申请日2018.02.28
公开(公告)日2018.07.31
IPC分类号C02F9/12
摘要
本发明公开了一种分置式磁混凝‑膜蒸馏技术组合的污水处理系统。该系统包括进水池、第一水管、进水泵、磁混凝系统、蠕动泵、第四水管、膜蒸馏系统、第五水管和出水池;进水池通过第一水管与磁混凝系统相通，进水泵设置在第一水管上，磁混凝系统通过第四水管与膜蒸馏系统相通，蠕动泵设置在第四水管上，膜蒸馏系统通过第五水管与出水池相通。本发明解决了膜蒸馏过程中膜表面易受有机物、微生物等物质污染，造成膜孔堵塞、通量下降，以至膜性能降低的问题。
权利要求书
1.一种分置式磁混凝-膜蒸馏技术组合的污水处理系统，其特征在于：包括进水池(1)、第一水管(28)、进水泵(2)、磁混凝系统(13)、蠕动泵(12)、第四水管(14)、膜蒸馏系统(34)、第五水管(32)和出水池(27);进水池(1)通过第一水管(28)与磁混凝系统(13)相通，进水泵(2)设置在第一水管(28)上，磁混凝系统通过第四水管(14)与膜蒸馏系统(34)相通，蠕动泵(12)设置在第四水管(14)上，膜蒸馏系统(34)通过第五水管(32)与出水池(27)相通。
2.根据权利要求1所述分置式磁混凝-膜蒸馏技术组合的污水处理系统，其特征在于：所述磁混凝系统(13)包括混合池(3)、絮凝剂投加器(4)、助凝剂投加器(5)、第二水管(29)、澄清池(6)、第三水管(38)、过滤器(7)、磁分离器(8)、第一循环泵(9)、第二循环泵(10)、第一污泥管(36)、第二污泥管(37)、第三污泥管(35)和第四污泥管(33);进水池(1)通过第一水管(28)将污水导入混合池(3)，絮凝剂投加器(4)和助凝剂投加器(5)分别向混合池(3)投入絮凝剂和助凝剂进行初步反应，将反应后的液体通过第二水管(29)导入澄清池(6)，进一步絮凝沉底，所得污泥通过第一污泥管(36)进入磁分离器(9)，回收磁粉和剩余污泥，磁粉通过第二污泥管(37)回流到混合池(3)，剩余污泥通过第三污泥管(35)排出，澄清池(6)的上层污水通过第三水管(38)进入过滤器(7)过滤，所得滤渣通过第四污泥管(33)回流到混合池(38)，滤液经蠕动泵(12)抽吸排入第四水管(14)。
3.根据权利要求1或2所述分置式磁混凝-膜蒸馏技术组合的污水处理系统，其特征在于：所述膜蒸馏系统(34)包括热侧恒温槽(15)、电导率测控仪(16)、热测量计(17)、热侧磁力循环泵(18)、热侧进水温度仪(19)、膜蒸馏组件(20)、热侧出水温度仪(21)和热侧循环水管(30);热侧恒温槽(15)通过第四水管(14)与磁混凝系统(13)相通，热侧恒温槽(15)通过热侧循环水管(30)与膜蒸馏组件(20)的外侧相通，电导率测控仪(16)的接触探头伸入到热侧恒温槽(15)液面以下，热测量计(17)、热侧磁力循环泵(18)、热侧进水温度仪(19)和热侧出水温度仪(21)设置在热侧循环水管(30)上。
4.根据权利要求3所述分置式磁混凝-膜蒸馏技术组合的污水处理系统，其特征在于：所述膜蒸馏系统(34)还包括冷侧出水温度仪(22)、冷侧恒温槽(23)、冷侧流量计(24)、冷侧磁力循环泵(25)、冷侧进水温度仪(26)和冷侧循环水管(31);冷侧恒温槽(23)通过冷侧循环水管(31)与膜蒸馏组件(20)的内侧相通，冷侧出水温度仪(22)、冷侧流量计(24)、冷侧磁力循环泵(25)和冷侧进水温度仪(26)设置在冷侧循环水管(31)上，冷侧循环水管(31)通过第五水管(32)与出水池(27)相通，使冷侧出水排入出水池(27)中。
5.根据权利要求4所述分置式磁混凝-膜蒸馏技术组合的污水处理系统，其特征在于：热侧恒温槽(15)保持温度在50-60℃，第四水管(14)导入的液体经热侧恒温槽(15)加热后，通过热侧循环水管(30)泵入到膜蒸馏组件(20)中膜丝或膜面的外侧，热侧磁力循环泵(18)保持热侧循环流速为0.3-0.8m/s;冷侧恒温槽(23)保持温度在15-25℃，制冷后的水通过冷侧循环水管(31)泵入到膜蒸馏组件(20)中膜丝或膜面的内侧，冷侧磁力循环泵(25)保持冷侧循环流速为0.1-0.3m/s;膜蒸馏组件(20)中热侧与冷侧的液体相逆流动。
6.根据权利要求3所述分置式磁混凝-膜蒸馏技术组合的污水处理系统，其特征在于：膜蒸馏系统(34)通过电导率测控仪(16)监控热侧恒温槽(15)内液体的电导率，当其电导率上升至30-45ms/cm时投加药剂，形成沉淀。
7.根据权利要求1所述分置式磁混凝-膜蒸馏技术组合的污水处理系统，其特征在于：所述污水处理系统还包括设置在第四水管(14)上的真空压力表(11)。
说明书
一种分置式磁混凝-膜蒸馏技术组合的污水处理系统
技术领域
本发明属于污水处理领域，特别涉及了一种分置式磁混凝-膜蒸馏技术组合的污水处理系统。
背景技术
膜蒸馏(Membrane Distillation,MD)技术是一种非等温的物理分离技术，以疏水性多孔膜两侧的蒸气压差为推动力，使热侧蒸汽分子穿过膜孔后在冷侧冷凝富集，可看作是膜过程与蒸馏过程的集合。由此可见，膜蒸馏分离的传质过程主要由3个阶段组成：①水分在膜的热料液侧蒸发;②水蒸气穿过膜孔的迁移过程;③水蒸气在膜的另一侧冷凝。作为一种新型的高效分离技术，与传统的蒸馏以及反渗透过程相比，膜蒸馏具有许多优点，如：设备所需体积小;较低的操作温度和压力;对不挥发性组分100%的理论截留率;良好的化学稳定性;可以与其他分离过程相整合;可处理分离热敏性物质和高浓度废水等。因此，自1963年被首次提出以来，一直备受关注。
膜蒸馏过程使用的膜主要有改性的聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等，以胜任膜蒸馏过程所需的疏水性、渗透率、抗污染能力等。近年来，关于膜蒸馏用膜的开发研究越来越受到重视，许多学者都致力于膜的制备和改性研究方面，以期获得较好性能的膜材料。其中，膜的抗润湿与抗污染能力一直是研究的重点和难点。膜润湿和膜污染会增加传质的阻力，导致膜的通量和膜过程效率的降低，是制约膜蒸馏技术广泛应用的两个重要因素。在水处理过程中，原水中的金属化合物、有机物、微生物等污染物质都会对膜的性能造成不利的影响，其一般表现为膜孔的堵塞、细菌的沉积等。因此，可以设置一种前处理系统以减轻膜蒸馏系统的负荷、缓解对膜表面的污染。
混凝作为水与废水处理过程中的常规工艺，主要用于去除水体中的各种颗粒物和有机物等污染物。磁混凝是将混凝这一复杂的物理化学乃至生物过程与磁分离这一物理过程有机结合而产生的一项新兴的水处理工艺，在混凝前或混凝过程中，待处理水体与铁磁性物质混合而获得磁性，使磁分离成为可能。
磁混凝整个工艺的停留时间很短，因此对于包括TP在内的大部分污染物，出现反溶解过程的几率非常小，另外系统中投加的磁粉和絮凝剂对细菌、病毒、油及多种微小粒子都有很好的吸附作用，同时由于其高速沉淀的性能，使其与传统工艺相比，具有速度快、效率高、占地面积小、投资小等诸多优点。
发明内容
为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种分置式磁混凝-膜蒸馏技术组合的污水处理系统，解决膜蒸馏过程中膜表面易受污染，造成膜孔堵塞、通量下降，以至膜性能降低的问题。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种分置式磁混凝-膜蒸馏技术组合的污水处理系统，包括进水池、第一水管、进水泵、磁混凝系统、蠕动泵、第四水管、膜蒸馏系统、第五水管和出水池;进水池通过第一水管与磁混凝系统相通，进水泵设置在第一水管上，磁混凝系统通过第四水管与膜蒸馏系统相通，蠕动泵设置在第四水管上，膜蒸馏系统通过第五水管与出水池相通。
进一步地，所述磁混凝系统包括混合池、絮凝剂投加器、助凝剂投加器、第二水管、澄清池、第三水管、过滤器、磁分离器、第一循环泵、第二循环泵、第一污泥管、第二污泥管、第三污泥管和第四污泥管;进水池通过第一水管将污水导入混合池，絮凝剂投加器和助凝剂投加器分别向混合池投入絮凝剂和助凝剂进行初步反应，将反应后的液体通过第二水管导入澄清池，进一步絮凝沉底，所得污泥通过第一污泥管进入磁分离器，回收磁粉和剩余污泥，磁粉通过第二污泥管回流到混合池，剩余污泥通过第三污泥管排出，澄清池的上层污水通过第三水管进入过滤器过滤，所得滤渣通过第四污泥管回流到混合池，滤液经蠕动泵抽吸排入第四水管。
进一步地，所述膜蒸馏系统包括热侧恒温槽、电导率测控仪、热测量计、热侧磁力循环泵、热侧进水温度仪、膜蒸馏组件、热侧出水温度仪和热侧循环水管;热侧恒温槽通过第四水管与磁混凝系统相通，热侧恒温槽通过热侧循环水管与膜蒸馏组件的外侧相通，电导率测控仪的接触探头伸入到热侧恒温槽液面以下，热测量计、热侧磁力循环泵、热侧进水温度仪和热侧出水温度仪设置在热侧循环水管上。
进一步地，所述膜蒸馏系统还包括冷侧出水温度仪、冷侧恒温槽、冷侧流量计、冷侧磁力循环泵、冷侧进水温度仪和冷侧循环水管;冷侧恒温槽通过冷侧循环水管与膜蒸馏组件的内侧相通，冷侧出水温度仪、冷侧流量计、冷侧磁力循环泵和冷侧进水温度仪设置在冷侧循环水管上，冷侧循环水管通过第五水管与出水池相通，使冷侧出水排入出水池中。
进一步地，热侧恒温槽保持温度在50-60℃，第四水管导入的液体经热侧恒温槽加热后，通过热侧循环水管泵入到膜蒸馏组件中膜丝或膜面的外侧，热侧磁力循环泵保持热侧循环流速为0.3-0.8m/s;冷侧恒温槽保持温度在15-25℃，制冷后的水通过冷侧循环水管泵入到膜蒸馏组件中膜丝或膜面的内侧，冷侧磁力循环泵保持冷侧循环流速为0.1-0.3m/s;膜蒸馏组件中热侧与冷侧的液体相逆流动。
进一步地，膜蒸馏系统通过电导率测控仪监控热侧恒温槽内液体的电导率，当其电导率上升至30-45ms/cm时投加药剂，形成沉淀。
进一步地，污水处理系统还包括设置在第四水管上的真空压力表。
采用上述技术方案带来的有益效果：
(1)本发明与单一的磁混凝工艺相比，可以稳定、高效地处理污水，总磷、总氮、有机物的去除率可以达到99%、98%、98%以上，同时对钙、镁等离子的去除率达到99%以上。处理后的污水可以达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅳ类水标准，其中高锰酸盐指数≤10mg/L，化学需氧量(COD)≤30mg/L，五日生化需氧量(BOD5)≤6mg/L，氨氮(NH3-N)≤1.5mg/L，总磷(以P计)≤0.3mg/L，总氮(以N计)≤1.5mg/L;
(2)本发明通过在膜蒸馏系统前设置磁混凝系统，有利于去除原水中的各种颗粒物、有机物、微生物等有机污染物，有效降低后续膜蒸馏系统的负荷，极大缓解膜表面的污染，增强膜蒸馏处理系统的性能，实现高效、可持续的污水处理过程;
(3)本发明中的磁混凝系统与膜蒸馏系统采用分置式而非浸没式，避免了膜蒸馏中的膜与微生物的接触，故可以避免膜产生生物污染，从而大大延长了膜蒸馏组件的寿命;同时在热侧设置电导率测控仪进行实时监控，避免膜蒸馏组件因沉淀物积聚而形成结垢，进一步延长了膜蒸馏组件的使用寿命;
(4)本发明膜蒸馏过程在常压下进行，且与传统蒸馏设备相比，无蒸馏池腐蚀问题，设备简单、占地小且易于操作，造价低。
