[发明专利]一种真空或直接接触两用的卧式太阳能膜蒸馏装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜蒸馏装置，尤其涉及一种利用低品位能源太阳能作为膜蒸馏驱动力的真空或直接接触两用的卧式的膜蒸馏制饮用水装置。

背景技术

众所周知，中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。据统计，全国600多个城市中有一半以上城市不同程度缺水，沿海城市也不例外，甚至更为严重。目前我国城市供水以地表水或地下水为主，或者两种水源混合使用，有些城市因地下水过度开采，造成地下水位下降，有的城市形成了几百平方公里的大漏斗，使海水倒灌数十公里。由于工业废水的肆意排放，导致80％以上的地表水、地下水被污染。

在一些交通不方便、电力不发达的地区，例如：海岛、沙漠及偏远地区淡水资源贫乏的地方，且中西部地区饮用的地表水多为高矿高氟苦咸水，完全可以利用这些地区丰富的太阳能资源和膜蒸馏技术来为这些地区提供长期连续的生活用水和饮用水，这种利用再生能源既解决能源短缺问题有保护环境，对可持续利用水资源具有重要意义。

因为地球上的海水和咸水储量巨大，约占地球总储水量的97％。因此，海水和苦咸水脱盐是有效解决淡水资源短缺的方法之一。目前膜蒸馏技术，尤其是太阳能膜蒸馏技术主要在海水淡化和苦咸水、制备产纯水等方面可以运用。也是由于膜蒸馏技术具有可在常压和稍高于常温的条件下进行分离的独特优点、而且膜蒸馏系统简单、操作方便。

其中成熟的海水淡化技术主要可分为蒸馏法和膜法。蒸馏法主要包括多效蒸发、多级闪蒸等，他们可利用废热、核能等经济能源，但设备体积大、运行费用高。

反渗透(RO)是应用最广泛的膜法海水淡化技术，其过程中需要加高压，目前最佳值虽已降至5.0～5.5MPa以下，但这意味着仍需消耗较大能量，且对设备和膜的要求都较严格。同时RO技术对水质有较高要求，海水必须经过各种形式预处理，除去海水中的油污、颗粒、菌藻，使其接近纯净盐水标准。膜材定期清洗，消除堵塞、污染、结垢，这些都是要求很严的复杂工作。因此，膜法海水淡化技术-膜蒸馏(Membrane Distillation，MD)得到越来越多研究者的关注。

膜蒸馏是一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜过程。与其他膜过程相比，膜蒸馏具有可在常压和稍高于常温的条件下进行分离的独特优点，可以充分利用太阳能、风能、地热、工业余热和废热等经济能源，且设备简单、操作方便。

迄今为止膜通量低依旧是阻碍膜蒸馏大规模应用的主要因素。分析其深层次的原因主要有以下几个方面：

1.传统膜蒸馏用膜通量低、易污染，因此制备耐污染的高通量膜蒸馏用膜的研究有待进一步深入。

2.传统膜蒸馏组件传质、传热性能较差，因此膜组件结构设计有待进一步优化。

近几年来，太阳能膜蒸馏技术得到了较快的发展，我国有关太阳能膜蒸馏方面的专利不断被公开和授权：

张信荣；任建勋等人(专利名称：利用太阳能或废热的膜蒸馏式水处理装置；公开号：CN1396120；公开日期：2003.02.12)发明了一种属于热能利用、水处理以及环保技术领域，包括膜组件、太阳能集热器或废热集热器、一个以上的循环泵及其驱动装置以及连接各部件的管路；分别构成了原料液的回路，蒸馏液侧的回路，以及原料液的补充管路。该发明可以连续地处理原料液，源源不断地得到生活及饮用水；还可以省去电加热，无需任何电耗；并且可以利用换热器回收冷凝潜热，大大减小所需太阳能集热器的规模。

田瑞；杨晓宏等人(专利名称：一种太阳能膜蒸馏系统；专利号：200520005444；公开日期：2006年09月27日)提供一种太阳能膜蒸馏系统实用新型发明，包括：热工质加热系统、膜组件、冷工质冷却系统、驱动系统和连接各部件的管路，其中在所述热工质加热系统中加入热太阳能加热系统、冷工质冷却系统采用太阳能冷却系统、驱动系统采用太阳能发电系统。这样可以利用太阳能加热和冷却工质、驱动循环泵工作，节约了大量的电能；太阳能是一种清洁能源，可以保护环境，使得太阳能资源得到了有效的利用。