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冰冷地区太阳能减压膜蒸馏RO浓水淡化系统设计与试验
《农业工程学报》 刘娟 / 时间:2018-10-22 11:17:48

  据农业工程学报微信公众平台2018年8月24日讯 《农业工程学报》2018年第34卷第15期刊载了宁夏大学刘娟和田军仓的论文——“冰冷地区太阳能减压膜蒸馏RO浓水淡化系统设计与试验”。该研究由国家自然科学基金项目(项目号:51469027)等资助。
  反渗透(RO)是一种压力驱动膜处理方法,其去除污染物的机理是溶解-扩散,受原液侧和渗透侧的浓度和渗透压的影响,去除的主要污染物是溶解性物质,可用于微咸水处理。而膜蒸馏是膜法和热法相结合的水处理方法,只允许水蒸汽通过,主要与原液侧和渗透侧的蒸气压差有关,受原液侧溶液浓度影响较小,可用于高盐水处理。
  针对冰冷地区苦咸水资源量大、太阳能资源丰富,该文设计了一套太阳能减压膜蒸馏RO浓水淡化系统。系统由RO浓水箱、太阳能集热器、膜蒸馏组件、冷凝装置、真空泵、淡水箱等构成,冷凝装置为自制放置于反渗透淡水池中的不锈钢换热盘管,还有铺设在温室地下的地热盘管。


冰冷地区太阳能减压膜蒸馏RO浓水淡化系统设计与试验

a.反渗透苦咸水淡化装置 b.太阳能集热器


  该系统前端是一套用于温室灌溉的反渗透系统(图a)。为了降低能耗,膜蒸馏所处理的RO浓水采用太阳能集热器进行加热(图b)。由于RO浓水无法排放,因此采用减压膜蒸馏进一步淡化(图c)。膜蒸馏产生的淡水蒸汽利用反渗透淡水池中的冷凝装置进行冷却,既解决了蒸汽冷凝过程的冷却水减排问题,又实现了相变热回收并可用于温室加热(图d)。


冰冷地区太阳能减压膜蒸馏RO浓水淡化系统设计与试验

c.膜蒸馏浓水淡化装置 d.冷凝装置


  试验表明:所选的太阳能集热器面积基本可以满足全年的膜蒸馏用热,在反渗透淡水池中设计的不锈钢散热盘管长度,可满足蒸汽冷凝要求,在地表以下30~40cm处铺设地热盘管,可以满足蒸汽冷凝要求和温室加热需求。在浓水进水温度为80 ℃、渗透侧真空压力为-0.080MPa时,减压膜蒸馏系统产水量可以达到37.62L/h。
  通过试验验证,该系统基本能够满足冰冷地区温室的使用要求。通过太阳能集热和自制的冷凝装置,该研究对降低膜蒸馏系统能耗、实现RO浓水零排放、减少浓水对环境污染具有重要意义。

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