[实用新型]减压膜蒸馏的水处理装置

说明书

本实用新型属于水处理及环保技术领域，特别涉及一种利用减压膜蒸馏和热泵潜热回收技术的水处理装置。

在航天、军事、石油化工等领域及人们的日常生活、工作中都要用到水处理装置。其中产水率、水质、运行费用及设备的投资一直都是大家所关心的。目前，已有许多种水处理装置的实用新型。但是这些装置的普遍特点是：设备投资大、处理恶劣条件下的污水(如尿液等)效果不好。如用于载人航天器环境控制及生命保障系统的热电集成薄膜蒸发系统(TIMES)，它能够处理尿液，但它使用全氟磺酸薄膜和热电制冷片，价格十分昂贵。而目前民用的许多水处理装置，不仅投资不小，而且处理恶劣条件下的原料(如尿液、苦咸水等)效果不好。

本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，设计一种新的减压膜蒸馏的水处理装置。具有能耗小，结构简单，价格低，处理恶劣条件下的原料(如尿液、苦咸水等)效果好等优点。

本实用新型设计的一种减压膜蒸馏的水处理装置，由驱液泵、前处理过滤器、潜热回收单元、膜组件、真空泵和后处理过滤器以及输液管路和真空管路所组成；其中，输液管路将驱液泵、潜热回收单元、膜组件依次连接组成原料循环回路，真空管路则将膜组件、潜热回收单元、真空泵等连接成一个真空部件。该潜热回收单元由连成一体的换热器、热泵和冷凝器组成。驱液泵与潜热回收单元之间通过输液管路还可连接有前处理过滤器。在所说的冷凝器的下游还可连接有后处理过滤器。

所说的热泵可以是电驱动热泵，也可以是热驱动热泵。

所述的换热器可以为各种换热器，但最好是板翅式换热器等传热效率高的换热器。

前处理中的过滤器可以为各种形式的过滤器，后处理中的过滤器最好为活性炭过滤器。

本实用新型的膜组件可由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)等疏水性微孔膜制成。热泵可为电驱动型或热驱动型热泵。换热器采用板翅式换热器，这样可以强化换热，减小电耗。

本实用新型的工作过程为：原料由驱液泵泵送，顺序流经前处理过滤器(可省去)、换热器和膜组件后，再回到泵入口，这样周而复始地进行循环。从膜组件出来的蒸汽，流经冷凝器冷凝后，再经过后处理过滤器(可省去)过滤成净水，真空泵连接在冷凝器的下游。

本实用新型一般多以非挥发性物质的水溶液为蒸馏处理对象。使用疏水性膜，液体不润湿膜，由于表面张力的作用，膜两侧的水溶液都不能通过膜孔进入另一侧。它利用膜蒸馏原理，膜一侧原料相温度高于另一侧渗透相温度，温差导致蒸汽压差，因此蒸汽分子通过膜孔，从高蒸汽压侧向低蒸汽压侧运动，低蒸汽压侧的蒸汽在热泵冷端换热器中冷凝，得到净水，热泵还可将冷凝过程中释放的潜热回收。

本实用新型设计的水处理装置，可用作恶劣条件下的水处理装置，如处理尿液等，也可用于日常生活的水净化装置，如处理自来水等。其产水率主要取决于膜自身的蒸发面积和真空度，可在0.2kg/h-200kg/h之间；处理后净水的电导率＜30μs/cm。

本实用新型的产水率大(0.2kg/h-200kg/h)，水回收率高(90％以上)、水质好(电导率小于30μs/cm)。可作为恶劣条件下的水处理装置，如用于太空、远洋、野战、野外勘探等处理尿液、海苦咸水及污水等，同时也可为机关、企事业、学校、别墅、宾馆、饭店等场所提供纯净的饮用水。

附图说明：

图1为本实用新型装置的总体结构示意图。

图2为本实用新型的潜热回收单元结构装配实施例之一示意图。

图3为本实用新型的潜热回收单元结构装配实施例之二示意图。

本实用新型设计的减压膜蒸馏水处理装置的实施例结合附图详细说明如下：

本实施例的总体结构如图1所示，由驱液泵1、前处理过滤器2、潜热回收单元3、膜组件4、真空泵5和后处理过滤器6以及输液管路(如图中实线所示)和真空管路(如图中虚线所示)组成；其中，输液管路将驱液泵1、前处理过滤器2、潜热回收单元3、膜组件4依次连接成原料液循环回路，真空管路连接膜组件4真空侧、潜热回收单元3和真空泵，处理后的净水经后处理过滤器6进一步过滤，该潜热回收单元由连成一体的换热器、热泵和冷凝器组成。

本实施例的工作过程为：待处理的原料液被驱液泵驱动首先流经潜热回收单元中的换热器，被与之相联的热泵热端加热，然后经过膜组件，由于膜组件另一侧的压力较低，一部分水会蒸发成蒸汽，通过膜孔，其余的原料液则与补充原料液混合后又流经驱液泵，周而复始。从膜管蒸发而成的水蒸汽流经冷凝器时，被与之紧联的热泵冷端冷凝成洁净的水，再经过后处理过滤器进行过滤。