專利名稱：減壓膜蒸餾的水處理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于水處理及環(huán)保技術領域，特別涉及一種利用減壓膜蒸餾和熱泵潛熱回收技術的水處理裝置。
在航天、軍事、石油化工等領域及人們的日常生活、工作中都要用到水處理裝置。其中產水率、水質、運行費用及設備的投資一直都是大家所關心的。目前，已有許多種水處理裝置的實用新型。但是這些裝置的普遍特點是設備投資大、處理惡劣條件下的污水(如尿液等)效果不好。如用于載人航天器環(huán)境控制及生命保障系統(tǒng)的熱電集成薄膜蒸發(fā)系統(tǒng)(TIMES)，它能夠處理尿液，但它使用全氟磺酸薄膜和熱電制冷片，價格十分昂貴。而目前民用的許多水處理裝置，不僅投資不小，而且處理惡劣條件下的原料(如尿液、苦咸水等)效果不好。
本實用新型的目的是為克服已有技術的不足之處，設計一種新的減壓膜蒸餾的水處理裝置。具有能耗小，結構簡單，價格低，處理惡劣條件下的原料(如尿液、苦咸水等)效果好等優(yōu)點。
本實用新型設計的一種減壓膜蒸餾的水處理裝置，由驅液泵、前處理過濾器、潛熱回收單元、膜組件、真空泵和后處理過濾器以及輸液管路和真空管路所組成；其中，輸液管路將驅液泵、潛熱回收單元、膜組件依次連接組成原料循環(huán)回路，真空管路則將膜組件、潛熱回收單元、真空泵等連接成一個真空部件。該潛熱回收單元由連成一體的換熱器、熱泵和冷凝器組成。驅液泵與潛熱回收單元之間通過輸液管路還可連接有前處理過濾器。在所說的冷凝器的下游還可連接有后處理過濾器。
所說的熱泵可以是電驅動熱泵，也可以是熱驅動熱泵。
所述的換熱器可以為各種換熱器，但最好是板翅式換熱器等傳熱效率高的換熱器。
前處理中的過濾器可以為各種形式的過濾器，后處理中的過濾器最好為活性炭過濾器。
本實用新型的膜組件可由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)等疏水性微孔膜制成。熱泵可為電驅動型或熱驅動型熱泵。換熱器采用板翅式換熱器，這樣可以強化換熱，減小電耗。
本實用新型的工作過程為原料由驅液泵泵送，順序流經前處理過濾器(可省去)、換熱器和膜組件后，再回到泵入口，這樣周而復始地進行循環(huán)。從膜組件出來的蒸汽，流經冷凝器冷凝后，再經過后處理過濾器(可省去)過濾成凈水，真空泵連接在冷凝器的下游。
本實用新型一般多以非揮發(fā)性物質的水溶液為蒸餾處理對象。使用疏水性膜，液體不潤濕膜，由于表面張力的作用，膜兩側的水溶液都不能通過膜孔進入另一側。它利用膜蒸餾原理，膜一側原料相溫度高于另一側滲透相溫度，溫差導致蒸汽壓差，因此蒸汽分子通過膜孔，從高蒸汽壓側向低蒸汽壓側運動，低蒸汽壓側的蒸汽在熱泵冷端換熱器中冷凝，得到凈水，熱泵還可將冷凝過程中釋放的潛熱回收。
本實用新型設計的水處理裝置，可用作惡劣條件下的水處理裝置，如處理尿液等，也可用于日常生活的水凈化裝置，如處理自來水等。其產水率主要取決于膜自身的蒸發(fā)面積和真空度，可在0.2kg/h-200kg/h之間；處理后凈水的電導率＜30μs/cm。
本實用新型的產水率大(0.2kg/h-200kg/h)，水回收率高(90％以上)、水質好(電導率小于30μs/cm)?？勺鳛閻毫訔l件下的水處理裝置，如用于太空、遠洋、野戰(zhàn)、野外勘探等處理尿液、?？嘞趟拔鬯?，同時也可為機關、企事業(yè)、學校、別墅、賓館、飯店等場所提供純凈的飲用水。


圖1為本實用新型裝置的總體結構示意圖。
圖2為本實用新型的潛熱回收單元結構裝配實施例之一示意圖。
圖3為本實用新型的潛熱回收單元結構裝配實施例之二示意圖。
本實用新型設計的減壓膜蒸餾水處理裝置的實施例結合附圖詳細說明如下本實施例的總體結構如圖1所示，由驅液泵1、前處理過濾器2、潛熱回收單元3、膜組件4、真空泵5和后處理過濾器6以及輸液管路(如圖中實線所示)和真空管路(如圖中虛線所示)組成；其中，輸液管路將驅液泵1、前處理過濾器2、潛熱回收單元3、膜組件4依次連接成原料液循環(huán)回路，真空管路連接膜組件4真空側、潛熱回收單元3和真空泵，處理后的凈水經后處理過濾器6進一步過濾，該潛熱回收單元由連成一體的換熱器、熱泵和冷凝器組成。
本實施例的工作過程為待處理的原料液被驅液泵驅動首先流經潛熱回收單元中的換熱器，被與之相聯(lián)的熱泵熱端加熱，然后經過膜組件，由于膜組件另一側的壓力較低，一部分水會蒸發(fā)成蒸汽，通過膜孔，其余的原料液則與補充原料液混合后又流經驅液泵，周而復始。從膜管蒸發(fā)而成的水蒸汽流經冷凝器時，被與之緊聯(lián)的熱泵冷端冷凝成潔凈的水，再經過后處理過濾器進行過濾。
本實用新型的潛熱回收單元中熱泵與換熱器、冷凝器之間的裝配組合有很多方案，關鍵在于換熱器、冷凝器分別和熱泵的熱端、冷端相連接。圖2和圖3為其中的兩種裝配關系實施例。
圖2中所示的方案中采用了兩個熱泵，熱泵32的熱端和冷端分別與換熱器31和冷凝器33相連接，熱泵34的熱端和冷端分別與冷凝器33和換熱器35相連接。
圖3中所示的方案中采用了一個熱泵，熱泵32的熱端和冷端分別與換熱器31和冷凝器33相連接。
本實用新型經理論分析，數(shù)值計算和實驗結果表明，系統(tǒng)功耗＜350Wh/kg。本實施例采用的部件如下膜組件為中空纖維微孔膜組件，選用材料為聚丙烯，長為200mm，孔隙率為25％，微孔為長方形(0.8×0.2μm)，內徑0.3mm，表面積約為2m2。真空泵為旋片式真空泵；驅液泵為塑料離心泵；熱泵為電驅動式熱泵；加熱器為恒溫水浴及波紋管式換熱器；冷凝器為管殼式冷凝器，前處理過濾器與后處理過濾器為微孔過濾器。
本實施例的原料液為尿液，產水率0.2-1.5kg/h，電功耗350Wh/kg；處理后的水質(1)電導率20-30μs/cm(2)總有機碳(TOC)13.6-28.0mg/l(3)總氨量O.9-4.8mg/l
權利要求1.一種減壓膜蒸餾的水處理裝置，其特征在于，由驅液泵、潛熱回收單元、膜組件、真空泵和后處理過濾器以及輸液管路和真空管路所組成；其中，輸液管路將驅液泵、潛熱回收單元、膜組件依次連接組成原料循環(huán)回路，真空管路則將膜組件、潛熱回收單元、真空泵等連接成一個真空部件，該潛熱回收單元由連成一體的換熱器、熱泵和冷凝器組成。
2.如權利要求1所述的減壓膜蒸餾的水處理裝置，其特征在于，驅液泵與潛熱回收單元之間通過輸液管路還連接有前處理過濾器。
3.如權利要求1所述的減壓膜蒸餾的水處理裝置，其特征在于，在所說的冷凝器的下游還連接有后處理過濾器。
4.如權利要求1所述的減壓膜蒸餾的水處理裝置，其特征在于，在所說的熱泵為電驅動熱泵或熱驅動熱泵。
5.如權利要求1所述的減壓膜蒸餾的水處理裝置，其特征在于，在所說的所述的換熱器為板翅式換熱器。
6.如權利要求3所述的減壓膜蒸餾的水處理裝置，其特征在于，在所說的后處理過濾器為活性炭過濾過濾器。
專利摘要本實用新型減壓膜蒸餾的水處理裝置屬于水處理及環(huán)保技術領域，由驅液泵、潛熱回收單元、膜組件、真空泵和后處理過濾器以及輸液管路和真空管路所組成；其中，輸液管路將驅液泵、潛熱回收單元、膜組件依次連接組成原料循環(huán)回路，真空管路則將膜組件、潛熱回收單元、真空泵等連接成一個真空部件，該潛熱回收單元由連成一體的換熱器、熱泵和冷凝器組成。本實用新型具有能耗小，結構簡單，價格低，處理惡劣條件下的原料(如尿液、苦咸水等)效果好等優(yōu)點。
文檔編號C02F1/08GK2475724SQ0026761
公開日2002年2月6日 申請日期2000年12月22日 優(yōu)先權日2000年12月22日
發(fā)明者任建勛, 張信榮, 梁新剛, 胡桅林 申請人:清華大學