超声辅助膜蒸馏系统及处理方法技术方案

本发明专利技术公开一种超声辅助膜蒸馏系统，超声辅助膜蒸馏系统包括供液装置，供液装置用于提供原水；超声辅助膜蒸馏组件，超声辅助膜蒸馏组件包括多个循环过滤组件，相邻两个循环过滤组件连通设置，位于起始端的循环过滤组件与供液装置连通设置；储液装置，循环过滤组件的至少一部分与储液装置连通设置。本发明专利技术还公开一种超声辅助膜蒸馏系统处理方法，超声辅助膜蒸馏系统为上述的超声辅助膜蒸馏系统。本发明专利技术公开的超声辅助膜蒸馏系统及处理方法能够解决现有的膜蒸馏系统存在使用效果不佳的问题。现有的膜蒸馏系统存在使用效果不佳的问题。现有的膜蒸馏系统存在使用效果不佳的问题。

【技术实现步骤摘要】
超声辅助膜蒸馏系统及处理方法


[0001]本专利技术属于煤矿用水处理相关
，具体涉及一种超声辅助膜蒸馏系统及处理方法。

技术介绍

[0002]生态环境部、国家发改委和国家能源局于2020年11月联合发布《关于进一步加强煤炭资源开发环境影响评价管理的通知》中明确规定：矿井水在充分利用后确需外排的，水质应满足或优于受纳水体环境功能区划规定的地表水环境质量对应值，且含盐量不得超过1000mg/L。然而，高矿化度矿井水(一般指含盐量高于1000mg/L的矿井水)，主要集中于我国水资源极度匮乏、自然生态较为脆弱但煤炭资源丰富的西部地区，水量巨大且分布广泛。因此，在当前“零排放”及煤炭与水资源逆向分布背景下，高矿化度矿井水如若不进行合理处置便直接排放，不仅对当地生态环境及工农业生产造成不可估量的破坏，而且与国家政策要求相悖，最终将制约西部矿区的煤炭绿色开发乃至生态文明建设。
[0003]高矿化度矿井水脱盐技术是旨在降低矿井水中超标的溶解性固体总量从而实现水资源回用的技术，主要分为热法及膜法两大类。前者由于须引入蒸汽从而存在一定的应用局限性，故膜法脱盐被广泛应用于高矿化度矿井水脱盐，并展现出更广的应用范围。另外，我国西部矿区地热资源丰富，且地热能具备与膜蒸馏等热膜技术耦合的潜质。然而，膜蒸馏技术在处理高矿化度废水(特别是含钙镁等易结垢离子)时，由于浓缩倍数高，极易因无机垢在疏水膜表面沉积造成膜润湿现象，使得疏水膜无法截留水体中的离子，使得整个过程失效。目前，除垢工艺主要包括物理方法及化学方法，而物理方法相对化学法而言，因无需投加化学试剂更加环保而更受关注。常见的物理方法就是引入超声场，通过超声产生的空化作用，使得无机垢难以在膜表面沉积，保证膜蒸馏过程性能的稳定性。当前现有技术仅仅将膜蒸馏系统置于超声场内，通过调节超声频率和强度测试超声波技术能否有效缓解水体中含钙镁等易结垢离子的结垢趋势，并通过表征手段及膜性能长期评测实验数据确定最优的超声控制参数，提升膜蒸馏过程性能的稳定性。
[0004]相关现有技术仅仅将单一频率或者单一强度的超声波用于缓解水体结垢引起的水通量衰减情况，从而对于前段浓度相对较低、不易结垢的水体也施加了超声处理，除垢效果不明显，但却徒增能耗。
[0005]因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的缺陷。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术所要解决的技术问题是现有的膜蒸馏系统存在使用效果不佳的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种超声辅助膜蒸馏系统，超声辅助膜蒸馏系统包括供液装置，供液装置用于提供原水；超声辅助膜蒸馏组件，超声辅助膜蒸馏组件包括多个循环过滤组件，相邻两个循环过滤组件连通设置，位于起始端的循环过滤组件与供液
装置连通设置；储液装置，循环过滤组件的至少一部分与储液装置连通设置。
[0008]可选地，循环过滤组件包括子壳体；疏水膜，疏水膜设置在子壳体的内部，并将子壳体的内部分隔成原水区域和淡水区域；超声发生器，超声发生器设置在原水区域的内部。
[0009]可选地，沿起始端的循环过滤组件至尾端的循环过滤组件，超声发生器的频率依次降低；和/或沿起始端至尾端，多个循环过滤组件中的原水的浓度依次增加。
[0010]可选地，超声辅助膜蒸馏组件还包括第一循环管路，第一循环管路具有第一供液管和第一回流管，供液装置通过第一供液管与起始端的循环过滤组件的原水区域连通，第一回流管的一端与起始端的循环过滤组件的原水区域连通，第一回流管的另一端与第一供液管连通，第一循环管路与原水区域形成循环回路；第二循环管路，第二循环管路具有第二供液管和第二回流管，第二供液管和第二回流管均设置在相邻两个循环过滤组件的原水区域之间，第二供液管、原水区域、第二回流管形成循环回路。
[0011]可选地，超声辅助膜蒸馏组件还包括传感器，第一供液管和第二供液管上均设置有传感器；流量计，第一回流管和第二回流管上均设置有流量计；单向阀，第一供液管和第二供液管上均设置有单向阀；泵体，泵体设置在第一供液管上，以为液体流动提供驱动力；控制器，控制器与传感器、单向阀、超声发生器、泵体和流量计电连接。
[0012]可选地，多个循环过滤组件具有第一循环过滤组件、第二循环过滤组件、第三循环过滤组件，第一循环过滤组件具有第一原水区域和第一淡水区域，第二循环过滤组件具有第二原水区域和第二淡水区域，第三循环过滤组件具有第三原水区域和第三淡水区域，第一淡水区域、第二淡水区域、第三淡水区域均与储液装置连通；其中，供液装置与第一原水区域连通，第一原水区域的出液端分别与第一原水区域的进液端和第二原水区域的进液端连通；第二原水区域的出液端与第一原水区域的进液端和第三原水区域的进液端连通；第三原水区域的出液端与第二原水区域的进液端和储液装置连通。
[0013]可选地，第一原水区域的出液端设置有第一三通控制阀，第二原水区域的出液端设置有第二三通控制阀，第三原水区域的出液端设置有第三三通控制阀；第一原水区域的出液端通过第一三通控制阀分别与第一原水区域的进液端和第二原水区域的进液端连通；第二原水区域的出液端通过第二三通控制阀分别与第一原水区域的进液端和第三原水区域的进液端连通；第三原水区域的出液端通过第三三通控制阀分别与第二原水区域的进液端和储液装置连通，第一三通控制阀、第一三通控制阀、第一三通控制阀均与控制器电连接。
[0014]可选地，超声发生器为点阵式超声发生器。
[0015]可选地，供液装置包括原水储存罐，原水储存罐用于提供原水；加热组件，原水通过加热组件流向循环过滤组件。
[0016]可选地，储液装置包括浓缩液回收罐和淡水回收罐，浓缩液回收罐与尾端的循环过滤组件的原水区域连通，淡水区域与各循环过滤组件的淡水区域连通。
[0017]本专利技术还提供了一种超声辅助膜蒸馏系统处理方法，超声辅助膜蒸馏系统为上述的超声辅助膜蒸馏系统，超声辅助膜蒸馏系统的处理方法包括：
[0018]预热，将原水进行预热；
[0019]预热后的原水进入到起始端的循环过滤组件；
[0020]收集原水的流量信息，判断是否执行循环操作；
[0021]当判断不执行循环操作时，原水进入到下一个循环过滤组件的内部，并启动超声发生器。
[0022]可选地，在预热步骤之前还包括收集原水，收集原水并将原水存储在超声辅助膜蒸馏系统的供液装置的原水储存罐的内部。
[0023]可选地，在预热的步骤中，原水流经超声辅助膜蒸馏系统的供液装置的加热组件以实现对原水进行加热。
[0024]可选地，在收集原水的流量信息，判断是否执行循环操作的步骤中包括供液装置的原水经过泵体后进入到起始端的循环过滤组件，泵体检测原水的初始流量；超声辅助膜蒸馏组件的流量计检测原水区域出液端的第一流量，并发送至控制器，将第一流量与初始流量的比值与预设阈值对比，其中，当第一流量与初始流量的比值大于阈值时，执行循环操作，此时原水区域的出液端的原水流回至原水区域中，不启动超声发生器；当第一流量与初本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声辅助膜蒸馏系统，其特征在于，包括：供液装置(10)，所述供液装置(10)用于提供原水；超声辅助膜蒸馏组件，所述超声辅助膜蒸馏组件包括多个循环过滤组件，相邻两个所述循环过滤组件连通设置，位于起始端的所述循环过滤组件与所述供液装置(10)连通设置；储液装置，所述循环过滤组件的至少一部分与所述储液装置连通设置。2.根据权利要求1所述的超声辅助膜蒸馏系统，其特征在于，所述循环过滤组件包括：子壳体；疏水膜(60)，所述疏水膜(60)设置在所述子壳体的内部，并将所述子壳体的内部分隔成原水区域和淡水区域；超声发生器(50)，所述超声发生器(50)设置在所述原水区域的内部。3.根据权利要求2所述的超声辅助膜蒸馏系统，其特征在于，沿起始端的所述循环过滤组件至尾端的所述循环过滤组件，所述超声发生器(50)的频率依次降低；和/或沿起始端的所述循环过滤组件至尾端的所述循环过滤组件，多个所述循环过滤组件中的原水的浓度依次增加。4.根据权利要求2所述的超声辅助膜蒸馏系统，其特征在于，所述超声辅助膜蒸馏组件还包括：第一循环管路，所述第一循环管路具有第一供液管和第一回流管，所述供液装置(10)通过所述第一供液管与起始端的所述循环过滤组件的原水区域连通，所述第一回流管的一端与起始端的所述循环过滤组件的原水区域连通，所述第一回流管的另一端与所述第一供液管连通，所述第一循环管路与所述原水区域形成循环回路；第二循环管路，所述第二循环管路具有第二供液管和第二回流管，所述第二供液管和所述第二回流管均设置在相邻两个所述循环过滤组件的原水区域之间，所述第二供液管、所述原水区域、所述第二回流管形成循环回路。5.根据权利要求4所述的超声辅助膜蒸馏系统，其特征在于，所述超声辅助膜蒸馏组件还包括：传感器(80)，所述第一供液管和所述第二供液管上均设置有所述传感器(80)；流量计(90)，所述第一回流管和所述第二回流管上均设置有所述流量计(90)；单向阀(70)，所述第一供液管和所述第二供液管上均设置有所述单向阀(70)；泵体(40)，所述泵体(40)设置在所述第一供液管上，以为液体流动提供驱动力；控制器，所述控制器与所述传感器(80)、所述单向阀(70)、所述超声发生器(50)、所述泵体(40)和所述流量计(90)电连接。6.根据权利要求4所述的超声辅助膜蒸馏系统，其特征在于，多个所述循环过滤组件具有第一循环过滤组件、第二循环过滤组件、第三循环过滤组件，所述第一循环过滤组件具有第一原水区域和第一淡水区域，所述第二循环过滤组件具有第二原水区域和第二淡水区域，所述第三循环过滤组件具有第三原水区域和第三淡水区域，所述第一淡水区域、所述第二淡水区域、所述第三淡水区域均与所述储液装置连通；其中，所述供液装置(10)与所述第一原水区域连通，所述第一原水区域的出液端分别
与所述第一原水区域的进液端和所述第二原水区域的进液端连通；所述第二原水区域的出液端与所述第一原水区域的进液端和所述第三原水区域的进液端连通；所述第三原水区域的出液端与所述第二原水区域的进液端和所述储液装置连通。7.根据权利要求6所述的超声辅助膜蒸馏系统，其特征在于，所述第一原水区域的出液端设置有第一三通控制阀，所述第二原水区域的出液端设置有第二三通控制阀，所述第三原水区域的出液端设置有第三三通控制阀；所述第一原水区域的出液端通过所述第一三通控制阀分别与所述第一原水区域的进液端和所述第二原水区域的进液端连通；所述第二原水区域的出液端通过所述第二三通控制阀分别与所述第一原水区域的进液端和所述第三原水区域的进液端连通；所述第三原水区域的出液端通过所述第三三通控制阀分别与所述第二原水区域的进液端和所述储液装置连通，所述第一三通控制阀、所述第一三通控制阀、所述第一三通控制阀均与所述超声辅助膜蒸馏组件的控制器电连接。8.根据权利要求2所述的超声辅助膜蒸馏系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨茂林，刘兆峰，郭强，曹博文，唐佳伟，何瑞敏，王小龙，王霄，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司，
类型：发明
国别省市：