[发明专利]空气为媒介的含盐废水浓缩处理装置

说明书

技术领域：

本发明涉及对高盐废水(总含盐质量分数为1％～3.5％)进行浓缩并得到淡水的设备及其 工艺，属于废水处理的技术领域，也可归于节能减排领域。

背景技术

淡水属于基础性自然资源和战略性经济资源，是生态环境的控制性因素和国家综合国力 的有机组成部分。地球上只有3％的水源是可以饮用的。全球约有25％的人口得不到足够的 淡水，超过80％的国家面临严重的水资源匮乏问题。随着世界干旱和荒漠化的扩大，加剧了 水资源问题的严重性。

为了应对淡水危机，对含盐废水进行浓缩处理是一种有效的方法。含盐废水是指总含盐 质量分数为1％～3.5％的无机盐废水，主要来源是海水、地下浅层咸水、工业生产过程产生的 高盐废水。现在主要的浓缩处理方法有多级闪蒸法、多效蒸馏法、蒸汽压缩法等。上述的几 种方法缺点主要有以下几点：1、要消耗大量的电力和燃料，一方面经济性较差，另一方面不 利于节约资源；2、只适合大规模生产，对于小规模的废水处理成本较高；3、生产设备投入 较大，且维护这些设备需要较大的投入；4、多数处理方法都需要在基础设施较好的地区才能 进行，在基础设施薄弱的地区难以实行。针对以上几种方法的缺点，近年来利用空气为媒介 的增湿去湿废水处理法得到了一定的重视，这种方法是令废水和载气(一般是空气)两者相 互接触，以此提高载气的温度和湿度，随之将其冷凝获得淡水，原料被浓缩，并对冷凝潜热 进行有效回收利用的处理方法，增湿去湿废水处理装置一般由蒸发室、冷凝室和加热模块组 成。

填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。废水从塔顶加入，经 喷头喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，与废水呈逆流连续通过填料的空 隙。在填料的表面气液两相密切接触进行传质。填料塔具有生产能力大、分离效率高、压力 降小、持液量小、操作弹性大的特点。

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各 种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液-液、液-汽进行热交 换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、 应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍， 占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。

本发明将填料塔、板式换热器分别作为蒸发室、冷凝室，选择合适的低品位余热、太阳 能作为加热模块组成废水处理设备，并根据不同工况选择合适的工作参数。

发明内容

本发明针对以往浓缩处理方法消耗能量高、生产成本投入成本大、不利于小规模生产、 需要在基础设施较好的地区等问题，利用增湿减湿的原理，设计了一种新的浓缩处理设备及 工艺。

本发明由填料塔(蒸发室)、板式换热器(冷凝室)、加热模块组成。所采用的技术方 案是引入流动的空气作为水蒸气的载体，并将蒸发室与冷凝室分离，使它们的温度可以独立 控制；空气在蒸发室中被含盐废水增湿，携带一定量的水蒸气后进入冷凝室中，经过冷凝除 湿得到淡水，冷凝潜热通过预热含盐废水来进行回收。加热模块可以利用低品位余热以及太 阳能进行供能。为了得到较大的处理量，则可以将数个设备进行串联联合生产。

本发明区别于传统的含盐废水处理方法，以往的处理方法例如多级闪蒸法、多效蒸馏法、 蒸汽压缩法等主流处理方法的生产成本与处理规模密切相关，比较适合大规模的处理过程， 但这些技术并不适合小规模的处理工程。并且先期购买设备的投入较大，以后的维护费用也 较高。对于一些生产规模较小的企业，利用电能进行处理成本较高，特别是那些具有丰富低 品位余热的企业，迫切需要小型简易的处理装置。增湿去湿淡化技术巧妙地克服了以上难题， 装置结构简单，且不消耗化石能源，易于操作与维护，虽然产量不及传统方法，但可以进行 串联生产进行补足。

附图说明

图1为本发明的含盐废水浓缩处理装置的结构示意图。

图中标号说明：1-淡水回收池，2、3、4-板式换热器，5-加热模块，6-填料塔，7-喷头， 8-鼓风机，9-浓缩液出口，10-原料池，11-泵，12、13-水蒸气管道，14、15-液体管道。

具体实施方式

本发明的设备启动时，水泵11将含盐废水从原料池10中抽入系统，经由板式换热器2、 3、4通向加热模块5。原料被加热模块5加热至70～90℃后流向填料塔6，通过喷头7均匀地 洒向塔内填料形成水雾；此时塔内有由塔底鼓风机8吹进的常温空气。高温原料水雾在填料 上与空气充分接触发生传质传热，空气吸收水分由不饱和状态而逐渐饱和，同时空气的温度 在不断地上升过程中，吸湿能力也在不断增强。原料水分不断蒸发散失而浓度升高，达到浓 缩目的，最终被排出塔外。潮湿高温的空气按温度的不同梯度分段进入板式换热器2、3、4， 与进行预加热的原料进行换热，水蒸气凝结后变成液态水，同时对常温的原料废水进行加热。 塔内温度较高的湿空气经过上级换热器后温度与下级换热器进口温度一致并经管道13与下 级进口处水蒸气混合参与下一换热器的换热过程，最大限度利用水蒸气的冷凝潜热。如此流 程，直到最后产物得到浓缩液和淡水。同时水蒸气在液化过程中产生一定负压，加快填料塔 6内原料蒸发。