集成浓缩系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及膜处理技术领域，尤其是涉及一种集成浓缩系统和方法。集成浓缩系统包括水源热泵、多效膜蒸馏单元和冷却单元；水源热泵包括热端换热器、冷端换热器和媒介内循环单元；热端换热器与冷端换热器通过媒介内循环单元实现热量转移；多效膜蒸馏单元包括原料箱、多效膜蒸馏组件和末效换热器；热端换热器的料液进口与原料箱相连通，热端换热器的料液出口与多效膜蒸馏组件的首效膜蒸馏组件的进料口相连通；末效换热器的冷却水流路与冷端换热器的冷却水流路相连通；冷却单元分别与冷端换热器的冷却水流路和末效换热器的冷却水流路连接以构成循环回路。本发明专利技术兼顾多效膜蒸馏单元的产能和热泵的COP，同时可降低冷却单元的蒸发负荷，起到减排的效果。起到减排的效果。起到减排的效果。

【技术实现步骤摘要】
集成浓缩系统和方法


[0001]本专利技术涉及膜处理
，尤其是涉及一种集成浓缩系统和方法。

技术介绍

[0002]随着经济的不断发展，生产活动产生的含盐废水、含酸废水的量持续上升，企业开展废水的资源化回用，废水的浓缩减量是水资源回收的必要一环。反渗透、正渗透、高压反渗透、电渗析等技术可以回收一部分水，当废水含盐量或含酸量高于15％时，上述技术将出现问题，不再适用。热法技术，比如多效蒸发、MVR蒸发等，用来浓缩高盐高酸废水，进一步回收水资源。但传统热法技术也存在腐蚀、占地大、能耗高等问题。膜蒸馏技术是膜法与热法相结合的一种分离技术，已经被研究和进行商业化应用20多年，在近10年里，膜蒸馏技术在蒸发领域已经逐步实现了工程化应用，多效膜蒸馏和多效膜蒸馏
‑
MVR技术比传统多效蒸发和MVR蒸发在能耗上都低30％以上，并且耐腐蚀。但在没有蒸汽或蒸汽贵的地方，这些蒸发技术很难推广应用。由于膜蒸馏运行温度低，所以热泵和膜蒸馏集成技术得到高校院所和工程研发人员的关注，通过把热泵与膜蒸馏技术集成，热泵可以把低温低品热源通过电能做功转化为高温热能为膜蒸馏供热，能与膜蒸馏集成的热泵技术有多种形式，通常采用的是水源或气源压缩式热泵。通过内置或外置换热器把膜蒸馏的热端和冷端与热泵的热端和冷端分别集成，这样热泵把膜蒸馏冷端的低温热量通过电能做功转化为高温热量提供给膜蒸馏的热端使用。但是实际应用中由于料液沸点温升、热损失等原因造成热端和冷端的热负荷不匹配，特别是与多效膜蒸馏集成时，造成热泵制热系数(COP)偏低，不能发挥热泵的最佳节能状态，并且热泵和膜蒸馏现有连接方式复杂，不确定因素多，很难实现工程化应用。
[0003]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于提供集成浓缩系统，可发挥热泵与多效膜蒸馏集成的优势，同时提高热泵的COP。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供集成浓缩方法。
[0006]为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术一方面提供了一种集成浓缩系统，包括：水源热泵、多效膜蒸馏单元和冷却单元；
[0007]所述水源热泵包括热端换热器、冷端换热器和媒介内循环单元；所述热端换热器与所述冷端换热器通过所述媒介内循环单元实现热量从冷端换热器端向向热端换热器端的转移；
[0008]所述多效膜蒸馏单元包括原料箱、多效膜蒸馏组件和末效换热器；
[0009]所述热端换热器的料液进口与所述原料箱相连通，所述热端换热器的料液出口与所述多效膜蒸馏组件的首效膜蒸馏组件的进料口相连通；
[0010]所述末效换热器的冷却水流路与所述冷端换热器的冷却水流路相连通；所述冷却
单元分别与所述冷端换热器的冷却水流路和所述末效换热器的冷却水流路连接以构成循环回路。
[0011]在本专利技术的具体实施方式中，所述循环回路包括第一循环回路和第二循环回路；所述第一循环回路中，所述冷却单元的冷却水出口连接于所述冷端换热器的冷却水流路，所述冷却单元的冷却水入口连接于所述末效换热器的冷却水流路；所述第二循环回路中，所述冷却单元的冷却水出口连接于所述末效换热器的冷却水流路，所述冷却单元的冷却水入口连接于所述冷端换热器的冷却水流路；
[0012]所述循环回路中包括阀切换组件，控制所述阀切换组件实现所述第一循环回路和所述第二循环回路之间的切换。
[0013]在本专利技术的具体实施方式中，所述阀切换组件包括第一切换件、第二切换件、第三切换件和第四切换件；
[0014]所述第一切换件分别与所述冷端换热器的冷却水流路、所述第二切换件、所述第三切换件相连通；所述第二切换件分别与所述第四切换件、所述冷却单元的冷却水出口相连通；所述第三切换件分别与所述第四切换件、所述冷却单元的冷却水入口相连通；所述第四切换件与所述末效换热器的冷却水流路相连通。
[0015]在本专利技术的具体实施方式中，所述冷却单元包括冷却装置和循环泵；所述循环泵设置于所述循环回路上。进一步的，所述循环泵设置于所述冷却装置的冷却水出口与所述第二切换件的流路之间。
[0016]在本专利技术的具体实施方式中，所述第一切换件、所述第二切换件、所述第三切换件和所述第四切换件为三通阀。
[0017]在本专利技术的具体实施方式中，所述循环泵与所述第二切换件之间设置有自控调节阀。
[0018]在本专利技术的具体实施方式中，还包括：控制器，所述控制器与所述阀切换组件相连接；通过所述控制器控制所述阀切换组件，以使所述循环回路进行切换。进一步的，所述控制器与所述自控调节阀相连接，所述控制器根据所述水源热泵的热端换热器的料液出口的料液温度，控制所述自控调节阀的开启比例。
[0019]在本专利技术的具体实施方式中，所述原料箱与所述热端换热器的料液进口的连接管路上设置有阀门。
[0020]在本专利技术的具体实施方式中，所述热端换热器的料液出口与所述多效膜蒸馏组件的首效膜蒸馏组件的进料口的连接管路上设置有流量计。
[0021]在本专利技术的具体实施方式中，所述多效膜蒸馏组件外接有真空装置。
[0022]在本专利技术的具体实施方式中，所述多效膜蒸馏组件的末效膜蒸馏组件外接有浓水收集单元；所述末效换热器外接有产水收集单元。
[0023]本专利技术另一方面还提供了一种集成浓缩方法，包括如下步骤：
[0024]待处理废水由原料箱经热端换热器送入多效膜蒸馏组件的首效膜蒸馏组件中，经多效膜蒸馏组件处理后从末效膜蒸馏组件流出；
[0025]开启冷却单元，使冷却水在末效换热器、冷端换热器和冷却单元之间循环；
[0026]冷端换热器和热端换热器之间通过媒介内循环单元实现热量转移。
[0027]在本专利技术的具体实施方式中，所述首效膜蒸馏组件中的运行温度为40～90℃，真
空压力＜
‑
85kPa。优选的，所述首效膜蒸馏组件中的运行温度为60～85℃，真空压力＜
‑
90kPa。
[0028]在本专利技术的具体实施方式中，所述末效换热器的蒸汽冷却温度＜35℃，优选＜30℃。
[0029]在本专利技术的具体实施方式中，当所述冷却单元中的冷却水的温度≥30℃时，控制阀切换组件，切换至第一循环回路；当所述冷却单元中的冷却水的温度＜30℃时，控制阀切换组件，切换至第二循环回路。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0031](1)本专利技术的集成浓缩系统，将冷却单元、水源热泵的冷端换热器与多效膜蒸馏单元的末效换热器的冷却水流路连通构成循环回路，充分发挥热泵与多效膜蒸馏集成的优势，并提高热泵的COP；
[0032](2)本专利技术的集成浓缩方法，兼顾保持多效膜蒸馏单元的产能和提高热泵的COP，同时可降低冷却单元的蒸发负荷，起到减排的效果。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.集成浓缩系统，其特征在于，包括：水源热泵、多效膜蒸馏单元和冷却单元；所述水源热泵包括热端换热器、冷端换热器和媒介内循环单元；所述热端换热器与所述冷端换热器通过所述媒介内循环单元实现热量从冷端换热器端向热端换热器端的转移；所述多效膜蒸馏单元包括原料箱、多效膜蒸馏组件和末效换热器；所述热端换热器的料液进口与所述原料箱相连通，所述热端换热器的料液出口与所述多效膜蒸馏组件的首效膜蒸馏组件的进料口相连通；所述末效换热器的冷却水流路与所述冷端换热器的冷却水流路相连通；所述冷却单元分别与所述冷端换热器的冷却水流路和所述末效换热器的冷却水流路连接以构成循环回路。2.根据权利要求1所述的集成浓缩系统，其特征在于，所述循环回路包括第一循环回路和第二循环回路；所述第一循环回路中，所述冷却单元的冷却水出口连接于所述冷端换热器的冷却水流路，所述冷却单元的冷却水入口连接于所述末效换热器的冷却水流路；所述第二循环回路中，所述冷却单元的冷却水出口连接于所述末效换热器的冷却水流路，所述冷却单元的冷却水入口连接于所述冷端换热器的冷却水流路；优选的，所述循环回路中包括阀切换组件，控制所述阀切换组件实现所述第一循环回路和所述第二循环回路之间的切换。3.根据权利要求2所述的集成浓缩系统，其特征在于，所述阀切换组件包括第一切换件、第二切换件、第三切换件和第四切换件；所述第一切换件分别与所述冷端换热器的冷却水流路、所述第二切换件、所述第三切换件相连通；所述第二切换件分别与所述第四切换件、所述冷却单元的冷却水出口相连通；所述第三切换件分别与所述第四切换件、所述冷却单元的冷却水入口相连通；所述第四切换件与所述末效换热器的冷却水流路相连通；优选的，所述第一切换件、所述第二切换件、所述第三切换件和所述第四切换件为三通阀。4.根据权利要求3所述的集成浓缩系统，其特征在于，所述冷却单元包括冷却装置和循环泵；所述循环泵设置于所述循环回路上；优选的，所述循环泵设置于所述冷却装置的冷却水出口与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永钢，史志伟，李心仪，
申请(专利权)人：北京中科瑞升资源环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：