CN108623059A - 一种冻结析出压力反渗去除水中污染物的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冻结析出压力反渗去除水中污染物的方法及装置，基于污水冻结过程中水结冰析出污染物的冻结净化原理和压力反渗透原理，采用自上而下单向冻结方式，并针对污染物的冻结析出特性，选择合适的冻结温度，控制合适的冻结速率，自上而下冻结逐步驱除污染物，最后将底部剩余的高浓度污染物集中进行化学处理，减少目前化学处理成本高，具有二次污染的危险等不利影响，该技术充分利用了水结冰相变析出杂质的功能，只需向溶液中输入冷量，具有净化纯度高、无污染、操作简便、性价比高等众多优点。

Description

一种冻结析出压力反渗去除水中污染物的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种去除水中污染物的方法及装置，尤其是一种适用于民用生活和工业污水综合治理的冻结析出压力反渗去除水中污染物的方法及装置。
技术背景
随着城市规模不断扩大和工业化水平的不断提高，人类生产生活总的用水量的不断增加，生活和工业污水的排放量呈逐年上升趋势。然而，目前我国对于污水处理存在如下问题：(一)基础设施建设的投入不够，处理量有限，造成严重的环境污染问题；(二)城市污水处理技术的相对落后，部分化学处理措施存在二次污染的风险；(三)城市污水处理技术、污水处理系统复杂；(四)没有对污泥进行有效处理，进行二次污染；(五)成本较高，偷排现场严重。
综上所述，目前迫切需要一种既能有效净化污水技术，同时又能避免二次污染的方法。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种结构简单、操作方便、能避免二次污染的冻结析出压力反渗去除水中污染物的方法及装置。
技术方案：本发明的冻结析出与压力反渗去除水中污染物的装置，包括污染水容器、分层容器、控温系统、中水容器和高浓度废液容器；所述的污染水容器内插装有与分层容器入水口相连的污染水导管，所述的控温系统包括设在分层容器顶部的控温冷板、低温酒精供液管、低温酒精回液管和控温冷浴，低温酒精供液管和低温酒精回液管一端分别与控温冷浴相连，另一端分别穿过控温冷板进入分层容器上部后相连通，所述的分层容器若干高度相同的金属圆筒通过销钉拧紧组合而成，每层之间均设有防漏密封圈，具体层数根据实际需要自行设定，金属圆筒外壁及底部均附着有绝热材料层，分层容器的下部设有与高浓度废液容器相连的高浓度废液收集导管，并设有与中水容器相连的反渗导管。
所述的污染水导管上设有开关阀门。
所述的高浓度废液收集导管上设有开关阀门。
所述的反渗导管上依次设有过滤器和反渗透膜。
实施上述的装置的冻结析出与压力反渗去除水中污染物的方法：通过污染水导管将污染水容器内的污染水送入分层容器内，利用由控温冷板、低温酒精供液管、低温酒精回液管、控温冷浴组成的控温系统对污染水自上而下的进行冻结析出，当分层容器上部的水体逐步被冻结后，利用销钉来控制分层容器的高度，调整销钉的位置，取出被冻结的纯净冰层，下移控温冷板继续冻结，保证冻结的效率和净化效果满足设计需要；由于水体冻结成冰后积膨胀，未冻结污染水压力增大，在压力作用污染水自动进入反渗导管，经由过滤器和反渗透膜净化后获得的中水进入中水容器内；通过安装污染浓度监测传感器来确定底部未冻结污染水的浓度，当浓度达到100g/L以上时，停止冻结，打开开关阀门，通过废液收集导管，将自上而下冻结后剩余的高浓度废液送入高浓度废液容器内，对收集的高浓度废液集中进行化学处理。
所述对污染水自上而下的进行冻结的温度为-5～-50℃，冻结速率为0.001～0.2℃/h。
所述被冻结的纯净冰层厚度超过二层分层容器厚度，冻结速率降低，此时调整销钉位置，拆除分层容器的上层部分，去除与控温冷板直接接触的纯净冰层。
所述的过滤器为多介质过滤器，过滤精度为10-30μm。
所述的反渗透膜为物理净化获得中水以上标准水的聚酰胺复合膜。
所述取出被冻结的纯净冰层，放置自然融化，即可成为满足二类水质以上的净化水。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明利用冻结过程水结冰析出污染物的冻结净化原理，借助绿色无污染的冻结技术，采用自上而下单向冻结方式，并针对污染物的冻结析出特性，选择合适的冻结温度和冻结速率，只向污染水内注入冷量进而将城市污水中的污染物质浓缩、集中、再处理，避免现有的污水处理技术成本大、技术落后、系统复杂和二次污染等弊端。为了达到最优化的驱替效果，针对污染的特性开展合适冻结参数的室内实验，并通过现场驱替效果的检验，调整和优化冻结参数。采用驱替方式将污染水中污染物质集中到底部圆筒的范围内，检测上部圆筒污染物质的含量，将达标的部分移除，自然解冻，不合格和底部污染物质浓度高的部分进行再处理，经检验确定污染物达标后，再自然解冻。自上而下冻结逐步驱除污染物，最后将底部剩余的高浓度污染物集中进行化学处理，从而减少了目前化学处理成本高，具有二次污染的危险等不利影响，冻结析出过程中实时温度和污染物浓度检测，可以进一步优化调整冻结温度和冻结速率参数，确保污染驱替达到要求。该技术充分利用了水结冰相变析出杂质的功能，只向溶液中输入冷量，具有净化纯度高、无污染、操作简便、性价比高。
附图说明
图1为本发明的冻结析出压力反渗去除水中污染物装置示意图。
图中：1-污染水，2-污染水容器，3-污染水导管，4-开关阀门，5-控温冷板，6-低温酒精供液管，7-低温酒精回液管，8-控温冷浴，9-纯净冰层，10-销钉，11-未冻结污染水，12-分层容器，13-反渗导管，14-过滤器，15-反渗透膜，16-中水，17-中水容器，18-开关阀门，19-高浓度废液收集导管，20-高浓度废液，21-高浓度废液容器。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的说明：
本发明的冻结析出与压力反渗去除水中污染物的装置，主要由污染水容器2、分层容器12、控温系统、中水容器17和高浓度废液容器21；所述的污染水容器2内插装有与分层容器12入水口相连的污染水导管3，污染水导管3上设有开关阀门4。所述的控温系统包括设在分层容器12顶部的控温冷板5、低温酒精供液管6、低温酒精回液管7和控温冷浴8，低温酒精供液管6和低温酒精回液管7一端分别与控温冷浴8相连，另一端分别穿过控温冷板5进入分层容器12上部后相连通，所述的分层容器12由若干高度相同的金属圆筒通过销钉拧紧组合而成，每层之间均设有防漏密封圈，具体层数根据实际需要自行设定，方便拆取，金属圆筒外壁及底部均附着有绝热材料层，上部为制冷板，圆筒四周及底部为绝热材料，保证自上而下冻结。分层容器12的下部设有与高浓度废液容器21相连的高浓度废液收集导管19，高浓度废液收集导管19上设有开关阀门18。高浓度废液收集导管19的上部设有与中水容器17相连的反渗导管13。所述的反渗导管13上依次设有过滤器14和反渗透膜15。
本发明的冻结析出与压力反渗去除水中污染物的方法：通过污染水导管3将污染水容器2内的污染水1送入分层容器12内，利用由控温冷板5、低温酒精供液管6、低温酒精回液管7、控温冷浴8组成的控温系统对污染水1自上而下的进行冻结析出，水结冰会析出杂质，被冻结的冰层是不含污染物的纯净层，当分层容器12上部的水体逐步被冻结后，利用销钉10来控制分层容器12的高度，调整销钉10的位置，销钉是自下而上拧紧的，反向调整，可以自上而下拆除分层容器。取出被冻结的纯净冰层9，下移控温冷板继续冻结，保证冻结的效率和净化效果满足设计需要；由于水体冻结成冰后积膨胀，未冻结污染水压力11增大，在压力作用污染水自动进入反渗导管13，经由过滤器14和反渗透膜15净化后获得的中水16进入中水容器17内；通过安装污染浓度监测传感器来确定底部未冻结污染水的浓度，当浓度达到100g/L以上时，停止冻结，打开开关阀门18，通过废液收集导管19，将自上而下冻结后剩余的高浓度废液20送入高浓度废液容器21内，对收集的高浓度废液集中进行化学处理。
所述对污染水1自上而下的进行冻结的温度为-5～-50℃，冻结速率为0.001～0.2℃/h。
所述被冻结的纯净冰层9厚度超过二层分层容器12厚度，冻结速率降低，此时调整销钉10位置，拆除分层容器12的上层部分，去除与控温冷板5直接接触的纯净冰层9。
所述的过滤器14为多介质过滤器，过滤精度为10-30μm。
所述的反渗透膜15为物理净化获得中水以上标准水的聚酰胺复合膜。
所述取出被冻结的纯净冰层9，放置自然融化，即可成为满足二类水质以上的净化水。

Claims (10)

1.一种冻结析出与压力反渗去除水中污染物的装置，其特征在于：它包括污染水容器（2）、分层容器(12)、控温系统、中水容器（17）和高浓度废液容器（21）；所述的污染水容器（2）内插装有与分层容器(12)入水口相连的污染水导管（3），所述的控温系统包括设在分层容器(12)顶部的控温冷板（5）、低温酒精供液管（6）、低温酒精回液管（7）和控温冷浴（8），低温酒精供液管（6）和低温酒精回液管（7）一端分别与控温冷浴（8）相连，另一端分别穿过控温冷板（5）进入分层容器(12)上部后相连通，所述的分层容器(12) 由若干高度相同的金属圆筒通过销钉拧紧组合而成，每层之间均设有防漏密封圈，具体层数根据实际需要自行设定，金属圆筒外壁及底部均附着有绝热材料层，分层容器(12)的下部设有与高浓度废液容器（21）相连的高浓度废液收集导管（19），并设有与中水容器（17）相连的反渗导管（13）。
2.根据权利要求1所述的一种冻结析出与压力反渗去除水中污染物的装置，其特征在于：所述的污染水导管（3）上设有开关阀门（4）。
3.根据权利要求1所述的一种冻结析出与压力反渗去除水中污染物的装置，其特征在于：所述的高浓度废液收集导管（19）上设有开关阀门（18）。
4.根据权利要求1所述的一种冻结析出与压力反渗去除水中污染物的装置，其特征在于：所述的反渗导管（13）上依次设有过滤器（14）和反渗透膜（15）。
5.实施权利要求1所述的装置的冻结析出与压力反渗去除水中污染物的方法，其特征在于：通过污染水导管（3）将污染水容器（2）内的污染水（1）送入分层容器(12)内，利用由控温冷板（5）、低温酒精供液管（6）、低温酒精回液管（7）、控温冷浴（8）组成的控温系统对污染水（1）自上而下的进行冻结析出，当分层容器(12)上部的水体逐步被冻结后，利用销钉（10）来控制分层容器(12)的高度，调整销钉（10）的位置，取出被冻结的纯净冰层（9），下移控温冷板继续冻结，保证冻结的效率和净化效果满足设计需要；由于水体冻结成冰后积膨胀，未冻结污染水压力（11）增大，在压力作用污染水自动进入反渗导管（13），经由过滤器（14）和反渗透膜（15）净化后获得的中水（16）进入中水容器（17）内；通过安装污染浓度监测传感器来确定底部未冻结污染水的浓度，当浓度达到100g/L以上时，停止冻结，打开开关阀门（18），通过废液收集导管（19），将自上而下冻结后剩余的高浓度废液（20）送入高浓度废液容器（21）内，对收集的高浓度废液集中进行化学处理。
6.根据权利要求5所述的冻结析出压力反渗去除水中污染物的方法，其特征在于：所述对污染水（1）自上而下的进行冻结的温度为-5~-50℃，冻结速率为0.001~0.2℃/h。
7.根据权利要求5所述的冻结析出压力反渗去除水中污染物的方法，其特征在于：所述被冻结的纯净冰层（9）厚度超过二层分层容器（12）厚度，冻结速率降低，此时调整销钉（10）位置，拆除分层容器（12）的上层部分，去除与控温冷板（5）直接接触的纯净冰层（9）。
8.根据权利要求5所述的冻结析出压力反渗去除水中污染物的方法，其特征在于：所述的过滤器（14）为多介质过滤器，过滤精度为10-30μm。
9.根据权利要求5所述的冻结析出压力反渗去除水中污染物的方法，其特征在于：所述的反渗透膜（15）为物理净化获得中水以上标准水的聚酰胺复合膜。
10.根据权利要求5所述的冻结析出压力反渗去除水中污染物的方法，其特征在于：所述取出被冻结的纯净冰层（9），放置自然融化，即可成为满足二类水质以上的净化水。
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