[发明专利]一种利用天然冷能净化污染水体的冻结装置与方法

权利要求书

1.一种利用天然冷能净化污染水体的冻结装置，其特征在于：它包括：污染水体容器（1）、污染水体处理箱体容器（9）、高浓度污染水体收集容器（16）和人工冷能控制系统（17）四个部分；所述的污染水体处理箱体容器（9）周围铺设有聚苯乙烯保温层（10），污染水体处理箱体容器（9）内设有将其分割成多个大小相同的独立单一隔间的隔板（12），所述隔板（12）的高度小于污染水体处理箱体容器（9）的高度，使污染水体处理箱体容器（9）上部留有冷量循环空间；每个独立单一隔间上均设有可视窗口（18），每单一隔间中心插有热棒（6），在污染水体处理箱体容器（9）的侧壁及热棒（6）上设有进行实时温度监测的温度传感器（19），污染水体处理箱体容器（9）的顶部设有保温板（5），保温板（5）上设有一端插入污染水体处理箱体容器（9）内的人工冷能供给管路（7）和人工冷能返回管路（8），人工冷能供给管路（7）和人工冷能返回管路（8）的另一端分别与人工冷能控制系统（17）相连，污染水体处理箱体容器（9）的底座中部设有排出高浓度污染水体的通道，通道口处连有与高浓度污染水体收集容器（16）相连的高浓度污染水体收集导管（14），所述污染水体容器（1）内插装有与污水处理箱体容器（9）进水口相连的污染水体导管（3）。

2.根据权利要求1所述的一种利用天然冷能净化污染水体的冻结装置，其特征在于：所述的污染水体导管（3）上设有开关阀门（4）。

3.根据权利要求1所述的一种利用天然冷能净化污染水体的冻结装置，其特征在于：所述的高浓度污染水体收集导管（14）上设有压力安全阀门（13）。

4.根据权利要求1所述的一种利用天然冷能净化污染水体的冻结装置，其特征在于：所述污染水体处理箱体容器（9）的单一隔间边长为180~250cm。

5.根据权利要求1所述的一种利用天然冷能净化污染水体的冻结装置，其特征在于：所述隔板（12）的高度距离污染水体处理箱体容器（9）高度的间隔距离为20-50cm。

6.实施权利要求1所述装置的利用天然冷能净化污染水体的冻结方法，其特征在于：将污染水体（2）经由污染水体导管（3）送入污染水体处理箱体容器（9）内，并分布在多个独立的单一隔间内，当外界温度低于待处理污染水体（11）的温度，热棒（6）开始工作，充分利用外部自然冷能从热棒（6）中心向外冻结污染水体，完成净化污染水体的冻结驱替，在冻结驱替过程中，由置于污水处理箱体容器（9）侧壁及热棒外侧壁上的温度传感器（19）实时对污染水体的温度进行监测，并透过可视窗口（18）直观观测水体冻结过程，实时调整冻结温度，控制冻结锋面推进速率。

7.根据权利要求6所述的利用天然冷能净化污染水体的冻结方法，其特征在于：在外部冷源不足以提供污染水体冻结所需冷量时，通过人工冷能控制系统（17）从污水处理箱体容器（9）顶部的保温板（5）内施加人工冷源，冷能通过人工冷能供给管路（7）及人工冷能返回管路（8）输送，对待处理污染水（11）进行冻结，由于水变成冰体积膨胀，未冻结的高浓度污染水体压力增大，压力作用高浓度污染水体（15）从污水处理箱体容器（9）底座通道析出，通过压力安全阀门（13）经高浓度污染水体收集导管（14）流入高浓度污染水体收集容器（16），集中处理。

8.根据权利要求6所述的利用天然冷能净化污染水体的冻结方法，其特征在于：当热棒（6）周围冻结水体温度低于外部温度时，热棒（6）停止工作，抽出热棒（6）并去除箱体内部冻结冰体，完成一次净化污染水体的冻结过程，周而复始，继续补充待处理污染水体，重新插入热棒继续冻结，完成多次净化污染水体的冻结过程。

9.根据权利要求6所述的利用天然冷能净化污染水体的冻结方法，其特征在于：所述人工冷能控制系统（17）的功率依据污染水体的体积、冻结温度和冻结锋面推进速率共同决定，冻结温度选择为-5~-20℃，冻结锋面推进速率控制在2~5厘米/天。