申请日2014.08.08
公开(公告)日2015.01.28
IPC分类号C02F1/44
摘要
一种高低温无孔膜污水处理系统，包括高温污水部、低温净水部和膜容器，膜容器内设有无孔膜以将膜容器分隔成高温侧和低温侧两部分，且膜容器的高温侧和低温侧分别与高温污水部和低温净水部连通，所述高温污水部包括污水箱、加热器和循环泵，低温净水部包括热交换器、真空泵和集水器。由于本实用新型中高温污水部对污水进行加热，使其在无孔膜的两侧形成温度差，因此，可以处理极高浓度无机盐的水溶液或其它废水，而且，高温侧与低温侧距离仅为膜厚，因而具有更高的蒸馏效率，由于仅有水蒸气能透过膜孔，因此获得的水十分纯净，同时，本装置的能耗极低，处理过程简単，容易维护，不存在膜结垢的问题。
权利要求书
1.一种高低温无孔膜污水处理系统，其特征在于：包括高温污水部、低温净水部和膜容器(5)，膜容器(5)内设有无孔膜以将膜容器(5)分隔成高温侧和低温侧两部分，且膜容器(5)的高温侧和低温侧分别与高温污水部和低温净水部连通，所述高温污水部包括使用管道依次连通的污水箱(1)、加热器(2)和循环泵(3)，且污水箱(1)中的污水被加热器(2)加热后由循环泵(3)驱动其进入膜容器(5)的高温侧，并再次通过管道回流入污水箱(1);所述低温净水部包括热交换器(12)和集水器(15)，且膜容器(5)的低温侧通过管道与热交换器(12)和集水器(15)依次连通。
2.根据权利要求1所述的一种高低温无孔膜污水处理系统，其特征在于：所述膜容器(5)内部设置有全氟离子交换无孔膜和多孔支撑体构成的膜组件(6)，且全氟离子交换无孔膜以压条或胶结的方式密封在多孔支撑体上。
3.根据权利要求1所述的一种高低温无孔膜污水处理系统，其特征在于：所述低温净水部设有控制膜容器(5)低温侧内的真空度的真空泵(10)。
4.根据权利要求1所述的一种高低温无孔膜污水处理系统，其特征在于：还设有控制部，控制部包括控制污水箱内水位的水位自动控制电路Ⅰ(8)、控制膜容器(5)高温侧水位的水位自动控制电路Ⅱ(7)、控制污水部中污水温度的温度自动控制电路(4)以及控制膜容器内低温侧压力的压力自动控制电路(11)。
说明书
一种高低温无孔膜污水处理系统
技术领域
本实用新型设计到污水处理技术领域，具体的说是一种高低温无孔膜污水处理系统。
背景技术
化工、印染、医药、纺织等重污染行业的污水治理在环保界是一个公认的难题。普遍存在耗水量高，COD、BOD、氨氮排放量大等问题。同时，煤化工、食品加工、海水中由于无机盐的良好的可溶性，也很难通过常规手段降低无机盐的含量。目前从技术层面来看，对这些污水、废水尚没有操作简单、成本低廉的有效治理手段。人们沿用模仿城市污水治理的工艺技术，采用A/O法、A2/O法、SBR法、CASS法、氧化沟法、UNITANK法等工艺，以及上述各法的组合运用，使废水的污染程度有一定程度的降低，但存在排水质量不稳定和运行成本高的问题。投资高、占地面积大、运行成本高是其共同的特点。
近年来，采用化学药剂进行水处理，其所产生的二次污染已引起人们的广泛关注。典型的化学药品是聚合高分子电解质，导致阴离子与阳离子状态。通常这些主要用于絮凝、胶凝以及灭菌。添加化学药品，存在着副作用问题，就化学药品本身而言，或因受外界环境及条件的影响，会造成不同程度的污染，对环境及人类造成危害。并且水处理药剂普遍用量偏大、处理成本偏高、去除效率最多只能达到85%左右。因此从90年代早期，人们的普遍理念是提倡不使用化学药品进行水处理。
为了解决这一问题，人们试图采用一些新的工艺和方法，比如催化湿式氧化法、纳滤膜处理法、微滤膜处理法、高级氧化法、多效蒸发法等，但其在理论和实践上仍存在很多有待解决的问题。其中纳滤、微滤膜处理法由于不采用化学药品，不会引起二次污染而受到人们的普遍重视，在实践上得到一定规模的运用。但其不可避免地存在容易堵塞、随时间延长水通量下降严重、动力消耗大的现象。同时、纳滤、微滤工艺不能全部截留无机盐。
全氟离子交换膜是一种化学性质非常稳定的无孔膜，它是一种纳米结构的聚合物材料，该材料一个非常独特的性质是仅允许水蒸汽分子通过，而其他离子无法通过。与传统的膜工艺(超滤、纳滤、反渗透)不同，全氟离子交换膜的分离驱动力不是膜两侧的压力差，而是温度差。废水在膜一侧流动,电解质膜中的活性塞团在温差的“拉拽作用”下，在废水侧与来水中的水分子结合，而在清水侧分离，从而可以实现水分子的迁移，达到净化废水的目的。
实用新型内容
为解决常规工艺处理污水存在的投资高、占地面积大、运行成本高以及膜处理法容易堵塞、有效使用时间短等问题，本实用新型提供了一种高低温无孔膜污水处理系统。
本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种高低温无孔膜污水处理系统，包括高温污水部、低温净水部和膜容器，膜容器内设有无孔膜以将膜容器分隔成高温侧和低温侧两部分，且膜容器的高温侧和低温侧分别与高温污水部和低温净水部连通，所述高温污水部包括使用管道依次连通的污水箱、加热器和循环泵，且污水箱中的污水被加热器加热后由循环泵驱动其进入膜容器的高温侧，并再次通过管道回流入污水箱;所述低温净水部包括热交换器和集水器，且膜容器的低温侧通过管道与热交换器和集水器依次连通。
进一步的，所述膜容器内部设置有全氟离子交换无孔膜和多孔支撑体构成的膜组件，且全氟离子交换无孔膜以压条或胶结的方式密封在多孔支撑体上。
更进一步的，所述多孔支撑体由超高分子量聚乙烯在230℃-280℃下烧结而成，其形状为平板、圆管或U型。
更进一步的，所述低温净水部设有真空泵，以控制膜容器的低温侧内的真空度为0.08MPa-0.095MPa。
更进一步的，所述加热器将流经其的污水加热到60℃-75℃。
更进一步的，还设有控制部，控制部包括控制污水箱内水位的水位自动控制电路Ⅰ、控制膜容器高温侧水位的水位自动控制电路Ⅱ、控制污水部中污水温度的温度自动控制电路以及控制膜容器内低温侧压力的压力自动控制电路。
本实用新型中，通过控制加热器从而将高温污水部中的污水温度控制在60℃-75℃，同时，通过真空泵控制低温侧的真空度为0.08MPa-0.095MPa，从而大幅度的提高了水蒸气透过无孔膜的效率。
本实用新型中，污水箱中的污水被加热器加热后由循环泵驱动其进入膜容器的高温侧后，污水中部分水透过无孔膜进入到膜容器的低温侧，另一部分水和杂质回流到污水箱内，进入低温侧的纯水经热交换器液化后进入到集水器内储存。
本实用新型所用的全氟离子交换无孔膜是从美国进口的现有产品。
有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
1)在非挥发性水溶液的膜蒸馏过程中，膜蒸馏过程中蒸发区与冷凝区距离仅为膜厚，因而具有更高的蒸馏效率，由于仅有水蒸气能透过膜孔，因此获得的水十分纯净;
2)与渗透压和溶质浓度成正比不同的是，一般溶液中水的蒸汽压随溶质浓度增加的变化很小，因此膜蒸馏法可以处理极高浓度无机盐的水溶液或其它废水，理论上通过此装置的产水率可以达到100%;
3)能量消耗极低：水的饱和蒸汽压随温度指数上升，因此并不需要将废水加热到沸腾就可产生足够的水蒸气，此外，可利用工业生产过程的余热、太阳能、地热作为温差推动力;
4)处理过程简単，容易维护，低压操作，无需配置高压水泵等附属设备，设备对废水中溶解性固体、氯、低pH值或生物污染不敏感，无需复杂的预处理工序;
5)无膜结垢的问题，尽管RO系统采取了过滤、加阻垢剂等预处理措施，但是水中的杂质仍会聚集在膜的表面使膜污染，降低膜的分离率和透水速率，因此RO系统的膜污染是无法避免的，其膜通量逐年下降，使用3年左右必须更换。而本装置将水扩散通过一个纳米尺寸、固体分子的基质,从而实现废水的净化,过水界面本身没有孔隙，因此不存在堵塞问题。