公布日：2022.09.16

申請日：2022.07.19

分類號：C02F1/04(2006.01)I;C02F9/10(2006.01)I

摘要

本發(fā)明提供一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，包括有熱泵機組和真空泵，所述高溫濃縮循環(huán)回路包括從緩沖池的進料污水通過管道進入依次連接的高溫蒸發(fā)釜、高溫循環(huán)泵、高溫換熱器和高溫蒸發(fā)釜，所述低溫濃縮循環(huán)回路包括從所述緩沖池的進料污水通過管道依次連接進入低溫蒸發(fā)釜、低溫循環(huán)泵、低溫換熱器和低溫蒸發(fā)釜，真空泵分別通過管道與所述高溫蒸發(fā)釜、所述低溫蒸發(fā)釜相連接。實現(xiàn)了采用在低溫低壓真空蒸發(fā)濃縮條件下的熱泵二級真空蒸發(fā)濃縮技術，能耗低，并且高溫蒸發(fā)釜、低溫蒸發(fā)釜分別有真空壓力控制閥門，控制不同的真空度。換熱器采用通用標準化換熱器，標準化大批量生產(chǎn)，工藝成熟，成本低，質量好，可靠性高。

權利要求書

1.一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，其特征在于，包括有高溫濃縮循環(huán)回路和低溫濃縮循環(huán)回路，其中：所述高溫濃縮循環(huán)回路包括有通過管道依次連接的高溫蒸發(fā)釜(5)、高溫循環(huán)泵(6)、高溫換熱器(7)和高溫蒸發(fā)釜(5)；緩沖池(4)的進料污水(1)通過管道在所述高溫濃縮循環(huán)回路中依次進入所述高溫蒸發(fā)釜(5)、所述高溫循環(huán)泵(6)、所述高溫換熱器(7)，然后返回所述高溫蒸發(fā)釜(5)，在所述高溫蒸發(fā)釜(5)內反復循環(huán)加熱將進料污水(1)進行蒸發(fā)濃縮；所述低溫濃縮循環(huán)回路包括有通過管道依次連接的低溫蒸發(fā)釜(12)、低溫循環(huán)泵(13)、低溫換熱器(11)和低溫蒸發(fā)釜(12)；所述低溫蒸發(fā)釜(12)通過管道還連接有低溫冷凝換熱器(14)，所述緩沖池(4)的進料污水(1)通過管道在所述低溫濃縮循環(huán)回路中依次進入所述低溫蒸發(fā)釜(12)、所述低溫循環(huán)泵(13)、所述低溫換熱器(11)，然后返回所述低溫蒸發(fā)釜(12)，在所述低溫蒸發(fā)釜(12)內反復循環(huán)加熱將進料污水(1)進行蒸發(fā)濃縮；還包括有真空泵(10)，所述真空泵(10)通過管道分別與所述高溫蒸發(fā)釜(5)、所述低溫蒸發(fā)釜(12)相連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，其特征在于，還包括有熱泵機組(17)，所述熱泵機組(17)與所述高溫換熱器(7)通過管道連接成循環(huán)回路；所述高溫換熱器(7)是所述熱泵機組(17)的冷凝器。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵機組(17)與低溫冷凝換熱器(14)通過管道連接成循環(huán)回路，所述低溫冷凝換熱器(14)是所述熱泵機組(17)的蒸發(fā)器。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述高溫蒸發(fā)釜(5)與所述真空泵(10)之間的管道設置有第一真空壓力閥門(18)；所述真空泵(10)將所述高溫蒸發(fā)釜(5)內的水蒸氣維持在40℃水蒸氣飽和壓力；優(yōu)選地，所述低溫蒸發(fā)釜(12)與所述真空泵(10)之間的管道上設置有第二真空壓力閥門(19)；所述真空泵(10)將所述低溫蒸發(fā)釜(12)內的水蒸氣維持在30℃水蒸氣飽和壓力。

5.根據(jù)權利要求2所述的一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述高溫濃縮循環(huán)回路還連接有第一蒸發(fā)冷凝管路，所述第一蒸發(fā)冷凝管路包括有：通過管道依次連接的高溫蒸發(fā)釜(5)、低溫換熱器(11)和排水泵(15)，所述第一蒸發(fā)冷凝管路將從所述高溫蒸發(fā)釜(5)內蒸發(fā)出的水蒸氣通過所述低溫換熱器(11)冷凝成冷凝水后通過排水泵(15)排入凈化水池(16)；優(yōu)選地，所述高溫蒸發(fā)釜(5)設置有第一壓力表(21)，所述第一壓力表(21)用于測量所述高溫蒸發(fā)釜(5)內的壓力；優(yōu)選地，所述高溫蒸發(fā)釜(5)設置有第一溫度表(23)，所述第一溫度表(23)用于測量所述高溫蒸發(fā)釜(5)內的溫度。

6.根據(jù)權利要求2所述的一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述高溫濃縮循環(huán)回路還連接有第一濃縮排污管路，所述第一濃縮排污管路包括有：通過管道依次連接所述高溫蒸發(fā)釜(5)、排液泵(8)和濃縮液池(9)，所述高溫蒸發(fā)釜(5)內的進料污水(1)蒸發(fā)濃縮成濃縮液，通過所述排液泵(8)將濃縮液排入濃縮液池(9)。

7.根據(jù)權利要求1或6所述的一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述低溫濃縮循環(huán)回路還連接有第二蒸發(fā)冷凝管路，所述第二蒸發(fā)冷凝管路包括有：通過管道依次連接所述低溫蒸發(fā)釜(12)、所述低溫冷凝換熱器(14)、排水泵(15)和凈化水池(16)，所述第二蒸發(fā)冷凝管路將從所述低溫蒸發(fā)釜(12)蒸發(fā)出的水蒸氣通過所述低溫冷凝換熱器(14)冷凝成冷凝水后再通過排水泵(15)將凈化冷凝水排入凈化水池(16)；優(yōu)選地，所述低溫蒸發(fā)釜(12)設置有第二壓力表(22)，所述第二壓力表(22)用于測量所述低溫蒸發(fā)釜(12)內的壓力；優(yōu)選地，所述低溫蒸發(fā)釜(12)設置有第二溫度表(24)，所述第二溫度表(24)用于測量所述低溫蒸發(fā)釜(12)內的溫度。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述低溫濃縮循環(huán)回路還連接有第二濃縮排污管路，所述第二濃縮排污管路包括：通過管道依次連接所述低溫蒸發(fā)釜(12)、排液泵(8)和濃縮液池(9)，所述低溫蒸發(fā)釜(12)的濃縮液通過所述排液泵(8)將所述低溫蒸發(fā)釜(12)內蒸發(fā)濃縮的濃縮液排入濃縮液池(9)。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，其特征在于，還包括有：原液過濾管道，所述原液過濾管道包括有通過管道依次連接的原液過濾器(2)、濾液抽水泵(3)和緩沖池(4)；進料污水(1)通過所述原液過濾器(2)進行首次過濾，再通過所述濾液抽水泵(3)將過濾后的進料污水(1)泵入緩沖池(4)。

10.根據(jù)權利要求8所述的一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述緩沖池(4)與所述高溫蒸發(fā)釜(5)之間的管道上設置有第一控制閥門(201)；優(yōu)選地，所述緩沖池(4)與所述低溫蒸發(fā)釜(12)之間的管道上設置有第二控制閥門(202)；優(yōu)選地，所述高溫蒸發(fā)釜(5)與所述排液泵(8)之間的管道上設置有第三控制閥門(203)；優(yōu)選地，所述低溫蒸發(fā)釜(12)與所述排液泵(8)之間的管道上設置有第四控制閥門(204)；優(yōu)選地，所述低溫換熱器(11)與所述排水泵(15)之間的管道上設置有第五控制閥門(205)；優(yōu)選地，低溫冷凝換熱器(14)與所述排水泵(15)之間的管道上設置有第六控制閥門(206)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，實現(xiàn)了采用在低溫低壓真空蒸發(fā)濃縮條件下的熱泵二級真空蒸發(fā)濃縮技術，能耗低，并且高溫蒸發(fā)釜、低溫蒸發(fā)釜分別有真空壓力控制閥門，控制不同的真空度。換熱器采用通用標準化換熱器，標準化大批量生產(chǎn)，工藝成熟，成本低，質量好，可靠性高。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，包括有高溫濃縮循環(huán)回路和低溫濃縮循環(huán)回路，其中：所述高溫濃縮循環(huán)回路包括有通過管道依次連接的高溫蒸發(fā)釜、高溫循環(huán)泵、高溫換熱器和高溫蒸發(fā)釜，緩沖池的進料污水通過管道在所述高溫濃縮循環(huán)回路中依次進入所述高溫蒸發(fā)釜、所述高溫循環(huán)泵、所述高溫換熱器，然后返回所述高溫蒸發(fā)釜，在所述高溫蒸發(fā)釜內反復循環(huán)加熱將進料污水進行蒸發(fā)濃縮；所述低溫濃縮循環(huán)回路包括有通過管道依次連接的低溫蒸發(fā)釜、低溫循環(huán)泵、低溫換熱器和低溫蒸發(fā)釜，所述低溫蒸發(fā)釜通過管道還連接有低溫冷凝換熱器，所述緩沖池的進料污水通過管道在所述低溫濃縮循環(huán)回路中依次進入所述低溫蒸發(fā)釜、所述低溫循環(huán)泵、所述低溫換熱器，然后返回所述低溫蒸發(fā)釜，在所述低溫蒸發(fā)釜內反復循環(huán)加熱將進料污水進行蒸發(fā)濃縮；還包括有真空泵，所述真空泵通過管道分別與所述高溫蒸發(fā)釜、所述低溫蒸發(fā)釜相連接。

進一步地，還包括有熱泵機組，所述熱泵機組與所述高溫換熱器通過管道連接成循環(huán)回路；所述高溫換熱器是所述熱泵機組的冷凝器。

進一步地，所述熱泵機組與低溫冷凝換熱器通過管道連接成循環(huán)回路，所述低溫冷凝換熱器是所述熱泵機組的蒸發(fā)器。

進一步地，所述高溫蒸發(fā)釜與所述真空泵之間的管道設置有第一真空壓力閥門，所述真空泵將所述高溫蒸發(fā)釜內的水蒸氣維持在40℃水蒸氣飽和壓力。

進一步地，所述低溫蒸發(fā)釜與所述真空泵之間的管道上設置有第二真空壓力閥門；所述真空泵將所述低溫蒸發(fā)釜內的水蒸氣維持在30℃水蒸氣飽和壓力。

采用上述的技術方案，高溫蒸發(fā)釜、低溫蒸發(fā)釜分別連接真空泵，高溫蒸發(fā)釜、低溫蒸發(fā)釜分別有真空壓力控制閥門，控制高溫蒸發(fā)釜相對于低溫蒸發(fā)釜保持高的真空度約7.4kp，對應40℃水蒸氣飽和壓力；控制低溫蒸發(fā)釜保持相對于高溫蒸發(fā)釜低的真空度約4.2kp，對應30℃水蒸氣飽和壓力。

進一步地，所述高溫濃縮循環(huán)回路還連接有第一蒸發(fā)冷凝管路，所述第一蒸發(fā)冷凝管路包括有：通過管道依次連接的高溫蒸發(fā)釜、低溫換熱器和排水泵，所述第一蒸發(fā)冷凝管路將從所述高溫蒸發(fā)釜內蒸發(fā)出的水蒸氣通過所述低溫換熱器冷凝成冷凝水后通過排水泵排入凈化水池。

優(yōu)選地，所述高溫蒸發(fā)釜設置有第一壓力表，所述第一壓力表用于測量所述高溫蒸發(fā)釜內的壓力。

優(yōu)選地，所述高溫蒸發(fā)釜設置有第一溫度表，所述第一溫度表用于測量所述高溫蒸發(fā)釜內的溫度。

進一步地，所述高溫濃縮循環(huán)回路還連接有第一濃縮排污管路，所述第一濃縮排污管路包括有：通過管道依次連接所述高溫蒸發(fā)釜、排液泵和濃縮液池，所述高溫蒸發(fā)釜內的進料污水蒸發(fā)濃縮成濃縮液，通過所述排液泵將濃縮液排入濃縮液池。

進一步地，所述低溫濃縮循環(huán)回路還連接有第二蒸發(fā)冷凝管路，所述第二蒸發(fā)冷凝管路包括有：通過管道依次連接所述低溫蒸發(fā)釜、所述低溫冷凝換熱器、排水泵和凈化水池，所述第二蒸發(fā)冷凝管路將從所述低溫蒸發(fā)釜蒸發(fā)出的水蒸氣通過所述低溫冷凝換熱器冷凝成冷凝水后，通過排水泵將凈化冷凝水排入凈化水池。

優(yōu)選地，所述低溫蒸發(fā)釜設置有第二壓力表，所述第二壓力表用于測量所述低溫蒸發(fā)釜內的壓力。

優(yōu)選地，所述低溫蒸發(fā)釜設置有第二溫度表，所述第二溫度表用于測量所述低溫蒸發(fā)釜內的溫度。

進一步地，所述低溫濃縮循環(huán)回路還連接有第二濃縮排污管路，所述第二濃縮排污管路包括：通過管道依次連接所述低溫蒸發(fā)釜、排液泵和濃縮液池，所述低溫蒸發(fā)釜的濃縮液通過所述排液泵將所述低溫蒸發(fā)釜內蒸發(fā)濃縮的濃縮液排入濃縮液池。

進一步地，雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)還包括有原液過濾管道，所述原液過濾管道包括有利用管道依次連接的原液過濾器、濾液抽水泵和緩沖池；進料污水通過所述原液過濾器進行首次過濾，再通過所述濾液抽水泵將過濾后的進料污水泵入緩沖池。

采用上述的技術方案，常溫污水原液通過前置過濾器，用濾液抽水泵進入緩沖池，從緩沖池再分別進入高溫蒸發(fā)釜、低溫蒸發(fā)釜。

進一步地，所述緩沖池與所述高溫蒸發(fā)釜之間的管道上設置有第一控制閥門。

進一步地，所述緩沖池與所述低溫蒸發(fā)釜)之間的管道上設置有第二控制閥門。

進一步地，所述高溫蒸發(fā)釜與所述排液泵之間的管道上設置有第三控制閥門。

進一步地，所述低溫蒸發(fā)釜與所述排液泵之間的管道上設置有第四控制閥門。

進一步地，所述低溫換熱器與所述排水泵之間的管道上設置有第五控制閥門。

進一步地，低溫冷凝換熱器與所述排水泵之間的管道上設置有第六控制閥門。

分析可知，本發(fā)明公開一種雙級熱泵真空蒸發(fā)污水濃縮系統(tǒng)，具有以下有益效果：

1、采用在低溫低壓真空蒸發(fā)濃縮條件下的熱泵二級真空蒸發(fā)濃縮技術，能耗低。

2、換熱器采用通用標準化換熱器，標準化大批量生產(chǎn)，工藝成熟，成本低，質量好，可靠性高；對比其他熱管換熱器，采用翅片換熱器作為熱管換熱器具有可靠性高、效率高，成本低的優(yōu)勢。

3、對比電鍋爐蒸發(fā)濃縮/MVR水蒸氣壓縮蒸發(fā)濃縮/熱泵低溫真空蒸發(fā)濃縮裝置，成本可以大幅降低80-40％左右，能耗可以減少高達85％左右。

4、對比常規(guī)熱泵蒸發(fā)除濕濃縮裝置250kwh左右的噸水蒸發(fā)能耗，低溫多效蒸發(fā)污水濃縮技術可以達到125kwh左右的噸水蒸發(fā)能耗，能耗可以大幅降低約50％，同時節(jié)約了成本。

（發(fā)明人：張澤軍;陳麗紅;文姣;林豪情;李樺）