CN111960488B - 污水处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理装置，包括恒温加热箱、蒸发箱、若干片散热片、蒸汽管道、冷凝器、吸水管、回流泵，散热片包括输入端和输出端，吸水管与散热片的输入端连接，若干个散热片的输出端汇集并与回流泵连通；恒温加热箱将待处理污水加热至一定温度，泵体带动吸水管将污水分流至若干片散热片中进行蒸发，蒸发后的气体沿蒸汽管道流入冷凝器冷却，未蒸发的液体通过回流泵作用流回恒温加热箱。采用恒温加热箱加热到一定温度，无需采用高温高压或负压的方式进行蒸发净化，另一方面，避免污水中的有机物会在高温高压下蒸发，提高污水的净化效果，使盐类污染物在恒温加热箱沉淀并结晶，方便清理。本发明还公开了一种污水处理方法。

Description

污水处理装置及方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种污水处理装置及方法。

背景技术

目前，污水是各行各业发展的产生物之一，存在于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域。如何对污水进行有效的处理成为当今社会急需解决的问题。

技术文献1公开了一种污水处理蒸发装置。其主体结构包括高压电场蒸发筒、引风系统、冷凝余热节能回收系统和等离子净化系统构成。本发明仅依靠放电系统对罐体蒸发器作用就可以完成水处理和固废物的分离。

技术文献2公开了一种高浓污水加速蒸发设备，包括支撑架和布水装置，所述布水装置包括外壳，在所述外壳内沿所述外壳的纵向轴线设置有双输出轴电机，在所述双输出轴电机的第一输出轴上设置有风机，在所述双输出轴电机的第二输出轴上设置有破碎叶轮。本发明提供的高浓污水蒸发装置通过高速旋转的破碎叶轮，将超饱和高浓污水破碎成微细颗粒，经风机送到空中进行蒸发，本申请中的破碎雾化方式，利用机械破碎雾化代替了高压泵喷嘴喷射雾化，不但降低了蒸发的成本，还避免了喷嘴污堵、结垢和腐蚀等缺陷。

技术文献3公开的是一种三效蒸发系统用浓缩液储罐及三效蒸发系统，属于浓缩技术领域，所述浓缩液储罐罐体上部设置有开孔；在罐体上架设隔板，隔板上安装转轴座；所述转轴座上安装有风叶轴和搅拌轴；所述罐体外壁上设置有蒸汽通道；蒸汽通道与蒸汽排管相连，在蒸汽排管上安装有空气泵。一种三效蒸发系统，其中所述加热泵通过管道连接浓缩液储罐，蒸汽经浓缩液储罐罐体上部进入蒸汽通道，之后蒸汽进入蒸汽排管，再通过废气排管进入冷凝器或加热泵。本发明提供的浓缩液储罐及三效蒸发系统，结构简易，易于安装操作，利用蒸汽的作用，对浓缩液储罐进行加热和搅拌处理，避免污水浓缩液出现结晶现象，能够有效提高浓缩液储罐的储存作用，提高经济效益。

上述技术文献存在现有技术中关于污水处理的缺陷：

1、市面上的污水处理设施一般会采用高温高压的方式蒸发待处理污水，以完成对于污水的净化，成本大且维护不便，更重要的是，污水中的有机物会在高温高压下蒸发，污水处理的效果差；

2、市面上的污水处理方法处理污水的速度较慢，效率低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种污水处理装置及方法，其能解决污水处理效果差及速度较慢的问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种污水处理装置，包括恒温加热箱、蒸发箱、若干片包含纳米纤维膜的散热片、蒸汽管道、冷凝器、吸水管、回流泵，所述恒温加热箱与所述蒸发箱连通，所述散热片分布于所述蒸发箱内，所述蒸发箱的上部与所述蒸汽管道连通，所述蒸汽管道与所述冷凝器连通，所述散热片包括输入端和输出端，所述吸水管与所述散热片的输入端连接，若干个所述散热片的输出端汇集并与所述回流泵连通，所述回流泵与所述恒温加热箱连通；所述恒温加热箱将待处理污水加热至一定温度，，所述散热片通过表面的纳米纤维膜进行过滤并挥发水汽，泵体带动所述吸水管将污水分流至若干片散热片中进行蒸发，蒸发后的气体沿所述蒸汽管道流入所述冷凝器冷却，未蒸发的液体通过所述回流泵作用流回所述恒温加热箱。

进一步地，所述恒温加热箱的加热温度为20-80℃。

进一步地，所述散热片包括两层蒸发膜，两层蒸发膜之间形成液体流道，蒸汽沿所述蒸发膜挥发。

进一步地，所述蒸发膜的材质为高疏水材料。

进一步地，所述蒸发膜上覆盖有纳米纤维层。

进一步地，所述纳米纤维层的孔径为5-60nm。

一种污水处理方法，应用于污水处理装置，污水处理装置包括恒温加热箱、蒸发箱、若干片散热片、蒸汽管道、冷凝器、吸水管、回流泵，所述恒温加热箱与所述蒸发箱连通，所述散热片分布于所述蒸发箱内，所述蒸发箱的上部与所述蒸汽管道连通，所述蒸汽管道与所述冷凝器连通，所述散热片包括输入端和输出端，所述吸水管与所述散热片的输入端连接，若干个所述散热片的输出端汇集并与所述回流泵连通，所述回流泵与所述恒温加热箱连通，其特征在于，包括以下步骤：

污水注入步骤：将污水注入恒温加热箱中，加热至20-80℃；

污水分流步骤：加热后的污水沿吸水管分流并进入各散热片的输入端；

蒸发步骤：加热后的污水在散热片流动，部分污水沿散热片的表面挥发形成水蒸气，水蒸气沿蒸汽管道排出；

回流步骤：污水沿散热片的输出端排出，经回流泵运作汇入恒温加热箱；

检测步骤：检测污水的结晶度是否满足要求，若是，执行下一步，若否，返回污水注入步骤；

排出步骤：将污水的剩余部分排出。

进一步地，在所述污水注入步骤中：将污水加热至60-80℃并保温。

进一步地，还包括储水步骤：将蒸汽管道内的水蒸气排入冷凝器中，通过真空泵将冷凝后的水排出。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

所述蒸发箱的上部与所述蒸汽管道连通，所述蒸汽管道与所述冷凝器连通，所述散热片包括输入端和输出端，所述吸水管与所述散热片的输入端连接，若干个所述散热片的输出端汇集并与所述回流泵连通，所述回流泵与所述恒温加热箱连通；所述恒温加热箱将待处理污水加热至一定温度，泵体带动所述吸水管将污水分流至若干片散热片中进行蒸发，蒸发后的气体沿所述蒸汽管道流入所述冷凝器冷却，未蒸发的液体通过所述回流泵作用流回所述恒温加热箱。一方面采用恒温加热箱加热至一定温度，无需采用高温高压的方式进行蒸发净化，解决了成本大且维护不便的问题，另一方面，避免污水中的有机物会在高温高压下蒸发，提高污水的净化效果，使有机物在恒温加热箱沉淀并结晶，方便清理，通过若干片散热片进行污水蒸发，蒸发效果好。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明污水处理装置中一较佳实施例的结构示意图；

图2为所示污水处理方法的流程图；

图3为散热片中一较佳实施例的立体图；

图4为散热片中A处的局部放大图；

图5为散热片中B处的局部放大图；

图6为散热片的另一立体图；

图7为散热片的又一立体图；

图8为图7所示散热片中C处的局部放大图；

图9为图7所示散热片中D处的局部放大图。

图中：1000、待处理污水；100、恒温加热箱；200、蒸发箱；300、散热片；10、主体；11、中部通孔；12、吸出端；121、连通孔；122、柱形通孔；123、凸起台；124、凹陷槽；13、吸入端；14、侧部安装孔；15、侧部卡扣槽；16、框型安装槽；20、框型安装结构；40、压紧条；41、卡扣凸起；400、蒸汽管道；500、冷凝器；600、吸水管；700、回流泵。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一种污水处理装置，包括恒温加热箱100、蒸发箱 200、若干片包含纳米纤维膜的散热片300、蒸汽管道400、冷凝器 500、吸水管600、回流泵700，所述恒温加热箱100与所述蒸发箱 200连通，所述散热片300通过表面的纳米纤维膜进行过滤并挥发水汽，所述散热片300分布于所述蒸发箱200内，所述蒸发箱200的上部与所述蒸汽管道400连通，所述蒸汽管道400与所述冷凝器500连通，所述散热片300包括输入端和输出端，所述吸水管600与所述散热片300的输入端连接，若干个所述散热片300的输出端汇集并与所述回流泵700连通，所述回流泵700与所述恒温加热箱100连通；所述恒温加热箱100将待处理污水1000加热至一定温度，泵体带动所述吸水管600将污水分流至若干片散热片300中进行蒸发，蒸发后的气体沿所述蒸汽管道400流入所述冷凝器500冷却，未蒸发的液体通过所述回流泵700作用流回所述恒温加热箱100。一方面采用恒温加热箱100加热至一定温度，无需采用高温高压的方式进行蒸发净化，解决了成本大且维护不便的问题，另一方面，避免污水中的有机物会在高温高压下蒸发，提高污水的净化效果，使有机物在恒温加热箱沉淀并结晶，方便清理，通过若干片散热片300进行污水蒸发，蒸发效果好。

具体的，在实际应用中，恒温加热箱100设置有进水电磁阀，通过PLC控制并设有水量过低和过高的限位开关，为污水的排入提供便利。

具体的，关于散热片的相关结构，说明如下：

请参阅图3-9，散热片包括主体10及两个分布于主体10两侧的蒸发膜，所述主体10的中部设有中部通孔11，所述主体10的两端分别设置有吸出端12及吸入端13，所述吸出端12与所述吸入端13 结构相同，所述吸出端12还设置有连通孔121、柱形通孔122、凸起台123、凹陷槽124，所述柱形通孔122贯穿所述吸出端12，所述连通孔121分别与所述柱形通孔122和所述中部通孔11连通，所述凸起台123、凹陷槽124分布于所述柱形通孔122两侧；两个所述蒸发膜与所述中部通孔11形成流动空间，污水沿所述吸入端13流入流动空间后，沿所述吸出端12流出。水不能沿所述蒸发膜通过，气体可沿所述蒸发膜通过，所述蒸发膜的材质为高疏水材料。所述蒸发膜上覆盖有纳米纤维层。所述纳米纤维层的孔径为5-60nm。高疏水材料避免水沿散热片300流出，但气体分子沿高疏水材料排出并通过纳米纤维层过滤后，再进行水汽汇总，极大的提高了净化效果。

具体的，所述散热片还包括若干个压紧条40，散热片的侧部设置有若干个侧部安装孔14。所述主体10的两侧设置有若干个侧部卡扣槽15，所述压紧条40的两端设置有卡扣凸起41，所述卡扣凸起 41卡扣于所述侧部卡扣槽15，所述压紧条40贴合于所述蒸发膜。若干个所述压紧条40平行设置。所述凸起台123呈圆环状，所述凹陷槽124与所述凸起台123相匹配。所述散热片还包括框型安装结构 20，所述主体10还设有框型安装槽16，所述框型安装槽16分布于所述中部通孔11外侧，所述框型安装结构20固定安装于所述框型安装槽16，所述蒸发膜固定于所述框型安装结构20上。所述主体10 呈矩形，所述吸出端12呈环形。所述吸出端12和所述吸入端13的数量相同，所述吸出端12的数量为两个。

优选的，所述恒温加热箱100的加热温度为20-80℃。恒温加热箱100内设有水位过低报警器，水位过低报警器安装于距离恒温加热箱100底部一定距离3-5cm的高度，当水位过低时，发出报警，管理人员方便管控并及时通入污水。同理，恒温加热箱100内设有水位过高报警器。具体的，所述恒温加热箱100的加热温度为60-80℃，将污水加热至60-80℃并保温，需要说明是，水蒸发可以在任何温度下发生的，比如杯子中的水过一段时间再看的话，在常温下也会发现水量减少，故温度只是会起到影响水蒸发快慢的问题，在日常生活中，大气是混合物，所以水蒸气分压小于0.1MPa，暴露在大气下的水汽化所需温度小于100℃，当温度小于100℃但大于汽化所需温度时，只在水与空气的界面上汽化，即蒸发，在本申请中，通过将污水的温度设定在60-80℃，一方面保障蒸发净化，另一方面尽量避免有机物蒸发，在两者之间找到一种平衡，使污水中的纯净部分尽量通过水汽的形式散发出来，而剩余部分的有机物和盐类则通过浓缩和结晶沉淀的方式进行处理，这与常规技术中的高温高压蒸发净化是完全不同的，具有更好的净化效果。

优选的，所述散热片300包括两层蒸发膜，两层蒸发膜之间形成液体流道，蒸汽沿所述蒸发膜挥发。具体的，所述蒸发膜的材质为高疏水材料。所述蒸发膜上覆盖有纳米纤维层。所述纳米纤维层的孔径为5-60nm。高疏水材料避免水沿散热片300流出，但气体分子沿高疏水材料排出并通过纳米纤维层过滤后，再进行水汽汇总，极大的提高了净化效果。

请参阅图2，一种污水处理方法，应用于污水处理装置，污水处理装置包括恒温加热箱100、蒸发箱200、若干片散热片300、蒸汽管道400、冷凝器500、吸水管600、回流泵700，恒温加热箱100与蒸发箱200连通，散热片300分布于蒸发箱200内，蒸发箱200的上部与蒸汽管道400连通，蒸汽管道400与冷凝器500连通，散热片 300包括输入端和输出端，吸水管600与散热片300的输入端连接，若干个散热片300的输出端汇集并与回流泵700连通，回流泵700与恒温加热箱100连通；恒温加热箱100将待处理污水1000加热至一定温度，泵体带动吸水管600将污水分流至若干片散热片300中进行蒸发，蒸发后的气体沿蒸汽管道400流入冷凝器500冷却，未蒸发的液体通过回流泵700作用流回恒温加热箱100，包括以下步骤：

污水注入步骤：将污水注入恒温加热箱中，加热至20-80℃；在所述污水注入步骤中：将污水加热至60-80℃并保温。

污水分流步骤：加热后的污水沿吸水管分流并进入各散热片的输入端；

蒸发步骤：加热后的污水在散热片流动，部分污水沿散热片的表面挥发形成水蒸气，水蒸气沿蒸汽管道排出；

回流步骤：污水沿散热片的输出端排出，经回流泵运作汇入恒温加热箱；

检测步骤：检测污水的结晶度是否满足要求，若是，执行下一步，若否，返回污水注入步骤；

排出步骤：将污水的剩余部分排出。

储水步骤：将蒸汽管道内的水蒸气排入冷凝器中，通过真空泵将冷凝后的水排出。

技术效果：

1、通过将污水的温度设定在60-80℃，一方面保障蒸发净化，另一方面尽量避免有机物蒸发，在两者之间找到一种平衡，使污水中的纯净部分尽量通过水汽的形式散发出来，而剩余部分的有机物则通过浓缩和结晶沉淀的方式进行处理。

2、回流步骤保障了污水在流动过程中，一部分以水汽方式净化，另一部分继续保持液体再次通过蒸发进行二次处理，这样来回往复的方式，比单次蒸发具有更好的效果。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种污水处理装置，包括恒温加热箱、蒸发箱、若干片包含纳米纤维膜的散热片、蒸汽管道、冷凝器、吸水管、回流泵，其特征在于：

所述恒温加热箱与所述蒸发箱连通，所述散热片分布于所述蒸发箱内，所述蒸发箱的上部与所述蒸汽管道连通，所述蒸汽管道与所述冷凝器连通，所述散热片包括输入端和输出端，所述吸水管与所述散热片的输入端连接，若干个所述散热片的输出端汇集并与所述回流泵连通，所述回流泵与所述恒温加热箱连通，所述散热片通过纳米纤维膜进行分离并挥发水汽；

所述恒温加热箱将待处理污水加热至一定温度，泵体带动所述吸水管将污水分流至若干片散热片中进行蒸发，蒸发后的气体沿所述蒸汽管道流入所述冷凝器冷却，未蒸发的液体通过所述回流泵作用流回所述恒温加热箱；所述散热片包括两层蒸发膜，两层蒸发膜之间形成液体流道，蒸汽沿所述蒸发膜挥发；所述蒸发膜上覆盖有纳米纤维层；所述纳米纤维层的孔径为5-60nm，所述恒温加热箱的加热温度为20-80℃，所述蒸发膜的材质为高疏水材料。

2.一种污水处理方法，应用于权利要求1的污水处理装置，污水处理装置包括恒温加热箱、蒸发箱、若干片散热片、蒸汽管道、冷凝器、吸水管、回流泵，恒温加热箱与蒸发箱连通，散热片分布于蒸发箱内，蒸发箱的上部与蒸汽管道连通，蒸汽管道与冷凝器连通，散热片包括输入端和输出端，吸水管与散热片的输入端连接，若干个散热片的输出端汇集并与回流泵连通，回流泵与恒温加热箱连通，其特征在于，包括以下步骤：

污水注入步骤：将污水注入恒温加热箱中，将污水加热至60-80℃并保温；

污水分流步骤：加热后的污水沿吸水管分流并进入各散热片的输入端；

蒸发步骤：加热后的污水在散热片流动，部分污水沿散热片的表面挥发形成水蒸气，水蒸气沿蒸汽管道排出；

回流步骤：污水沿散热片的输出端排出，经回流泵运作汇入恒温加热箱；

检测步骤：检测污水的结晶度是否满足要求，若是，执行下一步，若否，返回污水注入步骤；

排出步骤：将污水的剩余部分排出；

储水步骤：将蒸汽管道内的水蒸气排入冷凝器中，通过真空泵将冷凝后的水排出。

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