CN103209744B - 在工业过程中水处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对工业过程中的水(4)进行处理的方法，其中，通过高温水处理过程(6)对水(4)进行处理，并且用于高温水处理过程(6)的热量通过热交换从第二高温过程(8)中提取，并且将经处理的水输入到蒸发过程(2)中。

Description

在工业过程中水处理的方法
本发明涉及根据权利要求1的在工业过程中水处理的方法。
为了处理供给水和锅炉水，在工业过程中于蒸发过程之前处理这些水，特别是脱气和除去供给水和锅炉水中的无机溶液产物。对此，尤其使用了化学方法和在去矿物质方面所谓的反渗透以及离子交换方法。这些处理方法尤其耗费能量，且在技术上是复杂的。本发明的任务在于，提供对用于工业过程的水进行处理的方法，该方法相对于传统方法在能耗平衡方面具有优势。
本发明的解决方案由具有权利要求1的特征的方法提供。根据本发明的方法使用了高温(thermish)水处理过程进行水处理、尤其是在工业过程中对供给水或锅炉水的处理。在此，对于该高温水处理过程，通过热交换从第二高温过程提取热量。
本发明的优势在于，由工业过程所产生的热量不被排放到环境中，而是通过热交换过程被导入水处理中。
在此处有利的是，经处理的水特别被输入蒸发过程中。在本文中，蒸发过程是指将水蒸发并利用所形成的蒸汽激发后续过程。蒸汽能够例如用于消毒材料，它还能用于加热锅炉或者直接加热材料。
供给水或锅炉水的概念分别为：供给水是从供水处向过程中输入的新鲜水(frisch Wasser)。锅炉水是在过程中多次使用并被回收的水。
有利的高温水处理过程是指蒸发、挥发或所谓的膜蒸馏过程。蒸发是指这样的过程，在该过程中将水加热到沸点以上。挥发是指水在低于沸点的情况下向气相的转化。所述膜蒸馏是这样的方法，其中借助热量并在采用膜的情况下可对水去矿物质。
本发明尤其有利的实施方案在于，在第二过程与水处理过程之间设有用于热传导的热交换介质。在此，在实现水处理过程时第二过程的过程温度为60℃至110℃，优选为70℃至100℃。
在70℃至110℃之间的温度水平上，热势非常高。使用潜力在技术上则被限制得非常低。这导致了，在70℃至100℃的温度不适用于绝大多数高温过程、尤其不适用于驱动轮机的过程。这就是为何这样具有在70℃至100℃放热的过程良好地适用于水处理，因为尤其用于去矿物质化的挥发过程以及膜蒸馏方法可在该温度运行。
若过程蒸汽也直接与待加热的原料一起使用，在对锅炉水和供给水进行处理时、尤其是用于后续蒸发的耗费则明显增加。这种情况例如出现在由蒸汽对食品加热的食品工业或造纸工业中。在此，蒸汽被消耗且不可回收，导致必须将新的供给水注入过程中，并且必须相应地进行处理。
通过使用多级式挥发方法达到了高的水净化度。由此降低了例如在后续过程中腐蚀或沉积的问题。脱气或去矿物质化于挥发方法内在一个过程步骤中进行。无需多个与此相关的特殊过程。
以下附图给出了本发明的其他实施方案以及其他特征。
其中示出了：
图1为在后续过程中采用过程热量进行水处理的示意图，以及
图2为膜蒸馏设备的示意图。
在图1中示意性地描绘了水处理过程。对此将通过左侧箭头指示的水4导入到水处理过程6中。在此，其可以是已经使用过一次的锅炉水或者新鲜水或供给水。在处理过程6中对水4的处理用于稍后在蒸发器18中的蒸发。在蒸发器18中通过蒸发过程2形成的蒸汽能够形式多样地应用于后续的过程步骤中。所述蒸汽能够例如应用于加热食品。此外，蒸汽还能够用于造纸工业中。蒸汽能够用于加热或者还用于灭菌。
通过热交换器16从第二高温过程8提取热量用于在水处理过程6中的水处理。此处在热交换器中，在闭合的循环过程中的热交换介质10具有60℃至110℃、优选70℃至100℃的温度。所述热交换介质10在热状态14下输入到蒸发过程6中。在此还设有热交换器20，将高温热交换介质14的热量释放到水4中。在此对水4进行加热。热交换介质10作为冷的热交换介质12通过泵22被导回到过程8和热交换器16中。循环运行重新开始。
高温水处理过程6可以是例如蒸发过程、挥发过程或膜蒸馏方法。此外，尤其应该提到后两个过程。
挥发方法是在100℃以下使用的方法。因此，该方法，尤其多级式挥发方法，特别良好地适合于高温过程8的低温放热的应用，所述应用通常低于100℃，但高于70℃。在该温度范围内放热的过程经常出现在工业应用中，然而难以应用于热量回收。这尤其导致了低于100℃的温度不适于驱动形成流体的蒸汽轮机。通常，将过程从该温度范围冷却，方式为简单地向环境释放热量。本发明描述了能量上非常经济的方法，用以从经济上和环境上有益地使用这种难以应用的放热量。
作为其他有益的配置方案，膜蒸馏过程被用于水处理过程6。膜蒸馏通常被用于海水的脱盐，然而它能够有利地用于少量含盐的供给水的处理和去矿物质化。该膜蒸馏是高温和膜脱盐过程的混合，在膜脱盐过程中使用了疏水膜36，其仅让水蒸汽通过，而将液态水挡回。在膜的一侧36为含矿物的高温水，而另一侧为冷的表面。通过设备的对流操作实现了在膜的整个长度上形成温差(参见图2)。由此形成的水蒸汽分压差发挥作用，导致水分子从膜36热的一侧向冷的一侧迁移。膜36是疏水的，也即由避免直接被液态水4润湿的材料制成。例如聚四氟乙烯对此适用。膜36非常薄，并具有大约35μm的孔径。在技术上的应用中，其被紧固在未在此处绘出的塑料基底上，所述塑料基底用作机械支承底座。基底具有较大的孔，并且同样由疏水材料制成。该系统根据传热原理工作。冷的含矿物水经过冷凝进入口26流入，
并且通过冷凝热被从例如约20℃(T1)加热到例如75℃(T2)。图2示出了图1中的水处理过程6的示例性的附图，随后根据图2通过所述热交换器20加热到80℃，用以实现足够高的温差。水4被导入蒸发管路32中，并且通过膜36作为蒸汽扩散。紧随其后，与薄膜34相对的膜36冷凝水4，该膜通过由冷凝器管路28流入的冷水4以对流原理冷却。在蒸馏管路38中，冷凝水4通过蒸馏物排出口40被导出。具有较高矿物浓度的水4通过浓缩物排出口42被排出。
通过浓缩物排出口42排出的水4能够再一次被输入膜蒸馏过程中。通过蒸馏物排出口40排出的水4能够被直接继续输入蒸汽形成器18中。
经由热交换器16和20输入水处理过程6中的热量能够同样来自工业过程，其中水蒸汽还从蒸发过程2供给到该工业过程中。然而还可有利的是，在来自多个独立过程构成的工业操作内部，将位于60℃至110范围、或70℃至100℃范围中的放热回收到热量存储器中，并且将其输入高温水处理过程中。由此，所述无用的向环境释放的热量首先被输入在此处未示出的中央储能器中，并且随后被用于高温水处理过程，该过程还可分别存在于大量的工业操作中。

Claims (5)

1.水处理的方法，其中，通过高温水处理过程(6)对水(4)进行处理，并且用于高温水处理过程(6)的热量通过热交换从第二高温过程(8)中提取，在第二高温过程(8)与高温水处理过程(6)之间设有用于传热的热交换介质(10)，在其到达水处理过程时的过程温度为60℃至110℃；并且作为高温水处理过程(6)采用蒸发过程、挥发过程和/或膜蒸馏过程。
2.权利要求1的方法，其中在热交换介质到达水处理过程时的过程温度为70℃至100℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将经处理的水输入到蒸发过程(2)中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挥发过程为多级式挥发方法。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二高温过程(8)为用于造纸或用于食品制造的过程。
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