[发明专利]一种正渗透‑膜蒸馏一体化的水处理装置及其应用

说明书

技术领域

本发明属于微污染水源水处理的技术领域，特别涉及一种正渗透-膜蒸馏一体化的水处理装置及其应用。

背景技术

正渗透是一种自然现象，它是依靠选择性渗透膜两侧的渗透压差为驱动力自发实现水传递的膜分离过程。同时，也是近年来发展起来的一种浓度驱动的新型膜分离技术，是目前世界膜分离领域的热点之一。然而，正渗透技术在实际水处理过程中，需要大量的含高浓度盐分的汲取液，以驱动正渗透。如果能实现汲取液的循环使用，将对正渗透技术的优化升级和推广应用具有很大的促进作用。

膜蒸馏技术是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，料液中挥发性组分以气体的形式通过膜孔，从而实现分离的目的。膜蒸馏技术无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差，该过程即可运行。但是，膜蒸馏技术的研究多数处于试验阶段，所用的物料一般都是简单的水溶液，对一些成分复杂的水源水处理效果不稳定。这使得膜蒸馏在实际应用前景大打折扣，不利于膜蒸馏的推广和应用。

因此，需要一种新的技术方案以解决以上技术的一些问题。

发明内容

解决的技术问题：

为解决现有技术的不足，本发明提出一种正渗透-膜蒸馏一体化的水处理装置及其应用，既能有效处理微污染原水，也能循环利用汲取液；具有安装方便，操作简单，处理效果好等优点。

技术方案：

一种正渗透-膜蒸馏一体化的水处理装置，所述装置包括原水槽、正渗透单元、汲取液槽、循环槽、加热器、膜蒸馏单元和冷却水槽；

所述原水槽包括水泵a，所述正渗透单元依次包括低渗透压单元、正渗透膜、高渗透压单元和水泵b，所述原水槽底部出水口通过水泵a与低渗透压单元底部进水口相接，原水槽顶部进水口与低渗透压单元顶部出水口相接；

所述汲取液槽包括电导率仪、水泵c，所述汲取液槽底部进水口通过水泵b与高渗透压单元底部出水口相接，所述汲取液槽顶部出水口与高渗透压单元顶部进水口相接，所述电导率仪一端设于汲取液槽内，另一端通过水泵c与汲取液槽顶部进液管相接；

所述循环槽包括加热器、液位控制器、水泵d、温度控制器和水泵e，所述加热器设于循环槽底部，所述液位控制器一端设于循环槽内部、另一端通过水泵d与循环槽底部进液管相接，所述温度控制器一端设于循环槽内部、另一端与加热器相接，所述循环槽顶部出液口与汲取液槽顶部进液口相接，所述循环槽底部进液口与汲取液槽底部出液口相接；

所述膜蒸馏单元依次包括热料液室、疏水微孔膜和冷却水室，所述热料液室顶部出液口与循环槽顶部进液口相接，所述热料液室底部进液口通过水泵e和循环槽底部出液口相接；

所述冷却水槽包括水泵f，所述冷却水槽底部进水口通过水泵f与冷却水室底部出水口相接，所述冷却水槽顶部出水口与冷却水室底部进水口相接。

作为优选，所述原水槽中原水为微污染水源水。

作为优选，所述正渗透膜为致密性亲水膜，材料为醋酸纤维素或聚酰胺。

作为优选，所述汲取液槽中汲取液为氯化镁、氯化钙、氯化钠和氯化钾水溶液中的一种或几种。

作为优选，所述疏水微孔膜为疏水性PVDF膜。

本发明另一个技术方案为所述的装置在微污染水源水处理中的应用。

具体应用步骤如下：

步骤一.打开水泵a，将原水槽中的原水通入正渗透单元中低渗透压单元，同时打开水泵b，在高渗透压单元通入汲取液槽中汲取液，使原水和汲取液在正渗透膜两侧形成错流；

步骤二. 当汲取液槽中的电导率仪低于设定值时，开启水泵c，将循环槽中的浓缩液导到汲取液槽中，实现汲取液的循环利用；

步骤三. 将从汲取液槽中稀释后汲取液泵入循环槽，打开加热器，加热后的液体通入膜蒸馏单元的热料液室，同时打开水泵f，将冷却水槽中的冷却水通入膜蒸馏单元的冷却水室，在疏水微孔膜膜两侧蒸气压差的作用下，热料液室中挥发性组分以蒸气形式透过膜孔，进入冷却水室，最终进入冷却水槽。

作为优选，所述步骤一中相对错流速为0.5~3 cm/s。

有益效果：

1、本发明将正渗透的渗透压驱动过程和膜蒸馏过程优势互补来处理污水，这样既能有效处理微污染水，也缓解了汲取液回收困难等问题；结合了正渗透和膜蒸馏技术的一体化水处理技术，具有安装方便，操作简单，处理效果好等优点。