[发明专利]流化床强化蒸发的增湿去湿式水净化装置

说明书

本发明公开了一种流化床强化蒸发的增湿去湿式水净化装置，增湿去湿式水净化装置包括：冷凝室；冷凝器；蒸发室，蒸发室内限定有蒸发腔，蒸发室上设有第二气体进口、第二气体出口和污水出口，第二气体出口和第一气体进口连通；上隔板和下隔板，上隔板和下隔板间隔开设在蒸发腔内，以将蒸发腔分成上腔、中间腔和下腔，中间腔内设有悬浮的固体颗粒，第二气体进口和下腔连通，第二气体出口和上腔连通；喷淋装置，喷淋装置具有设在上腔内的喷淋嘴；加热装置，加热装置连接在喷淋装置和出水管之间；驱动装置，驱动装置连接在第一气体出口和第二气体进口之间。根据本发明实施例的增湿去湿式水净化装置可以提高水净化效率，并且结构简单，成本低。

技术领域

本发明涉及水净化领域，具体涉及应用流化床强化蒸发过程以及利用增湿去湿方法进行海水脱盐及废水、污水处理，更具体地，涉及一种流化床强化蒸发的增湿去湿式水净化装置。

背景技术

随着全球用水量增加以及水土流失等自然因素与工厂违规排放等人为因素对现存水资源破坏的加重，淡水资源的短缺及污染问题已经成为严重制约人类社会发展的重大问题。设计水净化装置利用海水得到淡水或对污水进行处理是目前解决水资源问题的有效手段。

目前，水净化方法主要分为热法和膜法两大类，其中低温多效蒸馏法、多级闪蒸法和反渗透膜法是被大规模工业应用的方法。但是这三种方法设备投资大、造价高、能耗高，对海水或污水的预处理要求高，不适合解决小量的水净化需求。一些其他的方法包含离子交换、液液萃取和露点蒸发等技术，这些技术由于成本高，除了在一些对水质要求较高的特殊场合用到外，并没有被大范围推广。近年来，正渗透膜技术受到人们的广泛关注，并有望商业化，该技术同样成本很高，且尚未发展成熟。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

相关技术中有采用增湿去湿(humidification-dehumidification，HDH)方法来对水进行净化的。在该方法中，加热后的未净化水在蒸发室内对载气进行增湿，湿润的载气循环至冷凝室，在冷凝器上可以凝结为净化水，放出的热量被用来预热未净化水。增湿去湿水净化方法由太阳能蒸馏法发展而来。传统的太阳能蒸馏法不能有效地利用冷凝潜热，装置效率较低。增湿去湿水净化方法则提高了整体的能量利用率，并且还能够因地制宜地利用低位能源来进行水净化。

在增湿去湿水净化装置中，蒸发室内的未净化水与空气进行传热传质的形式有降膜、鼓泡和喷淋。降膜方式将蒸发室和冷凝室直接布置在薄膜两侧，能够有效利用冷凝释放出的潜热，能量利用率高，但是整个蒸发室内只在薄膜处发生水与空气的接触，接触面积小，蒸发效率很低。鼓泡方式不使用水泵进行液体循环，而是通过空气泵将空气泵入水中，以鼓泡的形式将载湿蒸汽送入蒸发室，在降低能耗方面具有一定优势，但是装置结构复杂，建造和维护成本很高。

传统的喷淋方式结构简单，安装调试方便，但是存在着以下缺陷：如果喷淋的水滴尺寸过大，会导致在喷淋总流量一定的情况下液体与气体接触面积较小，蒸发效率较低；如果减小喷淋的水滴尺寸，尽管能够提高蒸发效率，但小尺寸水滴极容易被上升气流直接裹挟进入冷凝室，导致最终得到的淡水中含有未处理杂质。当蒸发室采用传统的喷淋方式时，上述二者是一对不可调和的矛盾。

针对于增湿去湿方法，水净化效率主要取决于蒸发效率、凝结效率以及能耗。提高蒸发室的蒸发效率将很大的提高海水淡化效率。传统的提高蒸发效率的方式包括提高蒸发室温度和提高流速。虽然可以显著提高效率，但是提高蒸发室温度会造成更多的热损失，提高能量成本；加大流速也会使得空气泵的功耗增加，同样降低能量利用效率。考虑到目前对空气流速的控制以及蒸发室温度的控制参数已经较为成熟。