專利名稱：凍融倒級(jí)一體化廢水再生處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬?gòu)U水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及利用自然冷凍過(guò)程的凍融倒級(jí)一體化的廢水再生處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
我國(guó)北方冬季長(zhǎng)，溫度低的氣候條件造成污水處理廠運(yùn)行困難。一方面水處理設(shè)備在冬季需要特殊防護(hù)才能繼續(xù)運(yùn)行，另一方面生物污水處理法在冬季需要特殊菌種才能達(dá)到出水效果，這樣就加大了對(duì)污水處理的投資。目前用冷凍技術(shù)申請(qǐng)的設(shè)備專利有以下幾個(gè)領(lǐng)域一是海水淡化領(lǐng)域，魏仕英申請(qǐng)的“旋轉(zhuǎn)射流真空冷凍海水淡化裝置”(申請(qǐng)?zhí)?00510022054. 9)專利主要解決了現(xiàn)有的真空冷凍海水淡化存在的三相點(diǎn)產(chǎn)生的水蒸氣難以移走，真空減壓時(shí)海水中不凝1氣體聚集破壞真空、水蒸氣噴射泵能耗大配套復(fù)雜等問(wèn)題；李憑力等申請(qǐng)的“海水霧化冷凍制備低鹽度農(nóng)田灌溉用水的方法”(申請(qǐng)?zhí)?00810052857. 2)專利中用到霧化冷凍裝置對(duì)海水進(jìn)行淡化處理。二是廢水脫鹽領(lǐng)域，美國(guó)的本· M ·埃尼斯和保羅·利伯曼在申請(qǐng)的“采用壓縮空氣能量系統(tǒng)的脫鹽方法和系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)?00780019987. X)、“采用連續(xù)螺旋狀半融冰雪移除系統(tǒng)的脫鹽方法和系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)?00780031535. 3)和“使用壓縮空氣能量和/或來(lái)自脫鹽過(guò)程的冷凍水的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)?00780046557. 7)三個(gè)專利中都用到冷凍方法進(jìn)行脫鹽處理；三是廢水除污領(lǐng)域，費(fèi)學(xué)寧等發(fā)明“利用包括風(fēng)能、太陽(yáng)能、冷能自然能的污廢水處理系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)?01010104868. 8)專利，李紅軍等發(fā)明“高鹽度有機(jī)廢水處理組合設(shè)備”(申請(qǐng)?zhí)?01010248025. 5)專利。上述專利都用到冷凍技術(shù)，但是仍存在以下問(wèn)題1、冷凍設(shè)備復(fù)雜而且基本無(wú)法進(jìn)行人為控制；2、凍融分離的過(guò)程會(huì)消耗大量的人力和物力。本發(fā)明采用自然冷凍過(guò)程的凍融倒級(jí)一體化的廢水再生處理設(shè)備，能有效的利用自然能使出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)并進(jìn)行高效利用，具有設(shè)備投資低、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的空白，提供一種新型的經(jīng)濟(jì)環(huán)保的采用自然冷凍過(guò)程的的凍融倒級(jí)一體化的廢水再生處理設(shè)備。技術(shù)方案本發(fā)明有如下結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一套基于自然冷凍過(guò)程的凍融倒級(jí)一體化的廢水再生處理設(shè)備，其特征在于包括廢水緩沖槽(1)、冷熱交換器O)、凍融倒級(jí)一體化裝置(3和4)、補(bǔ)給水調(diào)節(jié)槽(5)、高濃度廢水收集槽(6)。所述的廢水緩沖槽(1)包括入水口和出水口 ；所述的冷熱交換裝置(2)包括第一進(jìn)水管(2. 1)、第二進(jìn)水管(2. 6)、第一排水管(2. 8)、第二排水管(2. 3)和第一閥門 O. 2)、第二閥門O. 4)、第三閥門07)；所述的凍融倒級(jí)一體化裝置(3)的包括凍融槽、進(jìn)水管、排水管和閥門，其中凍融槽包括一級(jí)凍融槽(3. 1)、二級(jí)凍融槽(3. 2)和三級(jí)凍融槽 (3. 3)，進(jìn)水管包括第三進(jìn)水管(3. 6)、第四進(jìn)水管(3. 9)、第五進(jìn)水管(3.幻，排水管包括第三排水管(3. 12)，閥門包括第四閥門(3. 7)、第五閥門(3. 10)、第六閥門(3. 13)、第七閥門 (3. 4)、第八閥門(3. 8)、第九閥門(3. 11)、第十閥門(3. 16)、第十一閥門(3. 15)和第十二閥門(3. 14)。所述的凍融倒級(jí)一體化裝置(4)和凍融倒級(jí)一體化裝置(3)的結(jié)構(gòu)完全一樣； 所述的補(bǔ)給水調(diào)節(jié)槽( 包括進(jìn)水口和出水口 ；所述的高濃度廢水收集槽(6)包括進(jìn)水口和出水口。所述冷熱交換器(2)的入水口和出水口分別連接著兩套逆行的管道，其中入水口與第一進(jìn)水管(2. 1)和第一排水管(2. 8)連接，分別用第一閥門(2. 2)和第十閥門(3. 16)、 第十一閥門(3. 15)、第十二閥門(3. 14)和第二閥門(2.4)來(lái)調(diào)節(jié)；出水口與第二進(jìn)水管 (2.6)和第二排水管(2.3)連接，分別用第三閥門(2.7)和第二閥門(2.4)調(diào)節(jié)。所述凍融倒級(jí)一體化裝置(3)有三個(gè)凍融槽。一級(jí)凍融槽(3. 1)的入水口與并行的第二進(jìn)水管(2. 6)和第五進(jìn)水管(3. 5)連接，分別用第三閥門(2. 7)和第七閥門(3. 4)調(diào)節(jié)；出水口與并行的的第三進(jìn)水管(3.6)和第一排水管(2.8)連接，分別用第四閥門(3. 7) 和第十閥門(3. 16)調(diào)節(jié)。二級(jí)凍凍融槽(3.2)的入水口與并行的第三進(jìn)水管(3.6)和第五進(jìn)水管(3.5)連接，分別用第四閥門(3.7)和第五閥門(3. 10)調(diào)節(jié)；出水口與并行的第四進(jìn)水管(3.9)和第一排水管(2.8)連接，分別用第五閥門(3. 10)和十二閥門(3. 14)調(diào)節(jié)。三級(jí)凍融槽(33)的入水口與并行的第四進(jìn)水管(3.9)和第五進(jìn)水管(3.5)連接，分別用第五閥門(3. 10)和第九閥門(3. 11)調(diào)節(jié)；出水口與并行的第一排水管(2.8)和第三排水管(3. 12)連接，分別用第十二閥門(3. 14)和第六閥門(3. 13)調(diào)節(jié)。所述的補(bǔ)給水調(diào)節(jié)槽(5)包括進(jìn)水口和出水口。出水口與第五進(jìn)水管(3. 5)連接， 分別用第七閥門(3. 4)、第八閥門(3.8)和第九閥門(3. 11)調(diào)節(jié)。所述的高濃度廢水收集槽(6)包括進(jìn)水口和出水口。進(jìn)水口與第三排水管(3. 12) 連接，用第六閥門(3.13)調(diào)節(jié)。有益效果填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的空白，通過(guò)凍融倒級(jí)一體化裝置，能有效的利用自然能和運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的能量；使再生水達(dá)標(biāo)并能進(jìn)行再利用；設(shè)備投資低、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的各裝置的連接示意圖。圖2為冷熱交換器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為凍融倒級(jí)一體化裝置的連接示意圖。圖4為一級(jí)凍融池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
權(quán)利要求
1.基于自然冷凍過(guò)程的凍融倒級(jí)一體化的廢水再生處理設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括廢水緩沖槽(1)、冷熱交換器( 、凍融倒級(jí)一體化裝置(3和4)、補(bǔ)給水調(diào)節(jié)槽( 、高濃度廢水收集槽(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的所述的廢水緩沖槽(1)是用來(lái)緩沖收集廢水。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的冷熱交換器采用夾管式，內(nèi)部用折板隔開；廢水通過(guò)第一進(jìn)水管(2. 1)進(jìn)入冷熱交換槽O)中的套管，再通過(guò)第二進(jìn)水管(2.6)流出；冰相融溶水通過(guò)第一排水管(2.8)進(jìn)入冷熱交換器O)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的折板(2.幻，最后通過(guò)第二排水管(2. 3)流出即為再生水；廢水和冰相融溶水在折板間通過(guò)錯(cuò)流實(shí)現(xiàn)冷熱交換，并通過(guò)第一閥門(2. 和第三閥門(2.7)來(lái)控制廢水進(jìn)入冷熱交換器的流速和流量；通過(guò)第十閥門 (3. 16)、第十一閥門(3. 15)、第十二閥門(3. 14)和第二閥門(2.4)來(lái)控制冰相融溶水進(jìn)入冷熱交換裝置的流速和流量；冷熱交換器的作用是將冰相融溶水的冷能與廢水的熱能通過(guò)錯(cuò)流在折板間進(jìn)行冷熱交換，通過(guò)調(diào)節(jié)流量和流速，將冷熱交換器出口的廢水溫度控制在 6°C以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的凍融倒級(jí)一體化裝置里的三個(gè)凍融槽在冷凍結(jié)晶過(guò)程中作為串連的冷凍槽，冷凍槽內(nèi)的廢水在通過(guò)折板的過(guò)程中，在折板周圍冷凍結(jié)晶，折板的作用是增加廢水的冷凍結(jié)晶面積；廢水通過(guò)第二進(jìn)水管(2.6)進(jìn)入凍融倒級(jí)一體化裝置(3) 中的一級(jí)凍融槽(3. 1)，經(jīng)過(guò)折板后從出口流出；通過(guò)第三進(jìn)水管(3.6)進(jìn)入二級(jí)凍融槽 (3. 2)，經(jīng)過(guò)折板后從出口流出；再通過(guò)第四進(jìn)水管(3. 9)進(jìn)入三級(jí)凍融槽(3.幻，經(jīng)過(guò)折板后從出口流出，最后通過(guò)第三排水管(3. 12)排入高濃度廢水收集槽(6)；—級(jí)凍融槽通過(guò)第三閥門(2.7)和第四閥門(3.7)控制廢水的流速和流量；二級(jí)凍融槽通過(guò)第四閥門 (3. 7)和第五閥門(3. 10)控制廢水的流速和流量；三級(jí)凍融槽通過(guò)第五閥門(3. 10)和第六閥門(3. 13)控制廢水的流速和流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的凍融倒級(jí)一體化裝置里的三個(gè)凍融槽在冰相融解過(guò)程中作為并連的融冰槽，融冰槽內(nèi)折板上的冰相通過(guò)補(bǔ)給水的熱量進(jìn)行融解，形成冰相融溶水。 補(bǔ)給水通過(guò)第五進(jìn)水管(3. 5)分別進(jìn)入一級(jí)凍融槽(3. 1)、二級(jí)凍融槽(3. 2)和三級(jí)凍融槽(3.幻，補(bǔ)給水將折板上的冰相融解后形成冰相融溶水(即冰水混合物)，然后又從第一排水管(2. 8)進(jìn)入冷熱交換裝置；一級(jí)凍融槽通過(guò)第七閥門(3. 4)和第十閥門(3. 16)控制補(bǔ)給水的流速和流量；二級(jí)凍融槽通過(guò)第八閥門(3. 8)和第十一閥門(3. 15)控制補(bǔ)給水的流速和流量；三級(jí)凍融槽通過(guò)第九閥門(3. 11)和第十二閥門(3. 14)控制補(bǔ)給水的流速和流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的凍融倒級(jí)一體化裝置中的一體化是指同一個(gè)凍融槽既可以作為冷凍槽進(jìn)行冷凍結(jié)晶，又可以作為融冰槽進(jìn)行冰相融解。凍融槽的一端是廢水和補(bǔ)給水的進(jìn)水口，另一端是高濃度廢水和冰相融溶水的出口，三級(jí)凍融槽還與高濃度廢水收集槽連接。以一級(jí)凍融槽為例第二進(jìn)水管(2. 6)和第三進(jìn)水管(3. 6)分別是冷凍結(jié)晶過(guò)程中廢水的進(jìn)水管和出水管，第五進(jìn)水管(3. 5)和第一排水管(2.8)分別是冰相融解過(guò)程中補(bǔ)給水的進(jìn)水管和冰相融溶水的出水管；并且通過(guò)第三閥門(2.7)和第四閥門(3.7)來(lái)調(diào)節(jié)冷凍結(jié)晶過(guò)程中廢水的流速、流量和停留時(shí)間參數(shù)來(lái)控制結(jié)冰速度和污染物在冰相與液相中的濃度，通過(guò)第七閥門(34)、第八閥門(3.8)、第九閥門(3.11)和第十閥門(3. 16)、 第十一閥門(3. 15)、第十二閥門(3. 14)調(diào)節(jié)冰相融解過(guò)程中補(bǔ)給水的溫度、流量和流速參數(shù)來(lái)控制融冰速度和出水水質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的凍融倒級(jí)一體化裝置采用倒級(jí)設(shè)計(jì)，是指凍融槽內(nèi)的兩個(gè)水流方向的互相轉(zhuǎn)換；一個(gè)水流方向是廢水從冷熱交換裝置( 到凍融槽(3或4)再到高濃度廢水收集槽(6)，另一個(gè)水流方向是補(bǔ)給水從補(bǔ)給水調(diào)節(jié)槽( 到凍融槽(3或4)再到冷熱交換裝置( 。該裝置可根據(jù)DR方程進(jìn)行有效控制凍融的速率、冰水比例、污染物濃度等，實(shí)現(xiàn)高效利用自然能去除廢水中污染物(包括有機(jī)物、毒害污染物、營(yíng)養(yǎng)鹽和鹽分等)。
8.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的凍融倒級(jí)一體化裝置采用兩套(或多套)凍融倒級(jí)一體化裝置并聯(lián)，通過(guò)裝置的冷熱導(dǎo)換，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的凍融倒級(jí)一體化裝置還可以對(duì)冰相進(jìn)行重復(fù)提純，三次提純后再生冰水中的污染物去除率可達(dá)97%。
10.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的凍融倒級(jí)一體化裝置除循環(huán)外采用高程自流設(shè)計(jì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的補(bǔ)給水調(diào)節(jié)槽(5)是用來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐補(bǔ)給水和太陽(yáng)能加熱水等含熱量的補(bǔ)給水。
12.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的高濃度廢水收集槽(6)是用來(lái)收集從凍融倒級(jí)一體化裝置里排出的高濃度廢水。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及廢水再生處理的設(shè)備，基于冷凍和融解過(guò)程、采用凍融倒級(jí)一體化技術(shù)、利用自然能冷凍去除廢水中污染物(包括有機(jī)物、毒害污染物、營(yíng)養(yǎng)鹽和鹽分等)使廢水再生處理的設(shè)備。其特征在于該設(shè)備包括廢水緩沖槽(1)、冷熱交換器(2)、凍融倒級(jí)一體化裝置(3和4)、補(bǔ)給水調(diào)節(jié)槽(5)和高濃度廢水收集槽(6)。所述的冷熱交換器采用夾管式，內(nèi)部用折板隔開，冷熱交換器的一端是廢水入口和再生水出口，另一端是冰相融溶水入口和廢水的出口，廢水與冰相融溶水在折板間通過(guò)錯(cuò)流實(shí)現(xiàn)冷熱交換；所述的凍融倒級(jí)一體化裝置里有三個(gè)凍融槽，依次用管道連接，凍融槽的一端是廢水和補(bǔ)給水的進(jìn)水口，另一端是高濃度廢水和冰相融溶水的出口，三級(jí)凍融槽還與高濃度廢水收集槽連接。該設(shè)備工作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)無(wú)污染和無(wú)動(dòng)力損耗，具有操作簡(jiǎn)單、節(jié)約能源、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/00GK102249353SQ20111010213
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者宋曉霄, 張曉偉, 楊磊, 王秀, 田秉暉, 羅九鵬, 辛麗花, 馬玉濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心