本文针对当前化肥厂深度水解解析处理尿素废水方法，从节能减排角度考虑，探索新型高效热回收多效膜蒸馏技术浓缩尿素水溶液。其中以低浓度尿素水溶液为介质进行基础研究，采用天津凯铂能膜工程技术有限公司供应的中空纤维膜组件为主体，依靠外部提供低能级热量及磁力泵为能量，换热器主体材料选用无孔中空纤维管，在常压状态下利用上述装置实现尿素水溶液冷进料模式浓缩该溶液，为工业应用提供实验依据和基础理论指导。本课题通过造水比（PR）、通量（J）、尿素的脱除率（Ru）等参数对膜组件性能进行评价，分别用膜组件1、膜组件2两种中空纤维膜组件进行实验，并对膜进口温度（T3）、尿素水溶液进料总流量（F）、管进口温度（T1）及进料浓度（Wf）等实验条件进行研究并分析各自对评价参数影响。在长时间操作下完成浓缩和稳定性实验，同时膜进口温度略高涉及到尿素水解问题，利用pH计测量水解产物氨含量以确保尿素高回收率。最后利用Aspen Plus软件模拟计算实际化肥厂尿素水解解吸技术，以蒸汽的形式得到能耗值。研究结果表明膜进口温度升高促使造水比和通量均变大；进料总流量增大促使膜通量变大，造水比变小；管进口温度升高促使通量变小而造水比增大；进料浓度对分离效果影响较小，但浓度增大时造水比和膜通量略有下降。在所有实验中尿素的脱除率达到99.99%，操作时间达到25小时低浓度尿素水溶液可浓缩到40%，稳定性良好，同时高温膜进口温度对尿素水解量影响甚微，在实验研究中可达到造水比16、膜通量6.8L/(h m2)。对比实验中，膜组件1膜孔隙率相对于膜组件2较大，在膜进口温度和流量变化时引起的造水比、通量均相对较大；另外多效膜蒸馏技术相比深度水解技术耗能较小。