低粘气体鼓泡真空强化直接接触式膜蒸馏海水淡化装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种低粘气体鼓泡真空强化直接接触式膜蒸馏海水淡化装置，涉及海水淡化技术领域。所述海水淡化装置包括膜蒸馏装置、低粘气体循环回路、海水循环回路和淡水循环回路；所述膜蒸馏装置包括：热海水流道、淡水流道和疏水透气膜；所述海水循环回路包括：海水加热器、海水存储罐、浓盐水存储罐、海水循环泵、第一换热器和第二换热器；所述淡水循环回路包括：淡水循环泵、淡水存储罐和真空泵；所述低粘气体循环回路包括：气体压缩机、低粘气体存储罐、气体风机。本发明专利技术不仅考虑了鼓泡过程中低粘气体对热海水湍流的持续扰动，同时在宏观压差的作用下也增强了低粘气体对蒸气跨膜输运的带动能力。

【技术实现步骤摘要】
低粘气体鼓泡真空强化直接接触式膜蒸馏海水淡化装置
本专利技术涉及海水淡化
，具体涉及一种低粘气体鼓泡真空强化直接接触式膜蒸馏海水淡化装置。
技术介绍
目前，全球许多国家都迫切需要纯净、干净的饮用水，水资源短缺已成为受全球变暖进一步影响的一个重大环境问题。随着世界人口的迅速增长，海水淡化越来越被认为是必要和可行的。为了进一步的节约能源，提高产水的水质，膜蒸馏海水淡化技术越来越被人们重视。压缩空气鼓泡是膜蒸馏海水淡化传质过程强化的一种手段，例如在专利CN101874984A和CN200810052864.2中，原水侧由于压缩空气的加入使得原水在膜组件中的流动湍动性更强，从而降低边界层的浓差极化和温差极化，起到强化传质过程的作用。但是，目前膜蒸馏海水淡化装置的水蒸气跨膜渗透速率仍然不高，海水淡化的效率有待提高。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提出一种低粘气体鼓泡真空强化直接接触式膜蒸馏海水淡化装置，解决了膜蒸馏海水淡化装置的水蒸气跨膜渗透速率有待提升的问题。(二)技术方案本专利技术提供了一种低粘气体鼓泡真空强化直接接触式膜蒸馏海水淡化装置，所述海水淡化装置包括：膜蒸馏装置、低粘气体循环回路、海水循环回路和淡水循环回路；所述膜蒸馏装置包括：热海水流道、淡水流道和疏水透气膜；所述热海水流道与淡水流道并排交替设置，相邻的热海水流道与淡水流道之间通过疏水透气膜隔开；所述海水循环回路包括：海水加热器、海水存储罐、浓盐水存储罐、海水循环泵、第一换热器和第二换热器；所述淡水循环回路包括：淡水循环泵、淡水存储罐和真空泵；所述低粘气体循环回路包括：气体压缩机、低粘气体存储罐、气体风机；所述低粘气体循环回路内充满低粘气体，所述低粘气体为动力粘度较低的不可凝性气体。优选的，所述低粘气体采用氢气。优选的，所述的淡水存储罐内填充有气体和淡水，气液体积比为1％～20％，处于封闭状态，真空泵抽取淡水存储罐内部空气后在淡水循环回路形成一定的真空度。优选的，所述淡水循环回路内的真空度为0～0.1MPa。优选的，所述海水加热器后设置有流量控制阀。优选的，所述热海水流道的低粘气体入口处设置有气体喷嘴。优选的，所述气体喷嘴并排设置，其并列间距范围为20mm-60mm，喷嘴直径范围为2mm-8mm。优选的，所述疏水透气膜的类型取决于膜蒸馏装置的直接接触形式，包括：疏水透气平板膜、疏水透气中空纤维膜、疏水透气管式膜。(三)有益效果本专利技术提供了一种低粘气体鼓泡真空强化直接接触式膜蒸馏海水淡化装置。与现有技术相比，具备以下有益效果：本专利技术中，所述海水淡化装置通过将低粘气体鼓泡与真空强化有效的结合在一起，大幅提升了水蒸气的跨膜渗透速率；通过真空泵的作用，渗透侧形成低压状态，此时的传质驱动力以膜两侧的蒸气压差和宏观压差共同主导；相对于空气来说，低粘气体能够携带更多水蒸气透过疏水透气膜进入渗透侧，提升了水蒸气的跨膜输运速率；上述说到的蒸气压差和宏观压差虽然对水蒸气透过疏水透气膜的作用不大，但是能够大幅提升低粘气体透过疏水透气膜的速率，从而进一步大幅提升随低粘气体透过疏水透气膜的水蒸气量，大幅增加海水淡化效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1中低粘气体鼓泡真空强化直接接触式膜蒸馏海水淡化装置示意图；其中，膜蒸馏装置1；疏水透气膜2；热海水流道3；淡水流道4；低粘气体5；气体压缩机6；低粘气体存储箱7；气体风机8；流量控制阀9；海水加热器10；海水存储箱11；浓盐水存储箱12；海水循环泵13；换热器14；淡化循环泵15；淡水存储箱16；真空泵17；气体喷嘴18；第一流量计Q1；第二流量计Q2；第三流量计Q3；第四流量计Q4；第五流量计Q5；第一温度计T1；第二温度计T2；第三温度计T3；第四温度计T4；第五温度计T5；第六温度计T6；第一压力计P1；第二压力计P2；第三压力计P3。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请实施例通过提供一种低粘气体鼓泡真空强化直接接触式膜蒸馏海水淡化装置，解决了膜蒸馏海水淡化装置的水蒸气跨膜渗透速率有待提升的问题。本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：大气压下的海水经海水加热器加热后，高温海水作为料液被海水循环泵泵入热海水流道，低粘气体存储箱内的低粘气体通过多个气体喷嘴鼓入料液，具有一定真空度的低温淡水被淡水循环泵泵入淡水流道。由于总压和蒸气压差的存在，一部分水蒸气和低粘气体从料液侧膜面流向渗透侧膜面，当水蒸气遇到低温淡水时会凝结，而低粘气体向上流动并从膜蒸馏装置中排出。与外部大气隔离的淡水箱中充满了水和少量空气，这些空气通过真空泵保持在一定真空度下，从而为淡水流创造了低压状态。第一换热器和第二换热器分别利用膜蒸馏装置排出的浓盐水和淡水对海水进行预热，预热后的海水再经海水加热器再加热后进入膜蒸馏装置。同时，循环的淡水在进入膜蒸馏装置之前先被冷却，经膜蒸馏装置排出且表面附有蒸气的低粘气体被气体压缩机压缩到大气压力之后冷却，蒸气与低粘气体分离并作为一部分水产品。设置必要的参数监控仪表(温度计，压力计，流量计)以测试某个位置上每个回路的温度，压力和流量，并且数据也用于流量控制阀，以在给定条件下保持每个参数的设定值。利用低粘气体作为鼓泡气体，并在渗透侧制造一定真空负压，使得低粘气体既可以优化原水流态，又可以产生跨膜流动的水蒸气携带性强化效应，进一步提高鼓泡过程的强化作用。为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。实施例1：如图1所示，本专利技术提供了一种低粘气体鼓泡真空强化直接接触式膜蒸馏海水淡化装置，所述海水淡化装置包括：膜蒸馏(MD)装置1、低粘气体循环回路、海水循环回路和淡水循环回路；所述膜蒸馏装置1包括：热海水流道3、淡水流道4和疏水透气膜2；所述热海水流道3与淡水流道4并排交替设置，相邻的热海水流道3与淡水流道4之间通过疏水透气膜2隔开；所述海水循环回路包括：海水加热器10、海水存储罐11、浓盐水存储罐12、海水循环泵13、第一换热器14a和第二换热器14b；所述海水循环回路通过管道依次将海水存储罐11、第一换热器14a、海水循环泵13、第二换热器14b、海水加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低粘气体鼓泡真空强化直接接触式膜蒸馏海水淡化装置，其特征在于，所述海水淡化装置包括：膜蒸馏装置(1)、低粘气体循环回路、海水循环回路和淡水循环回路；/n所述膜蒸馏装置(1)包括：热海水流道(3)、淡水流道(4)和疏水透气膜(2)；所述热海水流道(3)与淡水流道(4)并排交替设置，相邻的热海水流道(3)与淡水流道(4)之间通过疏水透气膜(2)隔开；/n所述海水循环回路包括：海水加热器(10)、海水存储罐(11)、浓盐水存储罐(12)、海水循环泵(13)、第一换热器(14a)和第二换热器(14b)；/n所述淡水循环回路包括：淡水循环泵(15)、淡水存储罐(16)和真空泵(17)；/n所述低粘气体循环回路包括：气体压缩机(6)、低粘气体存储罐(7)、气体风机(8)；/n所述低粘气体循环回路内充满低粘气体(5)，所述低粘气体(5)为动力粘度较低的不可凝性气体。/n

【技术特征摘要】
1.一种低粘气体鼓泡真空强化直接接触式膜蒸馏海水淡化装置，其特征在于，所述海水淡化装置包括：膜蒸馏装置(1)、低粘气体循环回路、海水循环回路和淡水循环回路；
所述膜蒸馏装置(1)包括：热海水流道(3)、淡水流道(4)和疏水透气膜(2)；所述热海水流道(3)与淡水流道(4)并排交替设置，相邻的热海水流道(3)与淡水流道(4)之间通过疏水透气膜(2)隔开；
所述海水循环回路包括：海水加热器(10)、海水存储罐(11)、浓盐水存储罐(12)、海水循环泵(13)、第一换热器(14a)和第二换热器(14b)；
所述淡水循环回路包括：淡水循环泵(15)、淡水存储罐(16)和真空泵(17)；
所述低粘气体循环回路包括：气体压缩机(6)、低粘气体存储罐(7)、气体风机(8)；
所述低粘气体循环回路内充满低粘气体(5)，所述低粘气体(5)为动力粘度较低的不可凝性气体。


2.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于，所述低粘气体(5)采用氢气。


3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马庆芬，曹光福，卢辉，樊军庆，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南;46