[发明专利]一种超声辅助膜蒸馏水处理系统及方法

说明书

本发明公开了一种超声辅助膜蒸馏水处理系统及方法，系统包括原水箱、加热器、进水泵、超声辅助膜蒸馏罐、膜组件、冷却水循环泵、冷却器和冷却水箱；膜组件设置在超声辅助膜蒸馏罐内，超声辅助膜蒸馏罐内壁四周布置有超声发生器；原水箱、加热器、进水泵和超声辅助膜蒸馏罐依次连通，并且超声辅助膜蒸馏罐的出口连通原水箱形成循环回路；冷却水箱、冷却器、冷却水循环泵和膜组件相连，膜组件的出口连通冷却水箱形成循环回路；在膜组件的工作环境中增加超声发生器，强化膜表面的传质效果，减缓浓差极化现象，使膜的渗透通量得到提升，对膜组件的表面能够起到清洗作用，减缓膜组件污染，能够充分满足废水脱盐的要求，并得到品质较高的产水。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种超声辅助膜蒸馏水处理系统及方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展、城镇化和工业化进程的不断推进，一方面用水需求量快速增加，另一方面水体污染日益严重，加之我国水资源分布不均衡，加剧了水资源短缺的矛盾。因此，对污水进行处理、提高水的循环利用效率是解决水资源短缺的重要措施。

脱盐是水处理中重要的过程，尤其是当前废水零排放工艺中，脱盐工艺被普遍应用。其中，纳滤、反渗透等膜分离工艺是最常见的脱盐技术，但是存在压力高、能耗高、膜污染严重等问题。近年来，膜蒸馏技术在水处理中的应用逐渐受到重视，膜蒸馏利用以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离过程，与传统的压力驱动膜相比，膜蒸馏具有操作温度低、可常压操作、可利用低品位热源、截留率高等优点，因此，在替代传统膜分离和浓缩方面，具有较好的应用前景。但是，膜蒸馏存在通量较低，长时间运行膜表面容易结晶或被润湿，影响膜蒸馏的效果等。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种超声辅助膜蒸馏水处理系统及方法，通过超声的辅助作用，一方面加强膜表面附近的传质过程，减缓浓差极化现象，提升膜的渗透通量，另一方面可以减缓膜污染过程，延长运行周期，可以满足含盐等类型废水的处理。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种超声辅助膜蒸馏水处理系统，包括原水箱、加热器、进水泵、超声辅助膜蒸馏罐、膜组件、冷却水循环泵、冷却器和冷却水箱；膜组件设置在超声辅助膜蒸馏罐内，超声辅助膜蒸馏罐内壁四周布置有超声发生器；

其中，沿着废水流向原水箱、加热器、进水泵和超声辅助膜蒸馏罐通过管道依次连通，并且超声辅助膜蒸馏罐的出口连通原水箱的进水口形成循环回路；沿着冷却水流向冷却水箱、冷却器、冷却水循环泵和膜组件通过管道相连，膜组件的出口连通冷却水箱的进水口，形成循环回路。

加热器和冷却器均采用间壁式换热器。

超声发生器的工作参数至少覆盖频率为20-60kHz，功率密度为0.3W/cm²-1.0W/cm²的范围。

膜组件采用微孔滤膜，形状采用中空纤维、板式或管式中的一种或几种。

微孔滤膜的微孔孔径为0.1-1.0μm。

膜组件采用PTFE膜、PVDF膜、PP膜、PE膜中的一种或几种。

一种超声辅助膜蒸馏水处理方法，

原水箱中的废水经过加热器进行预热；

废水经过预热后，通过进水泵打入超声辅助膜蒸馏罐的腔室内；

冷却水箱中的冷却水经过冷却器进行降温；

冷却水经降温后，通过冷却水循环泵打入膜组件的内部；

开启超声辅助膜蒸馏罐的超声发生器，废水在超声辅助膜蒸馏罐经过膜蒸馏后循环回到原水箱中；透过膜组件的水蒸汽在内部冷凝为液体后随着冷却水回到冷却水箱；

废水和冷却水反复循环，废水的量逐渐减少并得到浓缩，冷却水逐渐增多。