申請日2014.02.28

　　公開(公告)日2015.10.21

　　IPC分類號C02F1/04

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置，包括污水預(yù)熱組件、空氣預(yù)熱組件、低溫板式蒸發(fā)裝置和回收組件，污水預(yù)熱組件、空氣預(yù)熱組件分別連通至低溫板式蒸發(fā)裝置的污水進(jìn)口端和熱空氣進(jìn)口端;低溫板式蒸發(fā)裝置主要由多層蒸發(fā)板層疊而成，通過流量控制部件使進(jìn)入低溫板式蒸發(fā)裝置中的污水在自上而下形成連續(xù)層流狀液膜，通過空氣預(yù)熱組件使進(jìn)入低溫板式蒸發(fā)裝置中的熱空氣自下而上形成連續(xù)上升氣流，連續(xù)上升氣流與連續(xù)層流狀液膜逆流接觸，低溫板式蒸發(fā)裝置頂部設(shè)有與回收組件連通的熱空氣出口，低溫板式蒸發(fā)裝置底部設(shè)有污水出口。本發(fā)明的處理裝置投入小、處理效果好、維護(hù)運(yùn)營方便、能耗低、綠色環(huán)保。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置，其特征在于：所述處理裝置包括污水預(yù)熱組件、 空氣預(yù)熱組件、低溫板式蒸發(fā)裝置和回收組件，所述污水預(yù)熱組件、空氣預(yù)熱組件分別連通 至低溫板式蒸發(fā)裝置的污水進(jìn)口端和熱空氣進(jìn)口端;所述低溫板式蒸發(fā)裝置為多層板式結(jié)構(gòu)， 且主要由多層蒸發(fā)板層疊而成，通過污水預(yù)熱組件中的流量控制部件使進(jìn)入低溫板式蒸發(fā)裝 置中的污水在多層蒸發(fā)板上自上而下形成連續(xù)層流狀液膜，通過空氣預(yù)熱組件使進(jìn)入低溫板 式蒸發(fā)裝置中的熱空氣在多層蒸發(fā)板間自下而上形成連續(xù)上升氣流，所述連續(xù)上升氣流與連 續(xù)層流狀液膜逆流接觸，所述低溫板式蒸發(fā)裝置頂部設(shè)有與回收組件連通的熱空氣出口，所 述低溫板式蒸發(fā)裝置底部設(shè)有污水出口;

　　所述低溫板式蒸發(fā)裝置內(nèi)的容腔被分隔成蒸發(fā)腔和冷凝回收腔，且蒸發(fā)腔設(shè)于中部，冷 凝回收腔設(shè)于蒸發(fā)腔的外圍，所述污水進(jìn)口端直接連通至蒸發(fā)腔的頂部;所述低溫板式蒸發(fā) 裝置頂部設(shè)有將冷凝液導(dǎo)流至冷凝回收腔中的冷凝器。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置，其特征在于：所述多層蒸發(fā) 板設(shè)置成促使連續(xù)層流狀液膜以S形方式下行的導(dǎo)向布置方式;所述連續(xù)上升氣流則以S形 方式上升與連續(xù)層流狀液膜逆流接觸。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置，其特征在于：所述多層蒸發(fā) 板中每一層蒸發(fā)板的下表面設(shè)置成可促使連續(xù)上升氣流形成局部漩渦湍流的凹凸式齒狀或波 浪狀結(jié)構(gòu)。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置，其特征在于：所述 多層蒸發(fā)板中每一層蒸發(fā)板的一端為固定端，另一端為溢流端，所述溢流端設(shè)有一溢流擋板， 通過控制溢流擋板的高度或溢流擋板上開設(shè)的溢流孔的高度，使連續(xù)層流狀液膜在每一層蒸 發(fā)板上的液膜厚度呈現(xiàn)自上往下逐級遞減的形式。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置，其特征在于：所述多層蒸發(fā) 板設(shè)置成抽屜式組合模塊結(jié)構(gòu)，每一個(gè)抽屜為一個(gè)可自由組裝拆卸的組合模塊，每一個(gè)抽屜 由至少一層蒸發(fā)板組成，多個(gè)抽屜上下疊加構(gòu)成所述多層蒸發(fā)板的主體結(jié)構(gòu)。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置，其特征在于：所述 低溫板式蒸發(fā)裝置頂部的內(nèi)表面設(shè)置成圓錐狀，所述冷凝器為水冷式冷凝器，該水冷式冷凝 器設(shè)于圓錐狀的內(nèi)表面與低溫板式蒸發(fā)裝置的外壁之間，冷凝回收腔的底部開設(shè)有冷凝液出 口，冷凝液出口通過管道連通至一冷凝液儲(chǔ)液池。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置，其特征在于：所述冷凝液儲(chǔ) 液池主要由回水池和回水降溫后的出水池兩部分構(gòu)成，所述出水池通過管道連通至所述水冷 式冷凝器的進(jìn)水口，水冷式冷凝器的出水口及冷凝液出口均通過管道連通至前述回水池。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置，其特征在于：所述 污水預(yù)熱組件和空氣預(yù)熱組件共用一套熱源供給系統(tǒng)，所述熱源供給系統(tǒng)包括加熱裝置和加 熱管路，加熱管路中填充傳熱介質(zhì);所述污水預(yù)熱組件包括污水預(yù)熱池，加熱管路延伸至污 水預(yù)熱池中供熱，所述加熱管路還延伸至一加熱水池，所述空氣預(yù)熱組件包括鼓風(fēng)機(jī)、空氣 輸送管路和空氣流量控制器，空氣輸送管路延伸至所述加熱水池中給空氣預(yù)熱。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置，其特征在于：所述 回收組件包括汽水分離罐、引風(fēng)機(jī)和尾氣凈化裝置，且所述熱空氣出口通過管道串聯(lián)上汽水 分離罐和引風(fēng)機(jī)后連通至尾氣凈化裝置，所述回收組件通過管道與低溫板式蒸發(fā)裝置的底部 連通形成循環(huán)。

　　說明書

　　低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種水處理設(shè)備，尤其涉及一種可特別適用于城市生活垃圾滲濾液等高濃度污水的處理設(shè)備。

　　背景技術(shù)

　　目前我國生活垃圾滲濾液處理主流的技術(shù)路徑主要有兩種，即碟管式反滲透(DTRO) 技術(shù)和“厭氧+好氧+MBR+NF/RO”組合技術(shù)。這兩種技術(shù)的核心是膜處理，經(jīng)過膜處理 后產(chǎn)生的濃縮液是一種高濃度污染物，其產(chǎn)量大約為處理滲濾液總量的30%。濃縮液的污染 物不僅濃度很高，且成分復(fù)雜難以處置，目前還是一個(gè)世界級難題。如果回灌至垃圾填埋場 循環(huán)處理，初期有一定的效果，但長期的積累會(huì)導(dǎo)致COD和鹽度的富集，使超濾膜的更換頻 率快速上升，從而顯著增加處理成本;如果轉(zhuǎn)移至城市生活污水處理廠處理，只是一種轉(zhuǎn)移 污染的做法，其實(shí)際是將高濃度污染物稀釋后排放。

　　垃圾滲濾液的處理難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)有的技術(shù)能力，不達(dá)標(biāo)排放或者直排的現(xiàn)象不同程度 地在各地存在。抽樣調(diào)查顯示，真正能按照(GB16889-2008)標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的垃圾衛(wèi) 生填埋場不足20%，一些生活垃圾處理處置項(xiàng)目成為應(yīng)付上級環(huán)保部門檢查的“應(yīng)景”設(shè)施; 滲濾液濃縮液已經(jīng)對地下水、土壤、河道造成嚴(yán)重污染，并直接威脅飲用水安全。

　　因此，尋找一種處理效果好、投資省、運(yùn)營方便、能耗低、運(yùn)行成本低的濃縮液處理裝 置，對于解決垃圾處理技術(shù)瓶頸，保護(hù)環(huán)境、減少有害物質(zhì)排放，顯得尤為迫切。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝過程簡單、投入小、處 理效果好、維護(hù)運(yùn)營方便、能耗低、綠色環(huán)保、可實(shí)現(xiàn)污染物“零”排放的低溫蒸發(fā)高濃度 污水的處理裝置。

　　為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種低溫蒸發(fā)高濃度污水(可用于處理 垃圾滲濾液濃縮液以及與其類似的高濃度工業(yè)廢水等，例如含有重金屬的礦山廢水和冶煉廠 廢水)的處理裝置，所述處理裝置包括污水預(yù)熱組件、空氣預(yù)熱組件、低溫板式蒸發(fā)裝置和 回收組件，所述污水預(yù)熱組件、空氣預(yù)熱組件分別連通至低溫板式蒸發(fā)裝置的污水進(jìn)口端和 熱空氣進(jìn)口端;所述低溫板式蒸發(fā)裝置為多層板式結(jié)構(gòu)，且主要由多層蒸發(fā)板層疊而成，通 過污水預(yù)熱組件中的流量控制部件使進(jìn)入低溫板式蒸發(fā)裝置中的污水在多層蒸發(fā)板上自上而 下形成連續(xù)層流狀液膜，通過空氣預(yù)熱組件使進(jìn)入低溫板式蒸發(fā)裝置中的熱空氣在多層蒸發(fā) 板間自下而上形成連續(xù)上升氣流，所述連續(xù)上升氣流與連續(xù)層流狀液膜逆流接觸，所述低溫 板式蒸發(fā)裝置頂部設(shè)有與回收組件連通的熱空氣出口，所述低溫板式蒸發(fā)裝置底部設(shè)有污水 出口。

　　上述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置中，優(yōu)選的，所述多層蒸發(fā)板設(shè)置成促使連續(xù)層 流狀液膜以S形方式下行的導(dǎo)向布置方式;所述連續(xù)上升氣流則以S形方式上升與連續(xù)層流 狀液膜逆流接觸。

　　上述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置中，優(yōu)選的，所述多層蒸發(fā)板中每一層蒸發(fā)板的 下表面設(shè)置成可促使連續(xù)上升氣流形成局部漩渦湍流的凹凸式齒狀或波浪狀結(jié)構(gòu)。

　　上述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置中，優(yōu)選的，所述多層蒸發(fā)板中每一層蒸發(fā)板的 一端為固定端，另一端為溢流端，所述溢流端設(shè)有一溢流擋板，通過控制溢流擋板的高度或 溢流擋板上開設(shè)的溢流孔的高度，使連續(xù)層流狀液膜在每一層蒸發(fā)板上的液膜厚度呈現(xiàn)自上 往下逐級遞減的形式。

　　上述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置中，優(yōu)選的，所述多層蒸發(fā)板設(shè)置成抽屜式組合 模塊結(jié)構(gòu)，每一個(gè)抽屜為一個(gè)可自由組裝拆卸的組合模塊，每一個(gè)抽屜由至少一層蒸發(fā)板組 成，多個(gè)抽屜上下疊加構(gòu)成所述多層蒸發(fā)板的主體結(jié)構(gòu)。

　　上述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置中，優(yōu)選的，所述低溫板式蒸發(fā)裝置內(nèi)的容腔被 分隔成蒸發(fā)腔和冷凝回收腔，且蒸發(fā)腔設(shè)于中部，冷凝回收腔設(shè)于蒸發(fā)腔的外圍，所述污水 進(jìn)口端直接連通至蒸發(fā)腔的頂部;所述低溫板式蒸發(fā)裝置頂部設(shè)有將冷凝液導(dǎo)流至冷凝回收 腔中的冷凝器。

　　上述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置中，優(yōu)選的，所述低溫板式蒸發(fā)裝置頂部的內(nèi)表 面設(shè)置成圓錐狀，所述冷凝器為水冷式冷凝器，該水冷式冷凝器設(shè)于圓錐狀的內(nèi)表面與低溫 板式蒸發(fā)裝置的外壁之間，冷凝回收腔的底部開設(shè)有冷凝液出口，冷凝液出口通過管道連通 至一冷凝液儲(chǔ)液池。更優(yōu)選的，所述冷凝液儲(chǔ)液池主要由回水池和回水降溫后的出水池兩部 分構(gòu)成，所述出水池通過管道連通至所述水冷式冷凝器的進(jìn)水口，水冷式冷凝器的出水口及 冷凝液出口均通過管道連通至前述回水池。

　　上述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置中，優(yōu)選的，所述污水預(yù)熱組件和空氣預(yù)熱組件 共用一套熱源供給系統(tǒng)，所述熱源供給系統(tǒng)包括加熱裝置和加熱管路，加熱管路中填充傳熱 介質(zhì);所述污水預(yù)熱組件包括污水預(yù)熱池，加熱管路延伸至污水預(yù)熱池中供熱，所述加熱管 路還延伸至一加熱水池，所述空氣預(yù)熱組件包括鼓風(fēng)機(jī)、空氣輸送管路和空氣流量控制器， 空氣輸送管路延伸至所述加熱水池中給空氣預(yù)熱。

　　上述的低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理裝置中，優(yōu)選的，所述回收組件包括汽水分離罐、引 風(fēng)機(jī)和尾氣凈化裝置(優(yōu)選光催化氧化除臭裝置)，且所述熱空氣出口通過管道串聯(lián)上汽水分 離罐和引風(fēng)機(jī)后連通至尾氣凈化裝置，所述回收組件與低溫板式蒸發(fā)裝置連通形成循環(huán)。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

　　1.本發(fā)明的處理裝置中主要利用了低溫高效蒸發(fā)技術(shù)，其模擬“臺(tái)風(fēng)效應(yīng)”，利用飽和 水蒸氣遇冷凝結(jié)放熱在低溫板式蒸發(fā)裝置上方局部區(qū)域形成負(fù)壓，進(jìn)而產(chǎn)生一種自然的拉力 使低溫板式蒸發(fā)裝置底部的熱空氣源源不斷上升;再通過回收組件的連接，可使熱空氣在低 溫板式蒸發(fā)裝置與回收組件之間形成閉環(huán)回路，循環(huán)往復(fù)，從而高效利用空氣余熱，實(shí)現(xiàn)低 溫高效蒸發(fā)污水中的水分。

　　2.本發(fā)明的處理裝置節(jié)能環(huán)保，通過利用“海水曬鹽”原理，可以在低溫(40℃～60℃) 狀態(tài)下蒸發(fā)污水，與傳統(tǒng)的高溫(100℃～120℃)蒸餾方法相比，不僅節(jié)能，而且環(huán)保，冷 凝水中有害物質(zhì)的含量低，符合國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)，不需再次處理即可排放。

　　3.本發(fā)明的處理裝置蒸發(fā)效率高，通過在優(yōu)選的技術(shù)方案中利用抽屜式蒸發(fā)板底部的凹 凸式齒狀或波浪狀結(jié)構(gòu)，使上升氣流遇到阻力而形成局部漩渦式小循環(huán)，迫使上升氣流與液 膜多次接觸，顯著提高低溫狀態(tài)下的蒸發(fā)效率。

　　4.本發(fā)明的處理裝置可設(shè)計(jì)成開放式組合結(jié)構(gòu)，通過采用模塊式設(shè)計(jì)，使污水預(yù)熱組件、 空氣預(yù)熱組件、低溫板式蒸發(fā)裝置和回收組件等均設(shè)置開放式接口，不僅便于各個(gè)組件模塊 之間的組裝連接，而且有利于各個(gè)組件模塊之間的單獨(dú)升級換代。

　　5.本發(fā)明處理裝置中的低溫板式蒸發(fā)裝置可進(jìn)一步設(shè)計(jì)成優(yōu)選的組合模塊結(jié)構(gòu)，即單個(gè) 低溫板式蒸發(fā)裝置可根據(jù)污水處理量和工藝流程時(shí)間長短，以增加或減少抽屜式組合模塊的 數(shù)量，另外還可將多個(gè)低溫板式蒸發(fā)裝置進(jìn)行并聯(lián)，同時(shí)分別獨(dú)立地進(jìn)行污水處理，多個(gè)低 溫板式蒸發(fā)裝置并聯(lián)后可迅速增加處理量，提高效率，且當(dāng)其中一臺(tái)低溫板式蒸發(fā)裝置在進(jìn) 行結(jié)晶物的清理時(shí)，另外的低溫板式蒸發(fā)裝置可同時(shí)運(yùn)行，以保證污水處理的連續(xù)性，即使 單個(gè)模塊出現(xiàn)故障也不影響整個(gè)處理裝置的運(yùn)行。

　　6.本發(fā)明處理裝置中的污水預(yù)熱組件、空氣預(yù)熱組件等使用的熱源均可采用清潔能源， 例如主要是利用生活垃圾填埋場自身產(chǎn)生的沼氣能，開發(fā)使用成本低，且能夠減少溫室氣體 直接排放。如果本發(fā)明處理裝置用于工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，則可以利用太陽能或者空氣能作為 主要能源。沼氣能源或者太陽能、空氣能均屬于清潔能源領(lǐng)域，符合國家政策導(dǎo)向，且有利 于環(huán)境保護(hù)。

　　7.本發(fā)明處理裝置的工藝處理過程簡單、投資成本低，能耗低，維護(hù)運(yùn)營簡單方便，經(jīng) 濟(jì)效益較好，處理的污水最終產(chǎn)物是約97%的清水和約3%的結(jié)晶物，可實(shí)現(xiàn)污染物“零” 排放。