[发明专利]冷冻蒸发联合浓缩的污水处理系统

说明书

本发明提供一种冷冻蒸发联合浓缩的污水处理系统，污水处理系统包括有污水冷冻处理单元、污水蒸发处理单元和冷媒回路单元，污水蒸发处理单元包括蒸发冷凝支路和蒸发冷却回路，冷媒在所述冷媒回路单元内循环使用，所述冷媒回路单元用于冷媒的冷热源回收再利用，本发明采用污水冷冻处理单元叠加污水蒸发处理单元进行的蒸发浓缩技术，浓缩比和浓缩效率有显著提高，板冰制冰浓缩叠加蒸发浓缩技术，制冰浓缩污水原液与蒸发浓缩的污水原液的冷热源冷媒热量共用，既减少了热泵的多重配置，又降低了蒸发能源消耗，显著降低污水浓缩能耗。降低了设置多重热源操作难度，简化设备制造工艺，同时大量节约了操作和设备的成本。

技术领域

本发明涉及污水处理系统的技术领域，特别涉及一种冷冻蒸发联合浓缩的污水处理系统。

背景技术

目前难处理的污水普遍采用蒸发浓缩，国内外普遍采用电、气、煤锅炉蒸发装置，由于操作温度高，蒸汽压力大，设备材料防腐蚀耐压要求高，需要耐压操作，承压设备都很昂贵；煤锅炉蒸发浓缩装置由于污染环境严重，基本上已经淘汰或正在淘汰；气加热锅炉蒸发浓缩装置由于安全性及经济性双方面的原因，目前应用不多。由于便利性和环保性考虑，电加热浓缩装置目前应用增多，但是单级电锅炉能耗非常高，即使采用多级蒸发，电锅炉蒸发浓缩装置吨水能耗仍然约为200kwh～300kwh，电锅炉蒸发浓缩装置设备投资高，能耗仍然较高。对于MVR蒸汽压缩蒸发浓缩系统，即使采用多级蒸发浓缩，每吨水能耗仍然高达200kwh，而且工艺过程复杂，设备要求高，投资成本高。

对于热泵低温真空蒸发浓缩系统，每吨水的能耗也仍然较高达200kwh，而且工艺过程有真空承压设备，设备昂贵，投资成本高。采用热泵蒸发除湿浓缩污水，可以在低温常压下对污水进行蒸发浓缩，设备要求较低，投资较少，而且由于热泵有3-4倍能效提升作用，吨水能耗也可以降低能耗到200kwh左右，但是能耗仍然偏高。目前难处理污水采用冷冻浓缩的研究很多，由于静态冷冻浓缩存在原液夹带净化效果差，通常最高只达到90％左右的净化率，能耗消耗还较高，通常每吨水能耗约100kwh，所以大多数冷冻浓缩项目都在研究动态冷冻浓缩技术，但是动态冷冻浓缩需要冰晶结晶、冰晶分离、冰晶洗涤过程，存在流程复杂，设备要求高，投资大，能耗较高等技术缺陷，并且每吨水能耗大于100kwh，污水处理成本高的突出问题，目前难于在污水处理的领域广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷冻蒸发联合浓缩的污水处理系统，采用板冰机制冰的污水冷冻处理单元浓缩技术叠加污水蒸发处理单元浓缩技术，浓缩效率高，浓缩比高，并且污水冷冻处理单元浓缩技术与蒸发处理浓缩的冷热源共用，既减少热泵配置，又减少蒸发能源消耗、显著降低污水浓缩能耗。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种冷冻蒸发联合浓缩的污水处理系统，所述污水处理系统包括有污水冷冻处理单元、污水蒸发处理单元和冷媒回路单元，所述冷媒回路单元包括通过管道依次连接有板冰机、水冷冷凝器、风冷冷凝器和板冰机；冷媒在所述冷媒回路单元的内部循环使用，冷媒所形成的冷媒通道在板冰机内依次经过的部件包括有膨胀阀，所述膨胀阀将从风冷冷凝器的高温高压液态冷媒节流为低温低压液态冷媒，制冰器，所述制冰器的内部冷媒通道将从膨胀阀流出的低温低压液态冷媒蒸发成低温低压气态冷媒；压缩机，所述压缩机将从制冰器流出的低温低压气态冷媒压缩为高温高压温气态冷媒；高温高压气态冷媒再依次进入水冷冷凝器、风冷冷凝器液化转化成低温低压液态冷媒，低温低压液态冷媒通过膨胀阀再次返回流入制冰器内循环使用，所述冷媒回路单元用于冷媒的冷热源回收再利用。

进一步地，所述污水冷冻处理单元包括依次连接有板冰机、冰水槽、高压泵、膜过滤器和净化水槽；所述板冰机的内部还包括有循环槽，所述循环槽用于储存制冰循环液；循环泵，从所述循环槽内抽取制冰循环液，通过管道喷淋于制冰器的外表面，所述循环泵用于制冰时进行污水循环；污水从所述制冰器的外表面淋水制冰，进行污水制冰净化；所述污水冷冻处理单元用于循环污水在制冰器内进行制冰，对未制成冰的制冰循环液与已结成冰的冰块分离脱污，在冰水槽内对已结成冰的冰块进行融化，通过高压泵进行加压进入膜过滤器过滤成净化水，净化水排入净化水槽。