废液的蒸发处理方法及废液蒸发过程中的制热制冷方法与流程

本发明涉及废液处理技术领域，特别涉及一种废液的蒸发处理方法及废液蒸发过程中的制热制冷方法。

背景技术：

pcb、电镀等行业在生产过程中会产生废液，主要污染成份以cod、氮、磷及重金属为主，如未经处理直接排放会严重污染环境并危害人体健康。废液具有污染物种类多、浓度高、量小且分散分布的特点。常见的处理方法有化学法、膜分离法和蒸发法等。目前大多数企业将废液委外处置，存在处置费用高、转运不及时、积压储存而影响企业正常生产等问题。

现有技术中，有使用蒸发技术处理此类废液。废液被蒸发浓缩后，委外处置成本大大减少，而且废液蒸发浓缩后，含水量减少，热值变高，有利于废液后续进一步处理，如干化、固化、焚烧等。

蒸发法从热源可分为高温蒸汽蒸发、电加热蒸发、冷热联供热泵蒸发等。高温蒸汽蒸发存在废液高温分解现象，并产生废气，有安全隐患。且此方法需高温蒸汽，如果现场无蒸汽则需额外增加蒸汽生产设备，且能耗较大。电加热蒸发是利用电能将导热油加热，然后进入反应釜夹套内，与反应釜内的液体发生热价换，从而将液体加热蒸发。但电能转换热能效率低，导热油与反应釜内液体热交换效率低，且需额外的制冷设备冷凝蒸汽，因此能耗大。

cn201820892924.0公开了一种废水蒸发浓缩处理系统，它的目的是提供一种系统药剂耗用量小、处理成本低、处理效果稳定，符合废水排放标准的含重金属废水的蒸发浓缩处理系统。技术方案：所述废水蒸发浓缩处理系统，包括高温水源热泵机组、冷凝器、真空泵和蒸发浓缩装置，所述高温水源热泵机组上设有热水输出管、热水输入管、冷水输出管和冷水输入管，所述热水输出管与所述蒸发浓缩装置的进水口连接，所述热水输入管与所述蒸发浓缩装置的出水口连接，所述冷水输出管与所述冷凝器的进水口连接，所述冷水输入管与所述冷凝器的出水口连接，所述真空泵分别与所述冷凝器和蒸发浓缩装置连通。该系统存在的不足之处在于：⑴蒸发后的不凝气体通过真空泵排出，废气会向外界排放；⑵在排放冷凝液时，需将设备卸真空，并外加动力设备将冷凝液泵出，无法连续蒸发废水，处理效率低；⑶为避免真空泵过热停机，需要增设额外的制冷设备冷却真空泵，增加了设备投资和能耗。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种废液低温汽化蒸发，物料性质不发生化学变化，没有安全隐患，原位无害化处理的蒸发处理方法。本发明的另一目的是提供一种与废液蒸发冷凝工艺相对接，一体化联供热源和冷源，无需外部冷热辅助设备，能量利用效率高的制热制冷方法。

本发明的技术解决方案是所述废液的蒸发处理方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

(1)设备启动后，第一液位传感器感应到废液桶液位高于设定值，启动循环水泵；

(2)循环水箱内的冷凝液经循环水泵加压后经喷射器再次回到循环水箱，高压水在喷射器内形成高速射流，蒸发釜及相连管道中的空气被抽出，蒸发釜内形成低压环境；

(3)当所述蒸发釜内达到设定真空度时，压缩机启动，制冷剂形成闭路循环；

(4)低压使废液桶中的废液经管路中设置的进液阀进入蒸发釜，因真空度高，废液沸点低(30～40℃)，废液在蒸发釜内吸热升温至沸点，被蒸发浓缩；

(5)蒸汽经蒸汽管路至冷凝器，在冷凝器内，蒸汽与第二盘管发生热交换，放出热量，被冷凝成水，被抽入喷射器，进入到循环水箱；

(6)当蒸发釜内的废液补液-浓缩次数到设定值时，放空阀打开，然后排液阀打开，排液泵开启，浓缩液排出。

作为优选：步骤(3)中，制冷剂闭路循环管路为：通过管路依次连通的压缩机、蒸发釜内的第一盘管、散热器、膨胀阀、冷凝器内的第二盘管、循环水箱内的第三盘管，第三盘管再与压缩机管路连接。

作为优选：步骤(3)中，制冷剂经压缩机压缩后压力升高、温度升高，在所述蒸发釜内的第一盘管与管外的废液发生热交换，放出热量；制冷剂通过蒸发釜后进入散热器，从散热器出来的制冷剂到达具有节流与降压作用的膨胀阀，制冷剂经膨胀阀压力降低、温度降低，进入冷凝器中的第二盘管，冷凝器第二盘管内的制冷剂与管外的蒸汽发生热交换，制冷剂吸收热量，进入循环水箱内的第三盘管，制冷剂与管外的水发生热交换，循环水箱内水的温度会降低，制冷剂温度升高，再次进入压缩机被压缩。

作为优选：所述循环水箱设有第三液位传感器，所述循环水泵与所述喷射器的连线管路上设有排水阀，当所述循环水箱内的水位高于高水位时，排水阀打开，冷凝液排出，动力由循环水泵提供，当所述循环水箱内的水位低于低水位时，排水阀关闭。

作为优选：所述蒸发釜设有第二液位传感器，所述蒸发釜液位低于低液位时，进液阀打开，废液因负压被抽入所述蒸发釜内，所述蒸发釜液位高于高液位时，进液阀关闭。

作为优选：制冷剂从压缩机到膨胀阀为高压段，制冷剂高压段管路设有压力计，所述散热器设有风扇，制冷剂高压段压力过高时，所述风扇开启向外界散热，压力会降低，当压力低于设定值时，所述风扇关闭。

本发明的另一技术解决方案是所述废液的蒸发处理方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

(1)设备启动后，第一液位传感器感应到废液桶液位高于设定值，启动循环水泵；

(2)循环水箱内的冷凝液经循环水泵加压后经喷射器再次回到循环水箱，高压水在喷射器内形成高速射流，蒸发釜及相连管道中的空气被抽出，蒸发釜内形成低压环境；

(3)当所述蒸发釜内到达设定真空度时，压缩机启动，制冷剂形成闭路循环；

(4)低压使废液桶中的废液经管路中设置的进液阀进入蒸发釜，因真空度高，废液沸点低(30～40℃)，废液在蒸发釜内吸热升温至沸点，被蒸发浓缩；

(5)蒸汽经蒸汽管路至冷凝器，在冷凝器内，蒸汽与第二盘管发生热交换，放出热量，被冷凝成水，被抽入喷射器，进入到循环水箱；

(6)当蒸发釜内的废液补液-浓缩次数到设定值时，放空阀打开，然后排液阀打开，排液泵开启，浓缩液排出。

作为优选：步骤(3)中，制冷剂闭路循环管路为：通过管路依次连通的压缩机、蒸发釜内的第一盘管、散热器、膨胀阀、冷凝器内的第二盘管、循环水箱内的第三盘管，第三盘管再与压缩机管路连接；

作为优选：所述蒸发釜设有第二液位传感器，所述蒸发釜液位高于低液位时，进液阀打开，废液因负压被抽入所述蒸发釜内，所述蒸发釜液位高于高液位时，进液阀关闭。

本发明的再一技术解决方案是所述废液蒸发过程中的制热制冷方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

(1)设备启动后，第一液位传感器感应到废液桶液位高于设定值，启动循环水泵；

(2)循环水箱内的冷凝液经循环水泵加压后经喷射器再次回到循环水箱，高压水在喷射器内形成高速射流，蒸发釜及相连管道中的空气被抽出，蒸发釜内形成低压环境；

(3)当所述蒸发釜内到达设定真空度时，压缩机启动，形成制冷剂闭路循环管路；所述制冷剂高压段设有压力计，所述散热器设有风扇，制冷剂高压段压力过高时，所述风扇开启向外界散热，压力会降低，当压力低于设定值时，所述风扇关闭；

(4)制冷剂经压缩机压缩后压力升高、温度升高，在所述蒸发釜内的第一盘管与管外的废液发生热交换，放出热量；制冷剂通过蒸发釜后进入散热器，从散热器出来的制冷剂到达具有节流与降压作用的膨胀阀，制冷剂经膨胀阀压力降低、温度降低，进入冷凝器中的第二盘管，冷凝器第二盘管内的制冷剂与管外的蒸汽发生热交换，制冷剂吸收热量，进入循环水箱内的第三盘管，制冷剂与管外的水发生热交换，循环水箱内水的温度会降低，制冷剂温度升高，再次进入压缩机被压缩。

与现有技术相比，本发明的有益效果:

⑴本发明中的废液低温汽化蒸发，物料性质不发生化学变化，没有安全隐患；冷凝液污染物浓度低，实现原位无害化处理。

⑵本发明中的电能转换为热能的效率高，是电热直接转换效率的4-5倍。

⑶本发明中的废液蒸发冷凝工艺和压缩机散热制冷过程无缝对接，一体化联供热源和冷源，无需外部冷热辅助设备，能量利用效率高。

⑷本发明采用流体喷射技术提供系统低压环境，真空度高，可同步排出冷凝液和不凝汽体，真空机组结构简单，无废气排放。

⑸本发明蒸发器可在排出冷凝液的同时连续蒸发废液，废液处理效率高。

⑹本发明自动化程度高，操作简单，使用方便。

附图说明

图1是本发明蒸发器的结构示意图；

图2是本发明蒸发器的控制流程图。

主要组件符号说明：

废液桶1第一液位传感器11冷热联供系统2进液阀21

蒸发釜22第二液位传感器222真空计223放空阀224

第一盘管221冷凝器23第二盘管231压缩机24

散热器25风扇251膨胀阀26排液阀27

排液泵28压力计29真空发生器3喷射器31

循环水箱32第三盘管321第三液位传感器322循环水泵33

排水阀34

具体实施方式

本发明下面将结合附图作进一步详述：

请参阅图1所示，该蒸发器，包括废液桶1、冷热联供系统2和真空发生器3。所述废液桶1设有第一液位传感器11，所述冷热联供系统2包括蒸发釜22、冷凝器23、压缩机24、散热器25、膨胀阀26，所述蒸发釜22内设有第一盘管221、所述蒸发釜22分别设有第二液位传感器222、真空计223、放空阀224、与废液桶1连接的进液阀21、与排液泵28连接的排液阀27，所述冷凝器23内设有第二盘管231；所述真空发生器3包括经管路依次连接的喷射器31、循环水箱32、循环水泵33，所述循环水箱32内设有第三盘管321，所述循环水泵33与所述喷射器31的连接管路上设有排水阀34，所述循环水箱32还设有第三液位传感器322，循环水箱32内的制冷剂经管路依次连接压缩机27和压力计29后接入蒸发釜22内的第一盘管221，第一盘管221经管路依次连接散热器25、膨胀阀26和冷凝器23中的第二盘管231，第二盘管231接入循环水箱32内的第三盘管321，第三盘管321连接所述压缩机24。

请参阅图1所示，所述废液桶1中的废液处于高液位时，废液经管路中设置的进液阀21进入蒸发釜22，因真空废液沸点低(30～40℃)，废液在蒸发釜22内吸热升温至沸点，被蒸发浓缩，到达设定次数后，排液阀27打开，浓缩液经排液泵28排出；蒸汽经蒸汽管路至冷凝器23，在冷凝器23内，蒸汽与第二盘管231发生热交换，放出热量，被冷凝成水，被抽入喷射器31；后进入循环水箱32，循环水箱32内的冷凝液经循环水泵33加压后经喷射器33再次回到循环水箱32，冷凝水在真空发生器3中循环会产生大量热量；当循环水箱32内的水位处于高水位时，排水阀34打开，冷凝液排出，动力由循环水泵33提供。

所述压缩机24、所述第一盘管221、所述散热器25、所述膨胀阀26、所述第二盘管231、所述第三盘管321通过管路依次连接，第三盘管321再与所述压缩机24管路连接，形成闭合的循环的连接管路；管路中有制冷剂，压缩机24提供动力，制冷剂形成闭路循环；制冷剂经压缩机24压缩后压力升高并产生大量热量，成为高温高压的气体，在蒸发釜22内的第一盘管221与管外的废液发生热交换，放出热量；制冷剂通过蒸发釜22后进入散热器25，从散热器25出来的制冷剂此时为中温、高压的气液混合态，到达膨胀阀26，膨胀阀26具有节流与降压的作用，制冷剂经膨胀阀26成为低温低压的雾态，进入冷凝器23中的第二盘管231，第二盘管231内的制冷剂与管外的蒸汽发生热交换，制冷剂吸收热量被蒸发，成为低温低压的气体，进入循环水箱32内的第三盘管321，制冷剂与管外的水发生热交换，循环水箱内水的温度会降低，制冷剂温度升高，再次进入所述压缩机24被压缩。

所述散热器25设有风扇251，制冷剂高压段压力过高时，所述风扇251开启向外界散热，压力会降低，当压力低于设定值时，所述风扇251关闭；

所述喷射器31内的高压水通过喷嘴形成高速射流，在喷嘴出口处造成局部真空，空气和冷凝液被抽出，水汽混合液进入循环水箱32，并抽出所述蒸发釜22内及相连管道的空气，从而生成系统的真空环境；

所述蒸发釜22液位处于低液位时，进液阀21打开，废液因负压被抽入所述蒸发釜22内，所述蒸发釜22液位处于高液位时，进液阀21关闭；所述蒸发釜22设有放空阀224，当设备关停时，所述放空阀224打开，防止冷凝液因真空而倒吸，保护设备；所述蒸发釜22底部管路连接排液阀27，所述排液阀27管路连接排液泵28，当废液补液-浓缩次数到设定值时，所述放空阀224打开，然后所述排液阀27打开，所述排液泵28开启，浓缩液排出。

所述循环水泵32与所述喷射器33的连线管路上设有排水阀34，当所述循环水箱32内的水位处于高水位时，排水阀34打开，冷凝液排出，动力由循环水泵32提供。

请参阅图1所示，该蒸发器蒸发方法，包括以下步骤：

(1)设备启动后，第一液位传感器11感应到废液桶液位高于设定值，启动循环水泵33；

(2)循环水箱32内的冷凝液经循环水泵33加压后经喷射器31再次回到循环水箱32，高压水在喷射器31内形成高速射流，蒸发釜22及相连管道中的空气被抽出，蒸发釜内形成低压环境；

(3)当所述蒸发釜22内到达一定真空度时，压缩机启动；所述压缩机24、所述第一盘管221、所述散热器25、所述膨胀阀26、所述第二盘管231、所述第三盘管321通过管路依次连接，第三盘管321再与所述压缩机24管路连接，形成闭合的循环的连接管路；管路中有制冷剂，压缩机24提供动力，制冷剂形成闭路循环；制冷剂经压缩机24压缩后压力升高并产生大量热量，成为高温高压的气体，在蒸发釜22内的第一盘管221与管外的废液发生热交换，放出热量；制冷剂通过蒸发釜22后进入散热器25，从散热器25出来的制冷剂此时为中温、高压的气液混合态，到达膨胀阀26，膨胀阀26具有节流与降压的作用，制冷剂经膨胀阀26成为低温低压的雾态，进入冷凝器23中的第二盘管231，第二盘管231内的制冷剂与管外的蒸汽发生热交换，制冷剂吸收热量被蒸发，成为低温低压的气体，进入循环水箱32内的第三盘管321，制冷剂与管外的水发生热交换，循环水箱内水的温度会降低，制冷剂温度升高，再次进入所述压缩机27被压缩。

(4)低压使所述废液桶1中的废液经管路中设置的进液阀21进入蒸发釜22，因真空度高，废液沸点低(30～40℃)，废液在蒸发釜22内吸热升温至沸点，被蒸发浓缩；

(5)蒸汽经蒸汽管路至冷凝器23，在冷凝器23内，蒸汽与第二盘管231发生热交换，放出热量，被冷凝成水，被抽入喷射器31，进入到循环水箱32；

(6)当所述蒸发釜22内的废液补液-浓缩次数到设定值时，所述放空阀224打开，然后所述排液阀27打开，所述排液泵28开启，浓缩液排出。

本实施例中，所述循环水箱32设有第三液位传感器322，所述循环水泵32与所述喷射器33的连线管路上设有排水阀34，当所述循环水箱32内的水位高于高水位时，排水阀34打开，冷凝液排出，动力由循环水泵32提供，当所述循环水箱32内的水位低于低水位时，排水阀34关闭。

本实施例中，所述蒸发釜22设有第二液位传感器222，所述蒸发釜22液位高于低液位时，进液阀21打开，废液因负压被抽入所述蒸发釜22内，所述蒸发釜22液位高于高液位时，进液阀21关闭。

本实施例中，制冷剂高压段设有压力计，所述散热器25设有风扇251，制冷剂高压段压力过高时，所述风扇251开启向外界散热，压力会降低，当压力低于设定值时，所述风扇251关闭。

请参阅图2所示，所述蒸发器的控制方法，包括以下步骤：

⑴系统上电启动；

⑵第一液位传感器检测废液桶液位；

⑶检测液位是否液位低，若是，第一液位传感器将信号送入plc，plc控制关闭循环水泵并打开放空阀，并返回步骤⑵；

⑷若否，plc控制启动循环水泵，并打开进液阀，循环水泵运行使蒸发釜内的空气不断的抽出，使蒸发釜内变成负压；

(4.1)第三液位传感器检测循环水箱内水位；

(4.2)判断水位是否高于设定的高水位，若是，循环水箱内第三液位传感器将信号送入plc，plc控制打开排水阀，向外排水；

(4.3)第三液位传感器继续检测循环水箱内水位，判断水位是否低于设定的低水位，若是，循环水箱内第三液位传感器将信号送入plc，plc控制关闭排水阀；

⑸真空计检测真空度；

⑹判断真空度是否大于设定值，若是，真空计将信号传送到plc，plc控制启动压缩机，制冷剂开始循环，若否，则返回步骤⑸；

(6.1)制冷剂高压段设有压力计，压力计检测高压段制冷剂压力是否大于设定值a，若是，压力计将信号传送到plc，plc控制启动风扇，向外界散热，压力值下降；

(6.2)压力计继续检测高压段制冷剂压力是否小于设定值b，若是，压力计将信号传送到plc，plc控制关闭风扇；

⑺承接步骤⑷，负压将原液通过进液阀吸入蒸发釜中，第二液位传感器检测蒸发釜液位；

⑻判断蒸发釜内液位是否高于高液位，若是，蒸发釜内第二液位传感器将信号送入plc，plc控制关闭进液阀，并计数补液次数后返回步骤⑺；

⑼判断蒸发釜内液位是否低于低液位，若是，蒸发釜内第二液位传感器将信号送入plc，plc判断补液次数是否大于设定值，若否，plc控制打开进液阀，并返回步骤⑺；

⑽若补液次数是大于设定值，plc控制打开放空阀和排液阀，开启排液泵，并关闭压缩机和循环水泵，等待设定时间后，浓缩液被排出，再关闭放空阀、排液阀、排液泵，并返回步骤⑷。

请参阅图2所示，所述蒸发器真空计检测真空度的控制方法，包括以下步骤：

⑴系统上电启动；

⑵第一液位传感器检测废液桶液位；

⑶检测液位是否液位低，若是，第一液位传感器将信号送入plc，plc控制关闭循环水泵并打开放空阀，并返回步骤⑵；

⑷若否，plc控制启动循环水泵，并打开进液阀，循环水泵运行使蒸发釜内的空气不断的抽出，使蒸发釜内变成负压；

⑸真空计检测真空度；

⑹判断真空度是否大于设定值，若是，真空计将信号传送到plc，plc控制启动压缩机，制冷剂开始循环，若否，则返回步骤⑸；

⑺制冷剂高压段设有压力计，

⑻压力计检测高压段制冷剂压力是否大于设定值a，若是，压力计将信号传送到plc，plc控制启动风扇，向外界散热，压力值下降；

⑼压力计继续检测高压段制冷剂压力是否小于设定值b，若是，压力计将信号传送到plc，plc控制关闭风扇。

请参阅图2所示，所述蒸发器蒸发釜液位检测的控制方法，包括以下步骤：

⑴系统上电启动；

⑵第一液位传感器检测废液桶液位；

⑶检测液位是否液位低，若是，第一液位传感器将信号送入plc，plc控制关闭循环水泵并打开放空阀，并返回步骤⑵；

⑷若否，plc控制启动循环水泵，并打开进液阀，循环水泵运行使蒸发釜内的空气不断的抽出，使蒸发釜内变成负压；

⑸所述负压将原液通过进液阀吸入蒸发釜中，第二液位传感器检测蒸发釜液位；

⑹判断蒸发釜内液位是否高于高液位，若是，蒸发釜内第二液位传感器将信号送入plc，plc控制关闭进液阀，并计数补液次数后返回步骤⑸；

⑺判断蒸发釜内液位是否低于低液位，若是，蒸发釜内第二液位传感器将信号送入plc，plc判断补液次数是否大于设定值，若否，plc控制打开进液阀，并返回步骤⑸；

⑻若补液次数是大于设定值，plc控制打开放空阀和排液阀，开启排液泵，并关闭压缩机和循环水泵，等待设定时间后，浓缩液被排出，再关闭放空阀、排液阀、排液泵，并返回步骤⑷。

请参阅图2所示，所述蒸发器循环水箱内水位检测的控制方法，包括以下步骤：

⑴系统上电启动；

⑵第一液位传感器检测废液桶液位；

⑶检测液位是否液位低，若是，第一液位传感器将信号送入plc，plc控制关闭循环水泵并打开放空阀，并返回步骤⑵；

⑷若否，plc控制启动循环水泵，并打开进液阀，循环水泵运行使蒸发釜内的空气不断的抽出，使蒸发釜内变成负压；

⑸第三液位传感器检测循环水箱内水位，判断水位是否高于设定的高水位，若是，循环水箱内第三液位传感器将信号送入plc，plc控制打开排水阀，向外排水；

⑹第三液位传感器继续检测循环水箱内水位，判断水位是否低于设定的低水位，若是，循环水箱内第三液位传感器将信号送入plc，plc控制关闭排水阀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。