[發明專利]一種半連續接觸冷凍型污/廢水分離處理裝置

在審

• 申請號: 202110974179.0
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113493230A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 趙洪賓;曹暢;費學寧;曹凌云;席緒昭;劉揚;張淳
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: C02F1/22
• 分類號: C02F1/22;F25D31/00;F25D17/02;F25D23/00
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

本發明公開了一種半連續接觸冷凍型污/廢水分離處理裝置，裝置的運行主要通過“預冷”、“冷凍”、“脫冰”三個流程實現廢水的處理，首先利用導冷床、凈水噴淋管、可升降密封罩，對履帶上的接觸片進行“預冷”過程，隨后接觸片進入冷凍箱中進行“冷凍”過程，最后到達傳熱床處，進行“脫冰”過程，融化掉落的冰塊存儲利用。可實現對污廢水的半連續高效分離處理。本裝置高度集成，簡單可靠，操作靈活，持續處理能力強，設備運行成本低廉，冷源分離，環境溫度合適時可代替壓縮機組，進一步減少能耗。所產出的冰既能夠參與能源的循環利用，也可以出售給冷鏈和冷庫。

技術領域

本發明屬于冷凍分離技術領域，特別是涉及一種半連續接觸冷凍型污/廢水分離處理裝置。

背景技術

水是人類社會存續和發展不可或缺的重要資源，中國是一個水資源嚴重短缺的國家，因此對于水的處理應盡量實現綠色且高效的過程。近年來隨著城鎮化和工業化的發展，水污染種類逐漸增多，污、廢水水量也逐漸增大，使得水處理的難度與日俱增。

冷凍分離法作為一種有效的水處理方法，是利用水溶液在溫度逐漸降低的冷凍場中，水分子相比于其它物質，更容易相變凝結成冰，并在分子重新排列的結晶過程中排斥異物雜質，形成純凈的冰和濃縮液的特性原理。其優勢在于通過物理的相變過程，獲得較純凈的冰，濃縮廢水體積，且不需投加藥劑，簡化了操作流程，工藝效果能穩定在一個較高的水平，此外所產出的冰也可以有多種應用途徑。

漸進冷凍法相比于懸浮結晶冷凍法等其他方法，其優越性更體現在該方法成冰為單一的層狀結晶，凝結成冰過程更加可控，固液分離也更加容易，同時所需的設備也相對簡單，成本低廉。

對于冷凍裝置的構建，冰水分離、能量高效利用和冷凍處理效果一直是其中的關鍵問題。目前相關設計均屬于間歇型工藝，且部分裝置容易造成能量的損失，例如一種廢水處理方法及系統(CN109110853A)，提出了一種將冷凍方法與蒸發方法相結合，雖然利用了設備產生的余熱，但對溫度較低的廢水直接進行了加熱，造成了低溫能源的未能有效利用，一定程度上增加了設備運行成本。例如一種應用于廢水的連續冷凍結晶分離系統(CN205387483 U)，單獨設置了冰晶洗滌裝置，在增加了設備設置和運行的成本的同時，將部分冰晶再次引入結晶罐，容易造成水質的不穩定，且對工作的環境溫度以及洗滌水溫度有一定要求，容易影響出冰效率。此外，目前的思路在各個工藝階段的續接通常包含著整體的冷-熱變化，又會進一步造成能源的浪費和處理速率的降低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種半連續接觸冷凍型污/廢水分離處理裝置，對于冷凍分離方法和能量利用進行了重新設計，在充分利用余冷的情況下構建了較合理的半連續型冰水分離裝置，能對廢水進行綠色高效的處理。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種半連續接觸冷凍型污/廢水分離處理裝置，在外殼里側底部一側設置有儲冰箱、另一側設置有對著儲冰箱的緩沖坡，緩沖坡的下半部位于儲冰箱中，冷凍箱設置在遠離緩沖坡一側的儲冰箱的頂面上，在儲冰箱和緩沖坡之間設置有封住儲冰箱頂部的用于防塵和保溫的可翻轉板，可翻轉板能引導上部掉下來的冰塊進入儲冰箱，與緩沖坡相對一側的外殼外側設置有與冷凍箱相通的濃廢水出口和與儲冰箱相通的冰水出口，外部進水預冷管經緩沖坡和儲冰箱內部與冷凍箱相通；

在外殼里側的冷凍箱正上方安裝有履帶，履帶被三個轉動輥約束，分隔成三個部分，其中一部分與冷凍箱平行并緊鄰冷凍箱頂部，履帶外側等距設置有接觸片，接觸片能浸入冷凍箱一定長度，并能在附著一定量冰塊的情況下從冷凍箱脫出；在履帶圍成的三角空間中設置有兩個導冷床和一個傳熱床，第二導冷床位于與冷凍箱緊鄰并平行的履帶部分的內側位置，第一導冷床與傳熱床在履帶另外兩個部分的內側，使履帶在運轉過程中，接觸片能經過第一導冷床預冷、第二導冷床冷凍，再通過傳熱床加熱實現脫冰，并且傳熱床對應位置的履帶傾斜位于緩沖坡和可翻轉板的上方；