太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统方法及应用技术方案

本发明专利技术涉及太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统方法及应用，设计科学合理，系统通过吸热单元、散热单元及空气隙膜蒸馏单元在废水料液重力循环作用下实现物料的热虹吸自循环。采用可再生能源太阳能作为唯一能源输入，在一定的光照环境条件下，利用太阳能光热光电作用实现料液加热和系统冷却，水质净化过程实现零碳排放。具有系统结构紧凑，方法操作简单，模块化设计、热效率高，应用场景广的诸多优点，可在偏远山区、海岛、移动设施领域应用于废水浓缩、废水净化、海水淡化、微咸水净化和苦咸水净化处理场景中进行转化应用。净化处理场景中进行转化应用。净化处理场景中进行转化应用。

【技术实现步骤摘要】
太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统方法及应用


[0001]本专利技术属于环境工程领域，涉及水处理技术，尤其是一种太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统。

技术介绍

[0002]膜蒸馏技术是将传统膜分离技术和蒸发工艺相结合起来的一种新型技术，具有操作温度较低，操作压力低，预处理要求低的特点，是一种有巨大发展潜力的水处理技术，常用于纯水制备、废水浓缩和海水淡化领域。常规的膜蒸馏水处理设施运行过程还是全部或部分依赖传统化石能源，存在能耗和碳排放水平偏高的问题。在化石能源短缺和碳减排战略的双重压力驱动下，可再生能源技术和零碳技术的开发及应用将显得尤为重要。
[0003]目前，常规膜蒸馏设施的运行通常需要具备稳定的化石能源、低品位能源或电力能源环境，使得该技术在偏远山区、小型工厂、海岛、移动设施方面的应用受到了一定限制。太阳能是一种可再生能源，在膜蒸馏技术中可用于取代化石能源和电能作为能源输入，是一种具有广阔前景的绿色零碳技术。近年来，太阳能膜蒸馏技术也得到了一定的应用和推广。然而，传统的太阳能膜蒸馏技术还存在系统复杂、热效率低和部分依赖电能输入的缺点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理方法，利用太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统对废水进行处理，利用可再生能源太阳能作为唯一能源输入，在一定的光照环境条件下，利用太阳能光热光电作用实现料液加热和系统冷却，水质净化过程实现零碳排放。
[0005]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0006]一种太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理方法，利用太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统对废水进行处理，所述的太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统包括吸热单元、散热单元及空气隙膜蒸馏单元，原水箱的出口端通过管路连接所述的吸热单元，吸热单元的出口端连接所述的空气隙膜蒸馏单元，该空气隙膜蒸馏单元一侧连接所述的吸热单元，另一侧连接所述的散热单元，空气隙膜蒸馏单元的出口端连接净化水箱，利用上述系统进行水处理，具体方法步骤如下：
[0007](1)将储存在原水箱中的待处理废水料液通过管路通入吸热单元中，利用光热原理将太阳能转换为热能实现对料液的加热，加热后的料液温度上升，密度下降；
[0008](2)经过加热后的料液流入空气隙膜蒸馏单元，通过蒸发后热料液温度下降，密度上升，热料液蒸发后水蒸气冷凝后形成冷凝液为净化水或淡水，收集在净化水箱中；
[0009](3)空气隙膜蒸馏单元内蒸汽冷凝放出的热量在热传导作用下通过散热单元进行散热冷却。
[0010]上述一种太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统，所述的吸热单元包括真空太
阳能集热器，该真空太阳能集热器的入口端与所述原水箱的出口端连接，真空太阳能集热器的出口端与空气隙膜蒸馏单元的入口端连接，所述的散热单元包括翅片换热管组及太阳能风扇，所述的翅片换热管组入口端连接所述空气隙膜蒸馏单元的出口端，所述的太阳能风扇用来强化所述翅片换热管组的散热效果。
[0011]而且，所述的空气隙膜蒸馏单元包括疏水膜、冷凝板，在疏水膜与冷凝板之间设置有空隙间隙，在疏水膜的一侧设置有热料液流道，在冷凝板的一侧设置有冷却液流道，所述的热料液流道通过管路与所述的真空太阳能集热器循环连接，所述的冷却液流道与所述的冷凝板连接，所述的冷却液流道通过管路与所述的翅片换热管组循环连接，所述的空隙间隙的下部凝液出口端连接所述的净化水箱。
[0012]而且，所述的疏水膜包括PP、PVDF、PTFE膜或改性疏水膜。
[0013]而且，在所述吸热单元和散热单元的管路入口端、出口端均设置有温度检测元件，在所述吸热单元的管路上设置有用于定期排空装置内浓缩料液的排污口。
[0014]将上述水处理系统和方法应用于垃圾填埋场的垃圾渗滤液膜滤浓缩液浓缩减量处理和苦咸水净化处理。
[0015]具体的，当应用于垃圾填埋场的垃圾渗滤液膜滤浓缩液浓缩减量处理时，疏水膜采用经Ti
‑
CNFs改性PVDF疏水膜，垃圾渗滤液膜滤浓缩液的水质参数为CODcr 1850mg/L、NH3‑
N 19.36mg/L、电导率16.26mS/cm，当垃圾渗滤液膜滤浓缩液分别被浓缩2倍、3倍、4倍、5倍时，系统生产的净化水凝液的电导率维持在25
‑
35μS/cm、CODcr低于7mg/L、NH3‑
N低于6mg/L。
[0016]当应用于矿化度为4000mg/L的苦咸水净化处理时，疏水膜采用PTFE疏水膜，系统在运行期间的产水膜通量平均值为7.2kg/m2·
h，产水的电导率保持在5μS/cm以下。
[0017]本专利技术的优点和积极效果是：
[0018]本专利技术通过吸热单元、散热单元及空气隙膜蒸馏单元在废水料液重力循环作用下实现物料的热虹吸自循环。采用可再生能源太阳能作为唯一能源输入，在一定的光照环境条件下，利用太阳能光热光电作用实现料液加热和系统冷却，水质净化过程实现零碳排放。具有系统结构紧凑，方法操作简单，模块化设计、热效率高，应用场景广的诸多优点，可在偏远山区、海岛、移动设施领域应用于废水浓缩、废水净化、海水淡化、微咸水净化和苦咸水净化处理场景中进行转化应用。
附图说明
[0019]图1为本专利技术系统结构示意图；
[0020]图2为本专利技术方法原理图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图并通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。
[0022]一种太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统，如图1所示，包括吸热单元1、散热单元2及空气隙膜蒸馏单元3，原水箱4的出口端通过管路7连接所述的吸热单元，吸热单元的出口端连接所述的空气隙膜蒸馏单元，该空气隙膜蒸馏单元一侧连接所述的吸热单元，
另一侧连接所述的散热单元，空气隙膜蒸馏单元的出口端连接净化水箱5。
[0023]所述的吸热单元包括真空太阳能集热器9，该真空太阳能集热器的入口端与所述原水箱的出口端连接，真空太阳能集热器的出口端与空气隙膜蒸馏单元的入口端连接。
[0024]所述的散热单元包括翅片换热管组10及太阳能风扇11，所述的翅片换热管组入口端连接所述空气隙膜蒸馏单元的出口端，所述的太阳能风扇用来强化所述翅片换热管组的散热效果。
[0025]所述的空气隙膜蒸馏单元包括疏水膜13、冷凝板15，在疏水膜与冷凝板之间设置有空隙间隙14，在疏水膜的一侧设置有热料液流道12，在冷凝板的一侧设置有冷却液流道16，所述的热料液流道通过管路与所述的真空太阳能集热器循环连接，所述的冷却液流道与所述的冷凝板连接，所述的冷却液流道通过管路与所述的翅片换热管组循环连接，所述的空隙间隙的下部凝液出口端连接所述的净化水箱。
[0026]在所述吸热单元和散热单元的管路入口端、出口端均设置有温度检测元件6。
[0027]在所述吸热单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理方法，其特征在于：利用太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统对废水进行处理，所述的太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统包括吸热单元、散热单元及空气隙膜蒸馏单元，原水箱的出口端通过管路连接所述的吸热单元，吸热单元的出口端连接所述的空气隙膜蒸馏单元，该空气隙膜蒸馏单元一侧连接所述的吸热单元，另一侧连接所述的散热单元，空气隙膜蒸馏单元的出口端连接净化水箱，利用上述系统进行水处理，具体方法步骤如下：(1)将储存在原水箱中的待处理废水料液通过管路通入吸热单元中，利用光热原理将太阳能转换为热能实现对料液的加热，加热后的料液温度上升，密度下降；(2)经过加热后的料液流入空气隙膜蒸馏单元，通过蒸发后热料液温度下降，密度上升，热料液蒸发后水蒸气冷凝后形成冷凝液为净化水或淡水，收集在净化水箱中；(3)空气隙膜蒸馏单元内蒸汽冷凝放出的热量在热传导作用下通过散热单元进行散热冷却。2.一种太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统，其特征在于：所述的太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统包括吸热单元、散热单元及空气隙膜蒸馏单元，原水箱的出口端通过管路连接所述的吸热单元，吸热单元的出口端连接所述的空气隙膜蒸馏单元，该空气隙膜蒸馏单元一侧连接所述的吸热单元，另一侧连接所述的散热单元，空气隙膜蒸馏单元的出口端连接净化水箱。3.根据权利要求2所述的一种太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统，其特征在于：所述的吸热单元包括真空太阳能集热器，该真空太阳能集热器的入口端与所述原水箱的出口端连接，真空太阳能集热器的出口端与空气隙膜蒸馏单元的入口端连接，所述的散热单元包括翅片换热管组及太阳能风扇，所述的翅片换热管组入口端连接所述空气隙膜蒸馏单元的出口端，所述的太阳能风扇用来强化所述翅片换热管组的散热效果。4.根据权利要求2所述的一种太阳能光热光电空气隙膜蒸馏水处理系统，其特征在于：所述的空气隙膜蒸馏单元包括疏水膜、冷凝板，在疏水膜与冷凝板之间设置有空隙间隙，在疏水膜的一侧设置有热料液流道，在冷凝板的一侧设置有冷却液流道，所述的热料液流道通过管路与所述的真空太阳能集热器循环连接，所述的冷却液流道与所述的冷凝板连接，所述的冷却液流道通过管路与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜永亮，苑宏英，龚耀熙，毕豪杰，何少林，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：