CN101475280A - 可零排放废水的处理方法、液膜结晶废水蒸发器及应用系统 - Google Patents

可零排放废水的处理方法、液膜结晶废水蒸发器及应用系统 Download PDF

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Abstract

一种可零排放废水的处理方法,是将初步过滤的废水以压差形式形成液膜,然后将形成的液膜采用常温蒸发,高温爆破结晶,得到干粉和蒸汽,使杂质分离,再将分离后的蒸汽进行光催化氧化处理,使大部分挥发性有机物氧化成二氧化碳和水蒸汽,水蒸汽通过膜组件进行选择性渗透及冷凝回收处理,最后得到干粉和蒸馏水,从而实现废水的零排放净化处理。本发明还提供了一种液膜结晶废水蒸发器及低运行费用应用系统。本发明通过采用压差成膜、常温蒸发的处理方式,仅靠蒸发这一步骤就可完成对污水的处理和废物的分离,可同时处理多种高盐份或高色度废水,减少废水排放量,降低废水排放费用,保护环境,其运行费用低于10元/立方,成本非常低廉。

Description

可零排放废水的处理方法、液膜结晶废水蒸发器及应用系统【技术领域】

本发明涉及废水净化领域,具体涉及一种可对难生化废水、电镀废水、纳滤或

R0膜产生浓液、印染废水等进行净化处理以达到零排放效果之液膜结晶废水蒸发装置及其应用系统。

【背景技术】

我国是一个严重缺水的国家,水污染使水资源短缺雪上加霜。仅化工行业每年产生的废水就达上百亿吨,其中染料、医药及中间体等生产废水,因其浓度高、毒性大、难以降解而成为世界公认的难题。如何提高处理效率、降低投资对于高浓度、难降解有机工业废水处理项目来说十分关键。针对高浓度有机废水治理亟待解决的瓶颈问题,开发出高效处理技术、设备及组合工艺,建立起高浓度难降解废水处理过程智能化和可控制化的有效方法一直是环保和水处理科技工作者关注的焦点。目前我国工业生产中产生的高浓度有机废水,主要采用厌氧与好氧相结合的方法进行处理,由于厌氧处理工艺的运行条件要求高,出水水质难以保证。随着污水处理工艺技术研究的不断深入,水处理思路从多种工艺的组合逐渐转向单一工艺满足多种工艺功能的要求,力图一种工艺能较好地降低COD、 B0D并去除氮、磷等污染物。

目前,对于工业废水排放要求越来越高,为提高我国工业废水处理率,"九五"以来,工业高浓度有机废水处理设备得到较快发展。运用蒸发浓缩的方法处理工业废水,较早的有美国安普科技中心生产的Samsco废水蒸发器等,国内也有很多科研机构和高等院校从事相关研究,包括美国等较多采用直接加热蒸发的方法,此方法最大的问题就是处理成本高,通常每吨水达到30-100元,虽然发展到现在有很多改进,如真空多级闪蒸,多效蒸发器等,但因为其处理成本高而令到我国很多用户难以接受,高于20元每吨水的处理成本的废水蒸发器在我国很难推广,因此研究一套高效低耗的废水蒸发器非常重要。

在废水处理领域中,难生化处理的废水一般包括石化、制药、印染、制漆、电镀、皮革、垃圾渗滤液等各种废水。目前,国内外处理电镀废水方法比较多,如采用化学法,虽然其工艺较为成熟,但流程复杂,其中铬废水需分流处理,六价铬投加还原剂还原三价铬,表面活性剂化学破乳、除油等分类处理后再进行综合处理,操作环节多,劳动强度大。因配制、投加药剂污泥量大,运行费用通常为10-15元/吨,且处理COD、油、磷酸盐等有机污染物不易达标。在垃圾渗滤液等各种难以生化的部分废水处理方面,垃圾渗滤液等高浓度有机废

水经厌氧滤池+SBR+MBR等传统工艺处理之后,通常将近有400 - 600 mg/L的C0D无 法用生物处理,目前利用纳滤或反渗透法处理高浓度、高盐份污水已得到广泛应用, 在城市生活垃圾填埋场渗滤液的处理中也已有成熟的运行经验,目前国内有公司尝试 引进德国技术运用于中国垃圾焚烧厂沥滤液处理。但焚烧厂垃圾沥滤液与填埋场渗滤 液不同,有机物、悬浮物含量要高的多,反渗透浓缩液量也要比填埋场渗滤液大的多。 一般来说二级R0系统处理填埋场渗滤液的浓缩比可达到10%,而运用于沥滤液处理 时,经实验证明浓缩比最高只有50%,反渗透膜也极易污染中毒,膜组件更换频繁, 而且预处理系统要复杂得多。反渗透法产生的浓缩液的处理是一个难点,填埋场渗滤 液的浓缩液可以采用回灌填埋区进行处理,利用已填埋的垃圾吸附降解浓缩液中的重 金属及有机物,而焚烧厂沥滤液用反渗透法处理产生的浓缩液还有50%以上,由于没 有填埋场回灌的便利条件,回喷焚烧炉水量又太大,因此用膜处理法处理沥滤液的前 提是必须解决浓缩液的处理问题。

在垃圾中转站所产生的渗滤液废水如何处理还没有找到解决方案。 例如:广州市目前有压缩转运站148座,深圳将建设垃:t及转运站418座,目前已 完成垃圾转运站建设100多座,按每座垃圾转运站每天压宿垃圾50吨计算,每座垃 圾转运每天将产生垃圾渗滤液10-15吨(包括冲洗废水),按深圳418座垃圾转运站 计算,将产生垃圾渗滤液6270吨。压缩垃圾封闭式大容量转运方式虽然解决了传统 的垃圾中转站超负荷运作,但存在污水易渗漏到地面上,散发出非常难闻的臭味,让 周围的居民抱怨不已等问题,同时也带出了垃圾渗滤液处理方式的转移问题,垃圾渗 滤液原来是由垃圾填埋场、垃圾发电厂等专业处理后达到三级排放标准才能排放的, 现在垃圾渗滤液大部分转移到垃圾转运站,垃圾转运站按现有的场地、资金和技术等 根本没有办法解决垃圾渗滤液处理达标排放的能力,除非有占地面积极小、处理效率 极高、运行费用极低的小型垃圾沥滤液处理装置或技术的出现。按照国家建设部和深 圳市垃圾转运站建设指引要求:各项污染指标达到相应环保要求,渗漏液要经沉砂池 处理后,再排入污水管网。以每座垃圾转运站每天将产生COD"达40000mg/L的垃圾 渗滤液1Q叱排入污水管网,则相当于每座垃圾转运站每天向市政污水管网排入C0DCr 达400mg/L的高浓度污水1000吨。如果将6000多吨垃圾沥滤液经简单的沉砂池处理 后排入污水管网,相当于垃圾转运站每天向市政污水管网排入CODcr达400mg/L的高 浓度污水600000吨,这样,必然会加重市政污水厂的负荷。如果全国l万多垃圾转 运站的垃圾沥滤液经筒单的沉砂池处理后排入污水管网,相当于垃圾转运站每天向市 政污水管网排入CODcr达400mg/L的高浓度污水1亿吨,所以,研发和推广占地面积

5极小、处理效率极高、运行费用极低的小型垃圾沥滤液处理一体化装置非常必要。

申请人针对现有技术上述问题做了一系列的研究,如:《一种废水净化方法及其 磁化混凝器集成设备》(专利号:200310117654.4,申请日:2003年12月31日),《f兹 化光催化集成污水再生利用装置》(专利号:200520056849.7,申请日2005年4月 12曰),《一种光电磁集成的废水高级氧化方法及装置》(专利申请号:2007100731666, 申请日2007年4月20日),《可净化废水的铁碳管含有铁碳管的一体化磁电氧化生物 滤池》(专利申请号:200810065867,申请日2008年3月20曰),虽然上述专利文献 中涉及磁力混凝、电催化氧化、UF超滤、污泥自动脱水等工艺方法,但是不能解决 反冲洗浓液处理和电镀废水处理回用,使废水的处理受到一定的限制。另外,上述处 理装置具有一定的占地面积,在工作中要实现催化还原反应和沉淀、生物除磷脱氮、 过滤、排泥于一体化工作,多级工序无疑增加了工程制造和使用成本。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种可零排放废水的处理方法旨在解决现有废水处理技 术采用生物法、化学法或生物化学法等占地面积大,投资及运行费用高,对有机污染 物去除效率低,见效慢之缺陷。

本发明依据上述方法还提供了一种液膜结晶废水蒸发器及其应用系统。

本发明是这样实现的, 一种可零排放废水的处理方法,其是将初步过滤的废水以 压差形式形成液膜,然后将形成的液膜采用高温爆破结晶方法对废水进行蒸发,得到 干粉和蒸汽,使杂质分离,再将分离后的蒸汽进行光催化氧化处理,使大部分挥发性 有机物氧化成二氧化碳和水,其余未被氧化的蒸汽再通过膜组件进行选择性渗透及冷 凝回收处理,最后得到干粉和蒸馏水,从而实现废水的零排放净化处理。

本发明还提供了一种液膜结晶废水蒸发器,包括可相互连通的液膜形成腔、结晶 腔、氧化腔及膜渗透腔,所述液膜形成腔内设置有一可将废水形成液膜之喷雾部件, 与进水管连通,所述液膜形成腔出口与结晶腔入口连通;所述结晶腔内设有可通过高 温爆破对废水进行蒸发且可使杂质形成结晶之结晶部件,其出口与氧化腔或膜渗透腔 入口连通;所述氧化腔内设有可对蒸汽进行净化处理之光催化氧化部件,所述膜渗透 腔内设有可对蒸汽进行选择性渗透之膜组件,所述氧化腔或膜渗透腔出口与冷凝器相 连。

进一步地,本发明液膜结晶废水蒸发器中:

所述液膜形成腔内之喷雾部件包括一喷射架,所述喷射架上设有一与待净化废水 连通的总进水管,该总进水管通过至少一分支管与喷射架体上均匀设置且相互连通的 若干喷嘴连通。所述结晶腔内之结晶部件包括若干竖直排列的纳米加热管,各加热管之间的间隙 通过隔板间隔成围绕于纳米加热管周边的蒸汽通道,所述结晶腔内壁设有一 隔热层。

所述氧化腔内壁设有二氧化钛膜层,所述光催化氧化部件包括至少一竖直置于氧 化腔腔体内之紫外灯,所述紫外灯外套设有可透明的玻璃套管。

所述膜渗透腔内之膜组件包括置于膜渗透腔体内之膜骨架,通过一膜支架固定于 腔体内,膜管置于所述膜骨架上,其外壁设有有机膜或无机膜层,所述有机膜或无机

膜层采用浸渗剂处理,其膜孔径为0. 01 |u m-0. 045 iu m。

本发明还提供了一种液膜结晶废水蒸发系统,包括高压泵、液膜结晶废水蒸发 器、真空泵及冷凝器,所述液膜结晶废水蒸发器含有权利要求2-7所述的结构,所述 高压泵入口端与废水进水口连通,出口端接液膜结晶废水蒸发器液膜形成腔,所述真 空泵入口端接液膜结晶废水蒸发器膜渗透腔或氧化腔,出口端与冷凝器连接。

本发明液膜结晶废水蒸发系统还包括一可将废水初步过滤之过滤器,设置于高 压泵入口处。

本发明液膜结晶废水蒸发系统还包括一螺杆膨胀动力发电机,设于真空泵和冷 凝器连通的管路上。

本发明的有益效果在于:

1) 采用压差成膜、常温蒸发的处理方式,仅靠蒸发这单一步骤就可完成对污水 的处理和废物的分离,运行费用低于10元/立方,成本非常低廉;

2) 占地少、操作稳定、清洗方便、效率高、易维护;

3) 可同时处理多种高盐份或高色度废水,保证全天自动运转;

4) 可减少废水排放量,降低废水排放费用,保护环境;

5) 本发明干粉型可以自由转换成浓缩型设备,运行费用可节省l/3;

6) 不必专人看守,可靠性很高。

【附图说明】

图1为本发明液膜结晶废水蒸发器实施例结构示意图;

图2为本发明喷雾部件俯;f见图;

图3为本发明结晶器部件俯^L图;

图4为本发明光催化氧化部件俯^L图;

图5本发明膜部件俯视图;

图6为本发明零排放工艺流程图;

图7为本发明零运行费用应用系统图。

其中:A-液膜结晶废水蒸发器

A3 -氧化腔

1 -进水口

4 -热风机

7-光催化氧化部件

10-废固干粉排放口

13-快速接头

16-排污口

19 -止回阀

22-冷凝器

25-出水口

50-喷射架

503 -高压喷嘴

604 -隔热层

701-二氧化钛膜层

704 -玻璃套管

801-管式膜

Al -液膜形成腔

A4-膜渗透腔

2 -过滤器

5 -喷雾部件

8 -膜组件

11-法兰

14-压力表

17-膜支架

20-均气箱

23-热转换进口

26-原液罐

501 -总进水管

601 -纳米加热管

605 -蒸汽通道

702 -腔体

802 -膜骨架

A-结晶腔

3-高压泵

6-结晶器

9-观察口

12 -内衬托法兰

15-灯冒

18-底座

21-真空泵

24-热转换出口

27-螺杆膨胀动力发电机

502 -分支管

602 -隔板

606 -结晶腔体

703 -紫外灯

803 -固定盘

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例, 对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本 发明,并不用于限定本发明。

本发明首先提供了一种可实现零排放废水的处理方法,其是将废水以压差形式形 成液膜液滴,然后将形成的液膜采用高温爆破结晶方法对废水进行蒸发,通过流体自 激振荡的方式在液相物料内形成一个压力脉动流场,利用农史气泡在压力脉动流场中受 高频挤压爆破形成的局部冲击和大量微气泡密集爆破在液相物料内部形成的沖击波 实现液相物料纳米尺度均匀分散,可得到干粉和蒸汽,使杂质分离,再将分离后的蒸 汽进行光催化氧化处理,使大部分挥发性有机物氧化成二氧化碳和水,其余未被氧化 的蒸汽通过膜组件进行选择性渗透及冷凝回收处理,最后得到干粉和蒸馏水,从而实 现废水的零排放净化处理。

上述方法实现的机理是:废水以高压泵机械力高压注入高压管道,当管道内流动 液体的静压大于或等于90-150 kba时,可形成高压饱和水,再通过高压喷嘴(孔径

8为0. 15mm-0.45mm)在真空密闭的成膜系统内降压爆发形成粒径为15-20微米的液膜 液滴,与预留废热或其他余热的接口经热风4几进入成膜系统和4鼓米级的液膜液滴充分 接触而获得支持蒸发的初部能量。

在一定的温度下,真空密闭容器内的液膜液滴能很快和它的蒸汽相建立动态平 衡,即蒸汽分子向液面凝结和液体中分子从表面逃逸的速率相等。此时液滴面上的蒸 汽压力就是液体在此温度下的饱和蒸汽压力。液体的饱和蒸汽压与温度有关:温度升 高,分子运动加速,因而在单位时间内从液相进入气相的分子数增加,蒸汽压升高。

蒸汽压随着绝对温度的变化可用克拉贝龙一克劳修斯方程式来表示:

式中P为液体在温度T时的饱和蒸汽压(Pa), T为热力学温度(K), AHm为液体摩 尔气化热(J • mol - 1 ), R为气体常数。当液体的蒸汽压与外界压力相等时,液体便 沸腾,外压不同,液体的沸点也不同,我们把液体的蒸汽压等于101. 325KPa时的沸 腾温度定义为液体的正常沸点。

当液膜经过爆-破结晶器通道时,通道壁面温度高达500-800°C,蒸汽压随着绝对 温度的升高,单位时间内液膜从液相进入气相,水分子运动加速,液膜演变成蒸汽气 泡,蒸汽气泡的破裂可能引起高达100000psi的局部压力波,由于气泡的破裂是不均 匀的,流体会形成微小喷射,此时废水由液滴包围的污染物和废水以分子蒸馏方式分 离。在液膜蒸发的传质过程中,水分子脱离液膜表面变成水气分子,首先进入与液膜表 面温度相同的饱和蒸汽边界层.当该饱和蒸汽层的水蒸气分压力大于周围蒸汽的水 气分压力时,饱和蒸汽层的水气分子就要向周围空间扩散,而液膜中的水分子也不断 地脱离液膜表面进入饱和蒸汽层.随着与液膜接触的爆破结晶器壁面温度的持续升 高,传递给液膜的热流密度不断增力o,膜层的水分子不断脱离液膜表面变成水气分子, 蒸发过程便不断进行.随着传质的进行,蒸发空间的蒸汽含量和压力会逐渐升高,这 就需要不断地抽取蒸发空间的蒸汽,以保持负压来维持传质过程的持续进行.其实在 废水蒸发过程中,废水中的挥发性有机化合物也会跟着废水蒸发或先蒸发,将水蒸气 与复合支撑液膜(supported liquid membrane , SLM)膜组件溴化锂液膜相吸收,水 蒸气中V0C气体不在这种支撑液膜透过的分离机理是由于LiBr吸附水蒸汽后毛细管 冷凝的液体流出。而这种不透过的VOC气体由抽吸泵引回光催化系统处理,通过支撑液膜吸收蒸发出的蒸汽以维持蒸发压力不变。液膜蒸发工作得以持续,从而完成了爆 破结晶过程。

一般情况下,温度为28。C时,将1 m3的水放入lm x lm x lm的容器,水与空气的 接触面积为lm3,其表面蒸发的速度为:0. 00009645升/秒,如果要使其完全蒸发需 要120天左右,而采用液膜高温爆破结晶法进行蒸发,总功率20KW,在高压泵机械 力作用下形成的微小到15-20微米的液膜包裹的液滴,液膜表面积以大大增加,蒸发 lm3水分的话,仅为60分钟即可完全将废水处理为干粉和蒸汽,温度越高,蒸发速 度越快,在采用热空气源或与低露点工质交换的情况下,其蒸发效果更好。

假设真空密闭的成膜系统内的液膜烟气总压为101. 3kN/m2,相对湿度为50%,初 始干球温度为20° C。假设每秒钟要处理0. 276公斤废水,30分钟内要蒸发500公斤 废水,高压泵为1.5KW,抽吸泵为4. 5KW,真空密闭的成膜系统空间和爆破结晶系统 空间容量各为7m3。(废水最终产物为干粉和蒸汽)

求:(a)湿度H; (b)水蒸汽分压p; ( c)露点td; (d)焓I。 (e) 如将500kg/h 粒径为15-20微米的液膜烟气热至117° C,求所爆破结晶系统需热量Q和设备总功率 Q总;(f) 每分钟送入真空密闭的成膜系统内的液膜烟气体积V; (e) 蒸发500公 斤废水的电费。

解 P-101. 3kN/m2 , ^=50°/。, t=20° C,由饱和水蒸汽表查得,水在20T时 之饱和蒸汽压为ps=2. 34kN/m2

(a)湿度H i/ = 0.622~^~ = 0.622x a5()x2'34 = 0.0072 A:g/^T空气

尸-< 101.3-0.5x2.34

(b) 水蒸汽分压

尸=<2!^ =0.5x2.34 = 1.17 W/w2

(c) 露点td

露点是空气在湿度H或水蒸汽分压p不变的情况下,冷却达到饱和时的温度。所 以可由p=l. 17kn/m2查饱和水蒸汽表,得到对应的饱和温度td=9°C。

(d) 焓I

/ = (1.01+ 1.88//) "2492/f

=(1.01 +1.88 x 0.00727) x 20 + 2492 x 0.00727

=38.6^7/Ag干空气(e) 热量Q

0 = 500 x (1.01 +1.88 x 0.00727) x (117 - 20) =4966yt///z = 13.8itw

按100%电转热计算,设备总功率Q总为1. 5 + 4. 5 + 13. 8 = 19. 8KW 如果初始干球温度为20° C以上,热量Q—定比19. 8KW小。

(f) 每分钟送入真空密闭的成膜系统内的液膜烟气体积V

t + 273

V = 500vH = 500 x (0.773 +1.224H ) x

273

20 + 273 , =500 x (0.773 +1.244 x 0.00727) x = 419.7 m3 / h

273

419. 7 + 60 = 6. 995m3

(e) 蒸发500公斤废水的电费 19. 8x0. 7 + 2 = 6. 93元

上述计算标明,通过本发明方法实现的废水处理,运行费用低于10元/立方,即 可实现废水的零排放,而且成本相当低廉。

参见图1,本发明依据上述方法提供了一种液膜结晶废水蒸发器实施例,其为本 发明实现零排放处理之心脏部件,包括液膜形成腔A1、结晶腔A2、氧化腔A3及膜渗 透腔A4,上述各腔体相互连通,经初步处理的废水首先进入液膜形成腔Al,所述液 膜形成腔Al内设置有一可将废水形成液膜之喷雾部件5,与进水管连通,所述液膜 形成腔A1出口与结晶腔A2入口连通;所述结晶腔A2内设有可通过高温爆石皮对废水 进行蒸发且可使杂质形成结晶之结晶器6,其出口与氧化腔A3或膜渗透腔A4入口连 通;所述氧化腔A3内设有可对蒸汽进行净化处理之光催化氧化部件7,所述结晶腔 A4内设有可对蒸汽进行选择性渗透之膜组件8,所述氧化腔A3或膜渗透腔A4出口与 冷凝器22相连。初滤的废水进入液膜结晶废水蒸发器内后,可通过液膜形成腔A1降 压形成粒径为15-20微米的液膜,加废热或空气后获得支持蒸发的初部能量,即常温 蒸发,再进入结晶腔A2进行液膜高温爆破结晶处理,形成干粉和蒸汽,干粉由废固 干粉排放口而得到回收后送至深加工回收贵重金属;然后将蒸汽再送入氧化腔A3, 此时的水蒸汽中含有其他挥发性的有机污染物在氧化腔A3内通过光催化氧化部件7 进行高级氧化,将挥发性有机污染物(VOC)氧化成二氧化碳或水蒸汽,其余水蒸汽 中还有些小量没有被光催化氧化的将挥发性有机污染物(VOC )在在膜渗透腔A4内之 膜组件处进行选择性渗透,最后通过冷凝器22将蒸汽凝结成干净的蒸馏水,从而完 成废水处理的过程。

参见图1、图2,本发明液膜结晶废水蒸发器具体实施例中,所述液膜形成腔A1内设置有一喷雾部件5,其位于液膜形成腔Al腔体底部,所述喷雾部件5包括一喷 射架51,所述喷射架51包括一环形架体,该架体为一中空管状构件,其上端均匀设 置相互连通的若干高压喷嘴503,架体中心有一与高压泵3出口连通的总进水管501, 该总进水管501管壁上开设有至少一分支管502 (附图所示为三个,呈均匀分布), 所述分支管502末端接喷射架体,且与所述架体上高压喷嘴503连通,由高压泵3泵 入液膜形成腔A1内之初滤废水可通过高压喷嘴503喷射成雾状。参见图1,于所述 液膜形成腔Al底端,还连通有一均气箱20,所述均气箱20通过一连通管与一热风 机4连接,管路上设有止回阀19,可对液膜形成腔A1内雾状废水进行加热,加速腔 体内蒸汽的形成,并可将液膜强制带入高温结晶腔A2内;所述液膜形成腔A1上端设 有与结晶腔A2连通的出口,顶端用法兰ll连接密封。

优选地,上述实施例中,所述高压泵3可采用进口台湾WULI、 ALASKA、精工、 陆雄;意大利AR、 INTERPUMP、 BERTOLINI、 HAWK;美国GP、 GIANT;德国SPECK等 进口高压柱塞泵。所述高压泵功率为0. 55-7. 5kw,产生压力为90-150 bar,其出水 口由高压管连接高压喷嘴503。所述高压管优选314SS或316SS不锈钢管;所述高压 喷嘴503优选314SS或316SS不锈钢喷嘴,喷嘴孔径为0. 15mm-0. 45mm。

参见图1、图3,本发明液膜结晶废水蒸发器具体实施例中,所述结晶腔A2上端 设有一与液膜形成腔A1连通的入口,下端设有一与氧化腔A3连通的出口,顶端用法 兰ll连接密封,底端设有废固干粉排放口 10。在结晶腔A2内腔,设有一结晶部件, 其为一结晶器6,通过一衬托法兰12固定于结晶腔A2中部。所述结晶器6包括若干 竖直平行排列的纳米加热管601,其为由铝金属负载纳米加热管,功率率为5-50kw, 加热管孔径为l-5mm,长度800-2000mm,多根加热管由导热胶贴合而形成爆破结晶器。 本发明实施例附图展示的纳米加热管601形状为六边形,也可为圓形和其他形状,各 加热管之间的间隙通过铝金属隔板602间隔,使纳米加热管601形成围绕于其周边的 多个蒸汽通道605。本发明附图所展示的实施例中,其隔板602围合成的蒸汽通道605 之形状与纳米加热管6 01形状一致,可保证进入结晶腔A2内之雾状废7jc被均匀的加 热。由上端进入结晶腔A2内之蒸汽,受到纳米加热管601的加热后,废物通过进一 步高温爆破形成干粉,通过自重将落入结晶腔A2底部,由废固干粉排放口 IO排出。

为了提高热效率,保证结晶腔A2内加热温度的恒定,于所述结晶腔体606之内 壁,还设有一隔热层604。

参见图l、图4,本发明液膜结晶废水蒸发器具体实施例中,所述氧化腔A3下端 设有一与结晶腔A2连通的入口,上端设有一与膜渗透腔A4连通的出口,顶端用法兰 11连接密封,底端设有排污口 16。所述氧化腔A3包括一腔体702及设置于该腔体 702内之光催化氧化部件7,所述腔体702内壁设有二氧化钛膜层701,所述光催化氧化部件7包括若干竖直平行排列于氧化腔腔体702内之紫外灯703,所述紫外灯703外套设有可透明的Jf皮璃套管704。由于Ti02纤维由纳米晶和纳米气孔堆砌构成,比表面积大,吸附特性好,光催化活性极高,因此,进入氧化腔A3之液膜液滴可在紫外灯703照射下无选择性快速降解其中的各种有毒有害有才凡物直至完全矿化,杂质可通过排污口 16排出。

参见图l、图5,本发明液膜结晶废水蒸发器具体实施例中,所述膜渗透腔A4上端设有一与氧化腔A3连通的入口,下端设有一与真空泵21连通的出口,顶端用法兰11连接密封,底端设有排污口 16。于所述膜渗透腔A4内,设有膜组件8和膜骨架802,膜组件8由一膜支架17固定,底部采用固定盘803支承,通过内衬托法兰12固于腔体内,于所述膜骨架802上,套设有膜管801,所述膜管801内设有有机膜或无才几膜层。

进一步地,所述无机膜采用陶瓷膜,有机膜采用折叠式亲水性聚四氟乙烯膜(HPF),聚四氟乙烯膜具有极好的耐有机、无机化学腐蚀性,是最耐腐蚀、耐高温的有机膜。所述有机膜或无机膜层采用浸渗剂处理,其膜孔径为0. Ol]um-O. 045jLim,通过填充在膜中的高吸水性物质,如CsF、 LiBr、季胺盐等盐类,在选择性过滤蒸汽的过程中只有蒸汽与膜接触,浸渗剂可长期保留在膜内不被洗脱,从而增加了膜对水蒸气的溶解和扩散能力。

本发明液膜结晶废水蒸发器具体实施例中,上述各腔体之间的出入口采用快速接头13连接;液膜形成腔A1、结晶腔A2、氧化腔A3顶端均设有压力表14,可显示各内腔蒸汽压力状况,液膜形成腔A1外壁还开设有观察口 9。

参见图6,本发明还提供了一种可实现零排放的液膜结晶废水蒸发器应用系统实施例,包括高压泵3、液膜结晶废水蒸发器A、真空泵21及冷凝器22,所述液膜结晶废水蒸发器A通过一底座18支承,包括液膜形成腔Al、结晶腔A2、氧化腔A3及膜渗透腔A4,所述高压泵3之入口端通过一过滤器2与进水口 1连通,过滤器2与原液罐26相连,待处理废水可经过滤器2初步过滤,以提高入水的品质,同时可将一些质量较大的杂质和颗粒过滤掉,以免损坏后续处理用的各元器件。所述高压泵3出口端接液膜结晶废水蒸发器之液膜形成腔Al,可将经初滤的废水泵入结晶蒸发器A内,通过结晶蒸发器A完成废水的处理,处理完毕后在蒸发器膜渗透腔A4内形成杂质和净化的蒸汽,所述膜渗透腔A4上侧设有蒸汽出口,可接真空热泵出口连接真空泵21入口端,真空泵21之出口端与所述冷凝器22连接,所述冷凝器22通过冷凝器22将蒸汽凝结成干净的水,可从出水口 25排出,从而完成废水的零排放处理的过程。

参见图7,本发明还提供了一种可实现零排放的液膜结晶废水蒸发器应用系统另

13一实施例,其是在真空泵21和冷凝器22连通的管路上设置一螺杆膨胀动力发电机27。发电机送电与电控箱供电系统连接,形成了废水零排放低能耗运行系统。本实施例系统中,废水还可从冷凝器22上端开设的热转换进口 23进入,从热转换出口 24引出至原液罐26内,完成整个系统的循环。

一般情况下,温度为28。C时,将1 n^的7jc放入lm x lm x lm的容器,水与空气的接触面积为lm3,其表面蒸发的速度为:0.00009645升/秒,如果要使其完全蒸发需要120天左右,而本发明只需对废水经过压差成膜、高温塌J皮、结晶蒸发、蒸汽选择性渗透及冷凝回收等工序在一体化装置内完成后,在总功率20KW,在高压泵机械力作用下形成的微小到15-20微米的液膜包裹的液滴,液膜表面积以大大增加,蒸发11113水分的话,仅为30分钟即可完全将废水处理为干粉和蒸馏水。蒸馏水再去除挥发性物质后回用至生产,干粉再提炼有用物质,实现废物回收及废7jC零排放的循环经济理念,具有广阔的应用前景。

本发明适用范围:

1) 使用生化、化学或膜处理等均不宜处理的废水,如:高盐废水、电镀废水、染印废水、RO浓缩液等;高附加值生产企业,废水中有需要回收的资源,如:电子行业、印刷电路版、贵重金属回收、胶片影印等;

2) 生产过程中选择转换成液体浓缩型,如:电镀液浓缩、生产过程提浓、高浓废液焚烧处理前提浓、化工过程提浓等;

3) 积4成加工4亍业+刀割油;

4) 浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理(如返线再用),例如电解烧碱液的浓缩,食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩等;

5) 同时浓缩溶液和回收溶剂,例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯,中药生产中酒精浸出液的蒸发等;

6) 为了获得纯净的溶剂,例如海水淡化等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1、一种可零排放废水的处理方法,其特征在于:其是将初步过滤的废水以压差形式形成液膜,然后将形成的液膜采用高温爆破结晶方法对废水进行蒸发,得到干粉和蒸汽,使杂质分离,再将分离后的蒸汽进行光催化氧化处理,使大部分挥发性有机物氧化成二氧化碳和水,其余未被氧化的蒸汽再通过膜组件进行选择性渗透及冷凝回收处理,最后得到干粉和蒸馏水,从而实现废水的零排放净化处理。
2、 一种液膜结晶废水蒸发器,其特征在于:包括可相互连通的液膜形成腔、结 晶腔、氧化腔及膜渗透腔,所述液膜形成腔内设置有一可将废水形成液膜之喷雾部件, 与进水管连通,所述液膜形成腔出口与结晶腔入口连通;所述结晶腔内设有可通过高 温爆破对废水进行蒸发且可使杂质形成结晶之结晶部件,其出口与氧化腔或膜渗透腔 入口连通;所述氧化腔内设有可对蒸汽进行净化处理之光催化氧化部件,所述膜渗透 腔内设有可对蒸汽进行选择性渗透之膜组件,所述氧化腔或膜渗透腔出口与冷凝器相 连。
3、 根据权利要求2所述的液膜结晶废水蒸发器,其特征在于:所述液膜形成腔 内之喷雾部件包括一喷射架,所述喷射架上设有一与待净化废水连通的总进水管,该 总进水管通过至少一分支管与喷射架体上均匀设置且相互连通的若干喷嘴连通。
4、 根据权利要求2所述的液膜结晶废水蒸发器,其特征在于:所述结晶腔内之 结晶部件包括若干竖直排列的纳米加热管,各加热管之间的间隙通过隔板间隔成围绕 于纳米加热管周边的蒸汽通道。
5、 根据权利要求2所述的液膜结晶废水蒸发器,其特征在于:所述结晶腔内壁 设有一隔热层。
6、 根据权利要求2所述的液膜结晶废水蒸发器,其特征在于:所述氧化腔内壁 设有二氧化钛膜层,所述光催化氧化部件包括至少一竖直置于氧化腔腔体内之紫外 灯,所述紫外灯外套设有可透明的玻璃套管。
7、 根据权利要求2所述的液膜结晶废水蒸发器,其特征在于:所述膜渗透腔内 之膜组件包括置于膜渗透腔腔体内之膜骨架,通过一膜支架固定于腔体内,膜管置于 所述膜骨架上,其外壁设有有机膜或无机膜层。
8、 根据权利要求7所述的液膜结晶废水蒸发器,其特征在于:所述有机膜或无 机膜层采用浸渗剂处理,其膜孔径为0. 01 jum-0. 045 jam。
9、 一种液膜结晶废水蒸发系统,其特征在于:包括高压泵、液膜结晶废水蒸发 器、真空泵及冷凝器,所述液膜结晶废水蒸发器含有权利要求2-7所述的结构,所述 高压泵入口端与废水进水口连通,出口端接液膜结晶废水蒸发器液膜形成腔,所述真空泵入口端接液膜结晶废水蒸发器膜渗透腔或氧化腔,出口端与冷凝器连接。
10、 根据权利要求9所述的液膜结晶废水蒸发系统,其特征在于:还包括一可 将废水初步过滤之过滤器,设置于高压泵入口处。
11、 根据权利要求9或10所述的液膜结晶废水蒸发系统,其特征在于:还包括 一螺杆膨胀动力发电机,设于真空泵和冷凝器连通的管路上。
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