CN111252834A - 一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离方法，使用废水蒸发分离装置，包括以下步骤：步骤1，将废水转移到废水储箱中；步骤2，将废水储箱中的废水抽取到汽化室中进行汽化，其中，汽化过程是在低温低压状态下进行的，废水汽化后产生蒸汽和二次废水，二次废水回流至废水储箱中，蒸汽进入凝水室进行冷凝；步骤3，重复步骤2直至废水储箱中的废水达到浓缩要求；其中，所述汽化过程是制冷剂经压缩后放热提供的热源，所述蒸汽进入凝水室进行冷凝的过程是制冷剂放热后回流提供的冷源。本发明提供的基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离方法，整个流程能效比高,且不需要外部热源加热步骤，工艺流程简单。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离方法。
背景技术
目前市面上的废水零排放尤其是脱硫废水技术，一般在最后固液分离之前，需要对废水进行浓缩，常用的方法有渗透包括纳滤、反渗透、正渗透等以及蒸发比如低压多效蒸发等等，这些分离方法的成本很高，而且占地大、工艺流程复杂、耗能高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置及捆绑系统，以解决上述的至少一个技术问题。
本申请的一个技术方案为：一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，包括汽化室、凝水室和连通管，所述连通管的一端与所述汽化室的顶部连接，另一端与所述凝水室的顶部连接，所述汽化室内设置有冷凝管，所述凝水室内设置有蒸发管，冷凝管位置较高的一端通过压缩机与蒸发管位置较高的一端连接，所述冷凝管的另一端连接有储液器，所述储液器未与所述冷凝管连接的一端通过节流阀与所述蒸发管的另一端连接；所述汽化室的底端设置有导流管，所述导流管未与所述汽化室连接的一端连接有废水储箱，所述废水储箱连接有污水提升泵，所述汽化室内位于所述冷凝管的上方设置有喷淋装置，所述污水提升泵通过供水管与所述喷淋装置连接，所述喷淋装置的上方设置有挡水板；所述凝水室的顶部连接有真空泵，底部连接有冷凝水提升泵。
优选的，汽化室的底部安装有电加热器。
优选的，所述汽化室和凝水室的底端安装有排污口。
优选的，所述汽化室内设置有第一支撑、第二支撑、第三支撑和第四支撑；所述第四支撑靠近所述喷淋装置水平设置，边缘位置与所述汽化室的内壁有间距；所述第二支撑位于所述第四支撑的上方，边缘位置与所述汽化室的内壁连接，中间位置形成中空结构；所述第三支撑竖直设置，一端与所述第二支撑连接，另一端与所述第四支撑连接；所述第一支撑位于第二支撑的上方，边缘位置与所述汽化室的内壁连接；所述第一支撑、第二支撑、第三支撑和所述第四支撑上均均匀设置有挡水板。
可选的，所述喷淋装置为喷头。
优选的，所述废水储箱和污水提升泵之间设置有阀门；所述导流管上设置有阀门；所述排污口上设置有堵头和\或阀门；所述凝水室和所述冷凝水提升泵之间设置有阀门。
优选的，所述蒸发管和冷凝管内填充有制冷剂。
本发明提供的基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，使用过程如下：
首先将废水抽取至废水储箱中，然后利用污水提升泵将废水储箱中的废水抽到喷淋装置中，喷淋装置将废水雾化后与冷凝光热交换，其中，热交换过程中，大部分废水蒸发，少部分未蒸发的废水回流至废水储箱中，蒸发的水蒸汽绕过挡水板到凝水室，凝水室中的水蒸汽与蒸发管热交换凝结成水储存在凝水室的底部，最后经冷凝水提升泵抽走，这样废水储箱的废水不断地被浓缩，达到预定的浓缩倍数后停止运行。
在使用过程中，为了让废水在低温下汽化，真空泵在凝水室顶部抽走不凝汽体等，使汽化室内处于低压状态，汽化室在低温下汽化，一般的，可将汽化室内抽真空至压强为10kPa，此时废水的沸点在50℃以下，汽化过程的热源采用制冷剂作为热源，制冷剂在冷凝管中被吸热液化，提供废水汽化需要的热量，制冷剂液化后流经储液器，经节流阀变成低温低压液体，在经过蒸发管与凝水室的水蒸汽接触，吸收水蒸汽液化的热量而自身汽化成低温低压气体，该低温低压气体被压缩机压缩成60-65℃的高温高压气体后再次回到冷凝管给废水汽化提供热源，这样制冷剂循环使用为汽化室提供热源，为凝水室提供冷源。
本发明提供的基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，运用制冷剂在汽化室提供水蒸发需要的热源(显热及汽化潜热)，又在凝水室吸收带走水蒸汽凝结所需释放的潜热及过冷的显热，并与真空泵共同制造低压，保证废水在低温下沸腾汽化，整个流程只需要压缩机、真空泵和提升泵消耗电能，与传统的用外部热源提供热能的方式相比，能效比高，能耗低，成本低，且由于不需要设置外部热源，简化了装置的整体结构，占地面积缩小。工艺流程简单。
本申请的另一个技术方案为：一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离方法，使用上述的废水蒸发分离装置，包括以下步骤：步骤1，将废水转移到废水储箱中；步骤2，将废水储箱中的废水抽取到汽化室中进行汽化，其中，汽化过程是在低温低压状态下进行的，废水汽化后产生蒸汽和二次废水，二次废水回流至废水储箱中，蒸汽进入凝水室进行冷凝；步骤3，重复步骤2直至废水储箱中的废水达到浓缩要求；其中，所述汽化过程是制冷剂经压缩后放热提供的热源，所述蒸汽进入凝水室进行冷凝的过程是制冷剂放热后回流提供的冷源。
优选的，汽化过程是在汽化室内抽真空至压强为10kPa、汽化室内温度为60-65℃的状态下进行的。
优选的，所述步骤2后还包括将凝水室冷凝蒸汽产生的废水转移出凝水室。
本发明提供的基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离方法，运用制冷剂在汽化室提供水蒸发需要的热源(显热及汽化潜热)，又在凝水室吸收带走水蒸汽凝结所需释放的潜热及过冷的显热，并与配合汽化室的低温低压环境，保证废水在低温下沸腾汽化，整个流程能效比高,且不需要外部热源加热步骤，工艺流程简单。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置的结构示意图；
图2是图1的局部结构示意图；
其中附图标记：，汽化室1、凝水室2、连通管3、冷凝管4、蒸发管5、压缩机6、储液器7、节流阀8、导流管9、废水储箱10、污水提升泵11、喷淋装置12、供水管13、挡水板14、真空泵15、冷凝水提升泵16、电加热器17、排污口18、第一支撑19、第二支撑20、第三支撑21、第四支撑22。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1，本发明提供了一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，参见图1，包括汽化室1、凝水室2和连通管3，所述连通管的一端与所述汽化室的顶部连接，另一端与所述凝水室的顶部连接，所述汽化室内设置有冷凝管4，所述凝水室内设置有蒸发管5，蒸发管和冷凝管内填充有制冷剂(制冷剂一般为氟利昂)，冷凝管位置较高的一端通过压缩机6与蒸发管位置较高的一端连接，所述冷凝管的另一端连接有储液器7，所述储液器未与所述冷凝管连接的一端通过节流阀8与所述蒸发管的另一端连接；所述汽化室的底端设置有导流管9，所述导流管未与所述汽化室连接的一端连接有废水储箱10，所述废水储箱连接有污水提升泵11，所述汽化室内位于所述冷凝管的上方设置有喷淋装置12，比如喷头，所述污水提升泵通过供水管13与所述喷淋装置连接，所述喷淋装置的上方设置有挡水板14；所述凝水室的顶部连接有真空泵15，底部连接有冷凝水提升泵16。
本发明提供的基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，使用过程如下：
首先将废水抽取至废水储箱中，然后利用污水提升泵将废水储箱中的废水抽到喷淋装置中，喷淋装置将废水雾化后与冷凝光热交换，其中，热交换过程中，大部分废水蒸发，少部分未蒸发的废水回流至废水储箱中，蒸发的水蒸汽绕过挡水板到凝水室，凝水室中的水蒸汽与蒸发管热交换凝结成水储存在凝水室的底部，最后经冷凝水提升泵抽走，这样废水储箱的废水不断地被浓缩，达到预定的浓缩倍数后停止运行。
在使用过程中，为了让废水在低温下汽化，真空泵在凝水室顶部抽走不凝汽体等，使汽化室内处于低压状态，汽化室在低温下汽化，一般的，可将汽化室内抽真空至压强为10kPa，此时废水的沸点在50℃以下，汽化过程的热源采用制冷剂作为热源，制冷剂在冷凝管中被吸热液化，提供废水汽化需要的热量，制冷剂液化后流经储液器，经节流阀变成低温低压液体，在经过蒸发管与凝水室的水蒸汽接触，吸收水蒸汽液化的热量而自身汽化成低温低压气体，该低温低压气体被压缩机压缩成60-65℃的高温高压气体后再次回到冷凝管给废水汽化提供热源，这样制冷剂循环使用为汽化室提供热源，为凝水室提供冷源。
本发明提供的基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，运用制冷剂在汽化室提供水蒸发需要的热源(显热及汽化潜热)，又在凝水室吸收带走水蒸汽凝结所需释放的潜热及过冷的显热，并与真空泵共同制造低压，保证废水在低温下沸腾汽化，整个流程只需要压缩机、真空泵和提升泵消耗电能，与传统的用外部热源提供热能的方式相比，能效比高，能耗低，成本低，且由于不需要设置外部热源，简化了装置的整体结构，占地面积缩小。工艺流程简单。
经测试，本发明的能效比可以超过3.0，比目前的多效蒸发装置节约2/3的能耗成本，以下为本装置和现有的多效蒸发装置效果对比表
作为一种较佳的实施方式，汽化室的底部还安装有电加热器17，以补充可能存在的能量损失且可以在汽化室中少部分未蒸发的废水回流至废水储箱前对其二次蒸发，提高废水浓缩效率。
为了便于排污，所述汽化室和凝水室的底端还安装有排污口18，排污口的设置是本领域技术人员熟知的，此处不再赘述。
为了便于控制，所述废水储箱和污水提升泵之间设置有阀门；所述导流管上设置有阀门；所述排污口上设置有堵头和\或阀门；所述凝水室和所述冷凝水提升泵之间设置有阀门。
作为一种较佳的实施方式，参见图2，所述汽化室内设置有第一支撑19、第二支撑20、第三支撑21和第四支撑22；所述第四支撑靠近所述喷淋装置水平设置，边缘位置与所述汽化室的内壁有间距；所述第二支撑位于所述第四支撑的上方，边缘位置与所述汽化室的内壁连接，中间位置形成中空结构，所述第三支撑竖直设置，一端与所述第二支撑连接，另一端与所述第四支撑连接；所述第一支撑位于第二支撑的上方，边缘位置与所述汽化室的内壁连接；所述第一支撑、第二支撑、第三支撑和所述第四支撑上均均匀设置有挡水板。该结构，对喷溅的水形成多层多角度阻挡，挡水效果好，且由于第四支撑上的挡板和第三支撑的挡板形成中空结构，与第一支撑上的挡板不存在复叠，使得的蒸汽能够在第四支撑的底部和两侧均能向上运行，在达到挡水的目的的同时，蒸汽转移的效率高。第四支撑上的挡板和第一支撑上的挡板还可以错位设置或者向不同方向倾斜设置，尤其是倾斜设置，可以增加蒸汽的通过空间，且第四支撑上的挡板有倾斜向上的水滴经过后会被第一支撑上的挡板阻挡，挡水效果不会受影响，并且水滴经过倾斜的挡板阻挡后在重力作用沿着挡板下落聚集后更利于阻挡的水滴下落。
实施例2，本发明还提供了一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离方法，该方使用上述的废水蒸发分离装置，包括以下步骤：步骤1，将废水转移到废水储箱中；步骤2，将废水储箱中的废水抽取到汽化室中进行汽化，其中，汽化过程是在低温低压状态下进行的，废水汽化后产生蒸汽和二次废水，二次废水回流至废水储箱中，蒸汽进入凝水室进行冷凝；步骤3，重复步骤2直至废水储箱中的废水达到浓缩要求；所述汽化过程是制冷剂经压缩后放热提供的热源，所述蒸汽进入凝水室进行冷凝的过程是制冷剂放热后回流提供的冷源。其中，汽化过程是在汽化室内抽真空至压强为10kPa左右、汽化室内温度为60-65℃的状态下进行的，在所述步骤2后还包括将凝水室冷凝蒸汽产生的废水转移出凝水室。
该方法，运用制冷剂在汽化室提供水蒸发需要的热源(显热及汽化潜热)，又在凝水室吸收带走水蒸汽凝结所需释放的潜热及过冷的显热，并与配合汽化室的低温低压环境，保证废水在低温下沸腾汽化，整个流程能效比高,且不需要外部热源加热步骤，工艺流程简单。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，第一、第二等词语只是用于名称的区分，不是对技术术语的限制，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，包括汽化室(1)、凝水室(2)和连通管(3)，所述连通管的一端与所述汽化室的顶部连接，另一端与所述凝水室的顶部连接，其特征在于，
所述汽化室内设置有冷凝管(4)，所述凝水室内设置有蒸发管(5)，冷凝管位置较高的一端通过压缩机(6)与蒸发管位置较高的一端连接，所述冷凝管的另一端连接有储液器(7)，所述储液器未与所述冷凝管连接的一端通过节流阀(8)与所述蒸发管的另一端连接；
所述汽化室的底端设置有导流管(9)，所述导流管未与所述汽化室连接的一端连接有废水储箱(10)，所述废水储箱连接有污水提升泵(11)，所述汽化室内位于所述冷凝管的上方设置有喷淋装置(12)，所述污水提升泵通过供水管(13)与所述喷淋装置连接，所述喷淋装置的上方设置有挡水板(14)；
所述凝水室的顶部连接有真空泵(15)，底部连接有冷凝水提升泵(16)。
2.根据权利要求1所述的一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，其特征在于，汽化室的底部安装有电加热器(17)。
3.根据权利要求2所述的一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，其特征在于，所述汽化室和凝水室的底端安装有排污口(18)。
4.根据权利要求1所述的一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，其特征在于，所述汽化室内设置有第一支撑(19)、第二支撑(20)、第三支撑(21)和第四支撑(22)；
所述第四支撑靠近所述喷淋装置水平设置，边缘位置与所述汽化室的内壁有间距；
所述第二支撑位于所述第四支撑的上方，边缘位置与所述汽化室的内壁连接，中间位置形成中空结构；
所述第三支撑竖直设置，一端与所述第二支撑连接，另一端与所述第四支撑连接；
所述第一支撑位于第二支撑的上方，边缘位置与所述汽化室的内壁连接；
所述第一支撑、第二支撑、第三支撑和所述第四支撑上均均匀设置有挡水板。
5.根据权利要求1所述的一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，其特征在于，所述喷淋装置为喷头。
6.根据权利要求1所述的一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，其特征在于，所述废水储箱和污水提升泵之间设置有阀门；
所述导流管上设置有阀门；
所述排污口上设置有堵头和\或阀门；
所述凝水室和所述冷凝水提升泵之间设置有阀门。
7.根据权利要求1所述的一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离装置，其特征在于，所述蒸发管和冷凝管内填充有制冷剂。
8.一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离方法，其特征在于，使用权利要求1-7任一项所述的废水蒸发分离装置，包括以下步骤：
步骤1，将废水转移到废水储箱中；
步骤2，将废水储箱中的废水抽取到汽化室中进行汽化，其中，汽化过程是在低温低压状态下进行的，废水汽化后产生蒸汽和二次废水，二次废水回流至废水储箱中，蒸汽进入凝水室进行冷凝；
步骤3，重复步骤2直至废水储箱中的废水达到浓缩要求；
其中，所述汽化过程是制冷剂经压缩后放热提供的热源，所述蒸汽进入凝水室进行冷凝的过程是制冷剂放热后回流提供的冷源。
9.根据权利要求8所述的一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离方法，其特征在于，汽化过程是在汽化室内抽真空至压强为10kPa、汽化室内温度为60-65℃的状态下进行的。
10.根据权利要求8所述的一种基于制冷剂循环的低能耗废水蒸发分离方法，其特征在于，
所述步骤2后还包括将凝水室冷凝蒸汽产生的废水转移出凝水室。
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