CN205917051U - 套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置及设备，涉及利用正渗透法和反渗透法进行污水处理的设备领域。用以解决单独利用正渗透法、或反渗透法处理污水存在的膜污染情况严重、净化分离纯水效果差的问题。所述套管式污水处理装置包括从内至外依次套装在一起的内筒、外筒和壳体，内筒、外筒和壳体均为两端开口的筒状结构，所述内筒为反渗透膜组件，外筒为正渗透膜组件。本实用新型用于污水处理，其集合了正渗透法和反渗透法处理污水的优势，污水处理时间短、效果好。

Description

套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置及设备

技术领域

本实用新型涉及一种利用正渗透法和反渗透法进行污水处理的设备，具体地说，涉及一种套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置及设备。

背景技术

随着世界人口的迅速增加和现代经济的快速发展，全球淡水资源日渐短缺。目前全球至少有12亿人喝不到安全洁净的水，大约26亿人生活在淡水资源匮乏地区。水资源短缺已经成为21世纪制约人类经济社会可持续发展的主要问题之一。

近年来膜分离技术的长足发展使得该技术在水处理中的应用越来越广泛。超滤(UF)、纳滤(NF)以及反渗透(RO)技术广泛应用于生活污水、工业废水处理领域。其中反渗透(RO)能产生高纯水，因而在污水回用、工业水处理领域应用广泛。然而RO需要较高的水压抵消渗透压差，并且存在回收率低、浓水排放、浓差极化和膜污染严重等问题，尤其当反渗透膜组件直接与污水接触时，浓差极化和膜污染问题愈发突出，极大限制了该技术的广泛应用。

正渗透(FO)是指水通过半透膜从高水化学势区域(或较低渗透压)自发地向低水化学势区域(或较高渗透压)传递的过程，是一种常见的物理现象。近年来正渗透技术在污水处理和咸水淡化方面的优势得到研究人员的广泛重视。与压力驱动膜分离过程相比较，FO过程无需外加压力，而仅仅依靠渗透压驱动。因此FO运行过程中的能耗小，膜污染情况也会相对较少，可以长时间的运行而不需要频繁清洗。另外，FO技术在脱盐过程中回收率高，浓缩的盐水可通过结晶分离，没有浓盐水的排放，是环境友好型技术。单纯的FO过程只能将污水中的水分子分离到浓缩水中，仍然无法完成纯水的产出。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种结合了正渗透和反渗透优势的、能够分离得到纯水的、对渗透膜组件产生污染较少的套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置及设备。

本实用新型所述的套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置，包括从内至外依次套装在一起的内筒、外筒和壳体，内筒、外筒和壳体均为两端开口的筒状结构，所述内筒为反渗透膜组件，外筒为正渗透膜组件。

本实用新型所述的壳体内壁与外筒外壁之间的空间流动的是污水，内筒外壁与外筒内壁之间的空间流动的是汲取溶液，污水中的H₂O透过正渗透膜组件进入到汲取溶液中，然后汲取溶液中的H₂O通过反渗透膜组件再进入到内筒中，内筒中全部为经过纯化的纯水。该污水 处理装置能够避免污水与反渗透膜组件直接接触，不会对反渗透膜组件造成污染，可以极大的减少清洗反渗透膜组件的次数；而且能够将污水中的纯水一步步析出。

进一步的，所述壳体为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，即ABS塑料，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色。

进一步的，所述正渗透膜组件材料可以是醋酸纤维素膜或聚酰胺膜或聚丙腈膜，所述正渗透膜组件膜孔径0.1～0.5nm，纯水下的膜通量为17.4L/m²·h，该参数为25℃下的膜通量。所述正渗透膜组件包括支撑层和活性层，所述支撑层位于活性层的外侧，正渗透膜的活性层在汲取溶液一侧，支撑层在污水一侧，污水以一定流速错流流经过支撑层表面，该布置方式具有高水通量、相对较轻的内部浓差极化。

进一步的，所述反渗透膜组件材料可以是醋酸纤维素膜或芳香聚酰胺膜或两者的复合膜，所述反渗透膜组件的膜孔径0.1～0.5nm，纯水下的膜通量为15L/m²·h，该参数为25℃下的膜通量。

本实用新型的另一个目的在于提供一种包含所述套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置的污水处理设备，所述污水处理设备还包括污水泵、纯水产生泵、汲取溶液泵，所述污水泵通过管道连通壳体的开口端，污水错流流经外筒的外表面后从壳体的另一开口端离开，所述纯水产生泵通过管道连通至内筒一个开口端，所述汲取溶液泵通过管道连通至外筒的一个开口端。

进一步的，所述污水处理设备还包括汲取溶液补充泵，所述汲取溶液补充泵通过管道将外筒、汲取溶液泵连成回路。

进一步的，污水处理设备还包括格栅，格栅设置在污水泵前。所述格栅可以为超细回转式格栅除污机，栅条间距为0.5mm、栅条系列间隔为0.1mm，用于连续自动清除污水中较小颗粒状的污物(悬浮物和漂浮物)、较小纤维物质和毛发等，起到有效保护后续处理单元的作用。

污水经格栅过滤后，经污水泵提升，在壳体内壁与外筒外壁之间流动，采用错流过滤方式；汲取溶液在外筒内壁与内筒外壁之间流动，汲取溶液泵为汲取溶液提供循环动力，汲取溶液补充泵抽吸汲取溶液以补充因漏失蒸发而消耗的汲取溶液；为提高正渗透膜的作用效果，所述污水和汲取溶液在外筒的两侧流动方向相反；内筒位于装置中心，形成纯水区，经纯水产生泵的抽吸形成反渗透压力，污水中的水经正渗透膜组件进入到汲取溶液中，汲取溶液中的纯水经反渗透膜组件进入纯水区，从而产水。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型结合了正渗透法和反渗透法的优势，正渗透过程无需外加压力，运行能 耗较低、膜污染情况较少；反渗透膜组件不直接接触污水，膜污染问题得到极大缓解。

(2)本实用新型所述的装置中，汲取溶液始终在正渗透膜组件与反渗透膜组件之间的管道空间内循环，仅需根据蒸发、漏失等损耗情况进行适当补充，不存在单独反渗透工艺中浓水的排放和处理问题，并且实现了汲取溶液的循环利用，有效降低了运行费用。

(3)本实用新型所述装置采用套管式布置，污水与汲取溶液采用逆流式流动方式增加了传质效果；正渗透膜组件和反渗透膜组件，结构简单，可根据产水量要求设计不同直径、不同长度的膜组件，工作适应范围大；可根据安装位置任意改变形态，利于安装。

(4)本实用新型所述的装置，能够产生比分别单独应用FO和RO的过程更高的膜通量，污水处理时间短、效果好。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

其中，1-格栅；2-污水泵；3-壳体；4-外筒；5-内筒；6-纯水产生泵；7-汲取溶液泵；8-汲取溶液补充池；9-汲取溶液补充泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步解释。

实施例1

一种包含套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置的污水处理设备，包括套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置、格栅1、污水泵2、纯水产生泵6、汲取溶液泵7和汲取溶液补充泵9。

所述套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置包括从内至外依次套装在一起的内筒5、外筒4和壳体3，内筒5、外筒4和壳体3均为两端开口的筒状结构；

所述内筒5为反渗透膜组件，所述反渗透膜组件的膜材料为醋酸纤维素，所述反渗透膜组件的膜孔径0.1nm，纯水下的膜通量为15L/m²·h，该参数为25℃下的膜通量。

所述外筒4为正渗透膜组件，所述正渗透膜组件的膜材料为醋酸纤维素，所述正渗透膜组件膜孔径0.5nm，纯水下的膜通量为17.4L/m²·h，该参数为25℃下的膜通量。所述正渗透膜组件包括支撑层和活性层，所述支撑层位于活性层的外侧，正渗透膜的活性层在汲取溶液一侧，支撑层在污水一侧，污水以一定流速错流流经过支撑层表面。

所述壳体3，为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，即ABS塑料。

所述格栅1设置污水泵2之前，所述格栅1可以为超细回转式格栅除污机，栅条间距为0.5mm、栅条系列间隔为0.1mm；所述污水泵2通过管道连通壳体3的底部的开口端，污水错流流经外筒4的外表面后从壳体3顶部开口端离开；所述纯水产生泵6通过管道连通至内筒5的顶部开口端，所述汲取溶液泵7通过管道连通至外筒4的底部开口端，汲取溶液补充泵9通过管道连通至外筒4的顶部开口端，汲取溶液补充泵9通过管道将外筒4、汲取溶液泵7连成回路。

污水经格栅1过滤后，经污水泵2提升，从图1中A端在壳体3内壁与外筒4外壁之间流动至B端，采用错流过滤方式，正渗透膜组件表面错流流速为20cm/s；汲取溶液在外筒4内壁与内筒5外壁之间流动，汲取溶液则从B端流至A端，汲取溶液泵7为汲取溶液提供循环动力；汲取溶液补充泵9可以从汲取溶液补充池8抽吸汲取溶液以补充因漏失蒸发而消耗的汲取溶液；内筒5位于中心，形成纯水区，经纯水产生泵6的抽吸形成反渗透压力，汲取溶液中的纯水经反渗透膜组件进入纯水区，从而产水。

所述的污水可以为常见的生活污水，经过正渗透膜的过滤浓缩倍数为8倍，正渗透膜对污水中悬浮物、TOC、氨氮和总磷的截留率分别高于99％、95％、90％和85％，对污水中重金属、病原体(致病微生物、病毒)截留率高于99％。所述的汲取溶液为NaCl溶液，浓度为0.5mol/L，NaCl易溶于水、无毒无害、便于取得、不易结垢。

实施例2

本实施例除以下特征外，与实施例1结构相同：

所述反渗透膜组件的膜材料为芳香聚酰胺，其膜孔径0.5nm，所述正渗透膜组件的膜材料为聚丙腈，其膜孔径0.3nm，正渗透膜组件的活性层表面污水的错流流速为25cm/s。

Claims (10)

1.一种套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置，其特征在于，包括从内至外依次套装在一起的内筒(5)、外筒(4)和壳体(3)，内筒(5)、外筒(4)和壳体(3)均为两端开口的筒状结构，所述内筒(5)为反渗透膜组件，外筒(4)为正渗透膜组件；所述污水在壳体(3)内壁与外筒(4)外壁之间流动，污水中的H₂O透过正渗透膜组件进入到内筒(5)外壁和外筒(4)内壁之间，后经过反渗透膜组件进入到内筒(5)中。

2.根据权利要求1所述的套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置，其特征在于，所述壳体(3)为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料。

3.根据权利要求1所述的套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置，其特征在于，所述正渗透膜组件包括醋酸纤维素膜或聚酰胺膜或聚丙腈材料膜。

4.根据权利要求3所述的套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置，其特征在于，所述正渗透膜组件膜孔径0.1～0.5nm，纯水下的膜通量为17.4L/m²·h。

5.根据权利要求1所述的套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置，其特征在于，所述正渗透膜组件包括支撑层和活性层，所述支撑层位于活性层的外侧。

6.根据权利要求1所述的套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置，其特征在于，所述反渗透膜组件包括醋酸纤维素膜或芳香聚酰胺膜或两者的复合膜。

7.根据权利要求6所述的套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置，其特征在于，所述反渗透膜组件的膜孔径0.1～0.5nm，纯水下的膜通量为15L/m²·h。

8.一种包含权利要求1～7任一权利要求所述的套管式正渗透和反渗透一体式污水处理装置的污水处理设备，其特征在于，所述污水处理设备还包括污水泵(2)、纯水产生泵(6)、汲取溶液泵(7)，所述污水泵(2)通过管道连通壳体(3)的开口端，污水错流流经外筒(4)的外表面后从壳体(3)的另一开口端离开，所述纯水产生泵(6)通过管道连通至内筒(5)一个开口端，所述汲取溶液泵(7)通过管道连通至外筒(4)的一个开口端。

9.根据权利要求8所述的污水处理设备，其特征在于，所述污水处理设备还包括汲取溶液补充泵(9)，所述汲取溶液补充泵(9)通过管道将外筒(4)、汲取溶液泵(7)连成回路。

10.根据权利要求8所述的污水处理设备，其特征在于，所述污水处理设备还包括格栅(1)，格栅(1)设置在污水泵(2)前。