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一种非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的系统及方法

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成果类型:
专利
发明/设计人:
肖德涛;何正忠;过灵飞;吴威;邓湘元
申请/专利权人:
南华大学
专利类型:
发明专利
语种:
中文
申请时间:
2020-03-19
申请/专利号:
CN202010195683.6
公开时间:
2020-08-14
公开号:
CN111540496A
主申请人地址:
421001 湖南省衡阳市常胜西路28号
申请地区:
湖南
机构署名:
本校为第一完成单位
主权项:
1.一种非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的系统,其特征在于:包括换热单元和依次通过管路连通的恒温水箱、低温蒸发器、膜组件,所述恒温水箱上设置有废水进水管,所述恒温水箱与所述低温蒸发器之间的管路上设置有进料泵;所述换热单元包括水蒸气冷凝器、空气加热器、热泵系统和若干个设置在所述膜组件中的吹气管,所述吹气管通过湿吹扫气管与水蒸气冷凝器连通,所述水蒸气冷凝器通过干吹扫气管与所述吹气管连通,所述膜组件通过回流空气管与所述空气加热器连通,所述空气加热器通过管路与所述低温蒸发器底部的进气口连通,所述干吹扫气管与所述回流空气管通过管路连通,所述热泵系统包括设置在所述恒温水箱中的第一换热管路、设置在所述空气加热器中的第二换热管路、设置在所述水蒸气冷凝器中的第三换热管路和流通在所述第一换热管路、所述第二换热管路及所述第三换热管路中的工作介质,所述第一换热管路、所述第二换热管路和所述第三换热管路依次通过管路连通,所述第三换热管路和所述第一换热管路之间的管路上设置有压缩机,所述第二换热管路和所述第三换热管路之间的管路上设置有膨胀阀。 2.根据权利要求1所述的非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的系统,其特征在于:所述回流空气管上设置有第一回流空气调节阀,所述干吹扫气管与所述回流空气管之间的管路上设置有第二回流空气调节阀;所述废水进水管上设置有废水进水阀。 3.根据权利要求1所述的非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的系统,其特征在于:所述恒温水箱中设置有电加热器。 4.根据权利要求1所述的非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的系统,其特征在于:所述水蒸气冷凝器上设置有洁净水出水管。 5.根据权利要求1所述的非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的系统,其特征在于:所述低温蒸发器内由上至下依次设置有布液器和填料层,所述低温蒸发器的进水口位于所述布液器上方。 6.根据权利要求1所述的非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的系统,其特征在于:所述低温蒸发器的底端设置有出水管,所述出水管中部通过浓水回流管与所述恒温水箱连通,所述出水管远离所述低温蒸发器的一端设置有出水口和浓水出料阀。 7.根据权利要求1所述的非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的系统,其特征在于:所述湿吹扫气管上设置有吹扫气循环风机,所述空气加热器与所述低温蒸发器之间的管路上设置有进气循环风机。 8.一种非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的方法,其特征在于:将放射性废水通过废水进水管通入到恒温水箱中,通过电加热器将所述恒温水箱中的放射性废水加热,通过进料泵将加热后的所述放射性废水泵入到低温蒸发器中,放射性废水在布液器的作用下呈均匀分布状态流经填料层,所述低温蒸发器中的热干空气在所述填料层与放射性废水充分接触,一部分放射性废水吸热蒸发转变成水蒸气,水蒸气经出气输送管部分流入到膜组件中,膜组件中的吹气管只允许小分子气体通过疏水性微孔膜,水蒸气透过疏水性微孔膜后进入到所述疏水性微孔膜的冷侧被干吹扫气体吸收成为湿吹扫气体,所述湿吹扫气体被吹扫空气循环风机输送到水蒸气冷凝器中冷却成洁净液态水,所述液态水经洁净水出水管排出;分离水蒸气后的冷干空气分流成两部分,其中一部分所述冷干空气流经干吹扫气管,流经所述吹气管的冷侧,继续载带穿透过蒸馏膜的水蒸气到水蒸气冷凝器冷凝成洁净液态水,形成完整的循环回路;另一部分所述冷干空气通过回流空气管流入到空气加热器中,经所述空气加热器加热后通过进气循环风机再输送回所述低温蒸发器中继续蒸发放射性废水;所述低温蒸发器中未蒸发的放射性废水形成浓水,所述浓水经浓水回流管路流回到恒温水箱中。 9.根据权利要求8所述的非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的方法,其特征在于:热泵系统中的工作介质经膨胀阀膨胀降温后进入水蒸气冷凝器内,水蒸气在所述水蒸气冷凝器中的第三换热管路的管壁冷凝放热,同时所述工作介质吸热升温;升温后的所述工作介质经压缩机压缩再升温后进入第一换热管路加热放射性废水,然后进入空气加热器内的第二换热管路加热冷干空气,然后工作介质经膨胀阀再膨胀降温后进入水蒸气冷凝器内,如此循环不断。
摘要:
本发明公开了一种非接触式高效膜蒸馏处理放射性废水的系统及方法,包括换热单元和依次通过管路连通的恒温水箱、低温蒸发器、膜组件,恒温水箱上设置有废水进水管,恒温水箱与低温蒸发器之间的管路上设置有进料泵;换热单元包括水蒸气冷凝器、空气加热器、热泵系统和若干个设置在膜组件中的吹气管,吹气管通过湿吹扫气管与水蒸气冷凝器连通,水蒸气冷凝器通过干吹扫气管与吹气管连通,膜组件通过回流空气管与空气加热器连通,空气加热器通过管路与低温蒸发器底部的进气口连通,干吹扫气管与回流空气管通过管路连通。本发明满足了核电站运行、核动力装置运行、核应急等过程中产生的放射性废水高...

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