CN103496750B - 一种综合利用热泵系统浓缩含盐废水并回收淡水的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种综合利用热泵系统浓缩含盐废水并回收淡水的系统，包括凝结水回收系统、浓缩蒸发系统、含盐废水收集池、热泵系统和浓缩循环池，热泵系统的冷端与凝结水回收系统连通，热泵系统的热端分别与浓缩蒸发系统和浓缩循环池相连接，浓缩循环池还分别与浓缩蒸发系统和含盐废水收集池相连接。该系统利用热泵热端加热低浓度含盐废水，将升温的含盐废水在冷却塔内喷淋蒸发浓缩，产生可回收钠盐的高浓度盐水；利用热泵系统冷端产生冷水，喷淋冷却塔，与蒸发过程中产生的高温湿空气进行热湿交换冷凝回收水蒸汽，产生可供工业利用的淡水。该系统充分利用了热泵机组的原理和特点，通过利用少量的电能，实现了低浓度废盐水的回收利用。

Description

一种综合利用热泵系统浓缩含盐废水并回收淡水的系统

技术领域

本发明属于盐水蒸发浓缩及淡水冷凝回收技术领域，涉及一种浓缩含盐废水并回收淡水的系统，特别涉及一种综合利用热泵系统浓缩含盐废水并回收淡水的系统。 

背景技术

盐水蒸发浓缩及淡水回收的主要方法包括蒸馏法、膜法、结晶法、溶剂萃取法、离子交换法等。蒸馏法可分为多级闪蒸（MSF）、多效蒸发（MED）、压汽蒸馏（VC）。膜法回收盐技术从过程原理上分主要有反渗透（RO）、电渗（ED）、纳滤（NF）、膜蒸馏（MD）。但这些方法中所采用的系统结构复杂、运行不稳定，成本较高。 

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、运行稳定、充分利用热泵系统冷热端的综合利用热泵系统浓缩含盐废水并回收淡水的系统。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种综合利用热泵系统浓缩含盐废水并回收淡水的系统，包括凝结水回收系统、浓缩蒸发系统、含盐废水收集池、热泵系统和浓缩循环池，热泵系统的冷端与凝结水回收系统连通，热泵系统的热端分别与浓缩蒸发系统和浓缩循环池相连接，浓缩循环池还分别与浓缩蒸发系统和含盐废水收集池相连接。

本发明系统将热泵技术与蒸发冷却技术结合用于含盐废水的回收利用。利用热泵热端加热低浓度含盐废水，并将温度升高的含盐废水在冷却塔内喷淋蒸发浓缩，产生可回收钠盐的高浓度盐水；同时利用热泵系统冷端产生冷水，将冷水在冷却塔内喷淋，与蒸发过程中产生的高温湿空气进行热湿交换冷凝回收水蒸汽，产生可供工业利用的淡水。该系统充分利用了热泵机组的原理和特点，通过利用少量的电能，实现了低浓度废盐水的回收利用。

附图说明

图1是本发明系统的结构示意图。

1.凝结水回收系统，2.浓缩蒸发系统，3.凝水收集池，4.第一管道，5.第一调节阀，6.第二调节阀，7.自来水输送管，8.第二管道，9.余热换热器，10.第三调节阀，11.热泵系统，12.第四调节阀，13.第五调节阀，14.第三管道，15.第六调节阀，16.浓缩循环池，17.第七调节阀，18.第八调节阀，19.第四管道，20.含盐废水收集池，21.第五管道，22.第六管道，23.第七管道，24.第八管道，25.第九管道，26.第十管道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明综合利用热泵浓缩含盐废水并回收淡水的系统，包括凝结水回收系统1，凝结水回收系统1通过第一管道4与热泵系统11的冷端相连接，第一管道4还与自来水输送管7相连接；凝结水回收系统1与凝水收集池3相连接，凝水收集池3通过第二管道8与热泵系统11的冷端相连接，第二管道上安装有第一调节阀5；热泵系统11的热端通过第六管道22与余热换热器9连通，余热换热器9通过第九管道25与浓缩蒸发系统2连通；热泵系统11的热端通过第三管道14与浓缩循环池16相连接，第三管道14上、沿从热泵系统11到浓缩循环池16的方向依次安装有第四调节阀12和第六调节阀15；第三管道14与第八管道24的一端相连接，第八管道24的另一端与第九管道25相连接，第八管道24与第三管道14的连接处位于第四调节阀12和第六调节阀15之间；第八管道24上、沿从第三管道14到第九管道25的方向依次设有第五调节阀13和第二调节阀6；第六管道22与第七管道23的一端相连接，第七管道23的另一端与第八管道24相连接，第七管道23与第八管道24的连接处位于第五调节阀13和第二调节阀6之间；浓缩循环池16通过第十管道26与浓缩蒸发系统2连通，浓缩循环池16通过第五管道21与含盐废水收集池20相连接，第五管道21上设有第七调节阀17，浓缩循环池16通过第四管道19接下一工艺流程，第四管道19上安装有第八调节阀18。

浓缩循环池16与第六调节阀15之间的第三管道14上安装有水泵；凝水收集池3与第一调节阀5之间的第二管道8上安装有另一台水泵。

第一调节阀5、第二调节阀6、第三调节阀10、第四调节阀12、第五调节阀13、第六调节阀15、第七调节阀17和第八调节阀18均为手动流量调节阀。

热泵系统11主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等组成。其主要特点是热端（冷凝器侧）在制取45～50℃热水的同时冷端（蒸发器侧）能够制取9～15℃的冷水。热泵系统11热端加热低浓度含盐废水，热泵系统11冷端产生冷水，用于回收浓缩蒸发系统2中产生的高湿度空气中的水蒸汽。

浓缩蒸发系统2由浓缩蒸发塔、蒸汽换热器、热泵系统冷凝器、浓缩循环池16、含盐废水收集池20、浓缩循环泵等组成。系统运行流程为：打开第四调节阀12和第六调节阀15，关闭第五调节阀13，浓缩循环池16内的盐水在泵的作用下从浓缩循环池16流出进入热泵系统11冷凝器侧被加热变为高温盐水；从冷凝器侧流出的高温盐水进入浓缩蒸发塔从喷头喷出形成液体颗粒。液体颗粒在浓缩蒸发塔内与从塔底部进入的低温空气（相对高温盐水）进行热湿交换，液体颗粒的水分蒸发进入到空气中，并从液体颗粒中吸收热量使得液体颗粒温度降低。降温后的液体颗粒在浓缩蒸发塔底部被收集再次回流到浓缩循环池16。随着盐水的循环流动，浓缩循环池16内的盐水浓度会不断升高，当达到生产工艺需求浓度时，打开第八调节阀18，将部分高浓度盐水通过第四管道19送至下一工艺流程。含盐废水收集池20及时对浓缩循环池16进行补水以保证蒸发浓缩过程的连续性。浓缩过程中产生的高湿度空气送至凝结水回收系统1。

凝结水回收系统1由凝结水回收塔、热泵系统冷水换热器、凝水收集池3、自来水换热器等组成。其工作流程为：凝水收集池3内的水在泵的作用下进入热泵系统11蒸发器侧降温；从热泵系统11蒸发器侧流出的低温水进入凝水回收塔喷淋形成水滴颗粒。水滴颗粒在凝水回收塔内与热湿空气进行热湿交换，使得空气中的水蒸气凝结。升温后的水滴颗粒与凝结水在浓缩蒸发塔底部被收集再次回流到凝水收集池3。当凝水收集池3内的凝水过多时，将淡水提供给用户，以保证回收工艺连续运行。

本系统主要运行流程包括：热泵余热换热器二次加热有凝水回收模式、余热换热器一次加热有凝水回收模式。

热泵余热换热器二次加热有凝水回收模式：

当浓缩循环池16进入第三管道14的水温低于35℃时运行此模式。此时，打开第四调节阀12和第六调节阀15，关闭第五调节阀13、、第三调节阀10和第二调节阀6，浓缩循环池16内的盐水在泵的作用下从浓缩循环池16流出进入热泵系统11冷凝器侧被加热变为高温盐水；从热泵冷凝器侧流出的高温盐水再次通过第六管道22进入余热换热器9进行二次加热，从余热换热器9流出的高温盐水通过第九管道25进入浓缩蒸发塔。盐水从蒸发塔喷头喷出形成液体颗粒。液体颗粒在浓缩蒸发塔内与从塔底部进入的低温空气（相对高温盐水）进行热湿交换，液体颗粒的水分蒸发进入到空气中，并从液体颗粒中吸收热量使得液体颗粒温度降低。降温后的液体颗粒在浓缩蒸发塔底部被收集再次通过第十管道26回流到浓缩循环池16。随着盐水的循环流动，浓缩循环池16内的盐水浓度会不断升高，当达到生产工艺需求浓度时，打开第八调节阀18，将部分高浓度盐水通过第四管道19送至下一工艺流程。含盐废水收集池20及时对浓缩循环池16进行补水以保证蒸发浓缩过程的连续性。浓缩过程中产生的高湿度空气送至凝结水回收系统1。

凝水收集池3内的水在泵的作用下通过第二管道8进入热泵系统11蒸发器侧降温；从热泵系统11蒸发器侧流出的低温水通过第一管道4进入凝水回收塔喷淋形成水滴颗粒。水滴颗粒在凝水回收塔内与热湿空气进行热湿交换，使得湿空气中的水蒸气凝结。升温后的水滴颗粒与凝结水在浓缩蒸发塔底部被收集再次回流到凝水收集池3。当凝水收集池3内的凝水过多时，将淡水提供给用户，以保证回收工艺连续运行。

余热换热器9一次加热有凝水回收模式：

当浓缩循环池16进入第三管道14的水温高于35℃时运行此模式。此时，热泵关闭，凝水回收系统水泵关闭，打开第六调节阀15、第五调节阀13和第三调节阀10，关闭第二调节阀6和第四调节阀12，浓缩循环池16内的盐水在泵的作用下从浓缩循环池16流出经过第三管道14、第七管道23进入余热换热器9进行加热，从余热换热器9流出的高温盐水通过第九管道25进入浓缩蒸发塔。降温后的液体颗粒在浓缩蒸发塔底部被收集再次通过第十管道26回流到浓缩循环池16。随着盐水的循环流动，浓缩循环池16内的盐水浓度会不断升高，当达到生产工艺需求浓度时，打开第八调节阀18，将部分高浓度盐水通过第四管道19送至下一工艺流程。含盐废水收集池20及时对浓缩循环池16进行补水以保证蒸发浓缩过程的连续性。浓缩过程中产生的高湿度空气直接排放到大气中。

本发明系统的创新点是同时利用热泵系统11的冷热端，即用热端对低浓度盐水加热使其蒸发得到浓盐水，同时用冷端对盐水蒸发过程中产生的高温湿空气进行降温凝结回收淡水，是一种高效节能的对工业产低浓度含盐废水进行综合利用的系统。热泵系统11通过消耗少量的电能，在冷端（蒸发器侧）吸收热能，并在热端（冷凝器侧）释放热能。实际应用中，热端释放的热能通常用于冬季供暖，冷端吸收的热能用于夏季空调。

本发明系统蒸发过程需要的热量来自于淡水回收过程放出的热量，系统中冷量、热量充分利用，减少了其他能源的消耗。与传统的含盐水蒸发浓缩及淡水回收系统，如蒸馏法、膜法、结晶法、溶剂萃取法、离子交换法等方法中所采用的系统相比，本发明系统构成简单、可靠、经济。 

Claims (4)

1.一种综合利用热泵系统浓缩含盐废水并回收淡水的系统，包括凝结水回收系统（1）、浓缩蒸发系统（2）、含盐废水收集池（20）、热泵系统（11）和浓缩循环池（16），其特征在于，所述热泵系统（11）的冷端与凝结水回收系统（1）连通，热泵系统（11）的热端分别与浓缩蒸发系统（2）和浓缩循环池（16）相连接，浓缩循环池（16）还分别与浓缩蒸发系统（2）和含盐废水收集池（20）相连接；

所述凝结水回收系统（1）通过第一管道（4）与热泵系统（11）的冷端相连接；凝结水回收系统（1）与凝水收集池（3）相连接，凝水收集池（3）通过第二管道（8）与热泵系统（11）的冷端相连接，第二管道（8）上安装有第一调节阀（5）；热泵系统（11）的热端通过第六管道（22）与余热换热器（9）连通，余热换热器（9）通过第九管道（25）与浓缩蒸发系统（2）连通；热泵系统（11）的热端通过第三管道（14）与浓缩循环池（16）相连接，第三管道（14）上、沿从热泵系统（11）到浓缩循环池（16）的方向依次安装有第四调节阀（12）和第六调节阀（15）；第三管道（14）与第八管道（24）的一端相连接，第八管道（24）的另一端与第九管道（25）相连接，第八管道（24）与第三管道（14）的连接处位于第四调节阀（12）和第六调节阀（15）之间；第八管道（24）上、沿从第三管道（14）到第九管道（25）的方向依次设有第五调节阀（13）和第二调节阀（6）；第六管道（22）与第七管道（23）的一端相连接，第七管道（23）的另一端与第八管道（24）相连接，第七管道（23）与第八管道（24）的连接处位于第五调节阀（13）和第二调节阀（6）之间；浓缩循环池（16）通过第十管道（26）与浓缩蒸发系统（2）连通，浓缩循环池（16）与含盐废水收集池（20）相连接，浓缩循环池（16）通过第四管道（19）接下一工艺流程。

2.根据权利要求1所述综合利用热泵系统浓缩含盐废水并回收淡水的系统，其特征在于，第一管道（4）还与自来水输送管（7）相连接。

3.根据权利要求1所述综合利用热泵系统浓缩含盐废水并回收淡水的系统，其特征在于，所述的第四管道（19）上安装有第八调节阀（18）。

4.根据权利要求1所述综合利用热泵系统浓缩含盐废水并回收淡水的系统，其特征在于，所述的浓缩循环池（16）与第六调节阀（15）之间的第三管道（14）上安装有水泵；凝水收集池（3）与第一调节阀（5）之间的第二管道（8）上安装有另一台水泵。