一种正渗透沼液浓缩装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及沼液浓缩领域，特指一种正渗透沼液浓缩装置。
【背景技术】
[0002] 畜禽养殖的废水经厌氧处理后产生的大量沼液，如不经后续处理，大量的沼液将 会造成严重的环境污染。由于沼液富含有机质、腐殖酸以及农作物生长所需的氮、磷、钾等 无机营养元素，其可以作为一种非常优质的有机液体肥料。因此，基于环境保护和资源回收 的需要，将沼液还田成为了人们的首选。但是，由于原始沼液的营养元素浓度偏低，体积过 大，就近农用消纳能力有限，在储存以及运输上存在较大困难，必须经过进一步的浓缩。
[0003] 在现有的沼液浓缩技术中，膜分离技术凭借其工艺简单、操作方便和不改变 成分特性等特点，成为沼液浓缩方法的理想选择。用于沼液浓缩的膜技术一般为超滤 (Ultrafiltration，UF)、纳滤（Nanofiltration，NF)和反渗透（Reverse Osmosis，R0)技 术。上述技术均需外界加压推动分离过程，能耗较高。
[0004] 近年来新兴的正渗透（Forward Osmosis，F0)技术利用渗透压差作为驱动力，使 得水自发从渗透压较低的原料液一侧透过半渗透膜进入到渗透压较高的汲取液一侧。该技 术无需外界加压，能耗低，污染小，对许多污染物的截留效果好，目前在海水淡化、饮用水处 理、废水处理及食品医药等领域均表现出巨大的应用前景。但是，国内外关于FO技术在沼 液浓缩中的应用至今仅见李红娜等的《利用海水汲取液的沼液正渗透浓缩技术》研究报道。 该研究对某海滨猪场的沼液进行正渗透浓缩，其试验结果表明了沼液正渗透浓缩技术的可 行性。但是，由于上述研究采用海水作为汲取液，具有一定的地域局限性，其广泛应用受到 一定的限制。
[0005] 因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种正渗透沼液浓缩装置，本案由此产 生。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种正渗透沼液浓缩装置，扩大沼液正 渗透浓缩技术的应用范围，推进该技术的实际应用，以有效解决沼液体积过大，难以储存和 运输的问题。
[0007] 为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：
[0008] -种正渗透沼液浓缩装置，包括沼液罐、汲取液罐、正渗透膜组件、恒温水浴箱和 栗组件；沼液罐和汲取液罐分别连接栗组件，栗组件连接恒温水浴箱，恒温水浴箱连接正渗 透膜组件，正渗透膜组件分别连接沼液罐和汲取液罐；正渗透膜组件具有沼液通道、汲取液 通道和FO膜，FO膜位于沼液通道和汲取液通道之间，FO膜的活性层面对沼液通道；装置采 用的汲取液为无机溶液。
[0009] 进一步，还包括电动搅拌器，电动搅拌器安装在沼液罐中。
[0010] 进一步，FO膜为三醋酸纤维素膜，该膜由醋酸纤维素活性膜层和聚酯网状支撑层 组成。
[0011] 采用上述方案后，沼液和汲取液分别在栗组件的作用下从沼液罐和汲取液罐被输 送至恒温水浴箱，通过恒温水浴箱控制温度后再输送至正渗透膜组件，沼液从沼液通道的 一端进入，汲取液从汲取液通道的一端进入，通过FO膜进行浓缩，而后沼液从沼液通道的 另一端流回至沼液罐，汲取液从汲取液通道的另一端流回至汲取液罐。本实用新型不但能 够有效的浓缩沼液，而且结构简单，操作方便。
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0013] 标号说明
[0014] 沼液罐1 电动搅拌器11 汲取液罐2
[0015] 正渗透膜组件3 沼液通道31 汲取液通道32
[0016] FO膜33 恒温水浴箱4 栗组件5。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详述。如图1所示，本实用新 型所揭示的是一种正渗透沼液浓缩装置，包括沼液罐1、汲取液罐2、正渗透膜组件3、恒温 水浴箱4和栗组件5。
[0018] 沼液罐1存储沼液。汲取液罐2存储汲取液，汲取液包括NaCUNa2SOjP MgCl 2等 无机溶液。正渗透膜组件3对沼液进行浓缩处理，以便获得沼液和汲取液。恒温水浴箱4 对沼液和汲取液进行恒温控制，在本实施例中，控制温度为23 土 1°C。栗组件5为沼液和汲 取液的输送流动提供能量，使得沼液和汲取液能够从沼液罐1和汲取液罐2被输送至正渗 透膜组件3以及在本浓缩装置中循环流动。
[0019] 沼液罐1和汲取液罐2分别连接栗组件5,栗组件5连接恒温水浴箱4,恒温水浴 箱4连接正渗透膜组件3,正渗透膜组件3分别连接沼液罐1和汲取液罐2;正渗透膜组件 3具有沼液通道31、汲取液通道32和FO膜33, FO膜33位于沼液通道31和汲取液通道32 之间；FO膜33的活性层面对沼液通道31 -侧。
[0020] 进一步，还包括电动搅拌器11，电动搅拌器11安装在沼液罐1中。沼液罐1配备 电动搅拌器11以保证沼液料液的均匀混合。
[0021] 进一步，FO膜33为三醋酸纤维素（Cellulose triacetate，CTA)膜，该膜由醋酸 纤维素活性膜层和聚酯网状支撑层组成。本实施例中使用的FO膜33为美国Hydration Technology Innovations (HTI)公司生产。
[0022] 使用本实用新型时，沼液和汲取液分别在栗组件的作用下从沼液罐1和汲取液罐 2被输送至恒温水浴箱4,通过恒温水浴箱4控制温度后再输送至正渗透膜组件3,沼液从沼 液通道31的一端进入，汲取液从汲取液通道32的一端进入，通过FO膜33进行浓缩，而后 沼液从沼液通道31的另一端流回至沼液罐1，汲取液从汲取液通道32的另一端流回至汲取 液罐2。
[0023] 在本实施例中，沼液正渗透浓缩工艺以FO膜的水通量为考察目标，优化获得的最 佳无机汲取液为MgCU容液，且最佳浓度为2mol/L ;正渗透膜的FO膜朝向应为FO模式（F0 膜活性层面对沼液）；沼液和汲取液通过FO膜表面的错流速率为20. 5cm/s。
[0024] 在上述条件下，采用该工艺将沼液浓缩5倍。当沼液体积减小至原有体积的1/5 时，浓缩后沼液中的营养元素如表1所示。浓缩沼液中的溶解性有机物（以TOC表征）、TP、 TN、NH/-N和TK的浓度均有显著地提高，其浓缩效果与魏泉源等采用反渗透膜对沼液浓缩 4~5倍的浓缩效果相当，表明该工艺是可行的。
[0025] 表1沼液主要成分含量
[0028] 目前，在沼液浓缩的膜技术领域，以能耗来衡量，正渗透技术以低能耗的优势具有 更加显著的应用前景，而无机汲取液的采用促进了该技术由海滨向内陆地区的推广应用。 故本实用新型可以实现沼液体积减量和营养物质的浓缩，显著降低了沼液的运输和存储成 本，扩大沼液正渗透浓缩技术的应用范围，推进该技术的实际应用。
[0029] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作 任何限制，故但凡依本实用新型的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本实用 新型专利涵盖的范围之内。
【主权项】
1. 一种正渗透沼液浓缩装置，其特征在于：包括沼液罐、汲取液罐、正渗透膜组件、恒 温水浴箱和栗组件；沼液罐和汲取液罐分别连接栗组件，栗组件连接恒温水浴箱，恒温水浴 箱连接正渗透膜组件，正渗透膜组件分别连接沼液罐和汲取液罐；正渗透膜组件具有沼液 通道、汲取液通道和FO膜，FO膜位于沼液通道和汲取液通道之间，FO膜的活性层面对沼液 通道；装置采用的汲取液为无机溶液。2. 根据权利要求1所述的一种正渗透沼液浓缩装置，其特征在于：还包括电动搅拌器， 电动搅拌器安装在沼液罐中。3. 根据权利要求1所述的一种正渗透沼液浓缩装置，其特征在于：F0膜为三醋酸纤维 素膜，该膜由醋酸纤维素活性膜层和聚酯网状支撑层组成。
【专利摘要】本实用新型公开了一种正渗透沼液浓缩装置，包括沼液罐、汲取液罐、正渗透膜组件、恒温水浴箱和泵组件；沼液罐和汲取液罐分别连接泵组件，泵组件连接恒温水浴箱，恒温水浴箱连接正渗透膜组件，正渗透膜组件分别连接沼液罐和汲取液罐；正渗透膜组件具有沼液通道、汲取液通道和FO膜，FO膜位于沼液通道和汲取液通道之间，FO膜的活性层面对沼液通道；装置采用的汲取液为无机溶液。本实用新型扩大沼液正渗透浓缩技术的应用范围，推进该技术的实际应用，以有效解决沼液体积过大，难以储存和运输的问题。
【IPC分类】C02F1/44
【公开号】CN204824278
【申请号】CN201520528911
【发明人】许美兰, 叶茜, 徐苏, 李元高, 吴永发, 宋燕清
【申请人】厦门理工学院
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月21日