一种正渗透难降解有机废水处理装置制造方法
【专利摘要】一种正渗透难降解有机废水处理装置，包括FO 膜密闭交换箱和母液焚烧炉，FO 膜密闭交换箱至少设置一级；FO 膜密闭交换箱的内部通过膜元件分为母液区和汲取液区，汲取液区上部设置有汲取液输送管，吸取液区的底部设置有汲取液补偿管，第一级FO 膜密闭交换箱的母液区的上部设置有进水管；上一级FO 膜密闭交换箱中母液区的底部通过排液管与下一级FO 膜密闭交换箱中母液区的上部连接，排液管上设置有排液电动阀门，同时每一级FO 膜密闭交换箱中浓缩液区的底部均通过超越管与母液焚烧炉连接，超越管上设置电动阀门。该装置通过配制依数性更高的汲取液，利用溶液的依数性差异带来的渗透压差，使难降解有机废水得到高效浓缩的同时回收循环利用水资源。
【专利说明】一种正渗透难降解有机废水处理装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于对难生物降解的有机废水进行处理的装置，属于废水处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]水污染问题是我国面临的主要环境问题之一。据统计，工业废水占到了总污水量的百分之七十以上，而工业废水中绝大部分都属于高浓度的有机废水。高浓度有机废水主要来源于造纸、皮革、食品以及化工等行业排出的COD浓度在2000mg/L以上的废水，有机废水中含有难降解有机化合物的污染水被称为难降解的有机废水，难降解有机物通常指的是在微生物或者是特定条件下都不能快速分解或分解不彻底的有机物。这类污染物存在的形式总是富集在生物体内，对水体造成潜在的危险和污染。
[0003]根据水体中有机污染物存在的化学结构和其特性的不同，人们把难降解的有机污染物主要分为以下几个类别:卤代的脂肪烃和酯、有机物的氯代化合物、具有单环芳香性质的化合物、酚类以及甲酚类等。
[0004]难降解有机废水一般具有的特征都包括以下几个方面，即污染物的分子量相对较大、污染物的毒性较强、污染物的结构及成分相对复杂、污染物存在于水体中的化学需氧量一般较高、水体中简单存在的微生物无法有效的将这些污染物分解。而在水体中的长期残留性、生物积累性、半挥发性以及高毒性是这些难降解有机化工废水中污染物的主要特点。高浓度、难降解的有机物之所以会在水中生物体内的浓度越来越大是因为它高脂溶的性Mo此外，对于一些特殊的高浓度、难降解有机化合物来说，其自身的挥发性是一大特点，因此可以在自然界中任意漂移，对这种污染物的处理难度将会更大。
[0005]高浓度难降解有机废水的危害主要体现在其对人体及环境的危害上，这种类型的污染源都具有致癌或毒性，而经过多年的研宄，人们总结出了高浓度、难降解有机废水对人体的主要危害，根据危害的程度不同可以分为急性危害、慢性危害和潜在危害。
[0006]急性危害指的是人体与这类物质接触之后可以在短时间内就体现出发病或者致毒的特征；而这类污染源对人体的慢性危害主要指的是人体经过与这类物质的长期接触之后，并且这类毒素在体内积累了一定量之后才会出现病变的特征，因此慢性危害又称为积蓄中毒。
[0007]由于高浓度难生物降解有机废水对水环境污染程度严重且处理难度大，因此高浓度难生物降解有机废水处理技术的研宄一直是水处理技术研宄的重点。经过多年的研宄和总结，人们对高浓度、难降解有机废水有了更深刻的认识，也探宄出了有效处理这类废水的主要措施，一般都是以下几点:化学氧化法、溶剂萃取法、吸附法、光催化法以及生化处理法等，其中生物处理技术在处理农药、制药、印刷等行业有机废水中经济性较好，且不会产生二次污染。应用生物处理技术进行高浓度难降解有机废水处理，其方法主要为好氧生物、厌氧生物、酶生物处理技术与发酵工程。化学处理技术则是建立于化学原理及化学作用的基础上，将高浓度难生物降解有机废水中污染物成分转变为无害物质，达到净化废水的目的，常用的方法为焚烧法、催化氧化法、电化学氧化法等。
[0008]物化处理技术在处理高浓度难生物降解废水处理时，将废水中污染物通过相转移变化实现净化目标，以萃取法应用较为广泛。萃取法进行高浓度难降解有机废水其成本较低，操作简单，可以有效回收主要污染物，尤其是脉冲萃取技术的应用，其效果较好。
[0009]这些方法的存在给高浓度、难降解有机化工废水的处理开启了新的道路，但是这些方法也都有其自身的优缺点。如中国专利文献CN102381812A公开的《一种利用O3催化氧化深度处理难生物降解有机废水的方法及装置》、CN103539296A公开的《处理高浓度难生物降解有机废水的方法及其装置》以及CN1264761C公开的《难生物降解有机废水处理方法及其装置》，工艺过程复杂，成本高，处理效果有待提高。
[0010]为此，有必要重新分析难生物降解有机废水的特性，在生化处理的基础上，开发节能、高效的难生物降解有机废水深度处理技术。
[0011]渗透作用是两种不同浓度的溶液隔以半透膜(允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜)，水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。其发生的条件有两个:一是有半透膜，二是半透膜两侧有物质的量浓度差。
[0012]渗透作用又可分为正渗透(FO)、反渗透(RO)和压力阻尼渗透(PRO)。
[0013]正渗透(FO)过程是以半透膜两侧的渗透压差为驱动力，溶液中的水分子从高水化学势区(低离子浓度溶液)通过半透膜向低水化学势区(高离子浓度溶液)传递，而溶质分子或离子被阻挡的一种渗透过程。
[0014]反渗透(RO)过程，是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和正渗透的方向相反，故称反渗透。可以利用不同物料的渗透压差异，使用大于渗透压的反渗透压力，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。
[0015]压力阻尼渗透(PRO)是介于正渗透和反渗透过程的中间过程，是指在渗透压差的反方向上施加压力，与反渗透过程相似，然而水分子仍然是扩散到高离子浓度一侧，与正渗透过程相似。
[0016]稀溶液(包含难生物降解有机废水)的依数性是指稀溶液中溶剂的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高和渗透压的数值，只与溶液中溶质的量有关，与溶质的本性无关，溶液的依数性为开发特种汲取液提供了理论依据，即只要配置一定依数性的汲取液，使其渗透压高于待处理难生物降解有机废水，利用渗透作用，就可以将难生物降解有机废水进一步浓缩。
[0017]为此，亟需在生化处理的基础上，开发节能的难生物降解有机废水深度处理系统，利用渗透作用尤其是正渗透(FO)作用和溶液的依数性差异带来的渗透压差，实现难生物降解有机废水有效处置、循环利用水资源的同时，充分利用正渗透(FO)产生的压差获得电能，节约能源。
【发明内容】
[0018]本实用新型针对现有难生物降解有机废水处理技术存在的不足，依据生化处理后难生物降解有机废水的特性，利用溶液的依数性，提供一种处理效果好、节能的正渗透难降解有机废水处理装置。
[0019]本实用新型的正渗透难降解有机废水处理装置，采用以下技术方案:
[0020]该装置，包括FO膜密闭交换箱和母液焚烧炉，FO膜密闭交换箱至少设置一级；FO膜密闭交换箱的内部通过膜元件分为母液区和汲取液区，汲取液区上部设置有汲取液输送管，吸取液区的底部设置有汲取液补偿管，第一级FO膜密闭交换箱的母液区的上部设置有进水管；上一级FO膜密闭交换箱中母液区的底部通过排液管与下一级FO膜密闭交换箱中母液区的上部连接，排液管上设置有排液电动阀门，同时每一级FO膜密闭交换箱中浓缩液区的底部均通过超越管与母液焚烧炉连接，超越管上设置电动阀门。
[0021]进水管、汲取液输送管和汲取液补偿管上均设置有电动阀门。
[0022]母液区内设置有搅拌器、离子浓度计和温度调节装置。
[0023]汲取液区内设置有汲取液搅拌器、汲取液离子浓度计和加热器。
[0024]汲取液区的外部设置有连接其上部和下部的汲取液循环管，汲取液循环管上设置有汲取液循环泵。通过汲取液循环泵将汲取液在汲取液区上部和下部形成循环，加快传质。
[0025]上述装置运行时，先使汲取液充满第一级FO膜密闭交换箱。开启进水电动阀门，难降解有机废水流入第一级FO膜密闭交换箱内，与汲取液交换，使难降解有机废水中的水分子自由传至汲取液，稀释后体积增大的汲取液通过汲取液输送管输出回收利用。难降解有机废水通过逐级FO膜密闭交换箱进行浓缩，最后无法再浓缩的或根据需要无需进一步浓缩(一般COD在600000mg/L以上时)的母液进入母液焚烧炉进行焚烧处理。
[0026]本实用新型针对难降解有机废水的高渗透压特性，通过配制依数性更高的汲取液，利用溶液的依数性差异带来的渗透压差，使难降解有机废水得到高效浓缩的同时，回收循环利用水资源；同时，运行过程实现自动联锁控制，可根据不同进水条件调整运行方式，便于实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型正渗透难降解有机废水处理装置的结构原理示意图。
[0028]图中:1、进水电动阀门，2、F0膜密闭交换箱，3、难降解有机废水搅拌器，4、汲取液搅拌器，5、膜机架，6、膜元件，7、难降解有机废水离子浓度计，8、汲取液离子浓度计，9、温度调节装置，10、汲取液出口压力表，11、汲取液出口电动阀门，12、汲取液循环泵，13、第一级超越管电动阀门，14、排液电动阀门，15、第二级超越管电动阀门，16、母液焚烧炉进口电动阀门，17、母液焚烧炉，18、汲取液补偿电动阀门，19、助燃燃料燃烧器，20、尾气净化装置。
【具体实施方式】
[0029]如图1所示，本实用新型的正渗透难降解有机废水处理装置主要包括FO膜密闭交换箱2和母液(或称浓缩液)焚烧炉17。FO膜密闭交换箱2至少设置一级(图1中设有3级)，上一级FO膜密闭交换箱2中母液区的底部通过排液管与下一级FO膜密闭交换箱中母液区的上部连接，排液管上设置有排液电动阀门14，同时每一级FO膜密闭交换箱中浓缩液区的底部均通过超越管与母液焚烧炉17连接，超越管上设置电动阀门(如图1中的第一级超越管电动阀门13和第二级超越管电动阀门15)，超越管通过母液结晶进口电动阀门16与母液焚烧炉17连接。母液焚烧炉17上配套有助燃燃料(天然气、柴油或焦炉煤气等)燃烧器19和尾气净化装置20。
[0030]每一级FO膜密闭交换箱中汲取液区的上部均设置有汲取液输送管，汲取液输送管上均设置有汲取液出口压力表10和汲取液出口电动阀门11。每一级FO膜密闭交换箱中吸取液区的底部均设置有汲取液补偿管，汲取液补偿管上设置有汲取液补偿电动阀门18。
[0031]单级FO膜密闭交换箱2的内部中间设置有膜机架5，膜机架5内设置有膜元件6。膜机架5将FO膜密闭交换箱2分为左侧母液区(难降解有机废水区)和右侧汲取液区两部分，两区为完全独立区域，仅可通过膜元件6进行传质。母液区的上部设置有难降解有机废水进水管，该进水管上设置有进水电动阀门1，母液区内设置有难降解有机废水搅拌器
3、难降解有机废水离子浓度计7和温度调节装置9 (设置在母液区底部)，温度调节装置9可以是电驱动，也可以是交换器。汲取液区内设置有汲取液搅拌器4、汲取液离子浓度计8和加热器(设置在汲取液区底部)，汲取液区的外部设置有连接其上部和下部的汲取液循环管，汲取液循环管上设置有汲取液循环泵12，通过汲取液循环泵12将汲取液在汲取液区上部和下部形成循环，加快传质。
[0032]上述装置的运行过程，如下所述:
[0033]开启第一级的汲取液补偿电动阀门18，使汲取液(由市场采购的汲取液溶液或固体汲取液溶质粉末加水配置)充满第一级FO膜密闭交换箱2，然后关闭第一级的汲取液补偿电动阀门18，同时检查确定其余电动阀门均处于关闭状态。
[0034]然后，开启难降解有机废水进水电动阀门I，难降解有机废水流入第一级FO膜密闭交换箱2的母液区，由于膜元件6 —侧汲取液区的离子浓度大于母液区的渗透物质的量浓度形成的渗透压差，使母液区难降解有机废水中的水分子透过膜元件6自由传至汲取液区，由于汲取液区为密闭结构，稀释后体积增大的汲取液会通过汲取液补偿管排出，实现水资源的回收利用。
[0035]浓缩后的难降解有机废水逐级通过排液电动阀门14进入下一级的FO膜密闭交换箱，按上述流程运行。每级FO膜密闭交换箱利用其底部的温度调节装置9，合理控制难降解有机废水的温度，使其浓度达到该温度下的饱和浓度。最后无法再浓缩的或根据需要无需进一步浓缩(一般COD在600000mg/L以上时)的母液进入母液焚烧炉17进行焚烧处理。
【权利要求】
1.一种正渗透难降解有机废水处理装置，包括FO膜密闭交换箱和母液焚烧炉，其特征是，FO膜密闭交换箱至少设置一级；FO膜密闭交换箱的内部通过膜元件分为母液区和汲取液区，汲取液区上部设置有汲取液输送管，吸取液区的底部设置有汲取液补偿管，第一级FO膜密闭交换箱的母液区的上部设置有进水管；上一级FO膜密闭交换箱中母液区的底部通过排液管与下一级FO膜密闭交换箱中母液区的上部连接，排液管上设置有排液电动阀门，同时每一级FO膜密闭交换箱中浓缩液区的底部均通过超越管与母液焚烧炉连接，超越管上设置电动阀门。
2.根据权利要求1所述的正渗透难降解有机废水处理装置，其特征是，所述进水管、汲取液输送管和汲取液补偿管上均设置有电动阀门。
3.根据权利要求1所述的正渗透难降解有机废水处理装置，其特征是，所述母液区内设置有搅拌器、离子浓度计和温度调节装置。
4.根据权利要求1所述的正渗透难降解有机废水处理装置，其特征是，所述汲取液区内设置有汲取液搅拌器、汲取液离子浓度计和加热器。
5.根据权利要求1所述的正渗透难降解有机废水处理装置，其特征是，所述汲取液区的外部设置有连接其上部和下部的汲取液循环管，汲取液循环管上设置有汲取液循环泵。
【文档编号】C02F1/44GK204237603SQ201420740276
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】马涛, 唐震, 董鲲, 崔海燕, 刘剑, 肖继红 申请人:山东省环科院环境工程有限公司