[发明专利]一种利用太阳能的真空膜蒸馏水处理装置

说明书

技术领域

本发明属于节能环保的水处理领域，特别涉及一种利用太阳能的真空膜蒸馏水处理装置。

背景技术

在我国一些干旱或海岛等地区，淡水资源非常贫乏，同时存在电力不足的问题，造成饮用水和生活用水供给十分困难。但这些地区的太阳能资源却非常丰富。而在一些工业发展迅速的地区，由于对环保的不够重视，工业废水排污量增加，对饮用水源造成了很大的污染。此外，在一些工厂中，如钢铁、化工企业等，低品位的废热、余热等未能得到充分利用，造成很大的能源浪费。

目前，工业化的苦咸水淡化方法主要有：多级闪蒸、反渗透、多效蒸馏等方法。一般为大中型设备，存在投资成本高、操作运行复杂等问题，这大大制约了苦咸水淡化产业的快速发展。

发明内容

本发明的目的是利用太阳能或废热的真空膜蒸馏水处理，提供一种结构紧凑、操作简单的净水设备。

本发明的真空膜蒸馏水处理装置包括蒸馏箱，膜组件，冷凝箱，法兰，连通管，循环水泵，真空泵，水位传感器，电磁阀，PLC控制器及连接各部件的管路，该装置上端为蒸馏箱，蒸馏箱内设有纵向排列的膜组件，膜组件的下端通过膜组件连接管与原水分配管连接，膜组件的上端通过法兰连接原水汇集管，蒸馏箱的下部经连通管与冷凝箱连接，冷凝箱内设有冷凝管，真空泵的连接管出口连接到冷凝箱的顶部，冷凝箱的底部设有净水连接管，净水连接管的另一端经电磁阀与净水泵相连。原水进水管、循环水泵、原水分配管、膜组件连接管、膜组件、法兰、原水汇集管、原水出水管构成原水循环回路，冷凝管的入水口与原水出水管相连，冷凝管的出水口连接太阳集热器水箱冷凝箱内设有冷凝管隔板，隔板的底部设有水孔。冷凝箱的底部设有连接PLC控制器的水位传感器。

本发明采用真空膜蒸馏法，其分离原理是待处理热原水通过分离膜一侧，另一侧抽真空，从而在膜两侧形成传递蒸汽压差，在真空侧产生单一的水蒸汽，经冷凝成为饮用水，以实现原水的分离净化。膜蒸馏所用的膜为疏水性微孔膜，加热后的原水流入膜组件时，膜的一侧与热原水直接接触，另一侧为蒸馏箱，在真空泵形成的压差作用下，原水中汽化的水蒸汽穿过膜孔进入蒸馏箱，再经冷凝箱冷凝收集储存后，再输送至各用水点。原水从膜组件出来后，在循环泵的作用下进入太阳能集热器，通过太阳能集热器的加热，使进入膜组件的原水始终维持在一定的温度水平，从而使膜蒸馏过程连续进行。

本发明利用太阳能或低品位的废热、余热等廉价能源，并且可以回收冷凝潜热，减少能耗。真空膜蒸馏与其它膜蒸馏形式相比，具有渗透蒸发和膜蒸馏分离的技术优点，无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的传递蒸汽压差，该过程就可以进行。本装置具有结构简单、占地面积小、造价低、节能环保、除盐率高，膜通量大等优点，可连续操作并实现自动化控制。

本发明水处理装置，可以用在沙漠、海岛等地区，处理海水或苦咸水得到所需的饮用水及生活用水；也可用在低品位废热、余热较多的工业企业，用来处理含盐废水，达到废水废热的综合利用；也可用来处理自来水，为机关、企业、学校、居民小区提供饮用纯净水。

附图说明

附图是本发明装置的结构示意图。

其中：1为原水进水管，2为循环水泵，3为原水分配管，4为原水出水管，5为原水汇集管，6为法兰，7为蒸馏箱，8为膜组件，9为膜组件连接管，10为连通管，11为冷凝箱，12为冷凝管，13为隔板，14为水位传感器，15为净水连接管，16为真空泵，17为电磁阀，18为净水水泵，19为净水出水管，20为真空泵连接管，21为PLC控制器。

具体实施方式

下面结合本实施例示意图，详细说明其结构特点及工作过程。

本实施例的结构特点为：原水进水管1、循环水泵2、原水分配管3、膜组件连接管9、膜组件8、法兰6、原水汇集管5、原水出水管4构成原水循环回路，原水进水管1、原水出水管4分别连接太阳能集热器的进出水口，原水分配管3、膜组件连接管9、膜组件8、法兰6、原水汇集管5都安装在蒸馏箱7中，蒸馏箱壳体为双层结构，中间为保温材料，膜组件8内嵌装疏水膜。连通管10连通蒸馏箱7与冷凝箱11，冷凝箱11内有冷凝管12及隔板13，隔板13的底部开有水孔，淡水能够自由的流动。真空泵连接管20一端连接到冷凝箱11的顶部，另一端连接真空泵16。净水连接管15一端连接到冷凝箱11的底部，另一端经电磁阀17与净水水泵18相连。PLC控制器21通过水位传感器14发出的信号控制设备的运行。

本实施例的工作过程为：原水在太阳能集热器中加热到一定温度，经原水进水管1、循环水泵2、原水分配管3、膜组件连接管9进入膜组件8，原水中的一部分水分子以蒸汽状态通过膜孔进入蒸馏箱7，未蒸馏的原水经法兰6、原水汇集管5、原水出水管4回到太阳能集热器。水蒸汽在真空泵16的驱动下经连通管10进入冷凝箱11，通过冷凝管12进行热交换，并且冷凝成纯净的液态水，隔板13的作用是改变气流的流动方向，使水蒸汽充分冷凝。当水位达到一定高度后，水位传感器14向PLC控制器21发出信号，电磁阀17开启，净水水泵18开始工作，使冷凝箱11内的纯净水通过净水连接管15和净水出水管19输送淡水到储存罐储存起来以供使用，冷凝箱11内的纯净水水位降低到一定程度后，水位传感器14再次向PLC控制器21发出信号，净水水泵18停止工作，电磁阀17关闭。温度较低的原水在冷凝管12进行热交换，进入太阳能集热器补充消耗的原水，同时回收了大量的冷凝潜热，减小了太阳能集热器的规模。