太阳能-温泉-热泵耦合多级膜蒸馏水处理系统及方法技术方案

本公开提供一种太阳能

【技术实现步骤摘要】
太阳能
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温泉
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热泵耦合多级膜蒸馏水处理系统及方法


[0001]本公开涉及膜蒸馏水净化
，特别涉及太阳能
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温泉
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热泵耦合多级膜蒸馏水处理系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]淡水资源短缺已成为世界范围内的严峻问题之一。在中国的北方、西北、东部等地区的居民面临苦咸水与高氟水的问题。苦咸水主要以地表水和地下水的形式存在，其总溶解固体(TDS)含量一般在1000～10000mg/L之间，因其含盐量高，不宜直接饮用。直接饮用苦咸水可导致腹泻、皮肤过敏、肾结石、氟斑牙甚至中毒等危害。
[0004]专利技术人发现，膜蒸馏(Membrane Distilation，MD)是一种具有广泛应用前景的新型高效膜分离技术，可用于海水和苦咸水的淡化处理。但是，由于膜蒸馏过程中需要能源驱动，尤其对于较大数量的水淡化处理，需要耗费更多的能源；目前存在采用热泵系统进行海水和苦咸水的淡化处理，但是其仍存在耗能较大的问题，难以在满足节能环保的前提下、达到提高膜蒸馏系统的经济效益的需求。

技术实现思路

[0005]本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种太阳能
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温泉
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热泵耦合多级膜蒸馏水处理系统及方法，利用太阳能、温泉地热与热泵耦合驱动膜蒸馏系统，达到将温泉与苦咸水经济节能、高采收率地净化提纯并处理为饮用水的目的。
[0006]本公开的第一目的是提供一种太阳能
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温泉
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热泵耦合多级膜蒸馏水处理系统，采用以下技术方案：
[0007]包括：
[0008]原料水热泵系统，被配置为通过热泵系统对获取的温泉水和/或苦咸水进行预热；
[0009]多级膜蒸馏系统，被配置为获取预热后的温泉水和/或苦咸水进行膜蒸馏，利用热泵系统对膜组件冷侧进行冷凝；
[0010]回热系统，被配置为获取膜蒸馏后膜组件热侧的料液进行加热并重新输入多级膜蒸馏系统；
[0011]蒸馏后处理系统，被配置为膜蒸馏后的冷凝水和高浓度料液废水进行处理加工后输出产品。
[0012]进一步地，所述原料水热泵系统包括温泉热泵系统和苦咸水热泵系统，温泉热泵系统和苦咸水热泵系统均包括对应的热泵系统。
[0013]进一步地，所述温泉热泵系统还包括温泉水供水机构，用于获取温泉水并与热泵系统换热后输入到多级膜蒸馏系统中；苦咸水热泵系统还包括苦咸水供水系统，用于获取苦咸水并与热泵系统换热后输入到多级膜蒸馏系统中。
[0014]进一步地，所述原料水热泵系统与多级膜蒸馏系统之间设有膜蒸馏料液前处理系
统，用于对预热后的温泉水和/或苦咸水进行前置处理后输入到多级膜蒸馏系统。
[0015]进一步地，所述多级膜蒸馏系统包括至少两组膜蒸馏子系统，所有的膜蒸馏子系统通过管路并联布置，每组膜蒸馏子系统内均设有与热泵系统换热的膜蒸馏组件，膜蒸馏组件通过膜组件对温泉水和/或苦咸水进行膜蒸馏。
[0016]进一步地，所述多级膜蒸馏系统包括至少两组膜蒸馏子系统，所有的膜蒸馏子系统通过管路并联或串联布置，每组膜蒸馏子系统内均设有与热泵系统换热的膜蒸馏组件，子系统内膜组件可再进行串并联设置。膜蒸馏组件通过膜组件对温泉水和/或苦咸水进行膜蒸馏。
[0017]进一步地，所述回热系统包括太阳能集热器，其一端连通膜蒸馏组件，另一端连通多级膜蒸馏系统入口，用于对膜蒸馏后膜组件热侧的料液进行加热。
[0018]进一步地，还包括供能系统，供能系统连接原料水热泵系统、多级膜蒸馏系统、回热系统及蒸馏后处理系统，用于为其供能。
[0019]进一步地，还包括供能系统，供能系统连接原料水热泵系统、多级膜蒸馏系统、回热系统及蒸馏后处理系统，用于为其供能。
[0020]本公开的第二目的是提供太阳能
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温泉
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热泵耦合多级膜蒸馏水处理方法，利用如上所述的太阳能
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温泉
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热泵耦合多级膜蒸馏水处理系统，包括以下步骤：
[0021]通过热泵系统对获取的温泉水/或苦咸水进行预热；
[0022]获取预热后的温泉水和/或苦咸水进行膜蒸馏，利用热泵系统对膜组件冷侧进行冷凝；
[0023]获取膜蒸馏后膜组件热侧的料液进行加热并重新输入多级膜蒸馏系统；
[0024]膜蒸馏后的冷凝水和高浓度料液废水进行处理加工后输出产品。
[0025]进一步地，通过多级并联膜蒸馏子系统对预热后的温泉水和/或苦咸水进行膜蒸馏处理。
[0026]与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：
[0027]利用太阳能辅助耦合地热与热泵技术供给温泉与苦咸水净化的膜蒸馏多级系统。膜蒸馏系统处理苦咸水具有设备简单、体积小、常压下进行、操作方便，化学稳定性好、产水纯净，可处理极高浓度含盐水，无需加热到沸点等优点。而利用可再生能源可有效提高能源利用率并节约成本。
附图说明
[0028]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0029]图1为本公开实施例1、2中处理系统的整体结构示意图；
[0030]图2为本公开实施例1、2中太阳能供电系统连接结构示意图；
[0031]图中，1、温泉水抽水井，2、热侧给水泵，3、冷凝器a，4、压缩机a，5、蒸发器a，6、膨胀阀a，7、阀门a，8、阀门b，9、流量计a，10、苦咸水池，11、苦咸水给水泵，12、冷凝器b，13、压缩机b，14、蒸发器b，15、膨胀阀b，16、阀门c，17、储水池，18、储水给水泵，19、阀门d，20、流量计b，21、预处理器，22、滤芯，23、温度计a,24、温度计b，25、总进阀门，26、总进流量计，27、第一级热进阀门，28、第一级热进流量计，29、第一级热进温度计，30、第一级膜组件，31、第一级
热出温度计，32、第一级冷进流量计，33、第一级冷进温度计，34、第一级冷进阀门，35、第一级冷出温度计，36、第一级冷出阀门，37、第一级膜组件热侧，38、第一级膜组件膜，39、第一级膜组件冷侧，40、第二级热进阀门，41、第二级热进流量计，42、第二级热进温度计，43、第二级膜组件，44、第二级热出温度计，45、第二级冷进阀门，46、第二级冷进流量计，47、第二级冷进温度计，48、第二级冷出温度计，49、第二级冷出阀门，50、第N级热进阀门，51、第N级热进流量计，52、第N级热进温度计，53、第N级膜组件，54、第N级热出温度计，55、第N级冷进阀门，56、第N级冷进温度计，57、第N级冷进流量计，58、第N级冷出温度计，59、第N级冷出阀门，60、冷侧出水环阀门，61、加药装置，62、产品水流量计，63、产品水，64、冷侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.太阳能
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温泉
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热泵耦合多级膜蒸馏水处理系统，其特征在于，包括：原料水热泵系统，被配置为通过热泵系统对获取的温泉水和/或苦咸水进行预热；多级膜蒸馏系统，被配置为获取预热后的温泉水和/或苦咸水进行膜蒸馏，利用热泵系统对膜组件冷侧进行冷凝；回热系统，被配置为获取膜蒸馏后膜组件热侧的料液进行加热并重新输入多级膜蒸馏系统；蒸馏后处理系统，被配置为膜蒸馏后的冷凝水和高浓度料液废水进行处理加工后输出产品。2.如权利要求1所述的太阳能
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温泉
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热泵耦合多级膜蒸馏水处理系统，其特征在于，所述原料水热泵系统包括温泉热泵系统和苦咸水热泵系统，温泉热泵系统和苦咸水热泵系统均包括对应的热泵系统。3.如权利要求2所述的太阳能
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温泉
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热泵耦合多级膜蒸馏水处理系统，其特征在于，所述温泉热泵系统还包括温泉水供水机构，用于获取温泉水并与热泵系统换热后输入到多级膜蒸馏系统中；苦咸水热泵系统还包括苦咸水供水系统，用于获取苦咸水并与热泵系统换热后输入到多级膜蒸馏系统中。4.如权利要求1所述的太阳能
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温泉
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热泵耦合多级膜蒸馏水处理系统，其特征在于，所述原料水热泵系统与多级膜蒸馏系统之间设有膜蒸馏料液前处理系统，用于对预热后的温泉水和/或苦咸水进行前置处理后输入到多级膜蒸馏系统。5.如权利要求1所述的太阳能
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温泉
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热泵耦合多级膜蒸馏水处理系统，其特征在于，所述多级膜蒸馏系统包括至少两组膜蒸馏子系统，所有的膜蒸馏子系统通过管路并联布置，每组膜蒸馏子系统内均设有与热泵系统换热的膜蒸馏...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩吉田，朱晓璇，朱万超，陈常念，邵莉，葛艺，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：