[发明专利]冻融倒级一体化废水再生处理设备

权利要求书

1.基于自然冷冻过程的冻融倒级一体化的废水再生处理设备，其特征在于该设备包括废水缓冲槽(1)、冷热交换器(2)、冻融倒级一体化装置(3和4)、补给水调节槽(5)、高浓度废水收集槽(6)。

2.根据权利要求书1所述的所述的废水缓冲槽(1)是用来缓冲收集废水。

3.根据权利要求书1所述的冷热交换器采用夹管式，内部用折板隔开；废水通过第一进水管(2.1)进入冷热交换槽(2)中的套管，再通过第二进水管(2.6)流出；冰相融溶水通过第一排水管(2.8)进入冷热交换器(2)，经过内部的折板(2.5)，最后通过第二排水管(2.3)流出即为再生水；废水和冰相融溶水在折板间通过错流实现冷热交换，并通过第一阀门(2.2)和第三阀门(2.7)来控制废水进入冷热交换器的流速和流量；通过第十阀门(3.16)、第十一阀门(3.15)、第十二阀门(3.14)和第二阀门(2.4)来控制冰相融溶水进入冷热交换装置的流速和流量；冷热交换器的作用是将冰相融溶水的冷能与废水的热能通过错流在折板间进行冷热交换，通过调节流量和流速，将冷热交换器出口的废水温度控制在6℃以下。

4.根据权利要求书1所述的冻融倒级一体化装置里的三个冻融槽在冷冻结晶过程中作为串连的冷冻槽，冷冻槽内的废水在通过折板的过程中，在折板周围冷冻结晶，折板的作用是增加废水的冷冻结晶面积；废水通过第二进水管(2.6)进入冻融倒级一体化装置(3)中的一级冻融槽(3.1)，经过折板后从出口流出；通过第三进水管(3.6)进入二级冻融槽(3.2)，经过折板后从出口流出；再通过第四进水管(3.9)进入三级冻融槽(3.3)，经过折板后从出口流出，最后通过第三排水管(3.12)排入高浓度废水收集槽(6)；一级冻融槽通过第三阀门(2.7)和第四阀门(3.7)控制废水的流速和流量；二级冻融槽通过第四阀门(3.7)和第五阀门(3.10)控制废水的流速和流量；三级冻融槽通过第五阀门(3.10)和第六阀门(3.13)控制废水的流速和流量。

5.根据权利要求书1所述的冻融倒级一体化装置里的三个冻融槽在冰相融解过程中作为并连的融冰槽，融冰槽内折板上的冰相通过补给水的热量进行融解，形成冰相融溶水。补给水通过第五进水管(3.5)分别进入一级冻融槽(3.1)、二级冻融槽(3.2)和三级冻融槽(3.3)，补给水将折板上的冰相融解后形成冰相融溶水(即冰水混合物)，然后又从第一排水管(2.8)进入冷热交换装置；一级冻融槽通过第七阀门(3.4)和第十阀门(3.16)控制补给水的流速和流量；二级冻融槽通过第八阀门(3.8)和第十一阀门(3.15)控制补给水的流速和流量；三级冻融槽通过第九阀门(3.11)和第十二阀门(3.14)控制补给水的流速和流量。

6.根据权利要求书1所述的冻融倒级一体化装置中的一体化是指同一个冻融槽既可以作为冷冻槽进行冷冻结晶，又可以作为融冰槽进行冰相融解。冻融槽的一端是废水和补给水的进水口，另一端是高浓度废水和冰相融溶水的出口，三级冻融槽还与高浓度废水收集槽连接。 以一级冻融槽为例：第二进水管(2.6)和第三进水管(3.6)分别是冷冻结晶过程中废水的进水管和出水管，第五进水管(3.5)和第一排水管(2.8)分别是冰相融解过程中补给水的进水管和冰相融溶水的出水管；并且通过第三阀门(2.7)和第四阀门(3.7)来调节冷冻结晶过程中废水的流速、流量和停留时间参数来控制结冰速度和污染物在冰相与液相中的浓度，通过第七阀门(34)、第八阀门(3.8)、第九阀门(3.11)和第十阀门(3.16)、第十一阀门(3.15)、第十二阀门(3.14)调节冰相融解过程中补给水的温度、流量和流速参数来控制融冰速度和出水水质。

7.根据权利要求书1所述的冻融倒级一体化装置采用倒级设计，是指冻融槽内的两个水流方向的互相转换；一个水流方向是废水从冷热交换装置(2)到冻融槽(3或4)再到高浓度废水收集槽(6)，另一个水流方向是补给水从补给水调节槽(5)到冻融槽(3或4)再到冷热交换装置(2)。该装置可根据DR方程进行有效控制冻融的速率、冰水比例、污染物浓度等，实现高效利用自然能去除废水中污染物(包括有机物、毒害污染物、营养盐和盐分等)。

8.根据权利要求书1所述的冻融倒级一体化装置采用两套(或多套)冻融倒级一体化装置并联，通过装置的冷热导换，实现设备的连续运行。