[发明专利]紧凑型废水浓缩器和污染物洗涤器

说明书

本申请为于2010年2月12日提交的美国专利申请No.12/705,462的部分继续申请，该美国申请为于2009年9月9日提交的美国专利申请No.12/530,484的部分继续申请，后述美国申请为于2008年3月12日提交的国际(PCT)专利申请No.PCT/US08/56702的美国国家阶段申请并且要求于2007年3月13日提交的美国临时专利申请No.60/906,743的优先权利益。本申请还要求于2009年2月12日提交的美国临时专利申请No.61/152,248以及于2009年7月29日提交的美国临时专利申请No.61/229,650的优先权利益。因此，申请12/530,484、60/906,743、61/152,248和61/229,650中的每个申请的全部公开内容通过引用明确地合并到本文中。

技术领域

本申请一般涉及液体浓缩器，更具体地涉及能够易于与废热源连接并且利用废热源的紧凑型、便携式、成本效益高的废水浓缩器。

背景技术

挥发性物质的浓缩可以为各种废水流的处理或预处理的有效形式并且可以在各种类型的商业处理系统内实施。在高浓缩水平下，许多废水流可被还原成包含高溶解和悬浮水平的固体的浆液形式的残留材料。这些经过浓缩的残留物可易于通过常规技术进行固化以便在垃圾处理场内进行处置，或者根据应用可输送到下游处理以便于在最终处置之前进行进一步的处理。浓缩废水能大幅度降低货运成本以及所需的存储容量，并且可有益于从废水中回收材料的下游处理。

由于产生废水流的大量工业处理，使得工业废水流的特性非常广泛。除了通过在工业内受控条件下的设计所产生的废水之外，由于事故和自然灾害引起的非受控事件频繁地产生废水。用于管理废水的技术包括：直接排放到污水处理场；排放到污水处理场之后的预处理；回收有价值成分的厂区内或厂区外的处理；以及仅制备用于最终处置的废水的厂区内或厂区外的处理。在废水源为非受控事件的情况下，必须包括具有这些任选项中的任一项的有效的收容和回收技术。

废水浓缩处理的有效性的重要措施是与进入处理的废水的量成比例地生成残留物的量。特别地，残留物量与馈给量的低比率(高浓缩水平)是最期望的。在废水含有溶解和/或悬浮的非挥发性物质的情况下，可在有赖于挥发性物质的蒸发的特定浓缩处理中实现的量减小在很大程度上受到所选择的将热传递到处理流体的方法的限制。

通过水和其它挥发性物质的蒸发来影响浓度的常规处理可分类为直接式或间接式热传递系统，这取决于将热传递到进行浓缩的液体(处理流体)所采用的方法。间接式热传递装置通常包括收容处理流体的夹套式容器、或者浸入处理流体内的板、卡口式管或线圈型热交换器。诸如蒸汽或炙热油等介质通过夹套或热交换器以便传递蒸发所需的热。直接式热传递装置实现如下处理：加热介质与处理流体形成直接接触，这种接触发生在例如沉浸式燃烧气体系统中。

有赖于诸如夹套、板、卡口式管或线圈等热交换器的间接式热传递系统通常受到在与处理流体形成直接接触的热交换器的表面上固体的沉积物集结的限制。而且，这种系统的设计由于将热能传递到诸如蒸汽锅炉等加热介质或诸如热油加热器等用于加热其它热传递流体的装置的单独处理的需要而变得复杂化。这种设计导致依赖于两个间接式热传递系统来支撑浓缩处理。在经受处理的同时在热交换器上生成沉积物的馈给流被称为污垢形成流体。在馈给流含有溶解度随着温度升高而降低的诸如碳酸盐等一些化合物的情况下，由于在热交换器的表面处的高温，通称为锅炉垢的沉积物甚至在相对低浓度下形成。此外，当诸如氯化钠等在高温下具有高溶解度的化合物存在于废水原料中时，由于在处理流体达到高浓度时这些化合物将沉淀而脱离溶液，这些化合物也形成沉积物。这些沉积物使得热交换表面清洁频繁地循环以保持处理效率成为必然，这些沉积物可以为随着废水原料被运载到处理中的悬浮固体并沉淀而脱离处理流体的固体的任意组合。固体在热交换表面上的沉积的不利效果限制了在这些处理必须停止以便进行周期性清洁之前间接热传递处理可以运转的时间的长度。因此，这些不利效果对于可被有效管理、尤其当废水的范围包括污垢形成流体时的废水的范围施加了实际的限制。因此，有赖于间接式热传递机构的处理通常不适于浓缩各种废水流并且实现残留物与馈给量的低比率。