[发明专利]一种界面蒸发系统和界面蒸发方法

说明书

本发明提供一种界面蒸发系统和界面蒸发方法。界面蒸发系统和界面蒸发方法中使用了蒸发单元，所述蒸发单元包括：第一疏水层和第二疏水层；设置在所述第一疏水层和所述第二疏水层之间，并分别与所述第一疏水层和所述第二疏水层相连接的第一亲水层和第二亲水层；设置在所述第一亲水层和所述第二亲水层之间，并同时与所述第一亲水层和所述第二亲水层相连接的支撑层。本发明的蒸发单元通过独特的结构设计，解决了在高盐度条件下因水分蒸发而析出的盐在蒸发载体表面沉积而影响光吸收及水分蒸发的问题。

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种蒸发单元、一种蒸发装置、一种蒸发系统以及一种浓盐水的界面蒸发的方法。

背景技术

随着我国工业化进程的加快，诸多生产领域会产生高含盐废水，如化工、制药、石油、造纸、奶制品加工等，此类废水通常会含有较高的盐分，直接排放对环境造成严重污染及破坏。如高含盐废水渗流入土壤系统中，会使土壤生物、植物因脱水而死亡，造成了土壤生态系统的瓦解。对于高盐废水，由于缺乏技术、经济上的可行性与可靠性，大多数采取稀释外排方法，势必造成淡水水资源矿化和土壤碱化。高盐废水的处理已经是制约着各行各业工业废水零排放的关键技术。因此，对高盐工业废水处理技术的研究迫在眉睫，探索行之有效的高盐废水处理技术已经成为目前废水处理的热点之一。

目前，末端浓盐水的处理技术主要包括：多效蒸发(MED)、机械蒸汽再压缩(MVR)、机械雾化蒸发、膜蒸馏和蒸发塘等。由于浓盐水的强腐蚀性，MED或者MVR蒸发器选材要求很高，投资昂贵，其单位投资和运行能耗非常高。机械雾化蒸发技术使蒸发塘内的浓盐水雾化，来增大浓盐水的表面积，从而可以提高蒸发塘的蒸发速度，即提高浓盐水的蒸发速度。但是，雾化的浓盐水的雾滴与空气接触，并在一定风速的条件下极易漂浮和吹至蒸发塘的外部，甚至浓盐水形成的结晶盐漂浮到蒸发塘外部更远的地方。有的浓盐水的结晶盐含有重金属等对环境有害的物质，容易造成周边环境的二次污染。膜蒸馏是一种新型分离技术，是膜分离技术与传统蒸发过程相结合的新型膜分离过程。膜蒸馏相对于其他膜分离过程的主要优势之一是受溶液浓度的影响很小。但是，膜蒸馏目前还存在着很多不足，如热传导过程中传热效率低、膜孔易堵塞、膜的造价较高、局限性较大、膜材料仍需改进等。蒸发塘是一种处理浓盐水的自然蒸发设施，其原理是将达标的高浓盐水排放到一个经过防渗处理的水池里，通过自然蒸发结晶来实现浓盐水减量。蒸发塘具有抗冲击负荷好、运行成本低、使用寿命长等优点，因而被广泛应用在不少国内的煤化工项目中。但实际生产实践中，由于自然蒸发缓慢，蒸发塘存在着浓盐水容易满塘，溢塘的的问题，同时如果浓盐水完全蒸发，须占用上百公顷土地。目前，蒸发塘事实上已经无法获批作为新建设施处理高浓废水，蒸发塘面临很大的管理与生存困境。

专利CN203389343U中采用了机械雾化蒸发技术，该技术的原理是将浓盐水雾化成细小的液滴，将蒸发面从二维水平面，变为三维空间的立体蒸发。利用该技术可以实现相同体积的浓盐水蒸发面积增加数倍，大幅度增加蒸发塘中浓盐水与空气的接触面积，起到提高蒸发速度的作用。但是，目前机械雾化蒸发技术在国内内蒙古、新疆等多个煤化工企业或园区的蒸发塘进行了技术示范，但实际效果不佳，没有实现该技术的应用推广。蒸发塘的浓盐水被破碎式机械雾化蒸发器破碎后抛向空中，水滴飘落过程中水分蒸发，大部分液滴会回落到蒸发器周围，但受到风力因素影响较大，雾化浓盐水的小雾滴一般在100-200微米左右，在一定风速的条件下极易漂浮和吹至蒸发塘外部，甚至形成的结晶盐漂浮到蒸发塘外部更远的地方，有的浓盐水的结晶盐含有重金属等对环境有害物质，容易造成周边环境二次污染。

专利CN101885515A公开了一种多级太阳能海水淡化装置，采用太阳能集热器在太阳光的照射下，一部分红外线与紫外线被吸热板芯吸收后转换为热能，给海水储水槽加热，海水的温度缓慢升高，并不断蒸发，在冷疑部件外壁会形成水珠被淡水收集部件集中后输出集成舱外而获得利用。但是，该海水淡化装置采用太阳能集热器直接对海水储水槽加热，由于热学损耗较大致使其转化效率较低(30％-50％)，在很大程度上限制了光蒸汽转化效率。