[发明专利]中空纤维平板耦合膜蒸馏设备及采用其的膜蒸馏系统

说明书

一种中空纤维平板耦合膜蒸馏设备及采用其的膜蒸馏系统，所述中空纤维平板耦合膜蒸馏设备通过把疏水中空纤维膜做成帘式膜疏水膜件M然后与平板冷凝膜C耦合在一起形成CMC结构，其中中空纤维膜和冷凝膜C之间形成原水通道，中空纤维膜的管程形成蒸发通道，在CMC结构之间形成加热通道；多个CMC可以叠加并以网状隔板相隔以及进一步串联从而构成中空平板耦合单效或多效膜蒸馏设备。本发明能够解决板式膜蒸馏单位体积膜面积小的问题。

技术领域

本发明涉及废水处理、物料分离与浓缩、资源回收技术领域，特别是涉及一种中空纤维平板耦合多效膜蒸馏设备及采用其的膜蒸馏系统。

背景技术

膜蒸馏作为一项新兴的低压低温耐腐蚀塑料蒸发技术，由于不受废水盐度影响，并且可以利用低品热和余热进行加热、脱盐率高、膜污染趋势低等特点，越来越受到企业和学者的关注。目前市场上的膜蒸馏设备主要有平板式、卷式和中空纤维膜式的膜蒸馏设备，其中平板式膜蒸馏最容易实现多效来提高热效率，但单位体积的膜面积小，造成投资成本高，从而影响了客户的接受度和广泛应用。虽然中空纤维膜式膜蒸馏单位体积的膜面积大，但在实现多效的过程中热损耗大，运行成本高。现有技术中公开了几种解决膜蒸馏热损耗高的方案，但在实际应用测试过程中，效果还没有体现，因此仍然迫切需要一种能够提高单位体积内的膜处理面积、降低设备成本和热损耗的中空纤维膜式膜蒸馏设备。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种中空纤维平板耦合多效膜蒸馏设备，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提出了一种中空纤维平板耦合膜蒸馏设备，其特征在于，所述中空纤维平板耦合膜蒸馏设备由两片冷凝膜C夹一疏水膜件M耦合而成，其上设置有原水进水口、浓水出水口、加热通道入口、冷凝水出水口和蒸发通道出口，其中：

疏水膜件M为将中空纤维疏水膜封装在一框架里形成的帘式膜件；

两片冷凝膜C均为平板无孔膜，用于使加热通道中的热源冷凝；所述两片冷凝膜C固定在所述疏水膜件M的两侧，与所述疏水膜件M形成一CMC结构；

在所述CMC结构上形成有原水通道、加热通道和蒸发通道，其中：

原水通道，由所述两片冷凝膜C和疏水膜件M之间的空隙形成，其连接原水进水口和浓水出水口，从原水进水口输入原水，从浓水出水口排出蒸发浓缩后的浓水；

加热通道，位于所述CMC结构表面，与另一个相叠的CMC结构以网状隔板相隔而拼合形成，用于给所述原水通道提供热源，其连接加热通道入口和冷凝水出水口，从加热通道入口输入热源，并从冷凝水出水口排出经过热交换后冷凝的热源；

蒸发通道，以所述疏水膜件M中的中空纤维疏水膜的管程作为蒸发通道，用于将原水在热源加热下产生的蒸汽从蒸发通道出口导出。

作为本发明的另一个方面，还提出了一种膜蒸馏系统，其特征在于，包括：

如上所述的中空纤维平板耦合膜蒸馏设备；

冷凝水收集罐，所述冷凝水收集罐安装于所述中空纤维平板耦合膜蒸馏组件外，与所述膜蒸馏组件内加热通道和最后一级蒸发通道相连通，并与真空系统相连通；

真空系统，用于降低所述中空纤维平板耦合膜蒸馏设备中的蒸发通道的压力以增加中空纤维疏水膜两侧的压差，也用来引导蒸发蒸汽的走向和把冷凝水抽到冷凝水收集罐，从而每一效中空纤维平板耦合膜蒸馏组件产生的蒸发蒸汽在所述真空系统的引导下进入下一效膜蒸馏组件对原水加热。

基于上述技术方案可知，本发明的中空纤维平板耦合膜蒸馏设备具有如下有益效果：

(1)增加膜蒸馏蒸发面积可以通过增加CMC件的数目或者并联多个多效膜蒸馏设备来实现，当采用该蒸馏设备时，单位体积膜面积可以比板式膜蒸馏设备增加10倍以上，从而降低了板式膜蒸馏的投资成本；