一種正滲透沼液濃縮裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及沼液濃縮領(lǐng)域，特指一種正滲透沼液濃縮裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 畜禽養(yǎng)殖的廢水經(jīng)厭氧處理后產(chǎn)生的大量沼液，如不經(jīng)后續(xù)處理，大量的沼液將 會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。由于沼液富含有機(jī)質(zhì)、腐殖酸以及農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的氮、磷、鉀等 無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素，其可以作為一種非常優(yōu)質(zhì)的有機(jī)液體肥料。因此，基于環(huán)境保護(hù)和資源回收 的需要，將沼液還田成為了人們的首選。但是，由于原始沼液的營(yíng)養(yǎng)元素濃度偏低，體積過(guò) 大，就近農(nóng)用消納能力有限，在儲(chǔ)存以及運(yùn)輸上存在較大困難，必須經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的濃縮。
[0003] 在現(xiàn)有的沼液濃縮技術(shù)中，膜分離技術(shù)憑借其工藝簡(jiǎn)單、操作方便和不改變 成分特性等特點(diǎn)，成為沼液濃縮方法的理想選擇。用于沼液濃縮的膜技術(shù)一般為超濾 (Ultrafiltration，UF)、納濾（Nanofiltration，NF)和反滲透（Reverse Osmosis，R0)技 術(shù)。上述技術(shù)均需外界加壓推動(dòng)分離過(guò)程，能耗較高。
[0004] 近年來(lái)新興的正滲透（Forward Osmosis，F(xiàn)0)技術(shù)利用滲透壓差作為驅(qū)動(dòng)力，使 得水自發(fā)從滲透壓較低的原料液一側(cè)透過(guò)半滲透膜進(jìn)入到滲透壓較高的汲取液一側(cè)。該技 術(shù)無(wú)需外界加壓，能耗低，污染小，對(duì)許多污染物的截留效果好，目前在海水淡化、飲用水處 理、廢水處理及食品醫(yī)藥等領(lǐng)域均表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。但是，國(guó)內(nèi)外關(guān)于FO技術(shù)在沼 液濃縮中的應(yīng)用至今僅見(jiàn)李紅娜等的《利用海水汲取液的沼液正滲透濃縮技術(shù)》研究報(bào)道。 該研究對(duì)某海濱豬場(chǎng)的沼液進(jìn)行正滲透濃縮，其試驗(yàn)結(jié)果表明了沼液正滲透濃縮技術(shù)的可 行性。但是，由于上述研究采用海水作為汲取液，具有一定的地域局限性，其廣泛應(yīng)用受到 一定的限制。
[0005] 因此，本發(fā)明人對(duì)此做進(jìn)一步研究，研發(fā)出一種正滲透沼液濃縮裝置，本案由此產(chǎn) 生。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種正滲透沼液濃縮裝置，擴(kuò)大沼液正 滲透濃縮技術(shù)的應(yīng)用范圍，推進(jìn)該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，以有效解決沼液體積過(guò)大，難以儲(chǔ)存和 運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：
[0008] -種正滲透沼液濃縮裝置，包括沼液罐、汲取液罐、正滲透膜組件、恒溫水浴箱和 栗組件；沼液罐和汲取液罐分別連接栗組件，栗組件連接恒溫水浴箱，恒溫水浴箱連接正滲 透膜組件，正滲透膜組件分別連接沼液罐和汲取液罐；正滲透膜組件具有沼液通道、汲取液 通道和FO膜，F(xiàn)O膜位于沼液通道和汲取液通道之間，F(xiàn)O膜的活性層面對(duì)沼液通道；裝置采 用的汲取液為無(wú)機(jī)溶液。
[0009] 進(jìn)一步，還包括電動(dòng)攪拌器，電動(dòng)攪拌器安裝在沼液罐中。
[0010] 進(jìn)一步，F(xiàn)O膜為三醋酸纖維素膜，該膜由醋酸纖維素活性膜層和聚酯網(wǎng)狀支撐層 組成。
[0011] 采用上述方案后，沼液和汲取液分別在栗組件的作用下從沼液罐和汲取液罐被輸 送至恒溫水浴箱，通過(guò)恒溫水浴箱控制溫度后再輸送至正滲透膜組件，沼液從沼液通道的 一端進(jìn)入，汲取液從汲取液通道的一端進(jìn)入，通過(guò)FO膜進(jìn)行濃縮，而后沼液從沼液通道的 另一端流回至沼液罐，汲取液從汲取液通道的另一端流回至汲取液罐。本實(shí)用新型不但能 夠有效的濃縮沼液，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0014] 沼液罐1 電動(dòng)攪拌器11 汲取液罐2
[0015] 正滲透膜組件3 沼液通道31 汲取液通道32
[0016] FO膜33 恒溫水浴箱4 栗組件5。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。如圖1所示，本實(shí)用新 型所揭示的是一種正滲透沼液濃縮裝置，包括沼液罐1、汲取液罐2、正滲透膜組件3、恒溫 水浴箱4和栗組件5。
[0018] 沼液罐1存儲(chǔ)沼液。汲取液罐2存儲(chǔ)汲取液，汲取液包括NaCUNa2SOjP MgCl 2等 無(wú)機(jī)溶液。正滲透膜組件3對(duì)沼液進(jìn)行濃縮處理，以便獲得沼液和汲取液。恒溫水浴箱4 對(duì)沼液和汲取液進(jìn)行恒溫控制，在本實(shí)施例中，控制溫度為23 土 1°C。栗組件5為沼液和汲 取液的輸送流動(dòng)提供能量，使得沼液和汲取液能夠從沼液罐1和汲取液罐2被輸送至正滲 透膜組件3以及在本濃縮裝置中循環(huán)流動(dòng)。
[0019] 沼液罐1和汲取液罐2分別連接栗組件5,栗組件5連接恒溫水浴箱4,恒溫水浴 箱4連接正滲透膜組件3,正滲透膜組件3分別連接沼液罐1和汲取液罐2;正滲透膜組件 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 之間；FO膜33的活性層面對(duì)沼液通道31 -側(cè)。
[0020] 進(jìn)一步，還包括電動(dòng)攪拌器11，電動(dòng)攪拌器11安裝在沼液罐1中。沼液罐1配備 電動(dòng)攪拌器11以保證沼液料液的均勻混合。
[0021] 進(jìn)一步，F(xiàn)O膜33為三醋酸纖維素（Cellulose triacetate，CTA)膜，該膜由醋酸 纖維素活性膜層和聚酯網(wǎng)狀支撐層組成。本實(shí)施例中使用的FO膜33為美國(guó)Hydration Technology Innovations (HTI)公司生產(chǎn)。
[0022] 使用本實(shí)用新型時(shí)，沼液和汲取液分別在栗組件的作用下從沼液罐1和汲取液罐 2被輸送至恒溫水浴箱4,通過(guò)恒溫水浴箱4控制溫度后再輸送至正滲透膜組件3,沼液從沼 液通道31的一端進(jìn)入，汲取液從汲取液通道32的一端進(jìn)入，通過(guò)FO膜33進(jìn)行濃縮，而后 沼液從沼液通道31的另一端流回至沼液罐1，汲取液從汲取液通道32的另一端流回至汲取 液罐2。
[0023] 在本實(shí)施例中，沼液正滲透濃縮工藝以FO膜的水通量為考察目標(biāo)，優(yōu)化獲得的最 佳無(wú)機(jī)汲取液為MgCU容液，且最佳濃度為2mol/L ;正滲透膜的FO膜朝向應(yīng)為FO模式（F0 膜活性層面對(duì)沼液）；沼液和汲取液通過(guò)FO膜表面的錯(cuò)流速率為20. 5cm/s。
[0024] 在上述條件下，采用該工藝將沼液濃縮5倍。當(dāng)沼液體積減小至原有體積的1/5 時(shí)，濃縮后沼液中的營(yíng)養(yǎng)元素如表1所示。濃縮沼液中的溶解性有機(jī)物（以TOC表征）、TP、 TN、NH/-N和TK的濃度均有顯著地提高，其濃縮效果與魏泉源等采用反滲透膜對(duì)沼液濃縮 4~5倍的濃縮效果相當(dāng)，表明該工藝是可行的。
[0025] 表1沼液主要成分含量
[0028] 目前，在沼液濃縮的膜技術(shù)領(lǐng)域，以能耗來(lái)衡量，正滲透技術(shù)以低能耗的優(yōu)勢(shì)具有 更加顯著的應(yīng)用前景，而無(wú)機(jī)汲取液的采用促進(jìn)了該技術(shù)由海濱向內(nèi)陸地區(qū)的推廣應(yīng)用。 故本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)沼液體積減量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃縮，顯著降低了沼液的運(yùn)輸和存儲(chǔ)成 本，擴(kuò)大沼液正滲透濃縮技術(shù)的應(yīng)用范圍，推進(jìn)該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。
[0029] 以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)范圍作 任何限制，故但凡依本實(shí)用新型的權(quán)利要求和說(shuō)明書所做的變化或修飾，皆應(yīng)屬于本實(shí)用 新型專利涵蓋的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種正滲透沼液濃縮裝置，其特征在于：包括沼液罐、汲取液罐、正滲透膜組件、恒 溫水浴箱和栗組件；沼液罐和汲取液罐分別連接栗組件，栗組件連接恒溫水浴箱，恒溫水浴 箱連接正滲透膜組件，正滲透膜組件分別連接沼液罐和汲取液罐；正滲透膜組件具有沼液 通道、汲取液通道和FO膜，F(xiàn)O膜位于沼液通道和汲取液通道之間，F(xiàn)O膜的活性層面對(duì)沼液 通道；裝置采用的汲取液為無(wú)機(jī)溶液。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正滲透沼液濃縮裝置，其特征在于：還包括電動(dòng)攪拌器， 電動(dòng)攪拌器安裝在沼液罐中。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正滲透沼液濃縮裝置，其特征在于：F0膜為三醋酸纖維 素膜，該膜由醋酸纖維素活性膜層和聚酯網(wǎng)狀支撐層組成。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種正滲透沼液濃縮裝置，包括沼液罐、汲取液罐、正滲透膜組件、恒溫水浴箱和泵組件；沼液罐和汲取液罐分別連接泵組件，泵組件連接恒溫水浴箱，恒溫水浴箱連接正滲透膜組件，正滲透膜組件分別連接沼液罐和汲取液罐；正滲透膜組件具有沼液通道、汲取液通道和FO膜，F(xiàn)O膜位于沼液通道和汲取液通道之間，F(xiàn)O膜的活性層面對(duì)沼液通道；裝置采用的汲取液為無(wú)機(jī)溶液。本實(shí)用新型擴(kuò)大沼液正滲透濃縮技術(shù)的應(yīng)用范圍，推進(jìn)該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，以有效解決沼液體積過(guò)大，難以儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題。
【IPC分類】C02F1/44
【公開號(hào)】CN204824278
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520528911
【發(fā)明人】許美蘭, 葉茜, 徐蘇, 李元高, 吳永發(fā), 宋燕清
【申請(qǐng)人】廈門理工學(xué)院
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月21日