[发明专利]一种高压静电场式气液接触蒸发浓缩高盐废水装置及其工艺

说明书

技术领域

本发明应用于高盐度污废水浓缩的技术领域，即将高压静电场技术与气液接触蒸发技术联合应用于高盐度废水浓缩的一种新技术。

背景技术

常规的含盐废水处理技术主要有膜分离技术（简称膜法）与热浓缩工艺（简称热法）。膜法(如纳滤、微滤、超滤、反渗透)处理含盐废水，需要协同加入杀菌剂、还原剂、防腐剂等药剂，不仅会引入二次污染物，而且系统本身将产生大量更高盐含量的浓水。此外，膜分离技术还存在占地面积大、投资费用及运行费用高等问题。热法是将含盐废水通过外加热源进行蒸发浓缩、结晶分离，从而实现回收冷凝水、最大减量化的目的，但该技术需要外加热源，能耗高，处理成本高，难以广泛应用。近年来，国内外学者积极探究含盐废水处理新技术，如机械蒸汽再压缩技术（MVR），该技术的主要优势在于仅在冷启动时引入热源（可以采用蒸汽、也可采取电加热措施）加热原液产生蒸汽，然后用风扇压缩使蒸汽获得额外能量，再利用压缩蒸汽的潜热加热液体继续产生蒸汽，并成为下一循环的热源，在运行过程中不需要额外的热源。在汽-液热交换过程中，加热蒸汽被冷凝成冷凝水后收集，经多级蒸发浓缩后的浓缩液从蒸发器底部排出或进一步结晶提纯等。该技术及产品具有运行稳定，资源回收率高、占地面积小、清洁环保、不需要添加药剂等优势，但该技术需要压缩机和蒸汽、能耗和处理成本仍然偏高等缺点。

高压静电场技术近些年来应用较广泛，大量应用于各个领域，尤其在食品干燥，水处理和生理学领域内的应用较为突出，其中在食品干燥领域，利用高压静电场技术可以促进水分蒸发的特性，应用于热敏性物料的干燥，效果显著；在水处理领域，将高压静电场技术应用于循环冷却水等热水循环管道中的阻垢性能研究，发现高压静电技术具有良好的阻垢性能；在生理学研究领域，徐洪斌，张桂生等大批学者专家发现高压静电场影响微生物的生理活动较强，在一定强度和时间下，具有杀菌灭藻作用的综合效应。

该发明利用高压静电场技术与气液接触蒸发技术进行联合应用，相比传统的蒸发装置，可使加快水分蒸发，降低能耗，实现能量多级利用，且无污染，在很大程度上可以节约能源和成本。

发明内容

为了克服传统热法处理高盐废水的的高能耗，高成本，低效率的不足之处，本发明发明提供了一种高压静电场式气液接触蒸发浓缩高盐废水技术。将高压静电场技术和气液接触法联合应用于高盐废水的浓缩，与传统的热法相比，其它热法（多级闪蒸法，低温多效，MVR等），在同等条件下，可以提高浓缩效率，节约能耗，实现能量多级利用，且无污染，在很大程度上可以节约能源和成本。

本发明所采用的技术方案是高盐度废水经过外加热源（废热、余热、太阳能及电加热等热源）加热到较低温度（50-70^oC），高盐废水通过配水管（带有喷头）以水滴状均匀喷洒在气液接触蒸发室内的多孔性填料上，多孔性材料的比表面积大，便于气液两相进行热交换和相变；在填料表面和间隙中，水蒸气进行挥发，同时实现能量交换，在风机机械排风的条件下，热水蒸气和空气的混合气体形成回流热空气，在冷凝器中进行第二次热交换，热蒸气作为热媒介质对下一级高盐废水进行加热，实现对能量的重复利用，水蒸气冷凝成液态水，冷凝水由冷水排水管排出；冷凝后的空气回流至蒸馏器中，进行下一次循环；同时在蒸发室的填料层之间设计高压针极板形成高压静电场，在高压静电场下，水的内部结构发生变化，水份更易挥发，可以加快废水的浓缩效率，以达到节能增效的目的。

上述所说的高压静电场式气液接触蒸发器包括配水装置，气液接触蒸发场所（包括填料层和承托层），浓盐水收集槽，高压静电场发生控制装置，回流空气循环装置。

上述所说的配水装置是将一次预热高盐废水均匀地配送至有多孔性材料制成的填料层上，其中进水管采用穿孔管均匀配水，进水端设置电子流量计和在线监测流量计，配水端采用喷头配水，使一次预热高盐废水以水滴的形式均匀地散在填料层上。

上述所说的气液接触蒸发场所（包括填在填料空隙和表面），水会在填料间之间的空隙形成水膜，在回流空气进风风机和排风风机的机械排风作用下，快速的空气穿过水膜时，水膜破裂，并在水膜形成与破坏的循环过程中，水分更易形成水蒸气；同时在蒸发器蒸馏室与多孔性填料层之间的高压电极板形成高压静电场，在高压静电场下，水的内部结构发生变化，水份更易挥发，可以加快高盐水的浓缩效率。

上述所说的回流空气循环装置是指蒸发的水蒸气与空气形成的混合气体在进风风机和排风风机的机械排风作用下，在冷凝器中进行第二次热交换，热水蒸气作为热媒对下一级高盐废水进行加热，水蒸气冷凝成液态水，空气回流至蒸馏室中，进入下一次循环。