[发明专利]基于正渗透-膜蒸馏技术的高磷废水处理装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于正渗透‑膜蒸馏技术的高磷废水处理装置，包括：正渗透单元、太阳能加热单元、膜蒸馏单元以及冷馏水出水单元，太阳能加热单元包括聚光型槽式太阳能集热器、汲取液储液罐、铜制换热盘管；正渗透单元包括原料液进液罐和正渗透膜组件；膜蒸馏单元包括并联平板式膜组件，并联平板式膜组件包括若干间隔设置的作为热腔的膜组件和作为冷腔的膜组件；冷馏水出水单元包括冷馏水收集罐、半导体制冷片、温度传感器、净水水箱、总溶解固体监测器、信号指示灯，本装置处理过程中除太阳能外不消耗其他能源，不仅节约了电力成本，还能从高磷废水中回收磷和净水。

技术领域

本发明涉及一种废水处理装置，特别涉及一种高磷废水处理装置及处理方法。

背景技术

磷是植物必需的营养素。在过去的几十年里，由于农业生产的工业化，加快了磷从可开采的磷矿石流向农田，最终流向天然水道的速度，全球磷储量正在迅速枯竭，同时磷也是一种主要污染物，其向水环境的大量释放正是水华等严重生态问题形成的主要原因。从高磷废水中回收磷资源，生成鸟粪石肥料（MgNH₄PO₄·6H₂O）是一种保证磷资源可再生利用和保护环境的有效途径。鸟粪石肥料的形成需要加入镁，镁是一种高价值的商品，如果磷酸盐和铵能从源溶液中富集，那么对镁的需求可以减少。

正渗透-膜蒸馏工艺处理高磷废水是利用正渗透过程中的选择性分离膜在膜两侧渗透压差的驱动下使废水中的水分子渗透进入汲取侧，之后通过太阳能加热循环将正渗透汲取液加热，于膜蒸馏冷侧收集纯水的一种新型水处理过程。由于正渗透膜相比于膜蒸馏膜受污染后清理更简单，回收效率更高，故在整个过程中正渗透相当于膜蒸馏过程的预处理单元，预先将污染物分离，有利于减缓膜蒸馏过程的膜污染，而且进料液罐中的高磷废水经正渗透浓缩之后，可以在里面添加MgCl₂作为牵引溶质，最后以鸟粪石肥料（MgNH₄PO₄·6H₂O）的形式浓缩正磷酸盐和铵，用于后续的磷回收。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于正渗透-膜蒸馏技术的高磷废水处理装置及方法，不仅能从高磷废水中回收磷资源并提取清水，还能节约能源，清洁环保。

本发明的目的是这样实现的：一种基于正渗透-膜蒸馏技术的高磷废水处理装置，包括太阳能加热单元、正渗透单元、膜蒸馏单元以及冷馏水出水单元；

所述太阳能加热单元包括聚光型槽式太阳能集热器、汲取液储液罐、铜制换热盘管，所述铜制换热盘管设置在汲取液储液罐内，用以与汲取液储液罐内的汲取液进行热交换，所述聚光型槽式太阳能集热器两端与所述铜制换热盘管两端相连，形成供热回路，用以为铜制换热盘管提供热源；

所述正渗透单元包括原料液进液罐和正渗透膜组件，所述正渗透膜组件的两进水口分别连接原料液进液罐的出水口和汲取液储液罐的出水口，所述正渗透膜组件的两出水口分别连接原料液进液罐的进水口和膜蒸馏单元的进水口；

所述膜蒸馏单元包括并联平板式膜组件，所述并联平板式膜组件包括若干间隔设置的作为热腔的膜组件和作为冷腔的膜组件，作为热腔的膜组件的进水口并联后连接正渗透膜组件的出水口，作为热腔的膜组件的出水口并联后连接汲取液储液罐的进水口，作为冷腔的膜组件两端分别并联后连接在冷馏水出水单元的进出水口两端形成回路；

所述冷馏水出水单元包括冷馏水收集罐、半导体制冷片、温度传感器、净水水箱、总溶解固体监测器、信号指示灯，所述半导体制冷片安装在冷馏水收集罐外壁上，作为冷源用以对冷馏水收集罐进行制冷，所述温度传感器设置在冷馏水收集罐内，用以监测冷馏水收集罐内的温度，配合半导体制冷片维持冷馏水收集罐内吸收液的温度，所述冷馏水收集罐还与净水水箱相连通，且冷馏水收集罐连通净水水箱的出水口高于其连通膜蒸馏单元的出水口，所述总溶解固体监测器设置在净水水箱内部，且与外部的信号指示灯相连。

作为本发明的进一步限定，所述太阳能加热单元还包括：