[發明專利]一種濃鹽廢水的節能濃縮處理裝置

有效

• 申請號: 201510363508.2
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN104925883B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 吳志根;李卓;吳長春
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F1/02
• 分類號: C02F1/02;C02F1/12
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及一種濃鹽廢水的節能濃縮處理裝置，尤其是涉及一種使用空氣作用蒸汽載體，利用太陽能等廢熱余熱作為加熱熱能，通過熱泵循環回收冷凝潛熱的濃鹽廢水再濃縮結晶處理裝置，屬于難處理工業廢水（高濃度含鹽廢水）的環保節能濃縮處理的技術領域。

背景技術

隨著經濟的發展和生活水平的提高，人們對環境的要求也越來越高。同時由于資源的有限，整個社會都面臨著水資源貧乏、能源消耗過大的問題。由于我國工業的快速成長，而相對應的環保處理技術和裝置開發跟不上實際需求，使得我國工業污染物，尤其是工業廢水的環境污染問題成為目前我國面臨的一個急需解決的問題。

近年來，膜處理技術的廣泛應用使得工業廢水、生活污水濃度得以提高，污水總量得以大幅降低，但是污染物總量沒有變化，膜濃縮后的污水難以采用傳統的生化方法處理，使得濃縮廢水成為二次污染源。一方面，膜濃縮后污水含鹽濃度最大也不能超過10%，濃縮過后的污水仍占有大量體積，再處理或往外運輸處理困難，成本較高，無法達到零排放要求。另一方面，中國存在大量的中小化工企業，盡管每天產生的濃鹽廢水量不大，但是COD大于10⁵，含鹽濃度超過10%，令傳統生化方法無法處理。這些工業廢水外運處理成本極高，因此許多企業采用偷偷直排的違法行為，嚴重污染當地環境，成為目前環保的大難題。

與此同時，中國的人均水資源貧乏，尤其是一些島嶼、沿海鹽堿地區及內陸苦咸水地區均屬缺乏淡水地區，解決淡水供應不足是我國面臨的一個嚴峻問題。對濃鹽廢水就地處理，獲得可以利用的回用水，也是解決缺水問題的有效方法。

目前濃鹽廢水的有效處理仍是世界難題，科研技術人員認為采用類似海水淡化技術的熱濃縮方法是未來發展方向之一，降低工藝的能耗是其最終目標。海水淡化方法中的蒸餾法使用大量能耗，經濟性不高。而太陽能是一種清潔、無污染的可再生能源，利用太陽能進行海水淡化既可節約能源又能滿足環保的要求，迎合了發展的需求。另一方面，濃縮處理過程中蒸發排放的濕空氣溫度較高，所含可利用的潛熱高，采用熱泵回收這部分能量能夠有效降低能耗。

專利號為 CN200410050333.1 的中國發明專利利用太陽光照使海水蒸發，然后再將水蒸汽迅速冷凝，以獲取純凈的淡水，雖然裝置結構簡單，不需任何動力設備，但是其運行效率低，占地面積大。專利號為CN 103159275 B的中國發明專利公開了一種基于直膨式太陽能熱泵的海水淡化裝置及方法，該發明利用熱泵原理，利用太陽能集熱蒸發器收集太陽能，噴淋式閃蒸方法將海水淡化。盡管該發明原理可行，但是工藝復雜，設備多，控制難度大，運行故障率高。

通過專利檢索發現，目前專門用于濃鹽廢水的合理化熱濃縮技術仍沒有得到有效開發，尤其是針對工業廢水日處理量在10噸以下的處理技術。通過分析，我們發現有幾個問題難以得到有效解決：1）濃鹽廢水中微生物馴化難度極大，生化處理難以實施；2）濃鹽廢水具有較強的腐蝕性，在濃縮過程中產生的蒸汽里溶解有腐蝕性氣體，如果采用類似海水淡化工藝難以克服容器和換熱設備腐蝕問題；3）采用傳統的多效蒸發濃縮工藝適合大量廢水的處理，而在處理少量廢水時能耗高，設備復雜，投資偏高，性價比低；4）太陽能具有不穩定特性，而且太陽能集熱器在夜晚無法工作，造成設備處理能力受時間影響較大，并且使得采用的熱泵功率較大，增加系統運行復雜程度。

總體來說，目前已有的類似海水淡化熱濃縮技術不適宜在少量的濃鹽廢水處理，我們必須找到一種合適的，適應性強的濃縮蒸發工藝實現濃鹽廢水的節能環保處理。

發明內容

本發明的目在于提供一種濃鹽廢水的節能濃縮處理裝置，針對現有的小型高鹽廢水處理設備，在濃縮過程中，蒸發排放的濕空氣中潛熱值大，可回收利用的能量較多，但是傳統工藝一般不予考慮。同時因為濕空氣含有腐蝕性氣體，對設備具有較大的腐蝕性，使得高鹽廢水設備材質要求較高。并且由于日照的不穩定性，太陽能集熱供熱不易實現，普通工藝也難以合理有效利用太陽能。

為了解決以上問題，回收利用濃鹽廢水過程中產生的濕熱蒸汽這部分低品位能源，降低高品位能源的消耗量，提高能源利用效率，同時減小濃鹽廢水帶來的設備腐蝕問題，本發明提出了一種濃鹽廢水的節能濃縮處理裝置。該裝置能夠循環利用濃鹽廢水蒸發的濕熱蒸汽所蘊含的熱能，回用到廢水濃縮設備中繼續使用。同時采用濕空氣冷凝設備與濃鹽廢水蒸發設備分離設計，避免濃鹽廢水對冷凝器的直接腐蝕，提高設備使用壽命。在此基礎上，引入太陽能集熱供熱與相變蓄熱技術，減少系統能耗，提高系統運行穩定性。