一种纳米结晶蒸发器以及反渗透浓盐水处理系统的制作方法

本实用新型涉及水处理领域，特别是涉及一种反渗透浓盐水的处理装置。

背景技术：

反渗透技术是利用反渗透膜具有选择透过性的特点，对地表水或经深度处理的污水进行过滤浓缩，滤除水中的盐、有机物以及其他颗粒杂质，实现水质净化或中水回用的目的。反渗透处理过程中会产生大量的浓盐水，这些浓盐水的盐含量高达1%至6%。一方面新的环保法严格限制这种含盐废水的排放，另一方面浓盐水的直接排放也造成了水资源的浪费。因此，对反渗透浓盐水的进一步处置成为提高工业废水深度处理回用率的关键。

目前正在实施的反渗透浓盐水的处理方法很多，如多效蒸发、MVC机械压气蒸发、DTRO碟管式反渗透、电解法，甚至焚烧法等技术路线。多效蒸发是让加热后的盐水在多个串联的蒸发器中蒸 发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源， 并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方 法之一。低温多效蒸馏技术由于节能的因素，近年发展迅 速，装置的规模日益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为 提高装置单机造水能力，采用廉价材料降低工程造价，提高 操作温度，提高传热效率等。蒸汽压缩冷凝脱盐技术是将盐水预热后，进入蒸发器 并在蒸发器内部分蒸发。所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧。蒸汽冷凝后作为产品水引出，如此实现热能的循环利用。当其作为循环冷却水脱盐回 收工艺时，可使冷却水中的有害成份得到浓缩排放，并使 95%以上的排污水以冷凝液的形式得到回收，作为循环水和锅炉补充水返回系统。这种工艺对设备材质的要求极高，运行中需消耗大量的热量，存在一次性投入和运行费用极高的 缺点，只可能在特别缺水的地区发电厂中采用。MVC、DTRO技术路线目前是主流工艺路线，但要求处理规模起点大，吨水投资很大，能耗很高，采用焚烧法会产生氮氧化物、二噁英等二次污染物；膜分离法中，DTRO随着料液浓缩，盐分浓度越来越高，膜会出现缺陷，废水中的悬浮物质会容易堵塞膜；总体效果很差。随着国家新环保法规实施力度加强，高含盐污水处置路线日益多样化，技术工艺、能耗以及成本的综合性能比较正受到越来越多的关注。

专利CN 201310713978.8公开了一种高效节能的多效蒸发器系统，其包括有多效蒸发组、冷凝罐、循环水池，所述多效蒸发组包括两效以上的串联的蒸发器，所述蒸发器设有入料口、排料口、蒸汽入口、蒸汽出口；第一效的蒸发器的入料口是蒸发组的总入料口，第一效的蒸发器的蒸汽入口是蒸发组的总蒸汽入口，最终效的蒸发器的排料口是蒸发组的总排料口，最终效的蒸发器的蒸汽出口是蒸发组的总蒸汽出口；前一效的蒸发器的排料口与次一效的蒸发器的入料口连通，前一效的蒸发器的蒸汽出口与次一效的蒸发器的蒸汽入口连通；所述冷凝罐与总蒸汽出口连通，所述循环水池与冷凝罐连通。该设备投资较大，结构比较复杂，占地面积大。

因此，提供一种能耗较低的、处理效果好的反渗透浓盐水处理装置是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

基于上述不足，本实用新型提供了一种用于处理反渗透浓盐水的纳米结晶蒸发器。该装置高效节能，与多效蒸发相比节能50%以上，同时反渗透浓盐水的回用比例高。

本实用新型采用如下技术方案：

一种纳米结晶蒸发器，其包括

封闭主体，所述封闭主体中设置有隔板，所述隔板将所述封闭主体分为接触部分和收集部分；所述接触部分上设置有浓盐水进口和高温气体进口，所述隔板上设置有连通口；

雾化装置，所述雾化装置与所述浓盐水进口通过管道连接，且所述雾化装置设置在所述接触部分中；以及

纳米结晶收集装置，所述纳米结晶收集装置设置在所述收集部分中，且所述纳米结晶装置上设置有气体出口；

浓盐水通过所述浓盐水进口进入所述接触部分，之后经过所述管道进入所述雾化装置雾化后与高温气体相接触形成混合气流，混合气流通过所述连通口进入所述收集部分，经过所述纳米结晶收集装置后混合气流中的固态结晶吸附在所述纳米结晶收集装置上，剩余气体通过气体出口离开所述纳米结晶蒸发器。

其中，所述纳米结晶蒸发器还包括收集仓，所述收集仓设置在所述封闭主体的下方。

进一步的，所述纳米结晶蒸发器还包括喷吹装置，所述喷吹装置设置在所述纳米结晶收集装置的上方。

进一步的，所述纳米结晶蒸发器还包括气体配气装置，所述气体配气装置设置在所述接触部分中，且所述气体配气装置设置在所述高温气体进口的下方。

进一步的，所述雾化装置的出雾口不低于所述气体配气装置。

进一步的，所述气体配气装置为设置有多个通气孔的板状配气器，所述板状配气器固定在所述接触部分的侧板以及所述隔板上。

进一步的，所述纳米结晶收集装置包括支架和设置在所述支架上的膜片，所述膜片表面设置有纳米涂层。

进一步的，所述纳米涂层为纳米碳化硅层。

进一步的，所述纳米结晶蒸发器还包括设置在收集部分中的挡板，所述挡板固定在所述封闭主体上。

进一步的，所述高温气体与所述雾化后的浓盐水在所述接触部分中的停留时间不得小于5秒钟；

和/或，所述高温气体的温度不小于150℃；

和/或，所述纳米结晶蒸发器的压力为80Kpa~120 Kpa。

本实用新型还提供一种反渗透浓盐水处理系统，其包括上述的纳米结晶蒸发器。

其中，所述反渗透浓盐水处理系统还包括反渗透处理装置，反渗透浓盐水经过所述反渗透处理装置后进入所述纳米结晶蒸发器。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型的纳米结晶蒸发器能够应用于反渗透浓盐水的处理，提高浓盐水处理回用率93%以上，对工业污水“零排放”工艺具有深远的社会意义。

（2）本实用新型的纳米结晶蒸发器高效节能，处理效果好，与多效蒸发器相比节能50%左右。

（3）本实用新型的纳米结晶蒸发器投资少，造价低，简化工业循环水废水零排放工艺系统，降低工程投资造价；

（4）本实用新型的纳米结晶蒸发器的运行费用低，从而降低工业循环水废水零排放工艺系统运行成本。

附图说明

图1为本实用新型的纳米结晶蒸发器的一个实施例的整体示意图；

图2为本实用新型的纳米结晶蒸发器的气体配气装置的一个实施例的整体示意图；

图3为本实用新型的纳米结晶蒸发器的纳米结晶收集装置的膜片的一个实施例的主视示意图；

图4为图3所示的膜片的2-2剖视图；

图5为图3中的1-1剖视图。

具体实施方式

下面将结合实施例和附图来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型提供一种纳米结晶蒸发器，该纳米结晶蒸发器可以用于反渗透浓盐水的蒸发浓缩。

参见图1，该纳米结晶蒸发器包括封闭主体100、雾化装置200和纳米结晶收集装置300。

其中所述封闭主体100为内部中空结构，其由顶板、侧板和底板围成封闭结构。封闭主体可以由玻璃钢等耐腐蚀材料制成。图1中的封闭主体整体呈矩形，当然封闭主体还可以设置为圆柱形。参见图1，在所述封闭主体100中设置有隔板110，所述隔板110将所述封闭主体100的内腔分为接触部分101和收集部分102；在所述接触部分上设置有浓盐水进口120和高温气体进口130，所述隔板110上设置有连通口111。连通口111连通接触部分101和收集部分102。本实施例中从浓盐水进口120进入的浓盐水和从高温气体进口130进入的高温气体相接触之后浓盐水温度升高，浓盐水中的固体溶解物结晶，从而达到浓缩的目的。浓盐水和高温气体是在接触部分101发生充分接触的，浓盐水和高温气体形成的混合气流通过连通口111进入收集部分102。本实施例中连通口111设置在隔板110的下部，且连通口与雾化装置之间的垂直距离应当大于1.5米，这样能够提供的空间使得浓盐水和高温气体充分接触。较优的，接触部分101和收集部分102的容积之比应当为1：1~2.5，这样设置避免混合气流倒灌。

本实施例中的雾化装置是用于将浓盐水雾化使其形成雾化气体，雾化气体能够更好的与高温气体相接触，其与高温气体的接触面积大，从而能够迅速高效的升温并使浓盐水中的溶解物结晶。参见图2，所述雾化装置200设置在所述接触部分101中，雾化装置200可以固定在封闭主体的侧板和隔板上；所述雾化装置200与所述浓盐水进口120通过管道连接；从浓盐水进口进入的浓盐水经过雾化装置200处理后形成雾化气体。本实施例中的雾化装置为现有技术，本实施例不再赘述。

本实施例中的纳米结晶收集装置是用于收集混合气流中的微小晶粒的。参见图1，在收集部分102中设置有纳米结晶收集装置300，在所述纳米结晶装置300上设置有气体出口140；气体出口穿过封闭主体的侧板与外界连通。

本实施例中的纳米结晶蒸发器的具体过程为：浓盐水通过所述浓盐水进口120再经过管道进入所述雾化装置200雾化后形成盐水雾化气体；同时高温气体通过高温气体进口130进入，盐水雾化气体与高温气体相接触形成混合气流，在接触过程中盐水雾化气体温度升高从而使盐水中的溶解物结晶形成微小晶粒；混合气流通过所述连通口111进入所述收集部分102，混合气流进入纳米结晶收集装置400，经过纳米结晶收集装置400处理后混合气流中的固态晶粒吸附在所述纳米结晶收集装置400上，剩余气体通过气体出口140离开所述纳米结晶蒸发器。

本实施例中的纳米结晶蒸发器首先将浓盐水雾化，然后采用高温气体与雾化的浓盐水相接触从而使浓盐水升温，之后利用纳米结晶收集装置收集结晶物。雾化后的浓盐水能够与高温气体充分接触从而能够有效利用高温气体的热能，达到高效节能的目的。经实验，与多效蒸发器相比，本实用新型的纳米结晶蒸发器的能耗降低了50%，能够节能50%左右；设备投资节约30%左右。进一步的，参见图1，本实用新型的所述纳米结晶蒸发器还包括收集仓400，所述收集仓400设置在所述封闭主体100的下方。本实施例中在接触部分和收集部分的下方都设置有收集仓400，这样即可以收集在接触时降落的晶粒，也可以收集通过纳米结晶收集装置收集的晶粒。收集仓400和封闭主体可以一体成型，也可以分体成型。本实施例中的收集仓400整体呈锥形或者喇叭形。

较佳的，作为一种可实施方式，参见图1，本实施例中的纳米结晶蒸发器还包括气体配气装置500，设置气体配气装置是为了使高温气体均匀分散，从而更好的与盐水雾化气体相接触，使得盐水雾化气体迅速升温，使得高温气体能够有效利用。参见图1，所述气体配气装置500设置在所述接触部分101中，且所述气体配气装置500设置在所述高温气体进口130的下方。高温气体通过高温气体进口130进入接触部分101中后，通过气体配气装置500分配后向接触部分的下方流动。

较佳的，为了保证接触效果，所述雾化装置200的出雾口不低于所述气体配气装置500。也就是说盐水雾化气体不会位于气体配气装置的上方。这样设置避免盐水雾化气体升温结晶而堵塞气体配气装置。更优的，参见图1，所述雾化装置200的出雾口与所述气体配气装置500的下表面平齐。由于雾化装置喷出的盐水雾化气体具有一定的动能，这部分能量能够产生紊流从而更好的与配气后的高温气体相接触。

较佳的，作为一种可实施方式，参见图2，所述气体配气装置500为设置有多个通气孔501的板状配气器，所述板状配气器固定在所述接触部分的侧板以及所述隔板上。多个通气孔501均匀的分布在板状主体上，本实施例中通气孔的直径为2~5mm。高温气体只能通过气体配气装置向下流动。本实施例中的板状配气器结构简单，造价低。

较佳的，作为一种可实施方式，参见图1，所述纳米结晶蒸发器还包括喷吹装置600，所述喷吹装置600设置在所述纳米结晶收集装置300的上方。设置喷吹装置600是为了吹掉纳米结晶收集装置300表面吸附的结晶物，从而避免这些吸附的结晶物堵塞纳米收集装置。参见图1，喷吹装置600上设置有喷吹气体管道610，通入气体即可进行喷吹。

较佳的，作为一种较佳的实施方式，参见图1和图3，本实施例中的纳米结晶收集装置300包括支架和设置在所述支架上的膜片310，支架固定在隔板和封闭主体上，膜片310安装在支架上。本实施例中的膜片为多组，多组膜片并列安装在所述支架上，膜片为空心结构，混合气流进入纳米结晶收集装置后，结晶物被吸附在膜片表面，气体进入膜片内部，然后从气体出口140离开。

参见图3至图5，膜片310包括左侧板312和右侧板313，左侧板和右侧板之间形成气体通道314，气体通道的一端封闭，另一端开放。左侧板和右侧板的靠近气体通道的封闭端的一端形成安装部311，膜片通过安装部311插入并固定在支架上。左侧板312和右侧板313均为带孔侧板，混合气流可以通过左侧板和右侧板进入膜片的气体通道，此时结晶物被吸附在左侧板或右侧板的表面，而气体则进入膜片的气体通道从气体出口140离开该纳米结晶收集装置。图5是膜片310的剖视图。更优的，左侧板和右侧板的形成气体通道的内壁为非光滑的，左侧板和右侧板的形成气体通道的内壁为波浪状，这样设置能够使气体通道中的气体产生紊流，进而加速离开膜片。

进一步的，所述膜片310表面设置有纳米涂层。设置纳米涂层后该纳米结晶收集装置分离效果好，不易堵塞，其具有自清洁能力，同时表面耐腐蚀。本实施例中的膜片能够清洗再生，可重复使用，其过滤面积大，收集能力强。更优的，所述纳米涂层为纳米碳化硅层。

较佳的，作为一种较佳的实施方式，参见图1，所述纳米结晶蒸发器还包括设置在收集部分102中的挡板700，所述挡板700的一端固定在所述封闭主体上，本实施例中挡板700的一端固定在顶板上，挡板的一个侧边固定在侧板上，挡板700同时固定在纳米结晶收集装置的侧面。设置挡板的目的是改变混合气流的流动方向使其从纳米结晶收集装置的各个方向进入纳米收集装置，从而扩大混合气流与纳米结晶收集装置的接触面积，加速收集速度。

更优的，为了保证处理效果，本实施例中设定所述高温气体与雾化后的浓盐水在所述接触部分中的停留时间不得小于5秒钟。且所述纳米结晶蒸发器中的压力为80Kpa~120 Kpa，高温气体的温度不得小于130℃。

作为一种较佳的应用，本实用新型还提供一种反渗透浓盐水处理系统，其包括上述任意实施例所述的纳米结晶蒸发器。

进一步的，所述反渗透浓盐水处理系统还包括反渗透处理装置，浓盐水首先经过反渗透处理装置处理后得到二次浓盐水和纯水，所述二次浓盐水进入所述纳米结晶蒸发器。采用反渗透处理装置对反渗透浓盐水进行处理能够减少处理量，提高水回收率，节能环保。当待处理的反渗透浓盐水的TDS小于50000mg/L时，需要将反渗透浓盐水经过反渗透处理。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。