[發(fā)明專利]一種高效率低能耗型廢水回收利用裝置及其應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103496766A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于德賢;韓國美;孫德濤;孫杰;孫睿強;王曉芳
• 申請（專利權(quán)）人: 大連佳瑞環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 范爍;李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)廢水回收領(lǐng)域，具體地說是一種高效率低能耗型廢水回收利用裝置及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

廢水資源化是回收水資源和廢水中其它有用的化學(xué)資源，實現(xiàn)廢水零排放，保護生態(tài)環(huán)境的重要技術(shù)。工業(yè)廢水零排放的關(guān)鍵裝備是電滲析濃縮器。

1、廢水回收利用的目的有兩個：一是回收廢水中的水資源，廢水中水資源占90%以上，脫除其中的鹽類，達到生產(chǎn)工藝用水的要求，回用于生產(chǎn)中。即避免了廢水污染環(huán)境水體，又避免消耗自然界已被過度開發(fā)，已經(jīng)非常短缺的淡水資源；二是回收廢水中其它的資源，廢水中的各種金屬鹽類，既是污染源，又是可以回收的資源，而且往往就是生產(chǎn)工藝的原料或者產(chǎn)品，若能將之回收，則生產(chǎn)成本必然下降，同時還減少了排污費，使企業(yè)從中得到雙重的經(jīng)濟效益。

2、廢水回收利用常用的手段有兩種：一是蒸發(fā)法。所謂的蒸發(fā)，就是將廢水中的液態(tài)水，汽化為水蒸氣，冷凝后得到淡水。典型的應(yīng)用例子就是多級閃蒸型海水淡化裝置。蒸發(fā)法常用的有（多級）真空蒸發(fā)和熱泵蒸發(fā)兩種工藝，其目的都是為了節(jié)約蒸汽的消耗，降低廢水處理成本。我們知道，蒸發(fā)1m3的水所消耗的能量（汽化/潛熱）是將其從0℃加熱到100℃所需要能量（升溫/顯熱）的5倍，所以蒸發(fā)是一個高能耗的工藝過程。工業(yè)上在有余熱的場合使用比較合算。蒸發(fā)濃縮得到的濃水，一般可以直接或經(jīng)過冷卻（凍）得到固體的鹽類結(jié)晶，再經(jīng)過離心機將其與母液分離、洗滌、干燥即可得到成品；當(dāng)然，如果生產(chǎn)工藝允許，也可以將濃水直接回用于生產(chǎn)中；二是電滲析法。電滲析法的工業(yè)應(yīng)用歷史已經(jīng)有40多年了，它只消耗電能，電能利用率也達到90%以上，裝置的使用壽命也可以達到5年以上，是一種非常實用的技術(shù)裝備。電滲析法用于廢水處理，可以方便地既得到淡水又可以將廢水濃縮到幾十倍甚至上百倍，經(jīng)過（冷凍或蒸發(fā)）結(jié)晶、分離、洗滌、干燥就可以得到有用化學(xué)資源的固體結(jié)晶。電滲析法在滿足同樣的廢水資源化的任務(wù)時，能量的消耗僅為蒸發(fā)法的1/5-1/10，而且只消耗電能，不需要工業(yè)鍋爐及其配套的附屬設(shè)備，所以處理系統(tǒng)組成簡單，使用壽命長，廢水處理成本低。為了使電滲析法更好地用于廢水資源化，特將本法的核心—濃縮型電滲析器的機械密封和結(jié)構(gòu)、工藝流程、電力供應(yīng)三個主要方面，做了重新設(shè)計。工業(yè)實用結(jié)果表明，這次全部重新設(shè)計的電滲析法廢水資源化工程中，達到了設(shè)計要求。

由上可見，濃縮型的電滲析器是廢水資源化的重要的濃縮器。它的能耗僅為蒸發(fā)濃縮的1/5-1/10。并且還可以方便地與蒸發(fā)相結(jié)合，應(yīng)用于一些特殊的廢水的資源化。這里的廢水資源化是指：一是要將水資源回收，回收的方法中極為重要的一點就是用濃縮型電滲析器去除其中的各種鹽類，使之達到工業(yè)工藝用水的標準，再次回到工業(yè)生產(chǎn)工藝中去；二是要將工業(yè)廢水中有用的金屬鹽或其它有用資源回收，回收的方法中極為重要的一點就是用濃縮型電滲析器濃縮其中的金屬鹽類，之后可以通過冷凍結(jié)晶，或再經(jīng)蒸發(fā)得到固態(tài)的金屬化合物。與常見的淡化型電滲析器不同，濃縮型電滲析器必須是具有極高的水收率，否則就達不到濃縮倍數(shù)或稱為濃縮倍率的要求，增加之后的蒸發(fā)量，也就增加了能源的消耗。

總的來說，使用濃縮型電滲析器濃縮廢水，得到含鹽量相當(dāng)于自來水水平的工藝回收用水，同時，還得到高度濃縮的、含有回收價值的有用化學(xué)資源的濃水，再經(jīng)過冷凍結(jié)晶或稍加蒸發(fā)，就可以得到結(jié)晶固體。因為這時母液的體積，已經(jīng)是原來廢水質(zhì)量的百分之幾，所以，即使使用蒸發(fā)的辦法，使其全部汽化所消耗的能量，也是可以接受的。以上所述就是人們常說的廢水“零排放”。要達到零排放的目的，濃縮型電滲析器是不可或缺的。再有，直流電源是濃縮型電滲析器生產(chǎn)能力的至關(guān)重要的保障，恒流電源對于濃縮型電滲析器具有重要意義。

應(yīng)用濃縮型電滲析器進行廢水資源回收與應(yīng)用淡化型電滲析器一樣，也有三個主要部分組成，即：

第一是膜堆本體——包含鎖緊端板、電極室、膜堆，對于它們的基本要求是可以有效防止極水、濃水、淡水之間的互相滲漏。尤其是電極室，需要重新設(shè)計與淡化電滲析器不同的電極室，才能滿足要求。另外要選用能耐污染的膜。膜在裁剪前的處理比淡化型電滲析器更為重要；

第二是濃縮時的水路控制系統(tǒng)及工藝流程——能不能達到設(shè)計的濃縮倍數(shù)這是至關(guān)重要的，重新設(shè)計的水路控制系統(tǒng)及工藝流程，才能滿足濃縮倍數(shù)的設(shè)計要求；

第三是濃縮型電滲析器的供電電源——濃縮型電滲析器的工作電流都很大，作為電滲析器過程的能源供給，濃縮型電滲析器對于供電電源的要求遠高于淡化型。恒流源式的電源是必須的，它是生產(chǎn)能力的保障。