[发明专利]一种浓盐废水的节能浓缩处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种浓盐废水的节能浓缩处理装置，尤其是涉及一种使用空气作用蒸汽载体，利用太阳能等废热余热作为加热热能，通过热泵循环回收冷凝潜热的浓盐废水再浓缩结晶处理装置，属于难处理工业废水（高浓度含盐废水）的环保节能浓缩处理的技术领域。

背景技术

随着经济的发展和生活水平的提高，人们对环境的要求也越来越高。同时由于资源的有限，整个社会都面临着水资源贫乏、能源消耗过大的问题。由于我国工业的快速成长，而相对应的环保处理技术和装置开发跟不上实际需求，使得我国工业污染物，尤其是工业废水的环境污染问题成为目前我国面临的一个急需解决的问题。

近年来，膜处理技术的广泛应用使得工业废水、生活污水浓度得以提高，污水总量得以大幅降低，但是污染物总量没有变化，膜浓缩后的污水难以采用传统的生化方法处理，使得浓缩废水成为二次污染源。一方面，膜浓缩后污水含盐浓度最大也不能超过10%，浓缩过后的污水仍占有大量体积，再处理或往外运输处理困难，成本较高，无法达到零排放要求。另一方面，中国存在大量的中小化工企业，尽管每天产生的浓盐废水量不大，但是COD大于10⁵，含盐浓度超过10%，令传统生化方法无法处理。这些工业废水外运处理成本极高，因此许多企业采用偷偷直排的违法行为，严重污染当地环境，成为目前环保的大难题。

与此同时，中国的人均水资源贫乏，尤其是一些岛屿、沿海盐碱地区及内陆苦咸水地区均属缺乏淡水地区，解决淡水供应不足是我国面临的一个严峻问题。对浓盐废水就地处理，获得可以利用的回用水，也是解决缺水问题的有效方法。

目前浓盐废水的有效处理仍是世界难题，科研技术人员认为采用类似海水淡化技术的热浓缩方法是未来发展方向之一，降低工艺的能耗是其最终目标。海水淡化方法中的蒸馏法使用大量能耗，经济性不高。而太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源，利用太阳能进行海水淡化既可节约能源又能满足环保的要求，迎合了发展的需求。另一方面，浓缩处理过程中蒸发排放的湿空气温度较高，所含可利用的潜热高，采用热泵回收这部分能量能够有效降低能耗。

专利号为 CN200410050333.1 的中国发明专利利用太阳光照使海水蒸发，然后再将水蒸汽迅速冷凝，以获取纯净的淡水，虽然装置结构简单，不需任何动力设备，但是其运行效率低，占地面积大。专利号为CN 103159275 B的中国发明专利公开了一种基于直膨式太阳能热泵的海水淡化装置及方法，该发明利用热泵原理，利用太阳能集热蒸发器收集太阳能，喷淋式闪蒸方法将海水淡化。尽管该发明原理可行，但是工艺复杂，设备多，控制难度大，运行故障率高。

通过专利检索发现，目前专门用于浓盐废水的合理化热浓缩技术仍没有得到有效开发，尤其是针对工业废水日处理量在10吨以下的处理技术。通过分析，我们发现有几个问题难以得到有效解决：1）浓盐废水中微生物驯化难度极大，生化处理难以实施；2）浓盐废水具有较强的腐蚀性，在浓缩过程中产生的蒸汽里溶解有腐蚀性气体，如果采用类似海水淡化工艺难以克服容器和换热设备腐蚀问题；3）采用传统的多效蒸发浓缩工艺适合大量废水的处理，而在处理少量废水时能耗高，设备复杂，投资偏高，性价比低；4）太阳能具有不稳定特性，而且太阳能集热器在夜晚无法工作，造成设备处理能力受时间影响较大，并且使得采用的热泵功率较大，增加系统运行复杂程度。

总体来说，目前已有的类似海水淡化热浓缩技术不适宜在少量的浓盐废水处理，我们必须找到一种合适的，适应性强的浓缩蒸发工艺实现浓盐废水的节能环保处理。

发明内容

本发明的目在于提供一种浓盐废水的节能浓缩处理装置，针对现有的小型高盐废水处理设备，在浓缩过程中，蒸发排放的湿空气中潜热值大，可回收利用的能量较多，但是传统工艺一般不予考虑。同时因为湿空气含有腐蚀性气体，对设备具有较大的腐蚀性，使得高盐废水设备材质要求较高。并且由于日照的不稳定性，太阳能集热供热不易实现，普通工艺也难以合理有效利用太阳能。

为了解决以上问题，回收利用浓盐废水过程中产生的湿热蒸汽这部分低品位能源，降低高品位能源的消耗量，提高能源利用效率，同时减小浓盐废水带来的设备腐蚀问题，本发明提出了一种浓盐废水的节能浓缩处理装置。该装置能够循环利用浓盐废水蒸发的湿热蒸汽所蕴含的热能，回用到废水浓缩设备中继续使用。同时采用湿空气冷凝设备与浓盐废水蒸发设备分离设计，避免浓盐废水对冷凝器的直接腐蚀，提高设备使用寿命。在此基础上，引入太阳能集热供热与相变蓄热技术，减少系统能耗，提高系统运行稳定性。