一体化废水处理系统的制作方法

本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其是一种含重金属废水的一体化处理系统。

背景技术：

含重金属废水，特别是PCB行业、电镀行业所产生的废水量相当大，主要污染成份以COD及重金属为主。过去通常采用重金属化学混凝沉淀法，以碱剂使废水中金属离子形成氢氧化物絮体后，再以沉淀分离方式去除，去除重金属离子后废水再进生化处理。但这种处理方法，药剂耗用量大，处理成本高，工作量大，处理效果不稳定，不能达标排放。

目前较为常见的高浓度含重金属废水的处理工艺技术有化学还原法、电解法、离子交换法及膜分离处理法。

化学还原法：通过在含重金属废水中投入相关的药剂进行化学反应，各金属离子和药剂反应生成合成物进行沉淀分离去除，这种方法受进水浓度和加药控制变化不可控等因素，无法做到稳定达标排放，处理后的废水也无法实现回用至生产制程。

电解法：电解的方法是通过电场、电荷电位对含重金属废水中的金属离子进行迁移附着的处理技术。这种处理技术一般只适用于水量较少，不含其它杂质金属离子的高浓度废水，对废水中的离子最终以金属薄片进行回收。但是对一般低浓度，浓度只有几十或者几百ppm，水量大，低浓度及浓度变化较大含重金属废水，电解的方法很难实现对废水中的金属离子进行有效迁移。而且，电解后的废水其盐分会有较大的增加，很难做到稳定排放及回用。

离子交换法：离子交换法一般是通过离子交换树脂对废水中的金属离子进行吸附。废水中的金属离子被树脂吸附，一段时间后树脂饱和失效，需要耗费大量的酸或碱进行洗脱和再生。再生过程需要大量的自来水进行洗脱和清洗，这大量的清洗水也含有残留金属离子，也需要进行处理后才能排放。离子交换树脂经过反复使用后，一段时间就会失效，失效后需要整体全部更换，造成高昂的处理成本。

而采用膜处理，能很好的处理废水，膜产水也能稳定达标排放。但膜的浓缩有一定的极限，即当废水浓缩到一定程度后，随着浓度的升高，电导率上升、金属离子浓度上升、COD等溶质均相应上升，以致膜产水通量下降，浓缩倍数受阻。通过膜系统处理后的浓缩液难以处理，既达不到结晶分离效果、又达不到回用浓度；另外有些重金属废水不适合进膜系统，对膜有损害，影响膜寿命；而有些废水电导率过高，也不适合进膜系统，会导致膜系统无产水。

采用反参透处理，对低浓度，金属离子含量在≤500mg/L的废水，处理出水可继续使用于镀件漂洗，不影响漂洗效果，但是对于金属离子500mg/L以上浓度较高的浓液含重金属废水，处理后产水不能稳定达标，超过排放标准值范围。同时不能直接返回镀槽，会影响镀件质量。

技术实现要素：

基于上述问题，本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种含重金属废水的一体化处理系统，该系统药剂耗用量小、处理成本低、处理效果稳定，符合废水排放标准。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一体化废水处理系统，包括高温水源热泵机组、浓缩结晶器、固液分离器、真空泵和冷凝器，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浓缩结晶器的第一进液口连通，所述热水输入管与所述浓缩结晶器的第一出液口连通，所述浓缩结晶器的第二出液口与所述固液分离器的进液口连通，所述固液分离器的出液口与所述浓缩结晶器的第二进液口连通，所述冷水输出管和冷水输入管分别与所述冷凝器连通，所述真空泵分别与所述浓缩结晶器和冷凝器连通。

其中，浓缩结晶器的主要作用在于将所需蒸发的物料(含重金属废水)不断进行加热，并不断进行气液分离，逐步实现蒸发结晶；冷凝器的主要作用在于将闪蒸汽体冷凝成水；固液分离器的主要作用在于将结晶后的物料进行固液分离；真空泵的主要作用在于维持整个系统负压真空，实现负压低温蒸发。

优选地，所述固液分离器上还设有晶体排放口。由此，固液分离器所得的晶体得到收集和再利用。

优选地，所述冷凝器上还设有馏出液排放口。由此，进入冷凝器壳程外的饱和水蒸气冷凝成水后经由馏出液排放口排放，由集水罐收集、储存或再利用。

优选地，所述浓缩结晶器内设有液位检测器。由此，可以监测浓缩结晶器内物料的液位，系统刚开始时，可以开启快速进料模式，当液位检测器监测到物料达到一定量时，可以转成正常进料模式，从而节省进料时间。

优选地，所述浓缩结晶器内设有物料浓度检测器。由此，可以实时监测经过蒸发浓缩后物料的浓度，根据需求，可选择排出蒸发浓缩至一定浓度的物料，也可以选择排出浓缩结晶后的物料晶体，实现零排放的出料方式。

综上所述，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型采用热泵同时为废水处理系统提供蒸发所需的热量及冷凝所需的冷量，无需配套预热系统，系统简单，系统配套少，冷热联供，能效比高；相比原锅炉或电加热等方式，耗能量显著降低，且充分利用了热泵冷热两端产生的能量，高效节能；

2、本实用新型可实现废水最终的蒸发结晶，形成的固态晶体可进行包装外运，也可以进行再次利用，固液分离后的母液可重新进入浓缩结晶器进行不断的蒸发浓缩结晶，实现固废液废的零排放，实现能源的充分回收利用，节能环保。

附图说明

图1为一体化处理系统的结构示意图；

其中，1、高温水源热泵机组，2、浓缩结晶器，3、固液分离器，4、真空泵，5、冷凝器，6、热水输出管，7、热水输入管，8、冷水输出管，9、冷水输入管，10、第一进液口，11、第一出液口，12、第二出液口，13、第二进液口，14、晶体排放口，15、馏出液排放口。

具体实施方式

本实用新型适用于PCB(电镀、电路板、线路板)行业、食品加工行业、化工行业、医药行业、机械加工制造行业等行业废水和废液的蒸发减量浓缩及零排放；本实用新型通过采用高温水源热泵机组提供高浓度重金属废水蒸发结晶所需的热量及气液分离所需的冷量，实现对高浓度重金属废水中固、气、液的分离与回收处理。

为更好的说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1所示，本实用新型的一体化废水处理系统的一种实施例，包括高温水源热泵机组1、浓缩结晶器2、固液分离器3、真空泵4和冷凝器5，高温水源热泵机组1上设有热水输出管6、热水输入管7、冷水输出管8和冷水输入管9，热水输出管6与浓缩结晶器2的第一进液口10连通，热水输入管7与浓缩结晶器2的第一出液口11连通，浓缩结晶器2的第二出液口12与固液分离器3的进液口连通，固液分离器3的出液口与浓缩结晶器2的第二进液口13连通，冷水输出管8和冷水输入管9分别与冷凝器5连通，真空泵4分别与浓缩结晶器2和冷凝器5连通；

其中，固液分离器3上还设有晶体排放口14；冷凝器5上还设有馏出液排放口15；浓缩结晶器2内设有液位检测器(图中未示出)和物料浓度检测器(图中未示出)。

本实用新型的一体化废水处理系统在应用时具有以下特点：

1)高温水源热泵机组产生高温T1～T2℃的热水进入浓缩结晶器，与所需加热蒸发的物料进行间接热交换，使物料(含重金属废水)达到蒸发温度，然后回流至热泵机组，实现高温热水持续供给；

2)换热升温后的物料在浓缩结晶器底部通过搅拌实现其气液分离，分离后的饱和水蒸气进入冷凝器；

3)高温水源热泵机组同时产生的T3～T4℃的冷却水进入冷凝器的管程，将壳程外的饱和水蒸汽冷凝成水，冷凝水可通过集水罐收集排放(馏出液)；

4)气液分离后的物料通过浓缩结晶器底部的搅拌不断进行加热蒸发及气液分离，物料蒸发到一定浓度后形成晶体，结晶后的物料通过浓缩结晶器底部的出料口排出，进入固液分离器；

5)固液分离器将结晶后的物料进行固液分离，形成晶体及母液，晶体排出到储槽，实现其再利用，母液回到母液池，可随物料再次进入浓缩结晶器进行蒸发浓缩结晶处理；

6)真空泵联通冷凝器、浓缩结晶器、固液分离器，为整个蒸发系统实现稳定的负压真空，确保物料维持在低温下沸腾蒸发；

7)无动力进料：真空泵已实现整个蒸发系统稳定的负压真空，物料无需进料泵、通过真空便可实现被吸入浓缩结晶器；系统刚开始进料时，系统启动快速进料模式，打开快速进料阀，物料通过快速进料阀直接进入浓缩结晶器中下部，当浓缩结晶器中的液位检测器(图中未示出)检测到物料达到一定量时，系统启动正常进料模式，机械自动进料阀(图中未示出)打开，由机械自动进料阀及瞬时蒸发量控制阀(图中未示出)自动控制进料量；

8)浓缩结晶器底部装有物料浓度检测器(图中未示出)，实时检测经过蒸发浓缩结晶后物料的浓度，可根据需求，控制出料方式，可选择排出蒸发浓缩至一定浓度的物料，也可选择排出浓缩结晶后的物料晶体，实现零排放的出料方式；

9)管路及废水处理系统各个装置均可根据需求及地域不同，采用不锈钢、双相钢、钛材、改性石墨等抗耐腐蚀性材料。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。