申请日2014.11.05
公开(公告)日2015.03.18
IPC分类号C02F1/04
摘要
一种基于机械再压缩技术的污水处理装置，该装置包括分离器、蒸发换热器、循环泵、进料泵、真空泵、压缩机和冷凝水泵;所述的蒸发换热器底部连接有与蒸发换热器管程连接的进料管路，蒸发换热器和分离器底部之间设有液体循环管路，压缩机与供气管路连接，蒸发换热器的上部与分离器之前连接有回液管路;蒸发换热器的壳程上连接有真空管路;在蒸发换热器的壳程上还连接设有冷凝管路。本实用新型装置结构设计合理，可操作性强，可以有效地实现污水处理;可以根据蒸发量来自动调节电机频率和进料量，做到了真正的无人职守的控制状态，实现了自动控制，可以通过动态平衡、频率自动调节等技术实现节能减排的目标。
权利要求书
1.一种基于机械再压缩技术的污水处理装置，其特征在于：
该装置包括分离器、蒸发换热器、循环泵、进料泵、真空泵、压缩机和冷凝水泵;所述的蒸发换热器底部连接有与蒸发换热器管程连接的进料管路，进料泵设在进料管路上;蒸发换热器和分离器底部之间设有液体循环管路，循环泵设在液体循环管路上;压缩机与供气管路连接，供气管路的另一端连接在蒸发换热器的中部上，蒸发换热器的上部与分离器之前连接有回液管路，蒸发换热器管程、分离器和循环泵形成回路;分离器内上部设有通向压缩机的蒸汽回收管路;供气管路上设有蒸汽调节阀;
蒸发换热器的壳程上连接有真空管路，真空泵设在真空管路上;在蒸发换热器的壳程上还连接设有冷凝管路，冷凝水泵设在冷凝管路上。
2.根据权利要求1所述的一种基于机械再压缩技术的污水处理装置，其特征在于：在冷凝管路上还设有冷凝水槽。
3.根据权利要求1所述的一种基于机械再压缩技术的污水处理装置，其特征在于：在供气管路上设有负压检测装置;所述的负压检测机构安装在管道弯头处，由接近开关、挡片和固定装置组成;所述接近开关面向蒸汽方向安装，挡片由固定装置固定安装在接近开关的侧部。
4.根据权利要求1-3任何一项所述的一种基于机械再压缩技术的污水处理装置，其特征在于：该装置还设有控制系统，所述的控制系统包括PLC控制站、PLC控制站与通过控制线与触摸屏和I/O扩展模块连接，I/O扩展模块通过信号线分别与蒸汽调节阀、循环泵、压缩机、冷凝水泵、进料泵的进料调节阀、真空泵的真空调节阀连接。
说明书
基于机械再压缩技术的污水处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理装置，特别是一种基于机械再压缩技术的污水处理装置。
背景技术
目前机械蒸汽再压缩污水处理控制系统主要针对化工厂排放的工业废水进行处理。目前常见的处理装置与都需要消耗巨大的能量，不利于能量节约。目前发展高效率，低污染的蒸发处理技术具有很大的必要性。
机械蒸汽再压缩是将单效蒸发的蒸汽经过压缩机再次压缩，温度、压力值提高，热焓增加，然后进入换热器冷凝，以充分利用蒸汽的潜热。国内这类技术属于新兴的朝阳产业，很多厂矿企业因为能源、排放等要求必须上面节能和使用效果都很好的MVR系统，可以说前景十分广阔。
目前蒸发系统的控制主要靠经验手动控制。
主要缺点是：1、对于操作人员要求难度高，须掌握必要的经验技术;
2、容易因为操作失误，导致系统故障;
3、无法自动调节电机转速，导致能源浪费;
4、不能实现无人值守运行。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构设计更为合理、运行稳定高效、能耗低的一种基于机械再压缩技术的污水处理装置。
本实用新型所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本实用新型是一种基于机械再压缩技术的污水处理装置，其特点是：
该装置包括分离器、蒸发换热器、循环泵、进料泵、真空泵、压缩机和冷凝水泵;所述的蒸发换热器底部连接有与蒸发换热器管程连接的进料管路，进料泵设在进料管路上;蒸发换热器和分离器底部之间设有液体循环管路，循环泵设在液体循环管路上;压缩机与供气管路连接，供气管路的另一端连接在蒸发换热器的中部上，蒸发换热器的上部与分离器之前连接有回液管路，蒸发换热器管程、分离器和循环泵形成回路;分离器内上部设有通向压缩机的蒸汽回收管路;供气管路上设有蒸汽调节阀;
蒸发换热器的壳程上连接有真空管路，真空泵设在真空管路上;在蒸发换热器的壳程上还连接设有冷凝管路，冷凝水泵设在冷凝管路上。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现的。以上所述的一种基于机械再压缩技术的污水处理装置，其特点是：在冷凝管路上还设有冷凝水槽。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现的。以上所述的一种基于机械再压缩技术的污水处理装置，其特点是：在供气管路上设有负压检测装置;所述的负压检测机构安装在管道弯头处，由接近开关、挡片和固定装置组成;所述接近开关面向蒸汽方向安装，挡片由固定装置固定安装在接近开关的侧部。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现的。以上所述的一种基于机械再压缩技术的污水处理装置，其特点是：该装置还设有控制系统，所述的控制系统包括PLC控制站、PLC控制站与通过控制线与触摸屏和I/O扩展模块连接，I/O扩展模块通过信号线分别与蒸汽调节阀、循环泵、压缩机、冷凝水泵、进料泵的进料调节阀、真空泵的真空调节阀连接。
本实用新型装置可以利用PID控制方法;系统采用蒸发换热器的真空度反馈参数为输入参数，用以表征蒸发换热器的当前状态;以真空度调节阀为控制执行器，根据系统的运行要求选择控制所需真空度。该装置通过控制蒸发量和进料量的平衡来实现平稳运行，使得蒸发罐内的液位保持相对恒定;通过测量压缩机的进气温度和目标供气温度计算出需要蒸汽压缩机的频率值。所述的PLC控制站可以使用模块化设计，主要包括以下功能块：系统初始化模块，信号采集、处理模块，系统控制模块，信息接收、发送模块，以及报警信息处理模块。所述的PLC控制站可以采用网络接口与上位机进行通讯，并将机组的关键信息发送至管理员计算机;系统I/O扩展模块包含两个AI输入、一个DI输入、一个DO输出和一个AO输出。
本实用新型装置中，控制系统的控制核心就是蒸发换热器内沸腾。蒸汽调节阀打开向蒸发换热器内通蒸汽加热至设定温度，开启真空泵并通过调节真空调节阀使得真空度恒定在设定值左右。此时蒸发换热器内液体开始沸腾，沸腾产生的蒸汽一部分进入分离器冷却产生冷凝水，其他经压缩机压缩，压力、温度升高，进入蒸发换热器中加热液体使其保持沸腾。这样蒸发换热器和分离器就构成了一个动态平衡的循环过程。控制系统保证蒸发换热器的温度、真空度、液位相对恒定。压缩机的频率则根据蒸发换热器过来的蒸汽温度来控制，保证压缩机出口的温度恒定。系统能够稳定工作，同时电能消耗大幅减少。
本实用新型使用的控制软件可以采用模块化没计，采取开闭环相结合和模糊PID等控制策略。为便于试验调试，电控单元还留有通讯口与外部计算机进行通讯，可以通过计算机设置控制命令或将数据传送给计算机，以便于数据存储、处理和分析。
本实用新型选用可编程控制模块PLC控制，它集成度高、质量可靠、技术先进、扩展方便，提供工业总线和网络通讯接口，可方便的与计算机、触摸屏以及其它工控智能设备相连接，通过触摸屏完成对各个温度、压力、流量等信号的测量和对调节阀、电机等生产设备的控制任务。PLC通过工业现场总线与主控制站联系，完成整个控制过程。
本实用新型采用蒸发换热器真空度自动调节技术，利用PID控制技术，通过现场试验得出工程数据，得出相关公式及控制算法。系统采用蒸发罐的真空度反馈参数为输入参数，用以表征蒸发罐的当前状态;以真空度调节阀为控制执行器，根据系统的运行要求选择控制所需真空度。因为真空泵真空的速度远慢于较于空气进入蒸发罐的速度，所以PID参数在不同过程不同误差值的时候采用不同参数。保证蒸发罐可以获得相对恒定的真空度，整个系统平稳运行。
本实用新型装置采用动态平衡控制技术，系统运行平稳必须控制蒸发量和进料量的平衡，使得蒸发罐内的液位保持相对恒定。这个过程中还需要考虑进料不能一次投放太多，导致蒸发罐内温度下降至沸点以下。通过测量蒸汽压缩机的进气温度和目标供气温度计算出需要蒸汽压缩机的频率值。该过程中维持蒸发循环中的能量平衡，保证蒸发效果的前提下消耗最少的电能。控制过程中蒸发器内物料、能量处于相对平衡的状态，实现处理过程的稳定性。
本实用新型蒸汽压缩机低功耗状态自动复位技术。通过检测供气管路的负压检测装置，来判断系统是否处于低功耗状态(压缩机实际在喘振)，如果处于低功耗状态，表示因为蒸发器内蒸汽不足系统无法进行正常处理。通过控制真空度调节阀，将真空度提高10%(该值可调)。过段时间后判断，如果依然没有恢复正常压缩状态，则向蒸发器内通蒸汽加热液体，使得系统恢复正常压缩状态。蒸汽经过压缩机后会按图示方向运动，此时挡片会向左侧运动。如果压缩机因为没有足够蒸汽产生喘振，气流会向反方向运动，挡片在气流作用下靠近接近开关。该装置向系统发出信号，显示系统处于低功耗状态。
与现有技术相比，本实用新型的优点及技术效果如下：
(1)本实用新型装置结构设计合理，可操作性强，可以有效地实现污水处理;
(2)本实用新型装置可以根据蒸发量来自动调节电机频率和进料量，做到了真正的无人职守的控制状态，实现了自动控制。
(3)本实用新型装置可以通过动态平衡、频率自动调节等技术实现节能减排的目标，装置系统安全、稳定控制。
