TWI672272B - 廢液處理系統及其用於廢液處理方法 - Google Patents

Abstract

一種廢液處理系統，其包含盛裝廢液的蒸餾桶、熱泵、真空泵、冷凝器、循環桶以及水泵。熱泵提供熱源對廢液加熱，使廢液產生蒸氣。真空泵抽吸蒸餾桶內的空氣，使蒸餾桶為負壓真空狀態。冷凝器透過真空泵接收蒸氣，使蒸氣冷凝為液態水。液態水流經真空泵後，循環桶接收液態水為回收水。水泵抽吸循環桶內的回收水至熱泵，回收水經熱泵吸熱，流經冷凝器以提供冷卻後，回收水流入循環桶內；藉此，達到兼具環保機能與降低成本的高經濟效益之功效。

Description

廢液處理系統及其用於廢液處理方法

本發明係有關一種廢液處理系統及其用於廢液處理之方法，尤指一種使用真空蒸餾程序之廢液處理系統及其用於廢液處理之方法。

近年來，工業生產過程所造成對環境的污染與水資源的短缺，已經影響到人類的生活環境。因此，如何減少污染廢棄物與水資源循環再利用，是企業必須面對的環保議題，也是企業所肩負的社會責任。

以工業廢水為例，由於工業廢水屬於環境廢棄物，不能隨意排放，因此必須經由環保單位進行妥善處理，以避免造成環境汙染。然而，由於工業廢水中有相當高的占比(約80~90%)是水分，若直接桶裝後交由環保單位處理，不僅大量的桶裝廢水所佔用的空間、重量甚大，裝運、處理亦需耗費大量人力。因此，對企業而言，廢水處理所需付出的成本將不容忽視。

故此，如何能將廢水中高占比的水分取出，僅保留廢液中極少量剩餘需要處理的污染廢棄物，使得兼具環保責任以及大幅地降低廢水處理所需付出成本的經濟效益，其為本發明所研究的重要課題。

本發明之一目的在於提供一種廢液處理系統，解決廢液處理所需付出高額的成本與耗費大量人力的問題。

為達成前揭目的，本發明所提出的廢液處理系統包含蒸餾桶、熱泵、真空泵、冷凝器、循環桶以及水泵。蒸餾桶盛裝廢液。熱泵與蒸餾桶連通，熱泵提供熱源對廢液加熱，使廢液產生蒸氣。真空泵抽吸蒸餾桶內的空氣，使蒸餾桶為負壓真空狀態。冷凝器設置並連通於蒸餾桶及真空泵之間，且冷凝器與熱泵連通。循環桶分別與冷凝器及真空泵連通。水泵設置並連通於循環桶及熱泵之間。冷凝器透過真空泵接收蒸氣，使蒸氣冷凝為液態水，液態水流經真空泵後，循環桶接收液態水為回收水，水泵抽吸循環桶內的回收水至熱泵，回收水經熱泵吸熱，流經冷凝器以提供冷卻後，回收水流入循環桶內。

在一實施例中，所述廢液處理系統更包含加熱器。加熱器與蒸餾桶連接，加熱器接收熱泵所提供的熱源並對廢液加熱。

在一實施例中，熱泵包含蒸發器與壓縮機。蒸發器與加熱器連通，蒸發器接收流經加熱器的熱源並對熱源吸熱，使熱源相變化為低壓氣體，且接收回收水，對回收水吸熱。壓縮機分別連通蒸發器及加熱器，壓縮機壓縮低壓氣體以提供高壓氣體為熱源，並將熱源傳送至加熱器。

在一實施例中，熱泵更包含散熱器。散熱器設置於加熱器及蒸發器之間，接收流經加熱器的熱源並對熱源散熱。

在一實施例中，廢液處理系統更包含壓力檢知器與溫度檢知器。壓力檢知器設置於蒸餾桶內，檢知蒸餾桶內的壓力。溫度檢知器設置於蒸餾桶內，檢知蒸餾桶內廢液的溫度。

在一實施例中，廢液處理系統更包含真空破壞電磁閥。真空破壞電磁閥與蒸餾桶連接，真空破壞電磁閥的開啟與關閉，調節蒸餾桶內的壓力大小。

在一實施例中，蒸餾桶內為負壓真空狀態時的真空壓力為-100~-60千帕。

在一實施例中，蒸餾桶內廢液的蒸餾溫度為30~60℃。

在一實施例中，廢液處理系統更包含第一變頻器。低壓變頻器連接壓縮機，改變壓縮機的轉速，以調整壓縮機的熱源出口壓力。

在一實施例中，廢液處理系統更包含第二變頻器。高壓變頻器連接散熱器，改變散熱器的轉速，以調整壓縮機的熱源出口壓力。

藉由所提出的廢液處理系統，達到兼具環保機能與降低成本的高經濟效益之功效。

本發明之一另目的在於提供一種廢液處理方法，解決廢液處理所需付出高額的成本與耗費大量人力的問題。

為達成前揭目的，本發明所提出的廢液處理方法係包含：執行機組停機狀態控制與自動補液程序控制，用以控制廢液處理系統啟動前的停機等待狀態；執行機組預熱階段控制，用以當廢液處理系統啟動後，控制對蒸餾桶內廢液的初始加熱；執行機組蒸餾階段控制與自動補液程序控制，用以控制蒸餾桶內廢液的真空蒸餾；以及執行機組停機程序控制，用以當廢液蒸餾完成後的自動排液及停機控制。

在一實施例中，機組蒸餾階段控制與自動補液程序控制包含：判斷蒸餾桶內廢液的液位是否正常，若過低則啟動自動補液，若過高則啟動保護 機制；判斷蒸餾桶內廢液的溫度是否達到蒸餾溫度設定值，若否則透過真空泵與真空破壞電磁閥調整蒸餾桶內的壓力，使廢液的溫度達到蒸餾溫度設定值；判斷壓縮機提供的熱源出口壓力是否達到高壓設定值，若否則調整散熱器及/或壓縮機的轉速，使熱源出口壓力達到高壓設定值；以及控制壓縮機全載運轉，並對廢液進行蒸餾。

在一實施例中，當壓縮機提供的熱源出口壓力未達到高壓設定值時，控制散熱器的轉速降低，以增加熱源出口壓力；當熱源出口壓力超過高壓設定值時，控制散熱器的轉速提高，以減少熱源出口壓力。

在一實施例中，當壓縮機提供的熱源出口壓力未達到高壓設定值時，控制壓縮機的轉速提高，以增加熱源出口壓力；當熱源出口壓力超過高壓設定值時，控制壓縮機的轉速降低，以減少熱源出口壓力。

在一實施例中，機組預熱階段控制包含：啟動真空泵，抽吸蒸餾桶內的空氣，使蒸餾桶為負壓真空狀態；判斷蒸餾桶內的壓力是否達到真空度設定值，若否則透過真空泵調整蒸餾桶內的壓力，使蒸餾桶的壓力達到真空度設定值；啟動壓縮機運轉；判斷蒸發器的熱源負載能力是否足夠，若否則降低壓縮機的轉速或啟動備載熱源至少一者，使蒸發器的熱源負載能力足夠；以及控制壓縮機低載運轉，並對廢液進行預熱。

在一實施例中，當循環桶內回收水的溫度為0~10℃時，則啟動備載熱源；當循環桶內回收水的溫度超過10℃時，則停止備載熱源。

在一實施例中，機組停機狀態控制與自動補液程序控制包含：判斷是否接收啟動命令，若否廢液處理系統則處於停機等待狀態；判斷蒸餾桶內 廢液的液位是否正常，若過低則啟動自動補液，若過高則啟動保護機制；以及廢液處理系統準備進入啟動運轉。

在一實施例中，機組停機程序控制包含：控制壓縮機、蒸發器以及真空泵停止運轉；經過一延遲時間後，控制水泵與散熱器停止運轉；開啟真空破壞電磁閥，以控制蒸餾桶的壓力達到真空破壞壓力值；以及自動排出蒸餾桶內的廢液。

在一實施例中，執行自動補液程序控制包含：開啟補液電磁閥，進行廢液補充；以及經定時與定次補充廢液或者定時與累加計時補充廢液後，判斷蒸餾桶內廢液的液位是否正常，若廢液的液位過低則啟動保護機制。

藉由所提出的廢液處理方法，達到兼具環保機能與降低成本的高經濟效益之功效。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

100‧‧‧廢液處理系統

10‧‧‧熱泵

11‧‧‧壓縮機

12‧‧‧散熱器

13‧‧‧蒸發器

21‧‧‧蒸餾桶

22‧‧‧補液電磁閥

23‧‧‧廢液

24‧‧‧加熱器

25‧‧‧真空破壞電磁閥

30‧‧‧冷凝器

40‧‧‧真空泵

50‧‧‧循環桶

60‧‧‧水泵

71‧‧‧第一變頻器

72‧‧‧第二變頻器

S10-S50‧‧‧步驟

S11‧‧‧步驟

S21-S28‧‧‧步驟

S31-S38‧‧‧步驟

S41-S49‧‧‧步驟

S51-S53‧‧‧步驟

S531-S539‧‧‧步驟

圖1：為本發明廢液處理系統之方塊示意圖。

圖2：為本發明廢液處理方法之流程圖。

圖3：為本發明機組停機狀態與自動補液程序控制之流程圖。

圖4：為本發明機組預熱階段控制之流程圖。

圖5：為本發明機組蒸餾階段控制與自動補液程序控制之流程圖。

圖6：為本發明機組停機程序控制之流程圖。

圖7：為本發明液位過低時的自動補液控制第一實施例之流程圖。

圖8：為本發明液位過低時的自動補液控制第二實施例之流程圖。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

請參見圖1，其係為本發明廢液處理系統之方塊示意圖。所述廢液處理系統100或稱廢液處理機組(或簡稱機組)用以對廢液，例如但不限制為工業廢水、切削液進行處理，廢液處理系統100主要包含熱泵(heat pump)10、加熱器24、冷凝器30、真空泵40、水泵60以及用以盛裝廢液23且具有蒸餾功能的蒸餾桶21與用以盛裝回收水的循環桶50。

熱泵10主要包含壓縮機11、散熱器12以及蒸發器13。壓縮機11將蒸發器13所提供的低溫低壓的氣體壓縮成高溫高壓的氣體，使熱泵10製熱輸出熱能對加熱器24提供熱源。加熱器24用以對蒸餾桶21內的廢液23加熱使其溫度上升。經加熱器24所循環的熱能再傳回至蒸發器13，使蒸發器13對該熱能吸熱再提供壓縮機11進行熱循環運轉。附帶一提，上述熱循環過程亦包含膨脹閥或能達到相同功效的元件作為氣體壓力調節之用，在本文中未特別強調，合先敘明。是以，本發明的廢液處理系統100係以熱泵10為熱源的提供者，透過加熱器24對蒸餾桶21內的廢液23進行預熱以及蒸餾(容後詳細說明)，以實 現廢液處理。此外，散熱器12，其可為散熱風扇，用以散逸從加熱器24傳回至蒸發器13的熱能，以調整壓縮機11的熱源出口(輸出)壓力。

附帶一提，為調整壓縮機11的熱源出口(輸出)壓力，廢液處理系統100更包含第一變頻器71及/或第二變頻器72。其中，第一變頻器71可為低壓變頻器，而第二變頻器72可為高壓變頻器，然不以此為限制。具體而言，第一變頻器71連接壓縮機11，透過改變壓縮機11的轉速，以調整壓縮機11的熱源出口壓力。第二變頻器72連接散熱器12，透過改變散熱器12的轉速，以調整壓縮機11的熱源出口壓力。其中，第一變頻器71與第二變頻器72皆可提供用以調整壓縮機11的熱源出口壓力，或其中一者提供用以調整壓縮機11的熱源出口壓力，容後詳細說明。

廢液處理系統100更包含補液電磁閥22與真空破壞電磁閥25(或稱破空電磁閥)。透過控制補液電磁閥22的開啟與關閉，可對補充至蒸餾桶21內廢液23的液位進行調節。透過控制真空破壞電磁閥25的開啟與關閉，可間接調節蒸餾桶21內的壓力大小。具體地，真空泵40用以對封閉的蒸餾桶21抽吸空氣，使其為負壓真空狀態。再者，配合控制真空破壞電磁閥25，可於預熱或蒸餾階段時，開啟或關閉真空破壞電磁閥25，以調節蒸餾桶21內的壓力達到真空度設定值。或者，可於機組停機程序時，開啟真空破壞電磁閥25，以進行自動排液(容後詳細說明)。

此外，真空泵40對蒸餾桶21所抽吸的高溫(例如30~60℃)蒸氣(如圖1的虛線所示)，即蒸餾後所產生的蒸氣，透過冷凝器30氣相冷凝變為液相的轉換，將高溫的蒸氣相變化為高溫(30~60℃)的液體。因此，經由真空泵40所排出的高溫液體則流入循環桶50回收再利用(如圖1的實線所示)。

進一步地，流入循環桶50的高溫液體成為回收水經水泵60抽取並且輸送至蒸發器13。透過蒸發器13對回收水的吸熱，使得回收水的溫度降低 (例如降低為4~30℃)。因此，降溫冷卻後的回收水再提供至冷凝器30，以供冷凝器30將高溫蒸氣進行相變化為高溫液體的冷卻之用。因此，低溫回收水經冷凝器30後轉換為高溫(5~40℃)的液體。因此，上述真空泵40排出的高溫(30~60℃)液體與冷凝器30排出的高溫(5~40℃)液體皆流入循環桶50回收再利用，使循環桶50內回收水的溫度約為4~30℃。故此，經由蒸餾後所產生的蒸氣經回收再利用後，可提供對冷凝器30的冷卻之用(如圖1的兩點鏈線所示)，達到零排放的要求。附帶一提，上述的”高溫”與”低溫”係以相對溫度高低謂之，並且所列舉的溫度範圍值或溫度值僅為清楚說明之目的，非用以限制本發明。此外，循環桶50內部或外部可設置具有過濾功能的過濾器，其可具有過濾棉、過濾網或其他濾材，用以過濾流入循環桶50的回收水中的雜質，使得水泵60抽取並且輸送至蒸發器13與冷凝器30的回收水更為純淨，以降低液中雜質對水泵60、蒸發器13以及冷凝器30的影響，進而提高水泵60、蒸發器13以及冷凝器30的使用壽命。

此外，蒸餾桶21具有排液電磁閥(圖未示)，用以控制蒸餾桶21內濃度較高的廢液23排出之用。另外，循環桶50亦具有排液電磁閥(圖未示)，用以控制循環桶50的回收水排出之用。附帶一提，上述所記載的電磁閥或文後所記載的電磁閥，非僅以電磁閥為限制，舉凡具有與電磁閥相同或相近功能的氣量或水量控制的元件，皆可作為本發明的實施例之使用。

請參見圖2所示，其係為本發明廢液處理方法之流程圖。本發明的廢液處理方法包含的主要控制流程包含：首先，機組停機狀態控制(S10)，亦即廢液處理系統(即所述機組)啟動前的停機等待狀態。在(S10)步驟中，機組處於等待接收啟動命令的狀態，容後配合圖3詳述。然後，機組預熱階段控制(S20)，用以當機組啟動後，開始提供熱源至蒸餾設備(即蒸餾桶21)，使蒸餾桶21內部溫度達到目標溫度(例如35~55℃)的初始加熱階段，容後配合圖4詳述。然後， 機組蒸餾階段控制(S30)，用以對蒸餾桶21內的廢液23進行真空蒸餾的階段，容後配合圖5詳述。最後，機組停機程序控制(S40)，用以當廢液23蒸餾完成後的自動排(取)液及停機控制，容後配合圖6詳述。此外，在步驟(S10)與步驟(S30)中，會進行自動補液程序控制(S50)，以控制蒸餾桶21內有足夠的廢液23進行蒸餾，容後配合圖3與圖5詳述。

請參見圖3所示，其係為本發明機組停機狀態與自動補液程序控制之流程圖。在機組(即廢液處理系統100)上電啟動後，機組處於待機狀態，所述”停機”係指機組非為運轉狀態，亦即機組(的控制器)處於等待接收啟動命令的狀態。本發明機組的控制程序或步驟係由例如但不限制為微控制器、微處理器…等，統稱控制器所執行，合先敘明。首先，判斷控制器是否接收啟動命令(S11)，若否，機組則仍處於停機等待狀態；反之，若是，機組則準備進入啟動運轉。此時，機組會先進行判斷蒸餾桶21內是否有足夠的廢液23，因此在步驟(S11)之後，控制器判斷蒸餾桶21內廢液23的液位是否正常(S51)。在步驟(S51)係透過裝設於蒸餾桶21內的液位檢知器，其具有接觸式或非接觸式的液位檢知功能，例如上液位檢知器與下液位檢知器分別裝設於蒸餾桶21內相對高處與低處，用以檢知蒸餾桶21內廢液23的液位，並且將檢知的資訊(結果)傳送至控制器，以供控制器進行判斷。

當控制器判斷液位正常時，則執行步驟(S20)，即機組預熱階段控制。當控制器判斷液位過高時，則啟動保護機制(S52)。此時，由於蒸餾桶21內的廢液23過多，可能導致廢液23於蒸餾過程的翻動造成真空泵40所抽取到的並非蒸餾廢液23所產生的蒸氣，而是桶內的廢液23，因此影響機組的正常運轉，故此啟動保護機制，包含停止補充廢液、甚至機組停機。

當控制器判斷液位過低時，則啟動自動補液(S53)。配合參見圖7，其係為本發明液位過低時的自動補液控制第一實施例之流程圖。當判斷液位過 低時，則開啟補液電磁閥22(S531)，然後外部廢液透過補液電磁閥22補充至蒸餾桶21(S532)。第一實施例所設計的補液策略係為定時與定次補液方式，即在固定的時間，例如3分鐘進行一次性的補液。進一步地，若在設定的固定次數補液程序中仍為判斷液位過低的狀態，則將啟動保護機制，說明如下。

在步驟(S532)之後，控制器進行補液計時(S533)，然後判斷是否達到補液時間(S534)，即前述的3分鐘。當步驟(S534)判斷為否，表示尚未完成定時補液，因此執行步驟(S532)持續補液。當步驟(S534)判斷為是，表示已完成3分鐘的補液，然後，控制器則進行補液計次(S535)，以記錄定時補液的次數。亦即，每當完成一次定時補液，補液計次則增加1。然後，控制器判斷蒸餾桶21內的廢液23液位是否正常(S536)，在此步驟中，液位檢知器的使用、高低液位的判斷係與步驟(S51)相同，故此可參見相應的說明，在此不再贅述。當步驟(S536)判斷為否，表示經過補液後，液位仍然過低。然後，控制器判斷是否達到補液次數設定值(S537)。以補液次數設定值為4次為例，若步驟(S537)判斷為否，表示每3分鐘為一次的補液尚未到達預設的定次補液次數(4次)，因此執行步驟(S532)再進行下一個3分鐘的補液。若步驟(S537)判斷為是，則表示經過4次(即12分鐘)的補液後，液位仍然過低，則可能為補液管路異常(例如堵塞或破損)，導致無法達到預期的補液量而使得液位過低，或可能為蒸餾桶21破損，導致補液失效而使得液位過低。在此狀況下，控制器則啟動保護機制(S538)，將機組停機，以避免液位持續下降造成對蒸餾桶21空燒。當步驟(S536)判斷為是，表示經過定時與定次補液後，蒸餾桶21內廢液23的液位達到正常液位。

除此之外，步驟(S53)，即啟動自動補液，亦可透過另一補液策略實現。配合參見圖8，其係為本發明液位過低時的自動補液控制第二實施例之流程圖。第二實施例所設計的補液策略係為定時與累加計時補液方式。其中，定時的程序步驟，即步驟(S531)~(S534)與圖7所示的第一實施例相同，因此，在此 不再贅述。此外，由於第二實施例為累加計時補液方式，因此圖8沒有圖7所示的步驟(S535)，即補液計次的步驟。當步驟(S536)判斷為否，表示經過補液後，液位仍然過低。然後，控制器判斷是否達到累計補液時間(S537)。以累計補液時間為10分鐘為例，若步驟(S539)判斷為否，表示累加計時的補液時間尚未到達預設的累計補液時間(10分鐘)，因此執行步驟(S532)再進行下一個3分鐘的補液。若步驟(S539)判斷為是，則表示累加計時的補液時間到達預設的累計補液時間(10分鐘)後，液位仍然過低，則可能為補液管路異常(例如堵塞或破損)，導致無法達到預期的補液量而使得液位過低，或可能為蒸餾桶21破損，導致補液失效而使得液位過低。在此狀況下，控制器則啟動保護機制(S538)，將機組停機，以避免液位持續下降造成對蒸餾桶21空燒。當步驟(S536)判斷為是，表示經過定時與累加計時補液後，蒸餾桶21內廢液23的液位達到正常液位。

請參見圖4所示，其係為本發明機組預熱階段控制之流程圖。當控制器判斷液位正常時，則執行步驟(S20)，即機組預熱階段控制。由於蒸餾桶21內廢液23多達數百公升(例如200~300公升)，因此預先將如此大量的廢液23加熱到一定的溫度，再進行後續的蒸餾程序，將有助於提高蒸餾效率。

首先，啟動真空泵40(S21)，對封閉的蒸餾桶21進行抽真空，使蒸餾桶21為真空負壓的狀態。然後，控制器判斷蒸餾桶21內的壓力是否達到真空度設定值(S22)。在步驟(S22)係透過裝設於蒸餾桶21內的壓力檢知器，檢知蒸餾桶21內的真空度，並且將檢知的資訊(結果)傳送至控制器，以供控制器進行判斷。

當控制器判斷蒸餾桶21內的壓力未達到真空度設定值時，則控制真空泵40持續對蒸餾桶21抽真空，使蒸餾桶21內的壓力再降低，以調整蒸餾桶21的真空壓力(S23)，直到達到真空度設定值。本發明所設計的真空壓力可為範圍-96~-80千帕(kilopascal,kPa)或範圍-100~-60千帕，或者定值-88千帕， 然上述壓力範圍或壓力定值並非用以限制本發明。以-88千帕為例，當啟動真空泵40後，透過壓力檢知器持續檢知蒸餾桶21內的壓力值，若蒸餾桶21內的壓力未達到-88千帕，控制器則控制真空泵40持續運轉，使蒸餾桶21內的壓力降低以達到-88千帕，亦即步驟(S22)判斷為是。

對於真空泵40持續抽吸空氣運轉而言，通常配合控制裝設於蒸餾桶21外的真空破壞電磁閥25，以達到真空壓力的調整。亦即，當蒸餾桶21內的壓力降低但尚未達到-88千帕時，則控制真空破壞電磁閥25為關閉狀態，此時真空泵40持續抽吸空氣，使蒸餾桶21內的壓力持續下降，直到達到-88千帕；反之，若因真空泵40持續抽吸空氣，使蒸餾桶21內的壓力持續下降而低於-88千帕時，則控制真空破壞電磁閥25為開啟狀態，使蒸餾桶21內的壓力回升至-88千帕。藉此，透過真空泵40與真空破壞電磁閥25的協調控制，調節蒸餾桶21內的真空壓力維持在設定的壓力定值或壓力範圍。

此時，啟動熱泵10之壓縮機11(S24)，使熱泵10開始製熱以輸出熱量。具體說明，實際操作時，由於熱泵10啟動初期，熱源尚未有蒸氣產生，或者熱泵10產生的蒸氣尚未處於穩定狀態，因此熱泵10之蒸發器13尚無法進行吸熱操作，表示蒸發器13的熱源負載能力尚未足夠。此外，熱泵10啟動初期，循環桶50內回收水的溫度為常溫(例如20℃)，且蒸餾桶21尚未有蒸氣產生，無法與流經冷凝器30的回收水作熱交換(即無法對流經冷凝器30的回收水投熱)，又因蒸發器13對回收水的吸熱作用，使得循環桶50內回收水的溫度從常溫(例如20℃)急速降至0~10℃時，亦表示蒸發器13的熱源負載能力尚未足夠。故此，通常在壓縮機11啟動後，控制器會判斷熱泵10之蒸發器13的熱源負載能力是否足夠(S25)。蒸發器13的熱源負載能力亦與熱泵10運轉的環境條件有關，即熱泵10運轉在寒冷低溫的氣候環境時，蒸發器13的熱源負載能力會更為不足； 反之，熱泵10運轉在相對高溫的氣候條件下，蒸發器13的熱源負載能力較為充足。

一旦控制器判斷蒸發器13的熱源負載能力不夠時，即步驟(S25)判斷為否，則控制降低壓縮機11的轉速(S26)和啟動備載熱源(S27)。實際操作上，前述兩者方式皆會進行，然得依實際需求擇一操作，藉此，蒸發器13的熱源負載能力提高，使得熱泵10能夠穩定運轉。此時，即步驟(S25)判斷為是，控制器則控制壓縮機11低載運轉(S28)。當熱泵10的熱源或/及蒸餾桶21開始有蒸氣產生時，或循環桶50內回收水的溫度上升至為10℃以上(例如10~20℃)時，則表示蒸發器13的熱源負載能力已足夠，如此可視為機組預熱階段完成。因此，透過機組預熱階段控制(S20)，可將蒸餾桶21內大量的廢液23由常溫(例如20℃)加熱到一定的溫度(例如35~55℃)，使機組預備進入蒸餾階段。

請參見圖5所示，其係為本發明機組蒸餾階段控制與自動補液程序控制之流程圖。當完成機組預熱階段控制(S20)後，則進行機組蒸餾階段控制(S30)。承前所述，在機組蒸餾階段控制(S30)執行之前，會再對於蒸餾桶21內廢液23的液位是否正常進行判斷，具體的判斷與控制可配合參見前述圖3、圖7與圖8的說明，在此不再贅述。當控制器確定蒸餾桶21內廢液23的液位正常時，則壓縮機11由低載運轉(預熱階段)轉換為全載運轉(S31)，開始對蒸餾桶21內的廢液23進行蒸餾。此時，控制器若在預熱階段有啟動備載熱源者，由於熱泵10已能正常、穩定製熱，且蒸餾桶21內開始穩定蒸餾，因此控制器則停止備載熱源(S32)。

然後，控制器根據設置於蒸餾桶21內的溫度檢知器，或者由於蒸餾桶21內的廢液溫度與真空壓力之間對應的飽和關係，因此亦可根據設置於蒸餾桶21內的壓力檢知器得知蒸餾桶21內的廢液溫度，判斷廢液溫度是否達到蒸餾溫度設定值(S33)。在本發明的蒸餾溫度設定值可設計為30~60℃，然不以此為 限制本發明。舉例來說，假設蒸餾桶21內的壓力與廢液溫度的對應關係為-96~-80千帕的壓力對應30~60℃的廢液溫度，亦即，蒸餾溫度設定值係為蒸餾桶21內的真空壓力為-96~-80千帕時，所對應蒸餾桶21內廢液23的蒸餾溫度為30~60℃。因此控制器可透過壓力檢知器檢知的壓力資訊或者溫度檢知器檢知的溫度資訊，進而調整蒸餾桶內的壓力(S34)，使得蒸餾過程中維持廢液23的蒸餾溫度在蒸餾溫度設定值，除了可達到最佳的蒸餾效能外，亦可避免過高的廢液23的蒸餾溫度導致廢液23內的有害物質(例如毒性化學物質、重金屬物質…等等)被蒸餾出，造成對人體健康的危害或者對機組使用壽命的影響。

然後，控制器進一步判斷壓縮機11提供的熱源壓力是否達到高壓設定值(S35)。透過控制熱泵10之壓縮機11的熱源出口壓力為高壓設定值1300~2000千帕，以避免壓縮機11過高的熱源出口壓力造成蒸餾桶21內的廢液溫度持續上升，並且避免過度的熱累積於熱泵10內，藉此提高熱泵10的製熱效能與使用壽命。舉例來說，當壓縮機11提供的熱源出口壓力超過高壓設定值時，控制器則提高熱泵10之散熱器12(例如可為散熱風扇)的轉速，使得散熱器12散逸更多從蒸餾桶21之加熱器24傳回至蒸發器13的熱能，並藉此降低壓縮機11的熱源出口壓力。反之，當壓縮機11提供的熱源出口壓力未達到高壓設定值時，控制器則降低熱泵10之散熱器12的轉速，使得提高蒸餾桶21之加熱器24傳回至蒸發器13的熱能，並藉此提高壓縮機11的熱源出口壓力。此外，控制器亦可藉由與散熱器12連接的第二變頻器72(其中，第二變頻器72可為高壓變頻器，然不以此為限制)來改變散熱器12的轉速，使得蒸餾桶21之加熱器24傳回至蒸發器13的熱能得以控制，並藉此調整壓縮機11的熱源出口壓力。亦即，透過控制器調整熱泵10之散熱器12的轉速(S36)，使得壓縮機11提供的熱源出口壓力維持高壓設定值。故此，熱泵10則以上述的蒸餾溫度設定值與高壓設定值，控制壓縮機11全載運轉(S38)以維持蒸餾程序的進行。

除此之外，控制器亦可藉由控制壓縮機11的轉速來調整壓縮機11的熱源出口壓力。舉例來說，當壓縮機11提供的熱源出口壓力超過高壓設定值時，控制器則降低熱泵10之壓縮機11的轉速，使得壓縮機11的熱源出口壓力降低。反之，當壓縮機11提供的熱源出口壓力未達到高壓設定值時，控制器則提高熱泵10之壓縮機11的轉速，使得壓縮機11的熱源出口壓力提高。此外，控制器亦可藉由與壓縮機11連接的第一變頻器71(其中第一變頻器71可為低壓變頻器，然不以此為限制)來改變壓縮機11的轉速，使得壓縮機11的熱源出口壓力得以調整。亦即，透過控制器調整熱泵10之壓縮機11的轉速(S37)，使得壓縮機11提供的熱源出口壓力維持高壓設定值。故此，熱泵10則以上述的蒸餾溫度設定值與高壓設定值，控制壓縮機11全載運轉(S38)以維持蒸餾程序的進行。

請參見圖6所示，其係為本發明機組停機程序控制之流程圖。當廢液23的蒸餾程序完成或欲中止蒸餾程序時，則進行機組停機程序控制(S40)。當控制器接收到停機命令時，控制器控制熱泵10之壓縮機11與蒸發器13以及真空泵40停止運轉(S41)，其中壓縮機11、蒸發器13以及真空泵40可同時停止運轉，亦可先後停止運轉。然後，為使機組內熱量的循環能夠完全，因此水泵60與散熱器12則會在上述三者停止運轉後的一段延遲時間例如30~60秒，然不以此為限制，再行停止運轉。首先，控制器開始延遲計時(S42)，然後控制器判斷是否達到延遲時間(S43)，若否，則控制水泵60與散熱器12持續運轉(S44)，並且控制器持續延遲計時；反之若是，控制器則控制水泵60與散熱器12停止運轉(S45)。

然後，由於蒸餾桶21內為負壓真空狀態，因此，控制器開啟真空破壞電磁閥25(S46)，以破壞蒸餾桶21內的真空狀態。進一步地，控制器判斷蒸餾桶21內的壓力是否達到真空破壞壓力值(S47)，例如一大氣壓狀態。若否，控 制器則持續開啟真空破壞電磁閥25；若是，控制器則進行自動排液(S48)，可透過控制隔膜泵或抽液棒將蒸餾後濃度較高的廢液23自蒸餾桶21內排(取)出。最後，排液完成後，控制器控制機組停機(S49)，使機組處於停機等待狀態或處於關機狀態。

綜上所述，本發明具有以下之特徵與優點：

1、利用熱泵的製熱能力提供廢液預熱與蒸餾所需的熱源，以達到節能之功效。

2、透過真空泵與真空破壞電磁閥的協調控制，調節蒸餾桶內為負壓真空狀態，使得低溫蒸餾廢液的效能提升，並且可避免過高的蒸餾溫度導致廢液內的有害物質被蒸餾出，造成對人體健康的危害或者對機組使用壽命的影響。

3、廢液預熱或蒸餾後經冷凝器冷凝的液態水以及供冷凝器冷卻的回收水皆可回收再利用，達到零排放的要求。

4、冷凝器用以將高溫的蒸氣相變化為高溫的液體，因此可縮減冷凝器的大小，節省設置的空間。

5、不停機的自動補液控制，以維持蒸餾程序持續進行，達到高效率的蒸餾效果。

6、透過控制低壓變頻器改變壓縮機的轉速，及/或控制高壓變頻器改變散熱器的轉速，可提高調整壓縮機的熱源出口壓力的彈性與靈活性。

以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

Claims (19)

1. 一種廢液處理系統包含：一蒸餾桶，盛裝廢液；一熱泵，與該蒸餾桶連通，該熱泵提供熱源對該廢液加熱，使該廢液產生蒸氣；一真空泵，抽吸該蒸餾桶內的空氣，使該蒸餾桶為負壓真空狀態；一冷凝器，設置並連通於該蒸餾桶及該真空泵之間，且該冷凝器與該熱泵連通；一循環桶，分別與該冷凝器及該真空泵連通；及一水泵，設置並連通於該循環桶及該熱泵之間；其中，該冷凝器透過該真空泵接收該蒸氣，使該蒸氣冷凝為液態水，該液態水流經該真空泵後，該循環桶接收該液態水為回收水，該水泵抽吸該循環桶內的該回收水至該熱泵，該回收水經該熱泵吸熱，流經該冷凝器以提供冷卻後，該回收水流入該循環桶內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之廢液處理系統，更包含：一加熱器，與該蒸餾桶連接，該加熱器接收該熱泵所提供的該熱源並對該廢液加熱。
3. 如申請專利範圍第2項所述之廢液處理系統，其中該熱泵包含：一蒸發器，與該加熱器連通，該蒸發器接收流經該加熱器的該熱源並對該熱源吸熱，使該熱源相變化為低壓氣體，且接收該回收水，對該回收水吸熱；及一壓縮機，分別連通該蒸發器及該加熱器，該壓縮機壓縮該低壓氣體以提供高壓氣體為該熱源，並將該熱源傳送至該加熱器。
4. 如申請專利範圍第3項所述之廢液處理系統，其中該熱泵更包含：一散熱器，設置於該加熱器及該蒸發器之間，接收流經該加熱器的該熱源並對該熱源散熱。
5. 如申請專利範圍第1項所述之廢液處理系統，更包含：一壓力檢知器，設置於該蒸餾桶內，檢知該蒸餾桶內的壓力；及一溫度檢知器，設置於該蒸餾桶內，檢知該蒸餾桶內該廢液的溫度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之廢液處理系統，更包含：一真空破壞電磁閥，與該蒸餾桶連接，該真空破壞電磁閥的開啟與關閉，調節該蒸餾桶內的壓力大小。
7. 如申請專利範圍第1項所述之廢液處理系統，其中該蒸餾桶內為負壓真空狀態時的真空壓力為-100~-60千帕。
8. 如申請專利範圍第1項所述之廢液處理系統，其中該蒸餾桶內該廢液的蒸餾溫度為30~60℃。
9. 如申請專利範圍第3項所述之廢液處理系統，更包含：一第一變頻器，連接該壓縮機，改變該壓縮機的轉速，以調整該壓縮機的熱源出口壓力。
10. 如申請專利範圍第4項所述之廢液處理系統，更包含：一第二變頻器，連接該散熱器，改變該散熱器的轉速，以調整該壓縮機的熱源出口壓力。
11. 一種廢液處理方法，應用於如申請專利範圍第1至第10項中任一項之該廢液處理系統，該廢液處理方法包含：執行一機組停機狀態控制與一自動補液程序控制，用以控制該廢液處理系統啟動前的停機等待狀態；執行一機組預熱階段控制，用以當該廢液處理系統啟動後，控制對該蒸餾桶內該廢液的初始加熱；執行一機組蒸餾階段控制與該自動補液程序控制，用以控制該蒸餾桶內該廢液的真空蒸餾；及執行一機組停機程序控制，用以當該廢液蒸餾完成後的自動排液及停機控制。
12. 如申請專利範圍第11項所述之廢液處理方法，其中該機組蒸餾階段控制與該自動補液程序控制包含：判斷該蒸餾桶內該廢液的液位是否介於一上液位與一下液位之間，若低於該下液位則啟動自動補液，若高於該上液位則啟動一保護機制；其中，該保護機制係停止補充該廢液或使該機組停機；判斷該蒸餾桶內該廢液的溫度是否達到一蒸餾溫度設定值，若否則透過該真空泵與該真空破壞電磁閥調整該蒸餾桶內的壓力，使該廢液的溫度達到該蒸餾溫度設定值；判斷該壓縮機提供的熱源出口壓力是否達到一高壓設定值，若否則調整該散熱器及/或該壓縮機的轉速，使該熱源出口壓力達到該高壓設定值；及控制該壓縮機全載運轉，並對該廢液進行蒸餾。
13. 如申請專利範圍第12項所述之廢液處理方法，其中當該壓縮機提供的該熱源出口壓力未達到該高壓設定值時，控制該散熱器的轉速降低，以增加該熱源出口壓力；當該熱源出口壓力超過該高壓設定值時，控制該散熱器的轉速提高，以減少該熱源出口壓力。
14. 如申請專利範圍第12項所述之廢液處理方法，其中當該壓縮機提供的該熱源出口壓力未達到該高壓設定值時，控制該壓縮機的轉速提高，以增加該熱源出口壓力；當該熱源出口壓力超過該高壓設定值時，控制該壓縮機的轉速降低，以減少該熱源出口壓力。
15. 如申請專利範圍第11項所述之廢液處理方法，其中該機組預熱階段控制包含：啟動該真空泵，抽吸該蒸餾桶內的空氣，使該蒸餾桶為負壓真空狀態；判斷該蒸餾桶內的壓力是否達到一真空度設定值，若否則透過該真空泵調整該蒸餾桶內的壓力，使該蒸餾桶的壓力達到該真空度設定值；啟動該壓縮機運轉；判斷該蒸發器的熱源負載能力是否足夠，若否則降低該壓縮機的轉速或啟動一備載熱源至少一者，使該蒸發器的該熱源負載能力足夠；及控制該壓縮機低載運轉，並對該廢液進行預熱。
16. 如申請專利範圍第15項所述之廢液處理方法，其中當該循環桶內回收水的溫度為0~10℃時，則啟動該備載熱源；當該循環桶內回收水的溫度超過10℃時，則停止該備載熱源。
17. 如申請專利範圍第11項所述之廢液處理方法，其中該機組停機狀態控制與該自動補液程序控制包含：判斷是否接收一啟動命令，若否則該廢液處理系統處於停機等待狀態；判斷該蒸餾桶內該廢液的液位是否介於一上液位與一下液位之間，若低於該下液位則啟動自動補液，若高於該上液位則啟動一保護機制；其中，該保護機制係停止補充該廢液或使該機組停機；及該廢液處理系統準備進入啟動運轉。
18. 如申請專利範圍第11項所述之廢液處理方法，其中該機組停機程序控制包含：控制該壓縮機、該蒸發器以及該真空泵停止運轉；經過一延遲時間後，控制該水泵與該散熱器停止運轉；開啟該真空破壞電磁閥，以控制該蒸餾桶的壓力達到一真空破壞壓力值；及自動排出該蒸餾桶內的該廢液。
19. 如申請專利範圍第11所述之廢液處理方法，其中執行該自動補液程序控制包含：開啟該補液電磁閥，進行廢液補充；及經定時與定次補充廢液或者定時與累加計時補充廢液後，判斷該蒸餾桶內該廢液的液位是否介於一上液位與一下液位之間，若該廢液的液位低於該下液位則啟動該保護機制；其中，該保護機制係停止補充該廢液或使該機組停機。