[發明專利]一種通過冷凍相變進行高鹽水淡化及污水處理的工藝

有效

• 申請號: 201911302347.0
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111018030B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 于歡;于長水;張軍;張明
• 申請（專利權）人: 華新綠源環保股份有限公司;于歡
• 主分類號: C02F1/22
• 分類號: C02F1/22;B01D9/02
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 侯巍巍

本發明涉及一種通過冷凍相變進行高鹽水淡化及污水處理的工藝，包括如下步驟：1）將待處理原水濃縮成高濃度鹽水；2）高濃度鹽水的冷凍，得到冰水混合物；3）冰水混合物的分離，得到淡水冰和電解質母液；4）淡水冰的熱交換和電解質母液的循環制冷以及電解質液母液中電解質的分步結晶；5）結晶后的電解質母液的固液分離。本發明利用冷凍時溶劑水結晶及溶質濃縮后分步結晶，將溶劑水與溶質分離，該工藝可實現任何含電解質水母液與溶質的分離，解決由反滲透等法產生的高鹽度、易結垢鹽水的淡化及污水中淡水的提純分離問題，而且對原水的水質要求低，不需要進行額外地前處理。

技術領域

本發明涉及含電解質鹽水淡化及污水深度處理的技術領域，尤其是涉及一種通過冷凍相變進行高鹽水淡化及污水處理的工藝。

背景技術

高鹽水是指總含鹽量（如 NH₄^＋_、Na^＋、K^＋、Cl^－、SO₄^2－及含可溶性重金屬離子等）一般濃度在2000 mg/L以上的苦咸水、工業循環水、電鍍廢水、反滲透、礦井疏干水、稀土廢水、地下苦咸水、農牧業加工業廢水、海水、城市污水廠排水、景觀水或其他高鹽廢水的含鹽、含溶于水的各類電解質廢水。這類廢水的大量堆積，形成了新的環境污染。

隨著廢水處理技術的不斷進步，目前處理的方法主要生物處理法。生物處理法中最突出的是微生物處理法。在北方地區，由于冬天的氣候多處于寒冷條件下，酶、菌等微生物的活性大受影響，使微生物處理高濃度電解質液或污水的效果不佳；同時廢水中的無機鹽對微生物有較強的脅迫作用，微生物代謝酶的活性降低，導致微生物法處理廢水的效果較差；長期此類廢水的大量堆積，形成了新的環境污染，例如高原、湖泊由于大量鹽的累積導致環境pH值居高不下，生態環境遭到嚴重退化。

眾所周知，冷凍過程能夠促進鹽或者電解質與水的分離，部分地區使用冷凍方法對含鹽、含電解質水進行淡化濃縮，通常情況下，北方的冬天氣溫較低，部分地區例如東北，該地區的氣候非常低，僅依靠冬天的自然溫度即可完成冷凍結冰對含鹽廢水進行淡化。但是，該方法由于地域性局限，對于北方其他溫度相對較高的地區和南方地區，自然狀態下的溫度無法達到冷凍結冰的溫度要求，此時，依靠制冷設備實現冷凍結冰使得廢水結晶淡化與濃縮，將具有顯著的實踐價值及推廣意義，能夠緩解全國大部分地區含鹽廢水處理的難題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是通過熱泵與寒冷條件下對原水或濃縮后的原水冷凍相變進行高鹽水淡化及污水處理的工藝。利用冷凍時溶劑水結晶及溶質濃縮后分步結晶，將溶劑水與溶質分離。該技術利用熱泵設備輔助冷凍相變，同時可以利用自然寒冷條件淡化處理廢水，解決了地域性和時間季節的限制，處理的廢水類型多樣，解決大部分地區大多數廢水的處理問題。該工藝可實現幾乎任何含電解質廢水母液與溶質的分離，解決由反滲透等法產生的高鹽度、易結垢脫硫廢水、重金屬含鹽水的淡化及污水中淡水的提純分離問題，而且對原水的水質要求低，不需要進行額外地前處理。

本發明的上述發明目的是通過以下技術方案得以實現的：一種通過冷凍相變進行高鹽水淡化及污水處理的工藝，包括如下步驟：

1）將待處理原水濃縮成高濃度鹽水；

2）利用冷源對高濃度鹽水進行冷凍，得到冰水混合物；

3）將冰水混合物進行分離，得到淡水冰和電解質母液；

4）利用原水或熱泵熱端作為熱源將淡水冰融化后輸出達標淡水，淡水冰融化后作為冷源用于對原水的供冷和降溫；

將電解質母液再次利用冷源進行冷凍，得到新的冰水很合物；

并進行需要利用冷源作為降溫介質與利用熱源作為升溫介質的不斷熱交換；