CN111675411B - 一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置及其方法，属于工业废水处理技术领域，一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置，包括保温水箱、两个对称设置的支撑架和支撑底座，支撑底座的顶部固定安装有处理釜，处理釜的内部固定安装有微孔膜，微孔膜将处理釜内部分隔为热气区和冷凝区，冷凝区一侧的内壁上固定安装有冷凝器，冷凝区一侧的外壁上连通有排水管，支撑架的顶端固定安装有轴承，保温水箱的两端均固定连接有连接轴，连接轴与轴承转动连接。可以实现通过太阳能对废水进行加热，无需外部的加热装置，节省了能源、降低了成本，且处理过程中，废水不直接与膜相接触，从而降低了对膜的污染，提高了膜的使用寿命。

Description

一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置及其方法

技术领域

本发明涉及工业废水处理领域，更具体地说，涉及一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置及其方法。

背景技术

工业废水包括生产废水、生产污水及冷却水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。由于工业废水中常含有多种有毒物质，污染环境对人类健康有很大危害，因此要开发综合利用，化害为利，并根据废水中污染物成分和浓度，采取相应的净化措施进行处置后，才可排放。

膜蒸馏是近年来出现的一种新的膜分离工艺，它是使用疏水的微孔膜对含非挥发溶质的水溶液进行分离的一种膜技术。由于水的表面张力作用，常压下液态水不能透过膜的微孔,而水蒸气则可以，当膜两侧存在一定的温差时,由于蒸汽压的不同,水蒸气分子透过微孔则在另一侧冷凝下来，使溶液逐步浓缩，随着高分子材料和膜制备技术的发展，膜蒸馏技术已经广泛的应用于工业废水的处理。

现有技术中，采用膜蒸馏处理工业废水的方法和设备，大多需要通过外部加热装置对废水进行加热，需要额外消耗能源，能耗高，且处理过程中，废水与膜直接接触，膜污染问题严重，膜污染不仅会使通量降低，而且使膜发生润湿和劣化，缩短膜的使用寿命。因此，我们提出一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置及其方法。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置及其方法，它可以实现通过太阳能对废水进行加热，无需外部的加热装置，节省了能源、降低了成本，且处理过程中，废水不直接与膜相接触，从而降低了对膜的污染，提高了膜的使用寿命。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置，包括保温水箱、两个对称设置的支撑架和支撑底座，所述支撑底座的顶部固定安装有处理釜，所述处理釜的内部固定安装有微孔膜，所述微孔膜将处理釜内部分隔为热气区和冷凝区，所述冷凝区一侧的内壁上固定安装有冷凝器，所述冷凝区一侧的外壁上连通有排水管，所述支撑架的顶端固定安装有轴承，所述保温水箱的两端均固定连接有连接轴，所述连接轴与轴承转动连接，所述保温水箱的顶端连通有连接气管，所述连接气管的另一端与热气区相连通，所述保温水箱的一侧连通有多个均匀分布的真空集热管，所述支撑架的一侧固定安装有设置为C字型的固定杆，所述固定杆的一侧固定安装有滑轨，所述滑轨上开设有两个卡槽，所述保温水箱的一侧固定连接有调节杆，所述滑轨贯穿调节杆并与调节杆滑动连接，所述调节杆内活动安装有与卡槽相适配的卡杆，所述卡杆贯穿调节杆并与卡槽插接。

所述处理釜的一侧设有固定安装在支撑底座顶部的过滤箱，所述过滤箱的顶部连通有进水管，所述过滤箱的内部固定安装有过滤网，所述过滤箱的一端连通有连接水管，所述连接水管的另一端与保温水箱相连通，所述过滤箱的底部连通有排料管，所述排料管位于过滤网靠近进水管的一侧，所述排料管底端外壁上螺纹连接有第二管盖。

进一步的，所述真空集热管的远离保温水箱的一端为开口状且螺纹连接有第一管盖，第一管盖的设置，可便于保温水箱以及真空集热管内有害物质的排出。

进一步的，所述滑轨设置为以连接轴为中心的弧形状，使得调节杆可沿着滑轨滑动，进而便于卡杆与卡槽的连接，所述滑轨的一端固定安装有限位块，限位块的设置，可防止调节杆脱离滑轨。

进一步的，所述调节杆远离保温水箱的一端套设有橡胶材质的手柄套，所述卡杆远离卡槽的一端固定连接有设置为C字型的把手，手柄套的设置，可提高操控调节杆时的舒适度，把手的设置，可便于拉动卡杆。

进一步的，所述第二管盖的顶端固定连接有与排料管相适配的管塞，管塞的设置，可防止排料管内存有残留的废水。

进一步的，所述过滤箱内部固定安装有斜板，所述斜板位于排料管远离过滤网的一侧，斜板的设置，可便于杂物经排料管排出。

进一步的，所述连接气管和连接水管均为波纹软管，波纹软管柔性好，从而可补偿保温水箱转动时产生的位移。

进一步的，所述冷凝区的顶部外壁上连通有排气管，所述排气管的顶部固定连接有自动排气阀，排气管和自动排气阀的设置，使得当处理釜内气压过大时，自动排气阀可自动进行排气，降低处理釜内的气压。

进一步的，所述连接水管上设置有止回阀，所述排水管上设置有水阀门，止回阀可防止水蒸气经连接水管流入过滤箱，水阀门可便于水溶液的排出。

一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理方法，包括以下步骤：

S1、将工业废水经进水管排入过滤箱内，废水经连接水管流入保温水箱以及真空集热管内，且过滤网会对废水进行初步的过滤，过滤出废水中的杂物；

S2、真空集热管在太阳的照射下，收集太阳能热量对管内废水进行加热，生成水蒸气，使废水中的水与非挥发性有害物质分离；

S3、水蒸气经连接气管流入处理釜内的热气区，非挥发性有害物质则留在保温水箱以及真空集热管内，且温度较高的水蒸气使热气区内的温度高于冷凝区，形成温度差，使得水蒸气穿过微孔膜流入冷凝区，冷凝成纯净的水溶液，打开排水管上的水阀门，即可排出纯净的水溶液；

S4、拔出卡杆，通过调节杆摆动保温水箱，将调节杆摆动至另一个卡槽处，使真空集热管垂直地面，并插入卡杆，拧下真空集热管上的第一管盖即可排出有害物质。

S5、拧下第二管盖，使管塞脱离排料管，即可经排料管排出被过滤的杂物。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案通过保温水箱、支撑架、处理釜、支撑底座、微孔膜、热气区、冷凝区、冷凝器、排水管、轴承、连接轴、连接气管、真空集热管等的设置，通过太阳能对废水进行加热，无需外部的加热装置，节省了能源、降低了成本，且处理过程中，废水不直接与膜相接触，从而降低了对膜的污染，提高了膜的使用寿命。

（2）第一管盖的设置，可便于保温水箱以及真空集热管内有害物质的排出。

（3）滑轨设置为以连接轴为中心的弧形状，使得调节杆可沿着滑轨滑动，进而便于卡杆与卡槽的连接，滑轨的一端固定安装有限位块，限位块的设置，可防止调节杆脱离滑轨。

（4）手柄套的设置，可提高操控调节杆时的舒适度，把手的设置，可便于拉动卡杆。

（5）第二管盖的顶端固定连接有与排料管相适配的管塞，管塞的设置，可防止排料管内存有残留的废水。

（6）过滤箱内部固定安装有斜板，斜板位于排料管远离过滤网的一侧，斜板的设置，可便于杂物经排料管排出。

（7）连接气管和连接水管均为波纹软管，波纹软管柔性好，从而可补偿保温水箱转动时产生的位移。

（8）排气管和自动排气阀的设置，使得当处理釜内气压过大时，自动排气阀可自动进行排气，降低处理釜内的气压。

（9）连接水管上设置有止回阀，排水管上设置有水阀门，止回阀可防止水蒸气经连接水管流入过滤箱，水阀门可便于水溶液的排出。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明图1中A处的放大图；

图3为本发明处理釜内的剖视图；

图4为本发明保温水箱处的侧视图；

图5为本发明滑轨处的俯视图；

图6为本发明过滤箱内的剖视图；

图7为本发明调节杆摆动至另一个卡槽处的结构示意图。

图中标号说明：

1、保温水箱；2、支撑架；3、处理釜；4、支撑底座；5、微孔膜；6、热气区；7、冷凝区；8、冷凝器；9、排水管；10、轴承；11、连接轴；12、连接气管；13、真空集热管；14、第一管盖；15、固定杆；16、滑轨；17、卡槽；18、限位块；19、调节杆；20、卡杆；21、把手；22、手柄套；23、过滤箱；24、进水管；25、过滤网；26、连接水管；27、斜板；28、排料管；29、第二管盖；30、管塞；31、排气管；32、自动排气阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1和图3，一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置，包括保温水箱1、两个对称设置的支撑架2和支撑底座4，支撑底座4的顶部固定安装有处理釜3，处理釜3的内部固定安装有微孔膜5，微孔膜5将处理釜3内部分隔为热气区6和冷凝区7，冷凝区7一侧的内壁上固定安装有冷凝器8，冷凝区7一侧的外壁上连通有排水管9，冷凝区7的顶部外壁上连通有排气管31，排气管31的顶部固定连接有自动排气阀32，排气管31和自动排气阀32的设置，使得当处理釜3内气压过大时，自动排气阀32可自动进行排气，降低处理釜3内的气压。

请参阅图1-2、图4-5以及图7，支撑架2的顶端固定安装有轴承10，保温水箱1的两端均固定连接有连接轴11，连接轴11与轴承10转动连接，保温水箱1的顶端连通有连接气管12，连接气管12的另一端与热气区6相连通，保温水箱1的一侧连通有多个均匀分布的真空集热管13，真空集热管13的远离保温水箱1的一端为开口状且螺纹连接有第一管盖14，第一管盖14的设置，可便于保温水箱1以及真空集热管13内有害物质的排出，支撑架2的一侧固定安装有设置为C字型的固定杆15，固定杆15的一侧固定安装有滑轨16，滑轨16上开设有两个卡槽17，保温水箱1的一侧固定连接有调节杆19，滑轨16贯穿调节杆19并与调节杆19滑动连接，调节杆19内活动安装有与卡槽17相适配的卡杆20，卡杆20贯穿调节杆19并与卡槽17插接，如图7所示，当调节杆19摆动至另一个卡槽17处时，真空集热管13恰好与地面垂直，滑轨16设置为以连接轴11为中心的弧形状，使得调节杆19可沿着滑轨16滑动，进而便于卡杆20与卡槽17的连接，滑轨16的一端固定安装有限位块18，限位块18的设置，可防止调节杆19脱离滑轨16，调节杆19远离保温水箱1的一端套设有橡胶材质的手柄套22，卡杆20远离卡槽17的一端固定连接有设置为C字型的把手21，手柄套22的设置，可提高操控调节杆19时的舒适度，把手21的设置，可便于拉动卡杆20。

请参阅图1和图6处理釜3的一侧设有固定安装在支撑底座4顶部的过滤箱23，过滤箱23的顶部连通有进水管24，过滤箱23的内部固定安装有过滤网25，过滤箱23的一端连通有连接水管26，连接水管26的另一端与保温水箱1相连通，过滤箱23的底部连通有排料管28，排料管28位于过滤网25靠近进水管24的一侧，排料管28底端外壁上螺纹连接有第二管盖29，第二管盖29的顶端固定连接有与排料管28相适配的管塞30，管塞30的设置，可防止排料管28内存有残留的废水，过滤箱23内部固定安装有斜板27，斜板27位于排料管28远离过滤网25的一侧，斜板27的设置，可便于杂物经排料管28排出，连接气管12和连接水管26均为波纹软管，波纹软管柔性好，从而可补偿保温水箱1转动时产生的位移，连接水管26上设置有止回阀，排水管9上设置有水阀门，止回阀可防止水蒸气经连接水管26流入过滤箱23，水阀门可便于水溶液的排出。

一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理方法，包括以下步骤：

S1、将工业废水经进水管24排入过滤箱23内，废水经连接水管26流入保温水箱1以及真空集热管13内，且过滤网25会对废水进行初步的过滤，过滤出废水中的杂物；

S2、真空集热管13在太阳的照射下，收集太阳能热量对管内废水进行加热，生成水蒸气，使废水中的水与非挥发性有害物质分离；

S3、水蒸气经连接气管12流入处理釜3内的热气区6，非挥发性有害物质则留在保温水箱1以及真空集热管13内，且温度较高的水蒸气使热气区6内的温度高于冷凝区7，形成温度差，使得水蒸气穿过微孔膜5流入冷凝区7，冷凝成纯净的水溶液，打开排水管9上的水阀门，即可排出纯净的水溶液；

S4、拔出卡杆20，通过调节杆19摆动保温水箱1，将调节杆19摆动至另一个卡槽17处，使真空集热管13垂直地面，并插入卡杆20，拧下真空集热管13上的第一管盖14即可排出有害物质。

S5、拧下第二管盖29，使管塞30脱离排料管28，即可经排料管28排出被过滤的杂物。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置，包括保温水箱（1）、两个对称设置的支撑架（2）和支撑底座（4），所述支撑底座（4）的顶部固定安装有处理釜（3），所述处理釜（3）的内部固定安装有微孔膜（5），所述微孔膜（5）将处理釜（3）内部分隔为热气区（6）和冷凝区（7），所述冷凝区（7）一侧的内壁上固定安装有冷凝器（8），所述冷凝区（7）一侧的外壁上连通有排水管（9），其特征在于：所述支撑架（2）的顶端固定安装有轴承（10），所述保温水箱（1）的两端均固定连接有连接轴（11），所述连接轴（11）与轴承（10）转动连接，所述保温水箱（1）的顶端连通有连接气管（12），所述连接气管（12）的另一端与热气区（6）相连通，所述保温水箱（1）的一侧连通有多个均匀分布的真空集热管（13），所述支撑架（2）的一侧固定安装有设置为C字型的固定杆（15），所述固定杆（15）的一侧固定安装有滑轨（16），所述滑轨（16）上开设有两个卡槽（17），所述保温水箱（1）的一侧固定连接有调节杆（19），所述滑轨（16）贯穿调节杆（19）并与调节杆（19）滑动连接，所述调节杆（19）内活动安装有与卡槽（17）相适配的卡杆（20），所述卡杆（20）贯穿调节杆（19）并与卡槽（17）插接；

所述处理釜（3）的一侧设有固定安装在支撑底座（4）顶部的过滤箱（23），所述过滤箱（23）的顶部连通有进水管（24），所述过滤箱（23）的内部固定安装有过滤网（25），所述过滤箱（23）的一端连通有连接水管（26），所述连接水管（26）的另一端与保温水箱（1）相连通，所述过滤箱（23）的底部连通有排料管（28），所述排料管（28）位于过滤网（25）靠近进水管（24）的一侧，所述排料管（28）底端外壁上螺纹连接有第二管盖（29）。

2.根据权利要求1所述的一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置，其特征在于：所述真空集热管（13）的远离保温水箱（1）的一端为开口状且螺纹连接有第一管盖（14）。

3.根据权利要求1所述的一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置，其特征在于：所述滑轨（16）设置为以连接轴（11）为中心的弧形状，所述滑轨（16）的一端固定安装有限位块（18）。

4.根据权利要求1所述的一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置，其特征在于：所述调节杆（19）远离保温水箱（1）的一端套设有橡胶材质的手柄套（22），所述卡杆（20）远离卡槽（17）的一端固定连接有设置为C字型的把手（21）。

5.根据权利要求1所述的一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置，其特征在于：所述第二管盖（29）的顶端固定连接有与排料管（28）相适配的管塞（30）。

6.根据权利要求1所述的一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置，其特征在于：所述过滤箱（23）内部固定安装有斜板（27），所述斜板（27）位于排料管（28）远离过滤网（25）的一侧。

7.根据权利要求1所述的一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置，其特征在于：所述连接气管（12）和连接水管（26）均为波纹软管。

8.根据权利要求1所述的一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置，其特征在于：所述冷凝区（7）的顶部外壁上连通有排气管（31），所述排气管（31）的顶部固定连接有自动排气阀（32）。

9.根据权利要求1所述的一种基于膜蒸馏技术的工业废水处理装置，其特征在于：所述连接水管（26）上设置有止回阀，所述排水管（9）上设置有水阀门。

10.一种工业废水处理方法，其特征在于：采用权利要求1-9任一所述的工业废水处理装置对废水进行处理：

S1、将工业废水经进水管（24）排入过滤箱（23）内，废水经连接水管（26）流入保温水箱（1）以及真空集热管（13）内，且过滤网（25）会对废水进行初步的过滤，过滤出废水中的杂物；

S2、真空集热管（13）在太阳的照射下，收集太阳能热量对管内废水进行加热，生成水蒸气，使废水中的水与非挥发性有害物质分离；

S3、水蒸气经连接气管（12）流入处理釜（3）内的热气区（6），非挥发性有害物质则留在保温水箱（1）以及真空集热管（13）内，且温度较高的水蒸气使热气区（6）内的温度高于冷凝区（7），形成温度差，使得水蒸气穿过微孔膜（5）流入冷凝区（7），冷凝成纯净的水溶液，打开排水管（9）上的水阀门，即可排出纯净的水溶液；

S4、拔出卡杆（20），通过调节杆（19）摆动保温水箱（1），将调节杆（19）摆动至另一个卡槽（17）处，使真空集热管（13）垂直地面，并插入卡杆（20），拧下真空集热管（13）上的第一管盖（14）即可排出有害物质；

S5、拧下第二管盖（29），使管塞（30）脱离排料管（28），即可经排料管（28）排出被过滤的杂物。

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