1 膜蒸餾原理樣機說明

1.1 概述

膜蒸餾原理樣機采用真空膜蒸餾方案，以放射性廢水模擬水樣為處理對象，以疏水性聚四氟乙烯材質(zhì)的中空纖維膜組件為分隔介質(zhì)，疏水性膜的膜孔不能被所處理的水樣潤濕，僅有水蒸氣可以通過膜孔，以膜兩側(cè)因溫度不同所產(chǎn)生的水蒸氣壓差為分離驅(qū)動力，透過膜的水蒸氣通過真空抽吸至膜組件外并冷凝形成產(chǎn)水，同時所處理的水樣得到不斷濃縮。

1.2 構(gòu)成

1.2.1 邊界定義

膜蒸餾試驗裝置由熱側(cè)循環(huán)系統(tǒng)、冷側(cè)真空抽吸冷凝系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、水氣清洗系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)散熱系統(tǒng)等組成。

膜蒸餾原理樣機的邊界定義是：熱側(cè)循環(huán)系統(tǒng)、冷側(cè)真空抽吸冷凝系統(tǒng)、儀表及控制系統(tǒng)屬于膜蒸餾原理樣機，水氣清洗系統(tǒng)中的氮氣瓶、冷卻水循環(huán)散熱系統(tǒng)不屬于膜蒸餾原理樣機。

1.2.2 預(yù)處理及熱側(cè)循環(huán)系統(tǒng)

將滿足膜蒸餾進水要求的放射性廢水置于熱側(cè)廢水箱，由循環(huán)泵輸送，經(jīng)保安過濾器去除懸浮物雜質(zhì)，由電加熱器加熱到一定溫度，流經(jīng)中空纖維膜組件，返回廢水箱。

1.2.3 冷側(cè)真空抽吸冷凝系統(tǒng)

冷側(cè)流路中，由液環(huán)真空泵不斷抽真空，膜內(nèi)的廢水產(chǎn)生的水蒸汽在蒸汽壓差的作用下穿過中空纖維膜，經(jīng)冷凝器冷卻為產(chǎn)水。

1.2.4 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)可通過西門子HMI人機界面設(shè)置運行參數(shù)，通過壓力、溫度、流量等傳感器采集運行狀態(tài)參數(shù)，由西門子SIMATIC S7-200可編程序控制器進行數(shù)據(jù)處理和動作指令輸出，由電磁閥、變頻器、功率調(diào)節(jié)器等裝置實現(xiàn)原理樣機的運行控制調(diào)節(jié)。

1.2.5 水氣清洗系統(tǒng)

水氣清洗系統(tǒng)以餾出液箱中的水為水源，通過反洗水泵對膜組件進行反洗，后通過氮氣吹掃使膜孔恢復干燥狀態(tài)。

1.2.6 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)

冷卻水循環(huán)系統(tǒng)為冷凝器提供冷卻水，主要由冷卻水箱、冷卻水循環(huán)泵、冷卻水散熱塔及管閥等組成。

1.3 工藝運行

1.3.1 運行參數(shù)

膜蒸餾原理樣機采用真空式膜蒸餾（VMD）工藝，熱側(cè)循環(huán)液流量為10m³/h，運行溫度70℃；冷側(cè)餾出液流量為0.05m³/h，運行壓力10kPa.a。

1.3.2 料液配制和加熱

料液在熱側(cè)廢水箱中配置，通過加料口加入除鹽水和試劑后，啟動循環(huán)液輸送泵打循環(huán)，充分攪混，確保料液被混勻。

配置完成的料液通過循環(huán)液輸送泵打循環(huán)，通過電加熱器加熱到所需的溫度。

可以通過循環(huán)液輸送泵出口管線進行取樣，檢測配料結(jié)果。

配制好的料液在熱側(cè)廢水箱內(nèi)暫存。

1.3.3 廢水處理

加熱到所需溫度的料液由循環(huán)液輸送泵輸送，經(jīng)過濾器過濾去除廢水中的固體雜質(zhì)后進行膜蒸餾組件進行處理。

在膜蒸餾組件中，由于膜的兩側(cè)溫度差形成膜兩側(cè)的壓力差，水蒸汽在壓力差的推動下，從料液側(cè)透過膜材料達到冷側(cè)，水蒸汽被冷凝器冷卻，形成餾出液進入餾出液箱暫存。熱側(cè)料液的雜質(zhì)被膜材料截止，并返回熱側(cè)廢水箱，廢水得到不斷的濃縮。

膜組件冷側(cè)的真空由冷凝器和真空泵維持。

1.3.4 餾出液取樣

當膜蒸餾原理樣機穩(wěn)定運行后，保持餾出液取樣箱排空閥關(guān)閉，打開餾出液取樣箱入口隔離閥，餾出液取樣箱將不斷收集餾出液。當餾出液取樣箱液位達到一定值后，關(guān)閉餾出液取樣箱入口隔離閥，打開餾出液取樣箱排空閥即可收集到餾出液的樣品，完成真空條件下的餾出液取樣。

1.3.5 膜組件反洗

當膜組件運行一段時間，部分雜質(zhì)進入膜孔，影響膜的效率，將氮氣和除鹽水反洗膜組件。

1.4 測量與控制要求

膜蒸餾原理樣機中循環(huán)水泵、真空泵和電加熱器的運行、部分閥門啟閉、調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)和參數(shù)監(jiān)測可以通過集中控制的操作面板實現(xiàn)。其余設(shè)備和閥門全部采用手動操作實現(xiàn)。