孔，膜蒸馏是有相变的膜过程，膜两侧透过组分的蒸汽压差为传质的推动力。

膜蒸馏一般可分为四种类型：直接接触式膜蒸馏(DCMD)、气隙式膜蒸馏(AGMD)、真空式膜蒸馏(VMD)、气扫式膜蒸馏(SGMD)。其中真空膜蒸馏是膜蒸馏的一种新型操作方式，它通过在膜的透过侧抽真空，同时将蒸汽抽离膜器外进行冷凝操作，由于膜的透过侧没有冷流体，故其传热损失较其他的膜蒸馏过程较小，传热效率更高，而且真空膜蒸馏的膜两侧气体压差比其他的膜蒸馏过程大，因而，膜孔内的蒸汽传质速度快，因此真空膜蒸馏相比其他的膜蒸馏过程又具有更大的传质通量。

目前，国内外现有的膜蒸馏技术都采用静态的中空纤维式膜组件和板框式膜组件，靠鼓风曝气等措施来形成错流，例如中国专利号CN101664642A一种鼓气减压膜蒸馏和专利CN101659451A一种气提式膜蒸馏高盐水处理方法，都是采用曝气来消除浓差极化和温差极化，能耗高，疏水性中空纤维膜膜丝易断。专利号CN 102417210A一种浸没式真空膜蒸馏装置及其污水处理方法也是采用的静态的疏水性中空纤维或板框式膜组件，溶气泵来提供均匀微小气泡形成错流，解决了曝气操作中的断丝问题，但是微小气泡扰动作用小，不利于消除浓差和温差极化。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种旋转错流式膜蒸馏装置。本发明将疏水性平板透气膜贴在中空膜组元两侧，由中空轴转动带动透气膜运动起来，由于旋转运动离心力、水力剪切力及强烈的水流湍动作用，减轻膜蒸馏膜表面浓差极化和温差极化的影响，同时减少盐结晶、结垢、凝胶层和有机物等的污染，延长末的清洗周期和使用寿命。

不同于前述专利，本发明变静态透气膜为动态透气膜，旋转运动产生的错流效率高，能耗比鼓风曝气形成的错流低；同时，透气膜旋转运动时实现膜表面的自我清洗，减少膜污染。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种旋转错流式真空膜蒸馏装置，其包括：原水储水箱、原水加热水箱、冷凝器、冷却水水箱、真空缓冲罐、真空泵和产水箱；所述原水加热水箱中设有旋转错流式疏水性膜组件，所述原水储水箱与所述原水加热水箱连接，所述旋转错流式疏水性膜组件与所述冷凝器相连，所述冷凝器分别与所述真空缓冲罐和产水箱相连，所述真空缓冲罐与真空泵相连。

优选的，所述旋转错流式疏水性膜组件中包括疏水性平板透气膜，所述疏水性平板透气膜的材质包括以下一种或几种：PTFE、PVDF、PP。

优选的，所述旋转错流式疏水性膜组件还包括：若干个中空过滤膜组元和中空轴，所述疏水性平板透气膜贴在所述中空过滤膜组元两侧，若干个所述过滤膜组元与所述中空轴相连通。

优选的，所述旋转错流式疏水性膜组件是程控自动旋转运行的。

优选的，所述旋转错流式疏水性膜组件程控旋转运行时，所述旋转错流式疏水性膜组件运动与液体形成强力错流，消除浓差极化，热浓水在所述疏水性平板透气膜外，水蒸汽则在所述真空泵的作用下透过所述疏水性平板透气膜进入所述中空过滤膜组元、中空轴，随后进入相连的所述冷凝器中。

优选的，还包括原水加热水箱排气阀和原水加热水箱排污阀，所述原水加热水箱排气阀和所述原水加热水箱排污阀均设置在所述原水加热水箱上。

优选的，还包括原水进水泵和冷却水进水泵，所述原水进水泵设置在所述原水储水箱和所述原水加热水箱之间，所述冷却水进水泵设置在所述冷凝器和所述冷却水水箱之间。

优选的，还包括原水储水箱液位计、原水加热水箱液位计、冷却水水箱液位计和产水箱液位计，所述原水储水箱液位计设置在所述原水储水箱中，所述原水加热水箱液位计设置在所述原水加热水箱中，所述冷却水水箱液位计设置于所述冷却水水箱中，所述产水箱液位计设置于所述产水箱中。