CN109607684A - 一种旋转式正渗透膜污水处理装置 - Google Patents

一种旋转式正渗透膜污水处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旋转式正渗透膜污水处理装置，其包括：污水处理池、中空转轴、设置在所述中空转轴上的正渗透膜组件及与所述中空转轴驱动连接的驱动机构；所述驱动机构通过中空转轴带动正渗透膜组件在污水处理池内浸没式或半浸没式旋转；所述中空转轴内由一隔板分隔为第一腔体和第二腔体；所述第一腔体的进口与一海水进水管连通；所述第一腔体的出口与所述正渗透膜组件的进口连通；所述正渗透膜组件的出口与所述第二腔体的进口连通；所述第二腔体的出口与一海水出水管连通。本发明通过正渗透膜组件采用动态旋转运行，可以有效减缓膜堵塞和浓差极化现象，确保过滤操作可以在较长时间内连续进行，延长了正渗透膜组件的清洗周期和使用寿命。

Description

一种旋转式正渗透膜污水处理装置
技术领域
本发明涉及污水处理技术，具体涉及一种旋转式正渗透膜污水处理装置。
背景技术
正渗透膜是利用膜两侧的渗透压梯度使水从原料液中透过正渗透膜进入到驱动液中的过程，该过程不需外加压力做驱动力，具有低能耗、低污染、高回收等特点。目前，国内外学者已经尝试将正渗透应用于污水处理，但还主要集中于实验室研究阶段，离大规模工业化应用和成为主流的污水处理技术尚有距离。驱动液是正渗透应用的限制条件之一，目前，常用的驱动物质如无机盐、有机盐溶液、糖类、醇类、聚合物水凝胶等，多来源于人工合成或生产，使用过程中需要考虑驱动液溶质的损失和回收，其成本和能耗较高。另外，在正渗透运行过程中，不可避免的会产生膜堵塞和浓差极化现象，导致正渗透膜通量下降、使用寿命缩短等问题，通过对比众多的研究结果发现，正渗透膜的性质、膜朝向、原料液性质以及膜过程操作条件是影响正渗透膜堵塞和浓差极化形成与清除的重要因素。因此可通过优化操作方式减轻膜污染和浓差极化现象。
正渗透过程实现的关键是需要一种高通量可循环使用的驱动液，对于沿海城市、海岛、船舶、钻井平台等地，海水作为自然资源，来源广泛，成本低廉，具有较高的渗透压，是理想的驱动液，但在实际运行过程中容易产生膜堵塞和浓差极化现象。将海水作为正渗透膜的驱动液与优化的膜操作方式相结合，作为污水处理具有广阔的开发和应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转式正渗透膜污水处理装置，以海水为驱动液，实现操作简便、减轻正渗透膜堵塞和浓差极化的污水处理目的。
为达到上述目的，本发明提供了一种旋转式正渗透膜污水处理装置，其包括：污水处理池、中空转轴、设置在所述中空转轴上的正渗透膜组件及与所述中空转轴驱动连接的驱动机构；所述驱动机构通过中空转轴带动正渗透膜组件在污水处理池内浸没式或半浸没式旋转；所述中空转轴内由一隔板分隔为第一腔体和第二腔体；所述第一腔体的进口与一海水进水管连通；所述第一腔体的出口与所述正渗透膜组件的进口连通；所述正渗透膜组件的出口与所述第二腔体的进口连通；所述第二腔体的出口与一海水出水管连通。
上述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其中，所述正渗透膜组件包括沿所述中空转轴轴向设置的多个正渗透膜转盘组成；每个所述正渗透膜转盘由沿所述中空转轴周向分布的多个正渗透膜组元组成。
上述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其中，所述正渗透膜组元为中空结构，其两侧设置有正渗透膜片。
上述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其中，所述正渗透膜组元的一端设有集水容腔；所述集水容腔通过进液孔与所述中空结构连通；沿所述中空转轴轴向分布的多个正渗透膜组元的集水容腔连接在一起形成水流通道；所述水流通道通过进液管与所述第一腔体的出口连通。
上述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其中，所述中空转轴外沿所述中空转轴轴向设有出水集水槽，其一端堵死，另一端与所述第二腔体的进口连通；所述正渗透膜组元的另一端设有分别与所述中空结构和所述出水集水槽连通的出液孔。
上述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其中，所述正渗透膜组元与所述出水集水槽可拆卸连接。
上述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其中，所述海水进水管上设置有海水取水泵。
上述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其中，所述驱动机构和所述海水取水泵与电控装置连接。
上述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其中，所述海水进水管和海水出水管分别通过旋转弯头与所述中空转轴相连。
上述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其中，所述污水处理池的进口与一污水进水管连通；所述污水处理池的出口与一排污管连通。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)对于沿海城市、海岛、船舶、钻井平台等地，利用海水为驱动液处理污水，海水来源广泛，成本低廉，具有较高的渗透压，是理想的驱动液。
(2)正渗透膜组件采用动态旋转运行，可以有效减缓膜堵塞和浓差极化现象，确保过滤操作可以在较长时间内连续进行，延长了正渗透膜组件的清洗周期和使用寿命。
(3)以海水为驱动液，污水处理池内的污水自动透过正渗透膜片流向正渗透膜组元内海水一侧，两边盐度达平衡时污水停止向海水一侧流动，此时污泥浓缩量能达80％～90％。
附图说明
图1为本发明旋转式正渗透膜污水处理装置的结构示意图；
图2为本发明中正渗透膜转盘的结构示意图；
图3为本发明中正渗透膜组元及出水集水槽的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。
如图1所示，本发明提供了一种旋转式正渗透膜污水处理装置，其包括：污水处理池1、中空转轴2、设置在所述中空转轴2上的正渗透膜组件3及与所述中空转轴2驱动连接的驱动机构4；所述驱动机构4带动中空转轴2旋转，进而通过中空转轴2带动正渗透膜组件3在污水处理池1内浸没式或半浸没式旋转；所述中空转轴2内由一隔板5分隔为第一腔体6和第二腔体7；所述第一腔体6的进口与一海水进水管8连通；所述第一腔体6的出口与所述正渗透膜组件3的进口连通；所述正渗透膜组件3的出口与所述第二腔体7的进口连通；所述第二腔体7的出口与一海水出水管9连通。
为便于连接，所述海水进水管8和海水出水管9分别通过旋转弯头18与所述中空转轴2相连。所述海水进水管8上设置有海水取水泵17，用于为海水输送提供动能。为实现自动化控制，所述驱动机构4和所述海水取水泵17可以进一步与电控装置连接。所述污水处理池1的进口与一污水进水管19连通；所述污水处理池1的出口与一排污管20连通。进一步地，海水进水管8、海水出水管9、污水进水管19及排污管20上设有多个控制阀或者电磁阀以实现自动控制，提高了整个装置的自动化程度，减少人力控制，不但控制精准度高，而且解放人力，相对降低成本。
如图2所示，所述正渗透膜组件3包括沿所述中空转轴2轴向设置的多个正渗透膜转盘组成；每个所述正渗透膜转盘由沿所述中空转轴2周向分布的多个正渗透膜组元10组成；所述中空转轴2从正渗透膜转盘的中心穿过，其两侧固定在轴承座上。
如图3所示，所述正渗透膜组元10为中空结构的支撑膜板，其两侧通过焊接设置有正渗透膜片。所述正渗透膜组元10的一端设有集水容腔11；所述集水容腔11通过进液孔12与所述中空结构连通；沿所述中空转轴2轴向分布的多个正渗透膜组元10的集水容腔11通过紧固件紧密连接在一起形成水流通道13；所述水流通道13通过进液管14与所述第一腔体6的出口连通。所述中空转轴2外沿所述中空转轴2轴向设有出水集水槽15，其一端堵死，另一端与所述第二腔体7的进口连通；所述正渗透膜组元10的另一端设有分别与所述中空结构和所述出水集水槽15连通的出液孔16。所述正渗透膜组元10与所述出水集水槽15可拆卸连接。
具体使用时，海水取水泵17、污水进水管19阀门开启，海水进水方式可采用间歇式进水或连续小流量进水方式运行，海水经海水进水管8进入中空转轴2的第一腔体6内，后经进液管14、集水容腔11、进液孔12进入到正渗透膜组元10中，污水由污水进水管19进入污水处理池1内，污水中的水分子在正渗透压的推动下自动透过正渗透膜片流向正渗透膜组元10腔内海水一侧，后经出液孔16、出水集水槽15、中空转轴2的第二腔体7和海水出水管9排回大海。在过滤的同时，驱动机构4带动中空转轴2转动，从而带动整个正渗透膜组件3在污水处理池1内进行浸没式或半浸没式旋转，正渗透膜组件3旋转运动与污水形成强力错流，冲刷和清洗膜表面，避免膜堵塞和消除浓差极化，显著延缓膜污染，确保过滤操作可以在较长时间内连续进行。当污泥量达到设定浓度时，打开排污管20上的电磁阀，浓缩的污泥从排污管20排出进行后续处理。
综上所述，本发明通过正渗透膜组件采用动态旋转运行，可以有效减缓膜堵塞和浓差极化现象，确保过滤操作可以在较长时间内连续进行，延长了正渗透膜组件的清洗周期和使用寿命。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种旋转式正渗透膜污水处理装置，其特征在于，包括：污水处理池、中空转轴、设置在所述中空转轴上的正渗透膜组件及与所述中空转轴驱动连接的驱动机构；所述驱动机构通过中空转轴带动正渗透膜组件在污水处理池内浸没式或半浸没式旋转；所述中空转轴内由一隔板分隔为第一腔体和第二腔体；所述第一腔体的进口与一海水进水管连通；所述第一腔体的出口与所述正渗透膜组件的进口连通；所述正渗透膜组件的出口与所述第二腔体的进口连通；所述第二腔体的出口与一海水出水管连通。
2.如权利要求1所述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其特征在于，所述正渗透膜组件包括沿所述中空转轴轴向设置的多个正渗透膜转盘组成；每个所述正渗透膜转盘由沿所述中空转轴周向分布的多个正渗透膜组元组成。
3.如权利要求2所述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其特征在于，所述正渗透膜组元为中空结构，其两侧设置有正渗透膜片。
4.如权利要求3所述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其特征在于，所述正渗透膜组元的一端设有集水容腔；所述集水容腔通过进液孔与所述中空结构连通；沿所述中空转轴轴向分布的多个正渗透膜组元的集水容腔连接在一起形成水流通道；所述水流通道通过进液管与所述第一腔体的出口连通。
5.如权利要求4所述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其特征在于，所述中空转轴外沿所述中空转轴轴向设有出水集水槽，其一端堵死，另一端与所述第二腔体的进口连通；所述正渗透膜组元的另一端设有分别与所述中空结构和所述出水集水槽连通的出液孔。
6.如权利要求5所述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其特征在于，所述正渗透膜组元与所述出水集水槽可拆卸连接。
7.如权利要求1所述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其特征在于，所述海水进水管上设置有海水取水泵。
8.如权利要求7所述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其特征在于，所述驱动机构和所述海水取水泵与电控装置连接。
9.如权利要求1所述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其特征在于，所述海水进水管和海水出水管分别通过旋转弯头与所述中空转轴相连。
10.如权利要求1所述的旋转式正渗透膜污水处理装置，其特征在于，所述污水处理池的进口与一污水进水管连通；所述污水处理池的出口与一排污管连通。
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