CN107032451A - 一种多级nace管式膜浓缩重金属废水的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置，包括：底座、NACE管式膜、电热式重金属废水储槽、盘管式冷凝器、真空分离罐、清洗液储槽、阀门A、阀门B、进膜口压力表、温度表、转子流量计、循环泵、真空泵压力表、真空泵和循环泵压力表；各部件分布在底座上；电热式重金属废水储槽与NACE管式膜连接；NACE管式膜与盘管式冷凝器连接；盘管式冷凝器与真空分离罐连接，真空分离罐连真空泵；清洗液储槽与NACE管式膜连接。该装置能改变进膜重金属废水温度、压力、流量、膜层数，方便研究NACE管式膜对重金属废水最佳处理参数，直观研究NACE管式膜处理高浓度重金属废水的浓缩效果，提供可靠实验室数据。

Description

一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置

技术领域

本发明涉及测试用NACE管式膜处理重金属废水领域，尤其涉及一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置。

背景技术

重金属废水(如含镉、铅、汞、铬)是一类日常生产中最常见的对环境污染最严重和人类危害最大的工业排放污染物之一，其主要来自矿山排水、废石场淋浸水、选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水等。废水中重金属离子的种类、含量及其存在形态随生产种类不同而有所差异。重金属废水危害极大，大多数金属离子及其化合物易于被水中悬浮颗粒所吸附而沉淀于水底的沉积层中，长期污染水体。某些重金属及其化合物能在鱼类及其他水生生物体内以及农作物组织内富集、累积并参与生物圈循环。

因此，重金属废水排放前必须要进行除重金属离子处理。目前，重金属废水处理主要分为传统的方法以及膜处理法两大类：传统方法，如沉淀法、吸附法、电化学法等虽然技术相对成熟，但各自存在着占用场地较大、使用寿命短、能源消耗与操作费用高、易造成二次污染等诸多缺点；而膜处理法，如微虑法、反渗透法、超滤法、纳虑法虽然技术较为新颖，但对重金属废水的粒径有着较高要求，与传统方法相比，上述膜处理法处理效率较低，对浓度较高的重金属废水处理效果较差。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置，能改变进膜重金属废水的温度、压力、流量、膜的层数，来研究NACE管式膜对重金属废水最佳处理参数，在最佳处理参数下，测量真空分离罐的出水量来研究该NACE管式膜对处理高浓度重金属废水的浓缩效果，为多级NACE管式膜的进一步研究提供可靠的实验室数据。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置，包括：

底座、NACE管式膜、电热式重金属废水储槽、盘管式冷凝器、真空分离罐、清洗液储槽、阀门A、阀门B、进膜口压力表、温度表、转子流量计、循环泵、真空泵压力表、真空泵和循环泵压力表；其中，

各部件分布设置在所述底座上；

所述加热式重金属废水储槽，经管路与所述NACE管式膜的入口管道连接；

所述NACE管式膜，其出口管道与所述盘管式冷凝器连接；

所述盘管式冷凝器，经设有阀门的管道与所述真空分离罐连接，所述真空分离罐连接所述真空泵；

所述清洗液储槽，经管道和循环泵与所述NACE管式膜连接；

所述NACE管式膜由第一组NACE管式膜组件和第二组NACE管式膜组件经分别设有阀门A、B的两条管道依次连接而成；各组NACE管式膜组件上分别设有进膜口压力表和温度表，各组NACE管式膜组件的入口管道上分别设有转子流量计。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置，其有益效果为：

(1)由于设有两套由两个阀门A、B控制的NACE管式膜组件组成的NACE管式膜：关闭阀门A，打开阀门B可实现两只管式膜组件串联工作，可实验室探究管式膜层数对处理重金属废水的浓缩效果；切换灵活，根据试验要求可按此接连NACE管式膜的组数实现多级浓缩。

(2)电热式重金属废水储槽用电加热取代明火加热，安全容易控制温度；方便保证储槽内重金属废水温度趋近恒温，有利于溶剂的蒸发。

(3)清洗液储槽的管道上设置有阀门，通过开闭利用同一台循环泵抽取清洗液至***内，实现对该NACE管式膜的在线清洗，膜的清洗效率较高。

(4)通过底座将以NACE管式膜、重金属废水储槽、盘管式冷凝器、真空分离罐、循环泵等为主要部件布置在一起，空间较为合理，占地面积小，适合实验室操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置示意图；

图2为本发明实施例提供的多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置另一角度示意图；

图3为本发明实施例提供的多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置的阀门连接简图；

图中各标号对应的部件为：1-NACE管式膜，2-电热式重金属废水储槽，3-盘管式冷凝器，4-真空分离罐，5-滑轮，6-清洗液储槽，7-阀门A，8-阀门B，9-进膜口压力表，10-温度表，11-转子流量计，12-循环泵，13-真空泵压力表，14-真空泵，15-循环泵压力表。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1、2所示，本发明实施例提供一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置，是一种小型试验装置，能改变进膜重金属废水的温度、压力、流量、膜的层数，方便直观研究NACE管式膜对重金属废水最佳处理参数，在最佳处理参数下，测量真空分离罐的出水量来研究该NACE管式膜对处理高浓度重金属废水的浓缩效果，为多级NACE管式膜的进一步研究提供可靠的实验室数据，包括：

底座、NACE管式膜、电热式重金属废水储槽、盘管式冷凝器、真空分离罐、清洗液储槽、阀门A、阀门B、进膜口压力表、温度表、转子流量计、循环泵、真空泵压力表、真空泵和循环泵压力表；其中，

各部件分布设置在所述底座上；

所述加热式重金属废水储槽，经管路与所述NACE管式膜的入口管道连接；

所述NACE管式膜，其出口管道与所述盘管式冷凝器连接；

所述盘管式冷凝器，经设有阀门的管道与所述真空分离罐连接，所述真空分离罐连接所述真空泵；

所述清洗液储槽，经管道和循环泵与所述NACE管式膜连接；

所述NACE管式膜由第一组NACE管式膜组件和第二组NACE管式膜组件经分别设有阀门A、B的两条管道依次连接而成；各组NACE管式膜组件上分别设有进膜口压力表和温度表，各组NACE管式膜组件的入口管道上分别设有转子流量计。

所述NACE管式膜由第一组NACE管式膜组件和第二组NACE管式膜组件经分别设有两个阀门A、B的两条管道依次连接的具体连接方式如图3所示(图3中箭头表示废水流动方向)，具体为：所述第一组NACE管式膜组件的出水口经设有阀门B的管道与所述第二组NACE管式膜组件的进水口串联连接；所述第一组NACE管式膜组件的出水口经设有阀门A的另一管道与所述第二组NACE管式膜组件的出水口连接。

上述试验装置中，清洗液储槽连接所述NACE管式膜的管道上设有清洗控制阀。

上述试验装置中，底座为框架结构的铁架，底座底部分布设有多个滑轮。该试验装置整体都固定在作为底座的框架结构铁架上，铁架下端设置有6个类似滑轮的滑轮组，便于实验室内位置移动，比较灵活的节省实验室空间。

上述试验装置中，盘管式冷凝器由设在装有流动冷水的冷凝槽内的冷凝盘管构成。

上述试验装置中，加热式重金属废水储槽包括：

槽体，设在槽体内的电加热器，槽体上设有温控仪，温控仪与所述电加热器的电源电气连接，能根据槽体内的加热温度控制所述电加热器的电源的开启与关闭。

本发明的试验装置使用时，实验室人员将重金属废水经前期处理后的澄清液注入到重金属废水储槽2中，至合适液位：既需要保证较长时间连续实验，又不能出现因液位过低导致循环泵12“空泵”现象；用电加热器给电热式重金属废水储槽2中的重金属废水澄清液加热至一定温度，参见图3，关闭阀门B 8，并依次打开阀门A 7、循环泵12，使重金属废水澄清液进入到NACE管式膜1中，经NACE管式膜1中的回流管道回流到电热式重金属废水储槽2中；开始向盘管式冷凝器3中注入冷水，使其开始运转；当电热式重金属废水储槽2中的废水温度继续上升至工作温度时，打开真空泵14，使盘管式冷凝器3和与之相连通的真空分离罐4以及之间的管道***内均为真空状态。适当温度下重金属废水进入NACE管式膜1，该膜对溶质、溶剂具有选择透过性：其中的溶剂在膜出口真空状态下，成为蒸汽在膜出口溢出，后者经盘管式冷凝器3冷凝成液态水进入到真空分离罐4中储存；废水内的溶剂中含有的重金属粒子连同循环水返回到电热式重金属废水储槽2内，使储槽内的重金属盐水浓度增大，而处理后的水不断在真空分离罐4聚集，达到了浓缩的效果。

下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。

如图1、2和3所示，本实施例提供一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置，包括：NACE管式膜1，电热式重金属废水储槽2，盘管式冷凝器3，真空分离罐4，滑轮5，清洗液储槽6，阀门A 7，阀门B 8，进膜口压力表9，温度表10，转子流量计11，循环泵12，真空泵压力表13，真空泵14，循环泵压力表15等主要部件；其中，

所述的NACE管式膜1，其上设有进膜口压力表和温度表10，可根据实验要求实时监测管式膜组件的进口温度以及压力。

所述的NACE管式膜1，是由两套相同的NACE管式膜组件经管道“串联”连接而成，管道之间设置有两个阀门：阀门A 7和阀门B 8。通过控制这两个阀门来达到改变膜层数的效果：打开阀门A 7、关闭阀门B 8，则重金属废水直流经一组NACE管式膜组件；关闭阀门A 7、打开阀门B 8，则重金属废水依次流经两组NACE管式膜组件。实现了实验室探究多级NACE管式膜对重金属废水的处理影响。

所述的重金属废水储槽2，用电加热器为其加热，在实验室操作安全可靠；在槽外设置有温控仪，待重金属废水温度超过所需试验温度时，温控仪断开电加热器的加热电源，反之将接通电源使电加热器继续加热升高温度。将进入到NACE管式膜组件的重金属废水的温度接近恒温地保持，以保证试验装置***的稳定性。

所述盘管式冷凝器3，与真空分离罐4管道相连，之间设置有阀门，可使两者隔断与连通；盘管内部被真空泵14抽成真空，其外部完全浸没在冷水流动的冷凝槽中，将在NACE管式膜1组件溢出的水蒸气冷凝。

所述的真空分离罐4，打开与之相连接的管道上的阀门，冷凝水流进罐内收集；其上设置有液位计，可以观察分离罐内的产水量，便于将水放出检测。

所述的清洗液储槽6，可以通过管道上的阀门开关，可利用同一台循环泵抽取清洗液至***内，实现对该NACE管式膜的在线清洗，提高对膜的清洗效率。

把重金属废水的澄清液注入到重金属废水储槽2中至合适液位，电加热器加热至一定温度，关闭阀门B8，并依次打开阀门A 7、循环泵12，使重金属废水澄清液进入到NACE管式膜1中的其中一只膜组件，经NACE管式膜1组件中的回流管道回流到重金属废水储槽2中；关闭阀门A 7，打开阀门B 8，两组NACE管式膜组件共同处理重金属废水，实现多级NACE管式膜的层数对废水的蒸发浓缩。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置，其特征在于，包括：

底座、NACE管式膜、电热式重金属废水储槽、盘管式冷凝器、真空分离罐、清洗液储槽、阀门A、阀门B、进膜口压力表、温度表、转子流量计、循环泵、真空泵压力表、真空泵和循环泵压力表；其中，

各部件分布设置在所述底座上；

所述电热式重金属废水储槽，经管路与所述NACE管式膜的入口管道连接；

所述NACE管式膜，其出口管道与所述盘管式冷凝器连接；

所述盘管式冷凝器，经设有阀门的管道与所述真空分离罐连接，所述真空分离罐连接所述真空泵；

所述清洗液储槽，经管道和循环泵与所述NACE管式膜连接；

所述NACE管式膜由第一组NACE管式膜组件和第二组NACE管式膜组件经分别设有阀门A、B的两条管道依次连接而成，各组NACE管式膜组件上分别设有进膜口压力表和温度表，各组NACE管式膜组件的入口管道上分别设有转子流量计。

2.根据权利要求1所述的一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置，其特征在于，所述NACE管式膜由第一组NACE管式膜组件和第二组NACE管式膜组件经分别设有两个阀门A、B的两条管道依次连接而成为：所述第一组NACE管式膜组件的出水口经设有阀门B的管道与所述第二组NACE管式膜组件的进水口串联连接；

所述第一组NACE管式膜组件的出水口经设有阀门A的另一管道与所述第二组NACE管式膜组件的出水口连接。

3.根据权利要求1所述的一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置，其特征在于，所述清洗液储槽连接所述NACE管式膜的管道上设有清洗控制阀。

4.根据权利要求1所述的一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置，其特征在于，所述底座为框架结构的铁架，底座底部分布设有多个滑轮。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置，其特征在于，所述盘管式冷凝器由设在装有流动冷水的冷凝槽内的冷凝盘管构成。

6.根据权利要求1至4任一项所述的一种多级NACE管式膜浓缩重金属废水的试验装置，其特征在于，所述电热式重金属废水储槽包括：

槽体，设在槽体内的电加热器，槽体上设有温控仪，温控仪与所述电加热器的电源电气连接，能根据槽体内的加热温度控制所述电加热器的电源的开启与关闭。