一种载汽式高浓废水蒸发浓缩处理装置的制作方法

本发明涉及一种高浓废水的蒸发浓缩处理装置，尤其是涉及一种利用空气作为废水蒸发出来的水汽载体，可以充分利用太阳能、低温余热废热等废低温热源作为加热热能，是一种空气-高浓废水直接接触蒸发方式再浓缩处理装置，属于难处理工业废水（高浓度废水）的环保节能减量化处理的技术领域。

背景技术：

我国制药、印染、造纸、化工等行业在国民经济处于重要地位，但是这类企业每天产生的高浓废水水量不大，但是cod大于10⁵，含盐浓度超过10%，属于难处理、难降解废水。由于目前已有的环保处理技术和装置难以达到环保处理要求，许多企业采用偷偷直排的违法行为，严重污染当地环境，使得这些难处理工业废水造成的环境污染问题成为目前我国一个急需解决的问题。

膜浓缩处理技术近年来在市政污水、工业废水领域得到广泛应用，使得工业废水、生活污水浓度得以继续提高，污水总量得以大幅降低。但是在实际工程中膜浓缩后的污水仍难以达到无害化高温焚烧的要求。这是因为膜浓缩后污水含盐浓度低于10%，浓缩过后的污水仍含有较多水分，焚烧再处理仍需要消耗大量能源，导致成本较高。不仅如此，焚烧产生的高温水汽对设备会造成不可逆损害，因此需要对膜浓缩后的高浓废水继续减量化处理。

目前高浓废水热蒸发浓缩方法是目前最常用的技术，为了降低蒸发能耗，许多技术充分利用蒸发出来的二次蒸汽潜热再蒸发高浓废水，例如多效蒸发、蒸汽再压缩技术。

通过专利检索和市场调研发现，目前高浓废水热浓缩技术用于难处理废水，我们发现有几个问题还是难以得到有效解决：1）高浓废水中由于较高的含盐量导致较强的腐蚀性，废水对金属容器和换热设备具有强烈的腐蚀性；2）传统蒸发技术中蒸发设备大多采用金属材料制造，高浓废水易在金属表面结垢或者管内析出，造成严重的结垢问题或管道堵塞问题，浓缩系统无法正常连续运行；3）多效蒸发、机械压缩再蒸发工艺设备复杂，投资偏高，适合大量废水的处理，而在处理少量废水时性价比低；4）目前热蒸发技术适用于盐类蒸发，一旦有机会偏高，必须采用预处理方式去除，整体工艺复杂。

总体来说，目前已有的传统热浓缩技术不适宜在少量的高浓废水处理，我们必须找到一种合适的，适应性强的浓缩蒸发工艺实现高浓废水减量化的节能环保处理技术和装置。。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高浓废水的蒸发浓缩处理装置，针对现有的高浓废水热浓缩工艺，高盐造成的换热器腐蚀以及结垢，高温蒸发导致的冷凝水有机质含量、氨氮偏高问题，解决传统蒸发工艺难以有效处理难降解工业废水的技术难题。

为了解决以上问题，降低高浓废水有机物蒸发，解决高浓废水中盐分对设备腐蚀、结垢问题，本发明提出了一种高浓废水的蒸发浓缩处理装置。该装置采用空气作为水汽载体，利用空气与废水溶液直接接触后空气能够带走溶液中的水分的原理，实现高浓废水的蒸发浓缩。由于空气与废水溶液直接接触蒸发，不再需要金属蒸发换热器，也就意味没有腐蚀和结垢问题。同时，空气只带走高浓废水中的水分，湿空气对冷凝设备的腐蚀程度大幅降低，从而提高设备使用寿命。在此基础上，引入高级氧化设备，能够降低高浓废水有机物含量，扩展了本装置对高浓废水的处理功能。

本发明提出的一种载汽式高浓废水蒸发浓缩处理装置，由蒸发箱1、多孔板2、风机3、冷凝换热器4、溶液泵5、溶液加热器6、风道7、冷却循环水路8、溶液管道9、辅助设备10、冷凝水排放管路11构成。在蒸发箱1内，在其中下部水平位置布置多孔板2，多孔板2与箱体1四周密封安装，空气从多孔板中孔洞14吹出。

按照气体流动方向，蒸发箱1上部开风口通过风道7，依次与换热器4、风机3连通，然后再与蒸发箱1下部风口连接。在冷凝换热器4和风机3之间布置氧化气体发生器10，该氧化气体发生器10产生的强氧化气体通过风机作用进入风道7，在风机3的作用下进入蒸发箱1。

按照溶液方向，废水从进料口12进入蒸发箱1。蒸发箱1底部溶液出口通过溶液管道9，依次与溶液泵5、换热器6连通，然后再返回蒸发箱1，溶液进口位置高于多孔板2位置。多孔板2设置有漏液通道，在多孔板上2上未蒸发的积液可以通过该通道进入蒸发箱1底部继续循环加热。一旦浓缩后的废水达到设定指标，从出料口13排出，然后再进新的废水继续蒸发浓缩。

冷凝换热器4为间接式换热器，设置有冷凝出水口11以及循环水接口8。

本发明的工作过程如下：

首先介绍空气循环流动过程。在蒸发箱1上的多孔板2上积聚了由加热器6过来的热高浓废水，空气从多孔板2上的孔洞14从下往上吹出，与热废水直接接触，在风机作用下继续向上流动。由于空气与热废水直接接触，温度得以提高，含湿能力增加，可以带走废水中的少量水分，减少了废水中水分，实现了废水浓缩目的。

含有较多水分的湿空气在风道7中流动至冷凝换热器4，冷凝换热器设置有循环冷却水路8，通入循环冷却水后对湿气降温，湿气温度降低，水汽在冷凝器4中析出，然后通过冷凝出水口11排出。除湿后的空气继续在风管中流动，再在风机3的作用下回到蒸发箱1多孔板2下，再通过孔洞14继续与废水接触带走水分。

为了扩展本装置功能，在冷凝换热器4和风机3之间增加旁路，引入辅助设备10，可以引入氧化气体，该气体在风机3作用下，随除湿后的空气进入蒸发箱1，在多孔板2上，与废水接触。对废水进行高级氧化，去除有机物。

再介绍废水循环流动过程，多孔板2上的高浓废水被循环空气带走水分后，由于水汽蒸发，废水温度降低。通过多孔板2上的通道进入蒸发箱1底部，与持续从进料口12进入的圆高浓废水混合，在溶液泵5的作用下输送至加热器6中被加热，然后返回至多孔板2，继续与空气接触，部分水分被蒸发，持续形成蒸发浓缩过程。一旦装置中废水被浓缩到一定程度，废水从废水出口13排出。

从整体系统来看，该高浓废水浓缩装置通过既可以使用高温蒸汽热源，也可以利用利用太阳能、烟气余热、等低温热源降低运行能耗；利用空气作为水汽载体，与低温废水直接接触，去除传统金属蒸发器，避免核心设备腐蚀和结垢，减少有机质蒸发，从而有效的解决上述提出的高浓废水浓缩的技术难题。

本发明提出的一种高浓废水的蒸发浓缩处理装置，与现有广泛使用的浓盐废水处理工艺或设备相比，其特点及优势在于：

（1）该高浓废水蒸发浓缩处理装置，利用空气作为蒸发水汽载体，空气与高浓废水直接接触，取消金属蒸发器，解决了设备腐蚀和结垢问题。

（2）该高浓废水蒸发浓缩处理装置，对蒸发温度要求低，能够有效利用低温热源，符合节能、环保的要求。

（3）该高浓废水的蒸发浓缩处理装置，空气与高浓废水接触蒸发，风机、废水蒸发温度可调，对各种浓度和各种成份的工业污水都适用，处理装置的通用性很强。

（4）该高浓废水的蒸发浓缩处理装置，能够方便的引入高级氧化设备，能够有效拓展废水处理范围，突破传统蒸发只是物理分离的局限性，扩展了该浓缩装置的处理功能。

（5）该高浓废水蒸发浓缩处理装置，空气始终在装置内部循环使用，无气体排放，对环境友好，因此该装置其具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明浓盐废水的节能浓缩处理装置整体结构示意图。

图中标号：蒸发箱1、多孔板2、风机3、冷凝换热器4、溶液泵5、溶液加热器6、风道7、冷却循环水路8、溶液管道9、辅助设备10、冷凝水排放管路11、废水进料口12、浓缩废水出料口13、孔洞14。

图2为本发明图1中多孔板2的结构示意图

图中标号：多孔板2，孔洞14。

具体实施方式

以下结合附图1和发明人依本发明技术方案所完成的具体实例，对本发明作进一步的详细描述。

在空气循环流动过程中，在蒸发箱1上的多孔板2上积聚了由加热器6过来的温度高的高浓废水，除湿后的空气从多孔板2上的孔洞14从下往上吹出，与废水直接接触，在风机作用下继续向上流动。由于空气与热废水直接接触，空气温度得以提高，含湿能力增加，带走废水中的少量水分，从而废水中水分含量得以降低，实现了废水浓缩目的。

含有较多水分的湿空气在风道7中循环流动至冷凝换热器4，通过循环冷却水路8，在冷凝换热器4中通入循环冷却水，对湿空气降温。湿气温度降低，水汽就在冷凝器4中析出，冷凝水通过冷凝出水口11排出。除湿后的空气继续在风道7中流动，再在风机3的作用下回到蒸发箱1中多孔板2下，再通过孔洞14继续与废水接触带走水分循环流动。

另外，在冷凝换热器4和风机3之间增加旁路，引入辅助设备10，例如氧化气体发生器。该氧化气体在风机3作用下，随除湿后的空气进入蒸发箱1，在多孔板2上，与废水充分接触，进而对废水进行高级氧化，能够有效去除有机物，从而扩展了本装置功能。

在废水循环流动过程中，多孔板2上的高浓废水被循环空气带走水分后，水汽蒸发，废水温度降低。多余的废水能够通过多孔板2上的通道进入蒸发箱1底部，与持续从进料口12进入的原高浓废水混合，在溶液泵5的作用下输送至加热器6中被加热，然后返回至多孔板2，继续与空气接触蒸发，形成持续蒸发浓缩过程。一旦蒸发装置中的废水被浓缩到一定程度，浓缩后的废水就从废水出口13排出。