本实用新型专利涉及一种折返式外循环真空膜蒸馏废水浓缩减量装置，属于废水零排放技术领域。
背景技术：
电厂脱硫废水由于其高浊度、高硬度，高含盐量、污染物种类多，且不同电厂水质波动大等特点，成为燃煤电厂中成分最为复杂、处理难度最大的工业废水。
真空膜蒸馏技术，它以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸汽压差的作用下，料液中挥发性组分以蒸气形式透过膜孔，从而实现分离的目的。具有分离纯化效率高、不污染环境、操作简单、能耗低、便于与其他净化处理过程耦合与集成等优点。在火电厂脱硫废水的浓缩减量处理方面有巨大的应用前景。
但是，温差极化和浓差极化的存在，导致在高浓度时膜通量降低和单程的热效率很低，成为制约该技术在火电厂脱硫废水零排放处理工业化进程中发展的瓶颈。传统真空膜蒸馏装置，在长期的运行中，容易出现膜浸润污堵问题，系统的稳定性不能得到有效的保证，需要解决膜蒸馏的使用持久稳定性。
因此若将其应用于火电厂脱硫废水浓缩减量处理方面，还需对其技术进一步的改进，提高系统运行的稳定性和高效性。
技术实现要素：
本实用新型目的在于提供一种折返式外循环真空膜蒸馏废水浓缩减量装置，旨在解决上述背景技术问题。本实用新型克服了现存的技术问题，将折返式流道、外循环装置与真空膜蒸馏联用，提出一种新型稳定高效的火电厂脱硫废水浓缩减量处理装置，将其应用于火电厂脱硫废水的处理，实现废水零排放，为工程设计和工程实践提供指导。
本实用新型的技术方案是通过如下方式实现的：一种折返式外循环真空膜蒸馏废水浓缩减量装置，包括加热装置、蒸发装置、冷却装置和PLC装置；所述加热装置包括热源室（可容纳热水、废蒸汽等热源）、热源室进水（气）管、热源室出水（气）管、换热板；所述蒸发装置包括蒸发室、废水箱、废水箱进水管、废水箱出水管、废水补水泵、废水进水泵、废水进水管、电磁阀I、废水出水管、电磁阀II、真空泵、蒸馏膜、浓盐水抽吸泵；所述冷却装置包括冷却室、冷凝板、冷凝水出水管、冷凝水抽吸泵、冷源室（可容纳电厂循环冷却水等冷源）、冷源室进水管、冷源室出水管；所述PLC装置包括PLC控制柜；所述废水进水管于蒸发室内设置若干废水进水流道；所述废水出水管与蒸发室内废水进水流道另一端相连；所述热源室设置温度表I；所述蒸发室设置真空表、温度表II；所述冷源室设置温度表III；所述废水箱设置TDS传感器、液位传感器和潜水搅拌器。
特别地，所述热源室、蒸发室、冷却室与冷源室合建，其特征在于热源室与蒸发室由换热板完全隔开，蒸发室与冷却室由蒸馏膜完全隔开，冷却室与冷源室由冷凝板完全隔开；所述冷凝水抽吸泵进水口与冷却室相连；所述浓盐水抽吸泵进水口与蒸发室相连；所述真空泵进气口与蒸发室相连。
特别地，所述蒸发装置设置废水外循环系统，其特征在于废水箱通过废水箱出水管、废水进水泵、电磁阀I、废水进水管与废水进水流道相连，废水箱通过废水箱进水管、电磁阀II、废水出水管与废水进水流道相连；所述废水箱进水管和废水箱出水管均位于废水箱所设低液位下方。
特别地，所述废水进水流道为折返式流道设计，并均匀分布于换热板表面；所述废水进水管与废水出水管呈两端对称分布。
特别地，所述温度表I、真空表、温度表II、温度表III、TDS传感器、液位传感器、潜水搅拌器、电磁阀I、电磁阀II、废水进水泵、废水补水泵、浓盐水抽吸泵与PLC控制柜相连。
特别地，所述蒸馏膜为平板膜，材质为PTFE；所述加热装置、蒸发装置和冷却装置的外壳和过流部件均为非金属材质。
本实用新型装置运行步骤如下：
热水或废蒸汽等热源通过热源室进水（气）管进入热源室，热源室设置温度表I，热源室内温度控制在50℃～80℃，利用换热板将热源的能量转移到脱硫废水中，进行加热升温，降温后的热源则通过热源室出水（气）管排出，新鲜热源通过热源室进水（气）管再次补入热源室，进行连续加热；循环冷却水等冷源通过冷源室进水管进入冷源室，冷源室设置温度表III，冷源室内温度控制在30℃左右，利用冷凝板将水蒸气的能量转移到循环冷却水等冷源中，进行降温冷凝，升温后的冷源则通过冷源室出水管排出，新鲜冷源通过冷源室进水（气）管再次补入冷源室，进行连续降温；同时，蒸发室和冷却室通过真空泵的抽吸作用变为真空状态，蒸发室设置温度表II、真空表，蒸发室设置真空度为30mbar～100mbar。
待处理的脱硫废水通过废水补水泵提升至废水箱，再通过废水箱出水管、电磁阀I和废水进水管由废水进水泵提升至蒸发室内，脱硫废水在依附于换热板设置的废水进水流道内流动过程中被加热升温，在真空状态下，产生大量水蒸气，蒸发后的浓水通过废水出水管、电磁阀II和废水箱进水管送回至废水箱，蒸发室内废水进水流道采用折返式流道设计，延长了换热时间，提高了热交换效率；电磁阀I和电磁阀II的设置，有效防止停止进水时，对装置真空度的破坏。
液位传感器测定废水箱的液位，通过PLC控制柜设置废水箱中高液位和低液位数值，当废水箱中液位低于低液位，PLC控制柜控制废水补水泵运行，废水箱中液位达到高液位时，PLC控制柜控制废水补水泵停止；当废水箱中液位低于高液位而高于低液位，且温度表I、温度表II、温度表III和真空表的数值全部位于PLC控制柜内设置的数值范围内，PLC控制柜控制电磁阀I和电磁阀II打开，废水进水泵运行；当废水箱中液位低于低液位，且温度表I、温度表II、温度表III和真空表的数值全部位于PLC控制柜内设置的数值范围内，PLC控制柜控制电磁阀I和电磁阀II关闭，废水进水泵停止运行，如果五分钟内液位一直低于低液位，PLC控制柜报警；当废水箱中液位高于高液位，且温度表I、温度表II、温度表III和真空表的数值全部位于PLC控制柜内设置的数值范围内，如果五分钟内液位一直高于高液位，PLC控制柜控制电磁阀I和电磁阀II关闭，废水进水泵停止运行并报警；当温度表I、温度表II、温度表III和真空表的任一数值低于或超出PLC控制柜内设置的数值范围，PLC控制柜控制电磁阀I和电磁阀II关闭，废水进水泵停止运行并报警。
TDS传感器测定废水箱内废水的溶解性固体总量，当废水箱内水质TDS≥200g/L，PLC控制柜控制电磁阀I和电磁阀II关闭，废水进水泵停止运行，PLC控制柜控制浓盐水抽吸泵运行，废水箱中液位达到低液位时，PLC控制柜控制浓盐水抽吸泵停止运行，废水箱设置潜水搅拌器，起到搅拌均匀水质的作用。
水蒸气通过蒸馏膜膜孔进入冷却室，水蒸气与冷却水等冷源在冷凝板处进行热交换，水蒸气放热冷凝成水滴，并汇聚于冷却室内的冷凝水流道，由于冷却室内为真空状态，因此利用冷凝水抽吸泵将冷凝水抽出。
通过采用前述技术方案，本实用新型具有的优势和积极效果：
（1）本实用新型包括浓水外循环装置，大流量循环进水，起到搅动均匀废水水质，冲刷擦洗蒸馏膜膜表面的作用，可较大程度耐受水质变化所带来的冲击，从而，提升了处理脱硫废水的能力，延长了蒸馏膜使用寿命，根本上解决了温差极化和浓差极化所带来的瓶颈性制约，可以处理更高浓度的脱硫废水。
（2）蒸发室内废水进水流道采用折返式流道设计，延长了换热时间，提高了热交换效率，解决了大流量进水换热效果差的难题。
（3）加热装置、蒸发装置和冷却装置的外壳和过流部件均为非金属材质，蒸馏膜为平板膜，材质为PTFE，具有耐酸碱、耐高温、耐腐蚀和高机械强度等优点。
（4）本实用新型装置采用模块化设计，集成化程度高，减少了设备占地面积，自动化程度高，避免了人为不规范操作所带来的安全隐患，操作简单，运行稳定高效。
附图说明
图1为本实用新型所述的折返式外循环真空膜蒸馏装置示意图；
图2为本实用新型所述的折返式流道装置示意图。
图中：1—热源室，1.1—温度表I，2—热源室进水（气）管，3—热源室出水（气）管，4—换热板，4.1—废水进水流道，5—蒸发室，5.1—温度表II，5.2—真空表，6—废水箱，6.1—TDS传感器，6.2—液位传感器，6.3—潜水搅拌器，7—废水箱进水管，8—废水箱出水管，9—废水补水泵，10—废水进水泵，11—废水进水管，12—电磁阀I，13—废水出水管，14—电磁阀II，15—真空泵，16—蒸馏膜，17—浓盐水抽吸泵，18—冷却室，19—冷凝板，20—冷源室，20.1—温度表III，21—冷凝水出水管，22—冷凝水抽吸泵，23—冷源室进水管，24—冷源室出水管，25-PLC控制柜。
具体实施方式
下面结合附图1—2和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种折返式外循环真空膜蒸馏废水浓缩减量装置具体运行步骤为：
热水或废蒸汽等热源通过热源室进水（气）管（2）进入热源室（1），热源室（1）设置温度表I（1.1），热源室（1）内温度控制在50℃～80℃，利用换热板（4）将热源的能量转移到脱硫废水中，进行加热升温，降温后的热源则通过热源室出水（气）管（3）排出，新鲜热源通过热源室进水（气）管（2）再次补入热源室（1），进行连续加热；循环冷却水等冷源通过冷源室进水管（23）进入冷源室（20），冷源室（20）设置温度表III（20.1），冷源室（20）内温度控制在30℃左右，利用冷凝板（19）将水蒸气的能量转移到循环冷却水等冷源中，进行降温冷凝，升温后的冷源则通过冷源室出水管（24）排出，新鲜冷源通过冷源室进水（气）管（23）再次补入冷源室（20），进行连续降温；同时，蒸发室（5）和冷却室（18）通过真空泵（15）的抽吸作用变为真空状态，蒸发室（5）设置温度表II（5.1）、真空表（5.2），蒸发室（5）设置真空度为30mbar～100mbar。
对于真空膜蒸馏系统，膜两侧蒸汽压力差作为传质驱动力，疏水性微孔膜作为传递介质，由于膜的疏水性，盐分和溶液水不能透过膜而水蒸气可以通过膜孔进行传质，因此仅有水蒸气能透过膜孔，可将工业高含盐废水的TDS浓缩至200g/L以上。
待处理的脱硫废水通过废水补水泵（9）提升至废水箱（6），再通过废水箱出水管（8）、电磁阀I（12）和废水进水管（11）由废水进水泵（10）提升至蒸发室（5）内，脱硫废水在依附于换热板（4）设置的废水进水流道（4.1）内流动过程中被加热升温，在真空状态下，产生大量水蒸气，蒸发后的浓水通过废水出水管（13）、电磁阀II（14）和废水箱进水管（7）送回至废水箱（6）；蒸发室（5）内废水进水流道（4.1）采用折返式流道设计，延长了换热时间，提高了热交换效率；电磁阀I（12）和电磁阀II（14）的设置，有效防止停止进水时，对装置真空度的破坏。
液位传感器（6.2）测定废水箱（6）的液位，通过PLC控制柜（25）设置废水箱（6）中高液位和低液位数值，当废水箱（6）中液位低于低液位，PLC控制柜（25）控制废水补水泵（9）运行，废水箱（6）中液位达到高液位时，PLC控制柜（25）控制废水补水泵（9）停止；当废水箱（6）中液位低于高液位而高于低液位，且温度表I（1.1）、温度表II（5.1）、温度表III（20.1）和真空表（5.2）的数值全部位于PLC控制柜（25）内设置的数值范围内，PLC控制柜（25）控制电磁阀I（12）和电磁阀II（14）打开，废水进水泵（10）运行；当废水箱（6）中液位低于低液位，且温度表I（1.1）、温度表II（5.1）、温度表III（20.1）和真空表（5.2）的数值全部位于PLC控制柜（25）内设置的数值范围内，PLC控制柜（25）控制电磁阀I（12）和电磁阀II（14）关闭，废水进水泵（10）停止运行，如果五分钟内液位一直低于低液位，PLC控制柜（25）报警；当废水箱（6）中液位高于高液位，且温度表I（1,1）、温度表II（5.1）、温度表III（20.1）和真空表（5.2）的数值全部位于PLC控制柜（25）内设置的数值范围内，如果五分钟内液位一直高于高液位，PLC控制柜（25）控制电磁阀I（12）和电磁阀II（14）关闭，废水进水泵（10）停止运行并报警；当温度表I（1.1）、温度表II（5.1）、温度表III（20.1）和真空表（5.2）的任一数值低于或超出PLC控制柜（25）内设置的数值范围，PLC控制柜（25）控制电磁阀I（12）和电磁阀II（14）关闭，废水进水泵（10）停止运行并报警。
TDS传感器（6.1）测定废水箱（6）内废水的溶解性固体总量，当废水箱（6）内水质TDS≥200g/L，PLC控制柜（25）控制电磁阀I（12）和电磁阀II（14）关闭，废水进水泵（10）停止运行，PLC控制柜（25）控制浓盐水抽吸泵（17）运行，废水箱（6）中液位达到低液位时，PLC控制柜（25）控制浓盐水抽吸泵（17）停止运行，废水箱（6）设置潜水搅拌器（6.3），起到搅拌均匀水质的作用。
水蒸气通过蒸馏膜（16）膜孔进入冷却室（18），水蒸气与冷却水等冷源在冷凝板（19）处进行热交换，水蒸气放热冷凝成水滴，并汇聚于冷却室（18）内的冷凝水流道，由于冷却室（18）内为真空状态，因此利用冷凝水抽吸泵（22）将冷凝水抽出。