公布日：2022.07.05
申请日：2022.04.26
分类号：B01D1/00(2006.01)I;B01D1/30(2006.01)I;C02F9/10(2006.01)I;C02F1/04(2006.01)I;C02F1/66(2006.01)N;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种废水热泵低温蒸发浓缩装置及废水处理工艺,包括浓缩柜和设置在所述浓缩柜内的废液罐；废液罐的上部设置有与所述浓缩柜内壁固定的集水槽，浓缩柜内部顶壁处安装有蒸发器，底壁处安装有冷凝器，冷凝器通过第一导管连通安装在浓缩柜外壁上的压缩机。根据温度压强公式，液体体积不变时，压强越低液体沸点越低。通过压缩机对冷媒的作用，通过改变冷媒的压力与状态改变其温度，在与物料接触时控制冷媒放热加热物料，冷媒冷却液化，温度下降，再通过管道将液化后的冷媒输送至蒸汽凝结区，利用冷媒的低温凝结水蒸气，冷媒吸热再次气化，进入压缩机再次循环，整个过程冷热源双向利用，达到降低能耗的目的。
权利要求书
1.一种废水热泵低温蒸发浓缩装置，其特征在于，包括浓缩柜（1）和设置在所述浓缩柜（1）内的废液罐（6）；所述废液罐（6）的上部设置有与所述浓缩柜（1）内壁固定的集水槽（5），集水槽（5）呈方形盒体状，且上部敞口，所述集水槽（5）的四边分别与浓缩柜（1）的内壁密封贴合;所述废液罐（6）的顶部连通有导气管（16），所述导气管（16）密封穿过所述集水槽（5）的底部，在所述导气管（16）的顶部设置有突出于所述集水槽（5）上部的出气斗；所述浓缩柜（1）内部顶壁处安装有蒸发器（4），底壁处安装有冷凝器（3），冷凝器（3）通过第一导管（9）连通安装在浓缩柜（1）外壁上的压缩机（2），蒸发器（4）通过第三导管（11）与冷凝器（3）连通，且在浓缩柜（1）的外部还安装有循环组件，所述蒸发器（4）通过循环组件和第二导管（10）连通所述压缩机（2）。
2.根据权利要求1所述的一种废水热泵低温蒸发浓缩装置，其特征在于，所述循环组件包括设置在所述浓缩柜（1）外壁上的强泵罐（13）、密封滑动设置在所述强泵罐（13）内的活塞（19）、以及连接所述活塞（19）的驱动结构；所述浓缩柜（1）的外壁上通过螺钉安装有两个箍圈，所述强泵罐（13）套设在两个箍圈上，蒸发器（4）通过一个逆止阀与强泵罐（13）的上部一侧连通，第而导管（10）通过另一逆止阀与强泵罐（13）的上部另一侧连通。
3.根据权利要求2所述的一种废水热泵低温蒸发浓缩装置，其特征在于，所述驱动结构包括设置在所述浓缩柜（1）外部一侧上的循环马达（14）、连接所述循环马达（14）输出轴的曲轴（17）、以及连接所述曲轴（17）与所述活塞（19）的连杆（18）；所述曲轴（17）转动设置在所述强泵罐（12）的内部下方，且曲轴（17）的两端均密封穿过所述强泵罐（12）并与强泵罐（12）转动配合，循环马达（14）的输出轴连接曲轴（17）的其中一端；所述曲轴（17）中央弯曲处的连杆颈处与连杆（18）的一端转动套合，连杆（18）的另一端与所述活塞（19）通过转销转动连接。
4.根据权利要求3所述的一种废水热泵低温蒸发浓缩装置，其特征在于，所述集水槽（5）的一侧设置有与其内部连通的方形开口，在方形开口处安装有出水管（13），出水管（13）的内径大于方形开口，且出水管（13）穿出浓缩柜（1）的侧壁；所述废液罐（6）的上部一侧连通有注入管（8），注入管（8）与出水管（13）同侧设置，且注入管（8）也穿出浓缩柜（1）的侧壁；所述注入管（8）穿出浓缩柜（1）的一端设置有第一阀体结构，出水管（13）穿出浓缩柜（1）的一端设置有第二阀体结构，所述第一阀体结构和第二阀体结构均通过传动组件与曲轴（17）的另一端连接；所述曲轴（17）通过传动组件控制第一阀体结构完全关闭后将第二阀体结构打开，及第二阀体结构完全关闭后将第一阀体结构打开。
5.根据权利要求4所述的一种废水热泵低温蒸发浓缩装置，其特征在于，所述第一阀体结构包括密封转动设置在所述注入管（8）中的第一密封球体（28）和连接所述第一密封球体（28）的第一阀杆（26）；所述第一阀杆（26）沿所述注入管（8）的径向设置，且第一密封球体（28）的球心处于第一阀杆（26）的轴线上，第一阀杆（26）穿过所述注入管（8）的一侧并与之密封转动连接；第一密封球体（28）体上开设有第一流道，第一流道过第一密封球体（28）的球心，且垂直于第一阀杆（26）。
6.根据权利要求5所述的一种废水热泵低温蒸发浓缩装置，其特征在于，所述第二阀体结构包括密封转动设置在所述出水管（13）中的第二密封球体（29）和连接所述第二密封球体（29）的第二阀杆（27）；所述第二阀杆（27）沿所述出水管（13）的径向设置，且第二密封球体（29）的球心处于第二阀杆（27）的轴线上，第二阀杆（27）穿过所述出水管（13）的一侧并与之密封转动连接；第二密封球体（29）体上开设有第二流道，第二流道过第二密封球体（29）的球心，且垂直于第二阀杆（27）。
7.根据权利要求6所述的一种废水热泵低温蒸发浓缩装置，其特征在于，所述传动组件包括转动设置在所述浓缩柜（1）外壁上的传动轴（22）、设置在所述传动轴（22）上的大带轮（21）、以及连接大带轮（21）和设置在所述曲轴（17）端部的小带轮的传动带（20）；所述传动轴（22）上设置有扇形齿轮（23），第一阀杆（23）和第二阀杆（27）上分别设置有第一锥齿轮（24）和第二锥齿轮（25），所述扇形齿轮（23）与第一锥齿轮（24）级第二锥齿轮（25）配合。
8.根据权利要求7所述的一种废水热泵低温蒸发浓缩装置及废水处理工艺，其特征在于，在所述浓缩柜（1）的外壁上还安装有Z型的支架，Z型支架一端与浓缩柜（1）外壁固定，另一端开设有同传动轴（22）远离浓缩柜（1）的一端转动配合的穿孔；在浓缩柜（1）的外壁上还安装有两个轴套，其中一个轴套与第一阀杆（26）靠近第一锥齿轮（24）的一端转动套合；另一个轴套与第二阀杆（27）靠近第二锥齿轮（25）的一端转动套合；所述废液罐（6）的下部一侧连通有排放管（7），排放管（7）穿出浓缩柜（1）的侧壁，排放管（7）穿出浓缩柜（1）的一端密封开拆卸地设置有管套。
9.一种废水处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，渗滤液收集，将固废渗滤物输送至废水收集池中沉淀，经提升泵将废水收集池上层可流动的渗滤液输送至pH调节池中；步骤二，渗滤液预处理，向pH调节池中加入稀硫酸并利用pH调节池内设置的搅拌机将渗滤液和稀硫酸充分混合，借助pH调节池中的pH计测量渗滤液的酸碱性；步骤三，低温蒸发浓缩，采用如权利要求1-8任一项所述的废水热泵低温蒸发浓缩装置对预处理后的渗滤液处理，使净水与残渣液分离；步骤四，终处理，净水排入冷凝水箱，残渣液排入浓缩水箱；浓缩水箱中的残渣液通过结晶器结晶处置；对冷凝水箱中的净水进行检测；对于净水中的重金属含量未达到排放标准的，经RO系统作进一步处理，RO系统中所产生的浓水回流至废水收集池中循环处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废水热泵低温蒸发浓缩装置及废水处理工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种废水热泵低温蒸发浓缩装置，包括浓缩柜和设置在所述浓缩柜内的废液罐；所述废液罐的上部设置有与所述浓缩柜内壁固定的集水槽，集水槽呈方形盒体状，且上部敞口，所述集水槽的四边分别与浓缩柜的内壁密封贴合;所述废液罐的顶部连通有导气管，所述导气管密封穿过所述集水槽的底部，在所述导气管的顶部设置有突出于所述集水槽上部的出气斗；所述浓缩柜内部顶壁处安装有蒸发器，底壁处安装有冷凝器，冷凝器通过第一导管连通安装在浓缩柜外壁上的压缩机，蒸发器通过第三导管与冷凝器连通，且在浓缩柜的外部还安装有循环组件，所述蒸发器通过循环组件和第二导管连通所述压缩机。
如上所述的废水热泵低温蒸发浓缩装置：所述循环组件包括设置在所述浓缩柜外壁上的强泵罐、密封滑动设置在所述强泵罐内的活塞、以及连接所述活塞的驱动结构；所述浓缩柜的外壁上通过螺钉安装有两个箍圈，所述强泵罐套设在两个箍圈上，蒸发器通过一个逆止阀与强泵罐的上部一侧连通，第而导管通过另一逆止阀与强泵罐的上部另一侧连通。
如上所述的废水热泵低温蒸发浓缩装置：所述驱动结构包括设置在所述浓缩柜外部一侧上的循环马达、连接所述循环马达输出轴的曲轴、以及连接所述曲轴与所述活塞的连杆；所述曲轴转动设置在所述强泵罐的内部下方，且曲轴的两端均密封穿过所述强泵罐并与强泵罐转动配合，循环马达的输出轴连接曲轴的其中一端；所述曲轴中央弯曲处的连杆颈处与连杆的一端转动套合，连杆的另一端与所述活塞通过转销转动连接。
如上所述的废水热泵低温蒸发浓缩装置：所述集水槽的一侧设置有与其内部连通的方形开口，在方形开口处安装有出水管，出水管的内径大于方形开口，且出水管穿出浓缩柜的侧壁；所述废液罐的上部一侧连通有注入管，注入管与出水管同侧设置，且注入管也穿出浓缩柜的侧壁；所述注入管穿出浓缩柜的一端设置有第一阀体结构，出水管穿出浓缩柜的一端设置有第二阀体结构，所述第一阀体结构和第二阀体结构均通过传动组件与曲轴的另一端连接；所述曲轴通过传动组件控制第一阀体结构完全关闭后将第二阀体结构打开，及第二阀体结构完全关闭后将第一阀体结构打开。
如上所述的废水热泵低温蒸发浓缩装置：所述第一阀体结构包括密封转动设置在所述注入管中的第一密封球体和连接所述第一密封球体的第一阀杆；所述第一阀杆沿所述注入管的径向设置，且第一密封球体的球心处于第一阀杆的轴线上，第一阀杆穿过所述注入管的一侧并与之密封转动连接；第一密封球体上开设有第一流道，第一流道过第一密封球体的球心，且垂直于第一阀杆。
如上所述的废水热泵低温蒸发浓缩装置：所述第二阀体结构包括密封转动设置在所述出水管中的第二密封球体和连接所述第二密封球体的第二阀杆；所述第二阀杆沿所述出水管的径向设置，且第二密封球体的球心处于第二阀杆的轴线上，第二阀杆穿过所述出水管的一侧并与之密封转动连接；第二密封球体上开设有第二流道，第二流道过第二密封球体的球心，且垂直于第二阀杆。
如上所述的废水热泵低温蒸发浓缩装置：所述传动组件包括转动设置在所述浓缩柜外壁上的传动轴、设置在所述传动轴上的大带轮、以及连接大带轮和设置在所述曲轴端部的小带轮的传动带；所述传动轴上设置有扇形齿轮，第一阀杆和第二阀杆上分别设置有第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述扇形齿轮与第一锥齿轮级第二锥齿轮配合。
如上所述的废水热泵低温蒸发浓缩装置：在所述浓缩柜的外壁上还安装有Z型的支架，Z型支架一端与浓缩柜外壁固定，另一端开设有同传动轴远离浓缩柜的一端转动配合的穿孔；在浓缩柜的外壁上还安装有两个轴套，其中一个轴套与第一阀杆靠近第一锥齿轮的一端转动套合；另一个轴套与第二阀杆靠近第二锥齿轮的一端转动套合；所述废液罐的下部一侧连通有排放管，排放管穿出浓缩柜的侧壁，排放管穿出浓缩柜的一端密封开拆卸地设置有管套。
一种废水处理工艺，包括如下步骤：步骤一，渗滤液收集，将固废渗滤物输送至废水收集池中沉淀，经提升泵将废水收集池上层可流动的渗滤液输送至pH调节池中；步骤二，渗滤液预处理，向pH调节池中加入稀硫酸并利用pH调节池内设置的搅拌机将渗滤液和稀硫酸充分混合，借助pH调节池中的pH计测量渗滤液的酸碱性；步骤三，低温蒸发浓缩，利用上述的废水热泵低温蒸发浓缩装置对预处理后的渗滤液处理，使净水与残渣液分离；步骤四，终处理，净水排入冷凝水箱，残渣液排入浓缩水箱；浓缩水箱中的残渣液通过结晶器结晶处置；对冷凝水箱中的净水进行检测；对于净水中的重金属含量未达到排放标准的，经RO系统作进一步处理，RO系统中所产生的浓水回流至废水收集池中循环处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过压缩机作用于冷媒，获得高温高压工质气体，经过冷凝器工质气体放热液化，冷却得到工质液体，同时将热量传给了物料，使物料中的水分汽化，与物料分离，在结晶器顶部经冷凝成冷却水通过冷凝水排水装置排出，冷凝后的工质液体通过减压再次气化，在结晶器中吸收由物料中的水分汽化产生的水蒸汽的热量，经压缩机的吸入再压缩，如此循环工作。
随着过程的持续，物料中的水份不断被蒸发并冷凝排出，物料的浓度不断提高。直至达到目标浓度后形成高浓度液体或者固体（干粉或晶体），排入存储装置，回用或者委外处置。
根据温度压强公式，液体体积不变时，压强越低液体沸点越低。通过压缩机对冷媒的作用，通过改变冷媒的压力与状态改变其温度，在与物料接触时控制冷媒放热加热物料，冷媒冷却液化，温度下降，再通过管道将液化后的冷媒输送至蒸汽凝结区，利用冷媒的低温凝结水蒸气，冷媒吸热再次气化，进入压缩机再次循环，整个过程冷热源双向利用，达到降低能耗的目的。
（发明人：王双春;王小峰;孙伟国;赵志远;朱蜜;张勋;王文慧;黄文杰）
