膜蒸馏系统及膜蒸馏方法技术方案

本发明专利技术的提供了一种膜蒸馏系统，包括进料装置和膜组件，以及与膜组件连接的产水装置，还包括设置在从进料装置通向膜组件的进料液管上的扰动模块。本发明专利技术的目的在于提供一种无需对膜组件内部进行改造即可消除浓差极化现象的膜蒸馏系统。本发明专利技术还提供了一种膜蒸馏方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种废水的处理装置，更具体地，涉及一种膜蒸馏系统及膜蒸馏方法。
技术介绍
膜蒸馏(Membranedistillation，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、蒸气空间小，因而其能够脱除更高浓度的盐分以及具有更高的脱盐率。通常上，膜蒸馏所采用的为微孔疏水膜，虽然基于膜蒸馏所用的抗污染能力较强的微孔疏水膜的传质机理，但也不可避免地形成膜污染，膜蒸馏所用微孔疏水膜的污染主要为膜面污染，膜孔内污染相对较少。与渗透汽化过程一样，膜蒸馏是热量和质量同时传递的过程，是有相变的膜过程，传质推动力为膜两侧透过组分的蒸气压差，温差极化与浓差极化现象也会同时产生，从而对膜蒸馏的过程产生不利影响，因此要尽量避免或降低温差极化与浓差极化现象。避免或降低膜污染、温差极化、浓差极化等的常规做法是采用循环系统，使热的进料液循环流动起来，便于在膜表面形成流场，但是针对大规模的膜蒸馏工艺而言，循环系统的能耗较高，造成水处理的经济成本较高。消除浓差极化现象的其他方法还有在膜组件内进行扰动的方法。在现有技术中，已经有使用扰动的方法消除浓差极化现象，例如中国专利CN105642120A，提出一种膜蒸馏的扰动方式，扰动方式为鼓入空气或者采用超声波进行扰动，虽然通过膜组件内部的扰动减少了浓差极化现象，但是该扰动方式需要对膜组件内部进行改造，额外增加扰动装置，增加了设备的使用难度和使用成本。
技术实现思路
针对相关技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种无需对膜组件内部进行改造即可消除浓差极化现象的膜蒸馏系统。本专利技术的一方面提供了一种膜蒸馏系统，包括进料装置和膜组件，以及与膜组件连接的产水装置，还包括设置在从进料装置通向膜组件的进料液管上的扰动模块。根据本专利技术，扰动模块包括设置在进料液管上的气液混合装置、与气液混合装置连接的控制装置、以及与控制装置连接的气体供给装置。根据本专利技术，气液混合装置的进气端设置有只允许扰动气体通过而不允许进料液通过的第一单向组件，气液混合装置的进料端设置有只允许进料液通过而不允许扰动气体通过的第二单向组件。根据本专利技术，第一单向组件为止回阀和/或单向材料；第二单向组件为止回阀和/或单向材料。根据本专利技术，气液混合装置的出口端和/或进气端设置有滤网。根据本专利技术，气体供给装置通过控制装置向气液混合装置提供扰动气体，扰动气体为惰性气体。另一方面，本专利技术提供了一种膜蒸馏方法，包括如下步骤：S10，将进料装置中的进料液输入进料管道中；S20，将进料液在进入膜组件之前的进料管道上与来自扰动模块的扰动气体混合；S30，与扰动气体混合的进料液在膜组件中进行膜蒸馏。根据本专利技术，随着进料液的流量或盐浓度值的增加，通过扰动模块的控制装置呈梯度增加扰动气体的扰动气量。根据本专利技术，扰动气体的扰动气量的增加方式为：当0＜进料液的盐浓度值≤5％时，气水比值为：0.2～0.8；当5％＜进料液的盐浓度值≤10％时，气水比值为：0.8～1.2；当10％＜进料液的盐浓度值≤15％时，气水比值为：1.0～1.3；当进料液的盐浓度值在＞15％时，气水比值为：1.2～1.5；其中，气水比值为扰动气体的进气流量与进料液的流量的比值。根据本专利技术，通过扰动模块的控制装置设定扰动气体的加入方式，加入方式包括连续式扰动和间歇式扰动。根据本专利技术，在如下情形时采用连续式扰动：当进料液的盐浓度值＞20％时；或者当进料液中摩尔质量＞70g/mol的离子含量浓度值之和＞10000mg/L时；或者当15％＜进料液的盐浓度值≤20％时，且进料液中摩尔质量＞70g/mol的离子含量浓度值之和在5000～10000mg/L时；在如下情形时采用间歇式扰动：当进料液的盐浓度值＜15％时；或者当15％＜进料液的盐浓度值≤20％时，且摩尔质量＞70g/mol的离子含量浓度值之和＜5000mg/L时。根据本专利技术，间歇式扰动中扰动气体的扰动频率和扰动时间随着进料液的盐度值的增加而呈梯度增加。根据本专利技术，摩尔质量＞70g/mol的离子包括SO42-、PO43-、SiO32-中的一种或几种。根据本专利技术，扰动气体的扰动频率和扰动时间设定为：当0＜进料液的盐浓度值≤5％时，扰动频率为0.2～0.5次/min，扰动时间为3～5s/次；当5％＜进料液的盐浓度值≤10％时，扰动频率为0.5～1次/min，扰动时间为5～10s/次；当10％＜进料液的盐浓度值≤15％时，扰动频率为1～2次/min，扰动时间为5～10s/次；当15％＜进料液的盐浓度值≤20％时，且摩尔质量＞70g/mol的离子含量浓度值之和＜5000mg/L时，扰动频率为2～5次/min，扰动时间为5～10s/次。本专利技术的有益技术效果在于：本专利技术提供的膜蒸馏系统及膜蒸馏方法，在进料装置和膜组件之间的进料液管道上采用外接扰动模块进行鼓气扰动的方法，与传统的扰动方式相比，实现了降低浓差极化现象的同时，没有对膜组件的内部构造进行额外的改造，提高了膜蒸馏系统的使用稳定性，同时也降低了膜蒸馏系统的使用难度和使用成本。附图说明图1是本专利技术的膜蒸馏系统的第一实施例的示意图。图2是膜蒸馏系统的气液混合装置的第一实施例的示意图。图3是膜蒸馏系统的气液混合装置的第二实施例的示意图。图4是本专利技术的膜蒸馏系统的第二实施例的示意图。图5是本专利技术的膜蒸馏系统的第三实施例的示意图。图6是本专利技术的膜蒸馏系统的第四实施例的示意图。图7是本专利技术的膜蒸馏方法的流程图。具体实施方式参考附图公开示出的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅为可以以各种和替代形式显示的实施例。附图未必按比例绘制，并且可能放大或缩小一些特征来显示特定部件的细节。所公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而是作为用于教导本领域技术人员如何实践本公开的代表性基础。参考图1，在本专利技术的第一实施例中，本专利技术的提供了一种膜蒸馏系统，包括构成循环回路的进料装置11和膜组件15，以及与膜组件15连接的产水装置16，其特征在于，还包括设置在从进料装置11通向膜组件15的进料液管上的扰动模块。根据本专利技术，扰动模块包括设置在进料液管上的气液混合装置14、与气液混合装置14连接的控制装置13、以及与控制装置13连接的气体供给装置12。进料装置11用来输出热态的进料液，膜组件15的作用是接收热态的进料液然后过滤并产生蒸气，产水装置16用来收集膜组件15处理后的干净水。此外，在本专利技术中，在进料装置和膜组件之间的进料液管道上采用外接扰动模块进行鼓气扰动的方法，气体供给装置12用来提供扰动气体，控制装置13用来控制扰动气体的扰动频率、扰动时间、扰动气量，气液混合装置14用来使得上述扰动气体与上述热态的进料液混合。本专利技术通过在膜组件15前面的进料液主管路上增加外接的扰动模块，消除了膜组件热液侧的浓差极化现象，提高了膜通量和工艺的产水量，降低了水处理成本。与现有的通过扰动方法降低浓差极化现象相比，减少了因增加扰动装置而对膜组件的改动，提高了装置和系统稳定性、降低了能耗。此外，也减少了膜组件清洗频率，降低了膜污染几率，简化了系统设备安装调试过程，提高了工艺的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜蒸馏系统，包括进料装置和膜组件，以及与所述膜组件连接的产水装置，其特征在于，还包括设置在从所述进料装置通向所述膜组件的进料液管上的扰动模块。

【技术特征摘要】
1.一种膜蒸馏系统，包括进料装置和膜组件，以及与所述膜组件连接的产水装置，其特征在于，还包括设置在从所述进料装置通向所述膜组件的进料液管上的扰动模块。2.根据权利要求1所述的膜蒸馏系统，其特征在于，所述扰动模块包括设置在所述进料液管上的气液混合装置、与所述气液混合装置连接的控制装置、以及与所述控制装置连接的气体供给装置。3.根据权利要求2所述的膜蒸馏系统，其特征在于，所述气液混合装置的进气端设置有只允许扰动气体通过而不允许进料液通过的第一单向组件，所述气液混合装置的进料端设置有只允许进料液通过而不允许扰动气体通过的第二单向组件。4.根据权利要求3所述的膜蒸馏系统，其特征在于所述第一单向组件为止回阀和/或单向材料；所述第二单向组件为止回阀和/或单向材料。5.根据权利要求2所述的膜蒸馏系统，其特征在于，所述气液混合装置的出口端和/或进气端设置有滤网。6.根据权利要求2所述的膜蒸馏系统，其特征在于，所述气体供给装置通过所述控制装置向所述气液混合装置提供扰动气体，所述扰动气体为惰性气体。7.一种膜蒸馏方法，其特征在于，包括如下步骤：S10，将进料装置中的进料液输入进料管道中；S20，将所述进料液在进入膜组件之前的进料管道上与来自扰动模块的扰动气体混合；S30，与扰动气体混合的所述进料液在膜组件中进行膜蒸馏。8.根据权利要求7所述的膜蒸馏方法，其特征在于，随着所述进料液的流量或盐浓度值的增加，通过所述扰动模块的控制装置呈梯度增加所述扰动气体的扰动气量。9.根据权利要求8所述的膜蒸馏方法，其特征在于，所述扰动气体的扰动气量的增加方式为：当0＜所述进料液的盐浓度值≤5％时，气水比值为：0.2～0.8；当5％＜所述进料液的盐浓度值≤10％时，气水比值为：0.8～1.2；当10％＜所述进料液的盐浓度值≤15％时，气水比值为：1.0～1.3；当所述进料液的盐浓度值＞15％时，气水比值为：1.2～1....

【专利技术属性】
技术研发人员：李金刚，杨彩云，高宝平，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13