空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化裝置及其淡化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種本發(fā)明采用空氣吹真空膜蒸餾技術(shù)進(jìn)行苦咸水、海水的淡化，致密的硅橡膠膜或者疏水性多孔膜安裝在中空纖維膜裝置的組件中；膜管程出口一端和大氣相通；利用空氣帶出水蒸氣；另一端連接隔膜真空泵進(jìn)料；經(jīng)過(guò)過(guò)濾的進(jìn)料液常溫進(jìn)料，無(wú)需使用加熱裝置，通過(guò)進(jìn)料泵送入到中空膜裝置組件的殼程，在隔膜真空泵的出口處收集產(chǎn)水，濃水返回進(jìn)料罐。整個(gè)過(guò)程不需要使用一般的真空膜蒸餾法必須使用的冷凝器、加熱器，空氣流量是唯一的操作標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明投資少、能耗低，苦咸水、海水淡化率高，脫鹽率在99%以上，并且占用地方小，易于操作，便于普及推廣，經(jīng)過(guò)該裝置和方法處理后得到的產(chǎn)水水質(zhì)完全符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說(shuō)明】空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化裝置及其淡化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種空氣吹掃真空膜蒸餾海苦咸水、海水的淡化裝置及其淡化方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，人均占有水資源量約2400m3，僅為全球人均水量的I/ 4，而且時(shí)空分布不均勻，水環(huán)境污染較嚴(yán)重，原生劣質(zhì)水分布面積廣，屬于苦咸水地區(qū)。尤其是西北干旱內(nèi)陸地區(qū)，由于降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，水資源天然匱乏，作為主要供水水源的地下水，普遍含鹽、含氟量高，大部分地區(qū)又沒(méi)有可替代的淡水資源。由于水質(zhì)低劣，口感極差，甚至不能飲用，其中多項(xiàng)指標(biāo)不符合或達(dá)不到國(guó)家《飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，表現(xiàn)為高濃度鹽堿成分，甚至表現(xiàn)為高硬度、高氟、高砷、高鐵錳、低碘、低硒特征，多年以來(lái)嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳钯|(zhì)量和身體健康水平。由此可見防病改水的緊迫性與必要性。除此之外，部分沿海地區(qū)及島嶼淡水資源缺乏十分嚴(yán)重。天津、大連、煙臺(tái)、秦皇島、威海等北方沿海城市屬資源性缺水。解決水問(wèn)題是多途徑的。對(duì)無(wú)過(guò)境水源的沿海地區(qū)、海島和內(nèi)地苦咸水地區(qū)，海水和苦咸水淡化是解決淡水資源缺乏的有效途徑。
[0004]現(xiàn)有的苦咸水和海水的淡化裝置雖然已經(jīng)公開很多，但是依然存在如下缺陷:一、投入高，占用地方大，不便于普及推廣使用；二、設(shè)備小的淡化率低，且設(shè)備工藝復(fù)雜，不容易掌握操作。
[0005]因此，提供一種投資少，苦咸水、海水淡化率高，并且占用地方小，便于普及推廣的新型苦咸水、海水的淡化工藝已經(jīng)成為亟需解決的問(wèn)題。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種投資少，苦咸水、海水淡化率高，并且占用地方小，易于操作，便于普及推廣的新型空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化裝置及其淡化方法。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化裝置，包括進(jìn)料罐1，通過(guò)管道與進(jìn)料罐I連接的進(jìn)料泵2，進(jìn)料泵2連接中空纖維膜裝置3 ;所述的中空纖維膜裝置3管程一端通過(guò)管道與大氣相通，管程另一端通過(guò)管道連接有隔膜真空泵5，隔膜真空泵下方設(shè)置有產(chǎn)水罐6 ；
所述的中空纖維膜裝置3與大氣連通的管道上分別設(shè)置有針型閥8、第二流量計(jì)10和壓力傳感器9 ；
所述的中空纖維膜裝置3與隔膜真空泵5的連接端設(shè)置有與進(jìn)料罐I連接的濃水返回管，濃水返回管上設(shè)置有第一流量計(jì)7 ；所述的真空纖維膜裝置3內(nèi)置密硅膠橡膠膜或疏水性多孔膜4 ；
采用空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化裝置進(jìn)行淡化的苦咸水、海水的方法
為:
苦咸水、海水從進(jìn)料罐I經(jīng)過(guò)進(jìn)料泵2送入到中空纖維膜裝置3的殼程，進(jìn)料液中的水蒸氣透過(guò)致密的硅橡膠膜或者疏水性多孔膜4在隔膜真空泵5的出口處冷凝成水收集在產(chǎn)水罐6中；中空纖維膜裝置3的殼程內(nèi)的濃水經(jīng)過(guò)設(shè)置有第一流量計(jì)7的濃水返回管返回到進(jìn)料罐I中；中空纖維膜裝置3與大氣相通的一端，采用針型閥8調(diào)節(jié)吹掃空氣流量，吹掃空氣進(jìn)入到中空纖維膜裝置3的管程，中空纖維膜裝置3入口處的壓力通過(guò)壓力傳感器9顯示，中空纖維膜裝置3的另一端和隔膜真空泵5相連；
所述的中空纖維膜裝置3與大氣相通的一端的管道內(nèi)的空氣流量為10-250cm3/min ； 所述的中空纖維膜裝置3與膜真空泵進(jìn)料5連接一端的壓力為2-12kPa。
[0008]積極有益效果:本發(fā)明采用空氣吹真空膜蒸餾技術(shù)進(jìn)行苦咸水/海水的淡化，致密的硅橡膠膜或者疏水性多孔膜安裝在中空纖維膜裝置的組件中；膜管程出口一端和大氣相通，通過(guò)針型閥和流量計(jì)調(diào)節(jié)吹掃空氣流量，空氣流量保持在10-250cm3/min。利用空氣帶出水蒸氣；另一端連接隔膜真空泵進(jìn)料，壓力保持在2-12kPa ;經(jīng)過(guò)過(guò)濾的進(jìn)料液常溫進(jìn)料，無(wú)需使用加熱裝置，通過(guò)進(jìn)料泵送入到中空膜裝置組件的殼程，在隔膜真空泵的出口處收集產(chǎn)水，濃水返回進(jìn)料罐。整個(gè)過(guò)程不需要使用一般的真空膜蒸餾法必須使用的冷凝器、加熱器，空氣流量是唯一的操作標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明投資少、能耗低，苦咸水、海水淡化率高，脫鹽率在99%以上，并且占用地方小，易于操作，便于普及推廣，經(jīng)過(guò)該裝置和方法處理后得到的產(chǎn)水水質(zhì)完全符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
[0009]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】` 圖1為本發(fā)明的工藝流程結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為采用聚丙烯中空纖維膜進(jìn)行空氣吹掃真空膜蒸餾實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖；
圖3為采用致密硅橡膠中空纖維膜進(jìn)行空氣吹掃真空膜蒸餾實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖；
圖中為:進(jìn)料罐1、進(jìn)料泵2、中空纖維膜裝置3、硅橡膠膜或者疏水性多孔膜4、隔膜真空泵5、產(chǎn)水罐6、第一流量計(jì)7、針型閥8、壓力傳感器9、第二流量計(jì)10。
[0010]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明:
如圖1所示，空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化裝置，包括進(jìn)料罐1，通過(guò)管道與進(jìn)料罐I連接的進(jìn)料泵2，進(jìn)料泵2連接中空纖維膜裝置3 ;所述的中空纖維膜裝置3管程一端通過(guò)管道與大氣相通，管程另一端通過(guò)管道連接有隔膜真空泵5，隔膜真空泵下方設(shè)置有產(chǎn)水罐6 ；
所述的中空纖維膜裝置3與大氣連通的管道上分別設(shè)置有針型閥8、第二流量計(jì)10和壓力傳感器9 ；
所述的中空纖維膜裝置3與隔膜真空泵5的連接端設(shè)置有與進(jìn)料罐I連接的濃水返回管，濃水返回管上設(shè)置有第一流量計(jì)7 ；
所述的真空纖維膜裝置3內(nèi)置密硅橡膠膜或疏水性多孔膜4 ；
采用空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化裝置進(jìn)行淡化咸水、海水的方法為:苦咸水、海水從進(jìn)料罐I經(jīng)過(guò)進(jìn)料泵2送入到中空纖維膜裝置3的殼程，進(jìn)料液中的水蒸氣透過(guò)致密的硅橡膠膜或者疏水性多孔膜4在隔膜真空泵5的出口處冷凝成水收集在產(chǎn)水罐6中；中空纖維膜裝置3的殼程內(nèi)的濃水經(jīng)過(guò)設(shè)置有第一流量計(jì)7的濃水返回管返回到進(jìn)料罐I中；中空纖維膜裝置3與大氣相通的一端，采用針型閥8調(diào)節(jié)吹掃空氣流量，吹掃空氣進(jìn)入到中空纖維膜裝置3的管程，中空纖維膜裝置3入口處的壓力通過(guò)壓力傳感器9顯示，中空纖維膜裝置3的另一端和隔膜真空泵5相連；
所述的中空纖維膜裝置3與大氣相通的一端的管道內(nèi)的空氣流量為10-250cm3/min ； 所述的中空纖維膜裝置3與膜真空泵進(jìn)料5連接一端的壓力為2-12kPa。
[0011]實(shí)施例1
采用聚丙烯中空纖維膜進(jìn)行空氣吹掃真空膜蒸餾實(shí)驗(yàn)，膜的厚度為40μπι，內(nèi)徑200 μ m,外徑300 μ m,膜面積0.6m2，膜孔徑0.4 μ m,孔隙率40%,纖維數(shù)3600。進(jìn)料液為3.5%NaCl水溶液，室溫(20-22° C)進(jìn)料。吹掃空氣流量為10-250cm3/min，壓力2_12kPa ；平均冷凝水量約為2.3g/h，產(chǎn)水通量為3.83g/h.m2，脫鹽率為99%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。
[0012]實(shí)施例2
采用致密硅橡膠中空纖維膜進(jìn)行空氣吹掃真空膜蒸餾實(shí)驗(yàn)，膜的厚度為40 μ m，內(nèi)徑170 μ m,外徑250 μ m,膜面積0.22m2，膜孔徑0.4 μ m,孔隙率無(wú)，纖維數(shù)3000。進(jìn)料液為
3.5%NaCl水溶液，室溫(20-22° C)進(jìn)料。吹掃空氣流量為10-250cm3/min，壓力2_12kPa ；平均冷凝水量約為1.8g/h，產(chǎn)水通量為8.12g/h.m2，脫鹽率大為99.8%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所
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[0013]本發(fā)明采用空氣吹真空膜蒸餾技術(shù)進(jìn)行苦咸水/海水的淡化，致密的硅橡膠膜或者疏水性多孔膜安裝在中空纖維膜裝置的組件中；膜管程出口一端和大氣相通，通過(guò)針型閥和流量計(jì)調(diào)節(jié)吹掃空氣流量，空氣流量保持在10-250cm3/min。利用空氣帶出水蒸氣；另一端連接隔膜真空泵進(jìn)料，壓力保持在2-12kPa ;經(jīng)過(guò)過(guò)濾的進(jìn)料液常溫進(jìn)料，無(wú)需使用加熱裝置，通過(guò)進(jìn)料泵送入到中空膜裝置組件的殼程，在隔膜真空泵的出口處收集產(chǎn)水，濃水返回進(jìn)料罐。整個(gè)過(guò)程不需要使用一般的真空膜蒸餾法必須使用的冷凝器、加熱器，空氣流量是唯一的操作標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明投資少、能耗低，苦咸水、海水淡化率高，脫鹽率在99%以上，并且占用地方小，易于操作，便于普及推廣，經(jīng)過(guò)該裝置和方法處理后得到的產(chǎn)水水質(zhì)完全符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
[0014]以上實(shí)施案例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代及改進(jìn)等。
【權(quán)利要求】
1.空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化裝置，其特征在于:包括進(jìn)料罐(1)，通過(guò)管道與進(jìn)料罐(I)連接的進(jìn)料泵(2)，進(jìn)料泵(2)連接中空纖維膜裝置(3);所述的中空纖維膜裝置(3)管程一端通過(guò)管道與大氣相通，管程另一端通過(guò)管道連接有隔膜真空泵(5)，隔膜真空泵下方設(shè)置有產(chǎn)水罐(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化裝置，其特征在于:所述的中空纖維膜裝置(3)與大氣連通的管道上分別設(shè)置有針型閥(8)、第二流量計(jì)(10)和壓力傳感器(9)。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化裝置，其特征在于:所述的中空纖維膜裝置(3)與隔膜真空泵(5)的連接端設(shè)置有與進(jìn)料罐(I)連接的濃水返回管，濃水返回管上設(shè)置有第一流量計(jì)(J)。
4.據(jù)權(quán)利要求1至3任意項(xiàng)所述的空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化裝置，其特征在于:所述的真空纖維膜裝置(3)內(nèi)置密硅膠膜或疏水性多孔膜(4)。
5.采用空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化裝置進(jìn)行淡化苦咸水、海水的方法為: 苦咸水、海水從進(jìn)料罐(I )經(jīng)過(guò)進(jìn)料泵(2)送入到中空纖維膜裝置(3)的殼程，進(jìn)料液中的水蒸氣透過(guò)致密的硅橡膠膜或者疏水性多孔膜(4)在隔膜真空泵(5)的出口處冷凝成水收集在產(chǎn)水罐(6)中；中空纖維膜裝置(3)的殼程內(nèi)的濃水經(jīng)過(guò)設(shè)置有第一流量計(jì)(7)的濃水返回管返回到進(jìn)料罐(I)中；中空纖維膜裝置(3)與大氣相通的一端，采用針型閥(8)調(diào)節(jié)吹掃空氣流 量，吹掃空氣進(jìn)入到中空纖維膜裝置(3)的管程，中空纖維膜裝置(3)入口處的壓力通過(guò)壓力傳感器(9)顯示，中空纖維膜裝置(3)的另一端和隔膜真空泵(5)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化方法，其特征在于:所述的中空纖維膜裝置(3)與大氣相通的一端的管道內(nèi)的空氣流量為10-250cm3/min0
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用空氣吹掃真空膜蒸餾苦咸水、海水的淡化方法，其特征在于:所述的中空纖維膜裝置(3)與膜真空泵進(jìn)料(5)連接一端的壓力為2-12kPa。
【文檔編號(hào)】C02F103/08GK103803669SQ201310729560
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】徐靜莉, 孫國(guó)富, 李學(xué)峰, 吳長(zhǎng)增, 司紅巖, 郝宏艷, 白鴻帆 申請(qǐng)人:許昌學(xué)院