申请日2010.07.29
公开(公告)日2015.12.09
IPC分类号B01D1/14; B01D1/16; C02F1/16; C02F1/04; B01D1/20
摘要
本发明提供了一种浓缩器系统、处理废水的相关系统及其相关方法，其中的废水浓缩和硫氧化物减少系统包括：气体入口;气体出口;浓缩部分，浓缩部分设置在气体入口与气体出口之间，浓缩部分具有缩窄部，浓缩部分内的气流在缩窄部中加速;液体入口，废水通过液体入口注入到浓缩部分中，液体入口在浓缩部分中设置在缩窄部的上游;除雾器，除雾器设置在缩窄部的下游，除雾器从气流中去除曳出液滴;以及碱性剂储存容器，碱性剂储存容器用于保持一定量的碱性剂，碱性剂储存容器连接至浓缩部分，以将碱性剂注入到浓缩部分中。
摘要附图
权利要求书
1.一种废水浓缩和硫氧化物减少系统，所述废水浓缩和硫氧化物减少 系统包括：
气体入口;
气体出口;
浓缩部分，所述浓缩部分设置在所述气体入口与所述气体出口 之间，所述浓缩部分具有缩窄部，所述浓缩部分内的气流在所述缩 窄部中加速;
液体入口，废水通过所述液体入口注入到所述浓缩部分中，所 述液体入口在所述浓缩部分中设置在所述缩窄部的上游;
除雾器，所述除雾器设置在所述缩窄部的下游，所述除雾器从 所述气流中去除曳出液滴;以及
碱性剂储存容器，所述碱性剂储存容器用于保持一定量的碱性 剂，所述碱性剂储存容器连接至所述浓缩部分，以将碱性剂注入到 所述浓缩部分中。
2.根据权利要求1所述的废水浓缩和硫氧化物减少系统，所述废水浓 缩和硫氧化物减少系统进一步包括连接至所述碱性剂储存容器的碱 性剂泵。
3.根据权利要求2所述的废水浓缩和硫氧化物减少系统，其中，所述 碱性剂储存容器连接至所述液体入口。
4.根据权利要求2所述的废水浓缩和硫氧化物减少系统，其中，所述 碱性剂储存容器在所述缩窄部的上游连接至所述浓缩部分。
5.根据权利要求2所述的废水浓缩和硫氧化物减少系统，其中，通过 所述除雾器去除的所述曳出液滴收集在集液器中。
6.根据权利要求5所述的废水浓缩和硫氧化物减少系统，其中，所述 集液器连接至处理容器，并且收集到的所述曳出液滴的液体部分和 固定部分在所述处理容器中相互分离。
7.根据权利要求5所述的废水浓缩和硫氧化物减少系统，其中，处理 容器通过返回线路连接至所述集液器，所述返回线路使收集到的所 述曳出液滴的液体部分返回至所述集液器。
8.一种废水浓缩和氨去除系统，所述废水浓缩和氨去除系统包括：
气体入口;
气体出口;
浓缩部分，所述浓缩部分设置在所述气体入口与所述气体出口 之间，所述浓缩部分具有缩窄部，所述浓缩部分内的气流在所述缩 窄部中加速;
液体入口，未浓缩的废水通过所述液体入口注入到所述浓缩部 分中，所述液体入口在所述浓缩部分中设置在所述缩窄部的上游;
除雾器，所述除雾器设置在所述缩窄部的下游，所述除雾器从 所述气流中去除曳出液滴;
pH提升剂入口线路，所述pH提升剂入口线路在所述液体入口 的上游将pH提升剂注入到所述未浓缩的废水中;以及
空气洗提器，所述空气洗提器位于所述液体入口的上游并位于 所述pH提升剂入口线路的下游，所述空气洗提器从废水中去除通 过所述pH提升剂释放到所述空气洗提器的废气中的氨。
9.根据权利要求8所述的废水浓缩和氨去除系统，其中，所述pH提 升剂入口线路连接至所述液体入口。
10.根据权利要求8所述的废水浓缩和氨去除系统，其中，所述pH提 升剂入口线路在所述缩窄部的上游连接至所述浓缩部分。
11.根据权利要求8所述的废水浓缩和氨去除系统，其中，通过所述除 雾器去除的所述曳出液滴收集在集液器中。
12.根据权利要求11所述的废水浓缩和氨去除系统，其中，所述集液器 连接至处理容器，并且收集到的所述曳出液滴的液体部分和固定部 分在所述处理容器中相互分离。
13.根据权利要求11所述的废水浓缩和氨去除系统，其中，处理容器通 过返回线路连接至所述集液器，所述返回线路使收集到的所述曳出 液滴的液体部分返回至所述集液器。
14.根据权利要求8所述的废水浓缩和氨去除系统，其中，所述pH提 升剂是腐蚀剂和碱中的一种。
15.根据权利要求8所述的废水浓缩和氨去除系统，其中，被去除的氨 通过所述空气洗提器与火炬之间的输送线路被输送至所述火炬。
16.根据权利要求8所述的废水浓缩和氨去除系统，所述废水浓缩和氨 去除系统进一步包括位于所述浓缩部分中的试剂入口，所述试剂入 口将试剂供应至所述浓缩部分，所述试剂与废水中的氨进行化学反 应，以生成稳定的盐。
17.一种液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统包括：
浓缩部分，所述浓缩部分包括气体入口、气体出口以及设置在 所述气体入口与所述气体出口之间的混合过道，所述混合过道具有 缩窄部，当从所述气体入口穿行到所述气体出口时，所述混合过道 内的气流在所述缩窄部中加速;所述浓缩部分还包括液体入口，待 浓缩的液体通过所述液体入口注入到所述混合过道中，所述液体入 口在所述混合过道中设置在所述气体入口与所述缩窄部之间;
除雾器，所述除雾器设置在所述浓缩部分的下游，所述除雾器 包括：除雾器气流通道，耦接至所述浓缩部分的气体出口;液体收 集器，设置在所述除雾器气流通道中，以从在所述除雾器气流通道 中流动的气体中去除液体;以及储器，所述储器收集通过所述液体 收集器从在所述除雾器气流通道中流动的气体中去除的液体;以及
扇，耦接至所述除雾器，以帮助气流通过所述混合过道和所述 除雾器气流通道。
18.根据权利要求17所述的液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统进一 步包括再循环回路，所述再循环回路设置在所述储器与所述混合过 道之间，以将液体从所述储器运送至所述混合过道，并且所述再循 环回路耦接至所述浓缩部分的所述液体入口。
19.根据权利要求18所述的液体浓缩器系统，其中，所述浓缩部分包括 另一液体入口，所述另一液体入口在所述混合过道中设置在所述气 体入口与所述缩窄部之间，所述另一液体入口耦接至所述再循环回 路，以将液体从所述储器注入到所述混合过道中而用于进一步的浓 缩。
20.根据权利要求17所述的液体浓缩器系统，其中，所述液体入口包括 能更换的喷洒器喷嘴。
21.根据权利要求17所述的液体浓缩器系统，其中，所述浓缩部分包括 可调节流限制件，所述可调节流限制件设置在所述混合过道的所述 缩窄部中，所述可调节流限制件能进行调节以改变通过所述混合过 道的气流。
22.根据权利要求21所述的液体浓缩器系统，其中，所述可调节流限制 件是文丘里板，所述文丘里板能进行调节以改变所述混合过道的所 述缩窄部的尺寸或形状。
23.根据权利要求17所述的液体浓缩器系统，其中，所述扇是感应扇， 所述感应扇位于所述除雾器的下游，以感应通过所述除雾器的负压 的梯度。
24.根据权利要求17所述的液体浓缩器系统，其中，所述浓缩部分包括 另一液体入口，所述另一液体入口在所述混合过道中设置在所述气 体入口与所述缩窄部之间，并且未浓缩的液体通过所述另一液体入 口被引入至所述混合过道中。
25.根据权利要求17所述的液体浓缩器系统，其中，所述除雾器包括气 旋室。
26.根据权利要求17所述的液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统进一 步包括溢流弯管，所述溢流弯管连接在所述混合过道的所述缩窄部 的下游，所述溢流弯管改变在所述混合过道中流动的气体的方向。
27.一种液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统包括：
浓缩器，所述浓缩器包括：混合过道，所述混合过道能连接至 加热气体的流并具有缩窄部;以及一个或多个液体入口，所述一个 或多个液体入口用于在所述缩窄部的上游将液滴引入至所述混合过 道中，
所述混合过道的所述缩窄部限定直接传热蒸发器，所述直接传 热蒸发器具有这样的操作状态，在该操作状态中，随着所述液滴中 的液体的一部分而非全部蒸发并且由所述加热气体吸收，所述加热 气体的流加速并与来自所述一个或多个液体入口的所述液滴混合， 以限定气液混合物，
未浓缩的液体通过所述一个或多个液体入口中的一个或多个 被引入至所述混合过道中;
分离器，所述分离器耦接至所述混合过道，所述分离器包括： 分离通道，在所述分离通道中，曳出液滴从在所述分离通道中流动 的所述气液混合物中被去除;以及储器，所述储器收集从所述气液 混合物中去除的所述曳出液滴;
再循环回路，所述再循环回路连接在所述储器与所述一个或多 个液体入口中的一个或多个之间，所述再循环回路包括再循环泵， 所述再循环泵具有这样的操作状态，在该操作状态中，所述再循环 泵将浓缩的液体从所述储器移动至所述一个或多个液体入口中的一 个或多个;以及
扇，耦接至所述分离通道，以依次拉动所述加热气体的流和所 述气液混合物通过所述混合过道和所述分离通道。
28.根据权利要求27所述的液体浓缩器系统，其中，所述一个或多个液 体入口中的一个或多个仅将未浓缩的液体引入至所述混合过道中。
29.根据权利要求27所述的液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统包括 未浓缩液体入口，所述未浓缩液体入口在所述再循环回路中设置在 所述一个或多个液体入口与所述储器之间。
30.根据权利要求27所述的液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统进一 步包括可调节流限制件，所述可调节流限制件设置在所述混合过道 的所述缩窄部中，所述可调节流限制件能进行调节以改变通过所述 混合过道的气流。
31.根据权利要求30所述的液体浓缩器系统，其中，所述可调节流限制 件是能调节的文丘里装置，所述文丘里装置能够改变所述混合过道 的所述缩窄部的尺寸或形状。
32.根据权利要求27所述的液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统包括 控制器，所述控制器连接所述再循环泵、所述扇以及一个或多个传 感器，所述控制器根据从所述一个或多个传感器接收的测量结果来 控制所述再循环泵和所述扇。
33.根据权利要求27所述的液体浓缩器系统，其中，所述扇是感应扇， 所述感应扇位于所述分离通道的下游，以感应通过所述分离通道的 负压的梯度。
34.根据权利要求27所述的液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统进一 步包括溢流弯管，所述溢流弯管连接在所述混合过道的所述缩窄部 的下游，所述溢流弯管改变在所述混合过道中流动的气体的方向。
35.根据权利要求27所述的液体浓缩器系统，其中，所述分离器包括一 个或多个V形断口，所述V形断口设置在所述分离通道内，以从所 述气液混合物中去除所述曳出液滴。
36.根据权利要求27所述的液体浓缩器系统，其中，所述分离器包括气 旋分离器，以从所述气液混合物中去除所述曳出液滴。
37.一种液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统包括：
浓缩器，所述浓缩器包括：混合过道，所述混合过道能连接至 加热气体的流并具有缩窄部;以及液体入口，所述液体入口用于在 所述缩窄部的上游将液体引入至所述混合过道中，
所述混合过道的所述缩窄部限定直接传热蒸发器，所述直接传 热蒸发器具有这样的操作状态，在该操作状态中，随着液体的一部 分而非全部蒸发并且由所述加热气体吸收，所述加热气体的流加速 并与来自所述液体入口的液体混合，以限定气液混合物;
气旋室，所述气旋室耦接至所述混合过道，所述气旋室包括： 分离通道，在所述分离通道中，曳出液滴从在所述分离通道中流动 的所述气液混合物中被去除;以及储器，所述储器收集从所述气液 混合物中去除的所述曳出液滴;以及
再循环回路，所述再循环回路设置在所述储器与所述液体入口 之间，以将液体运送至所述混合过道。
38.根据权利要求37所述的液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统进一 步包括未浓缩液体入口，未浓缩的液体通过所述未浓缩液体入口流 动至所述混合过道。
39.根据权利要求38所述的液体浓缩器系统，其中，所述未浓缩液体入 口在所述再循环回路中设置在所述储器与所述液体入口之间。
40.根据权利要求38所述的液体浓缩器系统，其中，所述未浓缩液体入 口设置在所述混合过道中。
41.根据权利要求37所述的液体浓缩器系统，其中，所述浓缩器包括可 调节流限制件，所述可调节流限制件设置在所述混合过道的所述缩 窄部中，所述可调节流限制件能进行调节以改变通过所述混合过道 的气流。
42.根据权利要求37所述的液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统进一 步包括扇，所述扇耦接至所述气旋室，以依次拉动所述加热气体的 流和所述气液混合物通过所述混合过道和所述分离通道。
43.根据权利要求37所述的液体浓缩器系统，其中，通过所述液体入口 引用的液体是从垃圾处理场所中收集的垃圾沥滤液。
44.一种液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统包括：
混合过道，所述混合过道能连接至加热气体的流并具有缩窄 部;
液体入口，所述液体入口用于在所述缩窄部的上游将液滴引入 至所述混合过道中，
所述混合过道的所述缩窄部限定直接传热蒸发器，所述直接传 热蒸发器具有这样的操作状态，在该操作状态中，随着所述液滴中 的液体的一部分而非全部蒸发并且由所述加热气体吸收，所述加热 气体的流加速并与来自一个或多个所述液体入口的所述液滴混合， 以限定气液混合物;
气旋室，所述气旋室耦接至所述混合过道，所述气旋室包括： 分离通道，在所述分离通道中，曳出液滴从在所述分离通道中流动 的所述气液混合物中被去除;以及储器，所述储器收集从所述气液 混合物中去除的所述曳出液滴;
再循环回路，所述再循环回路设置在所述储器与所述液体入口 之间，以将液体运送至所述混合过道;以及
扇，所述扇耦接至所述分离通道，以依次拉动所述加热气体的 流和所述气液混合物通过所述混合过道和所述分离通道。
45.根据权利要求44所述的液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统进一 步包括未浓缩液体入口，未浓缩的液体通过所述未浓缩液体入口流 动至所述混合过道。
46.根据权利要求45所述的液体浓缩器系统，其中，所述未浓缩液体入 口在所述再循环回路中设置在所述储器与所述液体入口之间。
47.根据权利要求45所述的液体浓缩器系统，其中，所述未浓缩液体入 口设置在所述混合过道中。
48.根据权利要求44所述的液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统进一 步包括可调节流限制件，所述可调节流限制件设置在所述混合过道 的所述缩窄部中，所述可调节流限制件能进行调节以改变通过所述 混合过道的气流。
49.根据权利要求44所述的液体浓缩器系统，所述液体浓缩器系统进一 步包括溢流弯管，所述溢流弯管连接在所述混合过道的所述缩窄部 的下游，所述溢流弯管改变在所述混合过道中流动的气体的方向。
50.一种浓缩器系统，仅利用流体-流体直接热交换进行操作，所述浓缩 器系统包括：
混合过道，所述混合过道能连接至加热气体的流并具有缩窄 部，并且所述混合过道包括可调节流限制件，所述可调节流限制件 设置在所述混合过道的所述缩窄部中，所述可调节流限制件能进行 调节以改变通过所述混合过道的气流;
喷嘴，所述喷嘴在所述缩窄部的上游将液滴注入到所述混合过 道中，
所述混合过道的所述缩窄部限定直接传热蒸发器，所述直接传 热蒸发器具有这样的操作状态，在该操作状态中，随着所述液滴中 的液体的一部分而非全部蒸发并且由所述加热气体吸收，所述加热 气体的流加速并与来自所述喷嘴的所述液滴混合，以限定气液混合 物;
气旋室，所述气旋室耦接至所述混合过道，所述气旋室包括： 分离通道，在所述分离通道中，曳出液滴从在所述分离通道中流动 的所述气液混合物中被去除;以及储器，所述储器收集从所述气液 混合物中去除的所述曳出液滴;
再循环回路，所述再循环回路设置在所述储器与所述喷嘴之 间，以将液体运送至所述混合过道;以及
扇，所述扇耦接至所述分离通道，以依次拉动所述加热气体的 流和所述气液混合物通过所述混合过道和所述分离通道。
51.根据权利要求50所述的浓缩器系统，所述浓缩器系统进一步包括未 浓缩液体入口，未浓缩的液体通过所述未浓缩液体入口流动至所述 混合过道。
52.根据权利要求51所述的浓缩器系统，其中，所述未浓缩液体入口在 所述再循环回路中设置在所述储器与液体入口之间。
53.根据权利要求51所述的浓缩器系统，其中，所述未浓缩液体入口设 置在所述混合过道中。
54.根据权利要求50所述的浓缩器系统，其中，所述可调节流限制件是 能调节的文丘里装置，所述文丘里装置能够改变所述混合过道的所 述缩窄部的尺寸或形状。
55.根据权利要求50所述的浓缩器系统，所述浓缩器系统进一步包括溢 流弯管，所述溢流弯管连接在所述混合过道的所述缩窄部的下游， 所述溢流弯管改变在所述混合过道中流动的气体的方向。
56.根据权利要求50所述的浓缩器系统，其中，穿过所述缩窄部的所述 加热气体的流在所述直接传热蒸发器的操作状态中处于150华氏温 度至215华氏温度范围内的温度下。
57.一种通过使用包括硫氧化物的加热气体来浓缩废水并且还原其中的 硫氧化物的方法，所述方法包括：
(a)在压力下将所述加热气体与废水的液体流相结合;
(b)使相结合的加热气体和废水的液体流通过浓缩器的混合 过道以形成基于混合物的总重量具有大约5wt.%至大约20wt.%的 液体浓度的气液混合物，所述混合过道具有缩窄部，当从所述缩窄 部的入口穿行到所述缩窄部的出口时，所述混合过道内的气体和液 体流在所述缩窄部中加速;
(c)使碱性剂与所述气液混合物接触以还原所述气液混合物 中的所述硫氧化物;
(d)将液体的部分与所述气液混合物分离以提供夹带有液滴 的气体混合物，其中所述液体和所述液滴中的一个包括还原的硫氧 化物;
(e)去除步骤(d)中获得的所述气体混合物中夹带的液滴， 以便提供浓缩液体和基本无液体以及基本无硫氧化物的气体。
58.根据权利要求57所述的方法，所述方法进一步包括：再循环并且将 步骤(e)中获得的所述浓缩液体与步骤(a)中的废水的所述液体 流相结合。
说明书
浓缩器系统、处理废水的相关系统及其相关方法
本申请是申请日为2010年7月29日、申请号为201080034380.0且 发明名称为“紧凑型废水浓缩器和污染物洗涤器”的发明专利申请(对应 的国际申请为PCT/US2010/043648)的分案申请。
本申请为于2010年2月12日提交的美国专利申请No.12/705,462的 部分继续申请，该美国申请为于2009年9月9日提交的美国专利申请 No.12/530,484的部分继续申请，后述美国申请为于2008年3月12日提交 的国际(PCT)专利申请No.PCT/US08/56702的美国国家阶段申请并且要 求于2007年3月13日提交的美国临时专利申请No.60/906,743的优先权 利益。本申请还要求于2009年2月12日提交的美国临时专利申请No. 61/152,248以及于2009年7月29日提交的美国临时专利申请No. 61/229,650的优先权利益。因此，申请12/530,484、60/906,743、61/152,248 和61/229,650中的每个申请的全部公开内容通过引用明确地合并到本文 中。
技术领域
本申请一般涉及液体浓缩器，更具体地涉及能够易于与废热源连接并 且利用废热源的紧凑型、便携式、成本效益高的废水浓缩器。
背景技术
挥发性物质的浓缩可以为各种废水流的处理或预处理的有效形式并 且可以在各种类型的商业处理系统内实施。在高浓缩水平下，许多废水流 可被还原成包含高溶解和悬浮水平的固体的浆液形式的残留材料。这些经 过浓缩的残留物可易于通过常规技术进行固化以便在垃圾处理场内进行 处置，或者根据应用可输送到下游处理以便于在最终处置之前进行进一步 的处理。浓缩废水能大幅度降低货运成本以及所需的存储容量，并且可有 益于从废水中回收材料的下游处理。
由于产生废水流的大量工业处理，使得工业废水流的特性非常广泛。 除了通过在工业内受控条件下的设计所产生的废水之外，由于事故和自然 灾害引起的非受控事件频繁地产生废水。用于管理废水的技术包括：直接 排放到污水处理场;排放到污水处理场之后的预处理;回收有价值成分的 厂区内或厂区外的处理;以及仅制备用于最终处置的废水的厂区内或厂区 外的处理。在废水源为非受控事件的情况下，必须包括具有这些任选项中 的任一项的有效的收容和回收技术。
废水浓缩处理的有效性的重要措施是与进入处理的废水的量成比例 地生成残留物的量。特别地，残留物量与馈给量的低比率(高浓缩水平) 是最期望的。在废水含有溶解和/或悬浮的非挥发性物质的情况下，可在有 赖于挥发性物质的蒸发的特定浓缩处理中实现的量减小在很大程度上受 到所选择的将热传递到处理流体的方法的限制。
通过水和其它挥发性物质的蒸发来影响浓度的常规处理可分类为直 接式或间接式热传递系统，这取决于将热传递到进行浓缩的液体(处理流 体)所采用的方法。间接式热传递装置通常包括收容处理流体的夹套式容 器、或者浸入处理流体内的板、卡口式管或线圈型热交换器。诸如蒸汽或 炙热油等介质通过夹套或热交换器以便传递蒸发所需的热。直接式热传递 装置实现如下处理：加热介质与处理流体形成直接接触，这种接触发生在 例如沉浸式燃烧气体系统中。
有赖于诸如夹套、板、卡口式管或线圈等热交换器的间接式热传递系 统通常受到在与处理流体形成直接接触的热交换器的表面上固体的沉积 物集结的限制。而且，这种系统的设计由于将热能传递到诸如蒸汽锅炉等 加热介质或诸如热油加热器等用于加热其它热传递流体的装置的单独处 理的需要而变得复杂化。这种设计导致依赖于两个间接式热传递系统来支 撑浓缩处理。在经受处理的同时在热交换器上生成沉积物的馈给流被称为 污垢形成流体。在馈给流含有溶解度随着温度升高而降低的诸如碳酸盐等 一些化合物的情况下，由于在热交换器的表面处的高温，通称为锅炉垢的 沉积物甚至在相对低浓度下形成。此外，当诸如氯化钠等在高温下具有高 溶解度的化合物存在于废水原料中时，由于在处理流体达到高浓度时这些 化合物将沉淀而脱离溶液，这些化合物也形成沉积物。这些沉积物使得热 交换表面清洁频繁地循环以保持处理效率成为必然，这些沉积物可以为随 着废水原料被运载到处理中的悬浮固体并沉淀而脱离处理流体的固体的 任意组合。固体在热交换表面上的沉积的不利效果限制了在这些处理必须 停止以便进行周期性清洁之前间接热传递处理可以运转的时间的长度。因 此，这些不利效果对于可被有效管理、尤其当废水的范围包括污垢形成流 体时的废水的范围施加了实际的限制。因此，有赖于间接式热传递机构的 处理通常不适于浓缩各种废水流并且实现残留物与馈给量的低比率。
通过引用并入本文的美国专利No.5,342,482公开了为沉浸式气体处 理形式的特殊类型的直接式热传递浓缩器，其中，燃烧气体被生成并且通 过入口管输送到沉浸在处理流体内的传播单元。传播单元包括从入口管向 外径向延伸的多个间隔开的气体输送管，气体输送管中的每个具有在气体 输送管的表面上的各个位置处间隔开的小孔以便遍及保持在处理容器内 的液体的截面区域尽可能均匀地传播作为小气泡的燃烧气体。根据在现有 技术内的当前理解，该设计在大的界面表面区域上方提供了液体和炙热气 体之间的期望的紧密接触。在该处理中，目的在于，热传递和质量传递二 者均发生于由于气相在处理流体中的传播而形成的动态且连续更新的界 面表面区域处，而不是在会发生固体颗粒沉积的固体热交换表面上。因此， 这种沉浸式气体浓缩器处理提供了优于常规的间接式热传递处理的显著 优势。然而，用于将热气体分布到美国专利No.5,342,482的装置内的处理 流体中的气体输送管中的小孔受到由污垢流体形成的固体的沉积物的阻 塞。因此，将热气体输送到处理流体中的入口管遭遇到固体沉积物的集结。
此外，由于需要在连续的处理液体相中传播大量的气体，美国专利 No.5,342,482中的收容容器通常需要大的截面积。这种收容容器以及安装 在这些收容容器内的任何附属物的内表面统称为处理的“浸湿表面”。这 些浸湿表面必须承受在系统运行的同时浓度变化的热处理流体。对于被设 计为处理各种范围的废水流的系统，构造浸湿表面的材料提出了与必须与 设备的成本和一定时间内维护/更换的成本相称的抗腐蚀和耐高温相关的 关键设计决策。一般来说，通过选择高级金属合金或诸如用于制造玻璃纤 维容器时使用的一些工程塑料来增强浸湿表面的耐用性和低的维护/更换 成本。然而，采用间接式或直接式加热系统的常规浓缩处理也需要用于将 热传递到容器内的流体的诸如蒸汽、热传递油或气体等炙热介质的装置。 尽管各种不同的高级合金提供了与抗腐蚀和耐高温有关的解决办法，容器 和由容器制作的附属物的成本通常非常高。此外，尽管工程塑料可直接用 于形成收容容器或用作浸湿表面上的涂层，耐高温通常是多种工程塑料的 限制因素。例如，用于在美国专利No.5,342,482中使用的容器内的热气体 的入口管的高表面温度施加了这样的限制。因此，用于这些处理的容器和 其它设备通常在制造和维护方面非常昂贵。
而且，在所有这些系统中，需要热源来进行浓缩或蒸发处理。已经开 发出了多种系统来使用由各种源产生的热，诸如在发动机中、燃烧室中、 气体浓缩处理中等产生的热，来作为废水处理的热源。在美国专利No. 7,214,290中公开了这种系统的一个实施例：通过沉浸式燃烧气体蒸发器内 的燃烧垃圾处理气体产生热，这些热用于处理垃圾处理场所处的沥滤液。 美国专利No.7,416,172公开了这样一种沉浸式气体蒸发器：废热可提供给 气体蒸发器的入口以便用于浓缩或蒸发液体。尽管废热通常被视为在废水 处理操作中可有效利用的廉价能源，在很多情况下废热必须从废热源运输 很远的距离到达要执行蒸发或浓缩处理的地点。例如，在许多情况下，垃 圾处理场的运转将具有发电机，发电机使用以垃圾处理气体作为燃烧燃料 而运转的一个或多个内燃机。通常在容纳发电机的建筑物的顶部通过消音 器或排气烟囱与大气连通的这些发电机或发动机的废气为废热的源。然 而，为了收集和使用这种废热，大量的昂贵管道和通风管必须与排气烟囱 耦合以便将废热传递到处理系统的地点，处理系统的地点通常在远离容纳 发电机的建筑物的地面水平处。重要的是，能够承受排气烟囱内的废气的 高温(例如，950华氏温度)的管道、管材和控制装置(例如，节气阀和 截流阀)非常昂贵并且必须绝缘以在运输过程中保持废气内的热。用于这 些用途的可接受的绝缘材料通常由于诸如易碎性、随时间进行而腐蚀的趋 势以及热循环的灵敏性等为设计增加复杂度的各种特性而易于故障。绝缘 还增加了管道、管材和控制装置的重量，这也为结构支撑要求增加了成本。
发明内容
本文公开的紧凑型液体浓缩装置可易于与诸如垃圾处理气体火炬或 燃烧发动机排气烟囱等废热源连接，并且利用这种废热来执行直接热传递 浓缩处理，而无需大且昂贵的收容容器且无需使用大量昂贵的耐高温材 料。紧凑型液体浓缩器包括气体入口、气体出口和连接所述气体入口和所 述气体出口的混合或流过道，其中，所述流过道包括使通过流过道的气体 加速的缩窄部。位于气体入口和流过道的缩窄部之间的液体入口在缩窄部 之前的点处将液体喷射到气流中，以使气液混合物在流过道内充分混合， 使得液体的部分被蒸发或浓缩。与气体出口连接的位于缩窄部下游的除雾 器或流体洗涤器去除来自气流的曳出液滴并且通过再循环回路将去除的 液体再循环到液体入口。待浓缩的新鲜液体也以足以抵消在流过道中蒸发 的液体以及从处理中取回的任何浓缩液体的组合总量的速率导入再循环 回路中。
本文描述的紧凑型液体浓缩器包括运行以高成本效益浓缩具有宽范 围特性的废水流的多种属性。浓缩器耐受宽范围馈给特性上的腐蚀效应， 具有合理的制造和运行成本，能够在高浓度水平下连续地运行，并且有效 地直接利用来自各种源的热能。而且，浓缩器足够紧凑以便携带，因此可 易于运输到通过非受控事件产生废水的地点并且可安装为与废热源紧相 邻。因此，本文公开的浓缩器为成本效益好、可靠的且耐用的装置，其运 行以便连续地浓缩宽范围的不同类型的废水流，并免除了在导致堵塞和沉 积物集结的常规的间接式热传递系统中找到的常规固体表面热交换器的 使用。
