(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810582556.4
(22)申请日 2018.06.07
(71)申请人 合肥卡若环保科技合伙企业（有限
合伙）
地址 230000 安徽省合肥市高新区创新大
道2800号创新产业园二期F3-910室
(72)发明人 孙勇 汪家权 姚冰 李迪
余三江 陆军 余向阳
(74)专利代理机构 合肥市科融知识产权代理事
务所(普通合伙) 34126
代理人 陈思聪
(51)Int.Cl.
C02F 9/12(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种强化淡化高盐废水处理
系统和PLC智能补偿控制系统，所述预热磁化系
统包含进料泵、原液储存箱、空气能热泵、磁化模
块和原液循环泵，极化喷雾蒸发系统包括高压进
水泵、极化模块、蒸发塔、增压气泵和细水雾喷射
管、浓水回流泵和离心脱水装置，凝结水系统包
括淡水凝结室和循环风扇；热泵循环系统包括一
级热泵冷凝器、二级热泵冷凝器、热泵蒸发器、压
缩机和膨胀阀。本发明能够在中低温环境下稳定
运行，不结垢、不堵塞，维护方便，可实现高盐废
水零排放和固体结晶盐的资源化利用。权利要求书2页 说明书5页 附图1页CN 108793571 A 2018.11.13
C N 108793571
A
1.一种强化淡化高盐废水处理系统，其特征在于，包括预热磁化系统、极化喷雾蒸发系统、结晶分离系统、热交换系统、凝结水系统、热泵循环系统和PLC智能补偿控制系统，所述预热磁化系统包含进料泵、原液储存箱、空气能热泵、磁化模块和原液循环泵，极化喷雾蒸发系统包括高压进水泵、极化模块、蒸发塔、增压气泵和细水雾喷射装置，结晶分离系统包括结晶器、母液室、通气管、浓水回流泵和离心脱水装置，热交换系统包括一级热交换单元和二级热交换单元，凝结水系统包括淡水凝结室和循环风扇；热泵循环系统包括一级热泵冷凝器、二级热泵冷凝器、热泵蒸发器、压缩机和膨胀阀，进料泵与原液储存箱相连通，原液储存箱分别与高压进水泵、浓水回流泵、离心脱水装置、磁化模块和原液循环泵相连通，细水雾喷射装置、一级热泵冷凝器和二级热泵冷凝器均安装在蒸发塔内，细水雾喷射装置通过极化模块与高压进水泵相连，母液室与浓水回流泵和结晶器相连通并且母液室通过通气管与蒸发塔内部相连通，结晶器与离心脱水装置相连通，一级热泵冷凝器和二级热泵冷凝器相连通，循环风扇和热泵蒸发器均安装在淡水凝结室内，一级热泵冷凝器通过压缩机与热泵蒸发器相连通，
二级热泵冷凝器通过膨胀阀与热泵蒸发器相连通，蒸发塔通过一级热交换单元和二级热交换单元与淡水凝结室相连通。
2.根据权利要求1所述的强化淡化高盐废水处理系统，其特征在于，所述细水雾喷射装置包含自动压力调节装置和多孔径组合喷嘴。
3.根据权利要求2所述的强化淡化高盐废水处理系统，其特征在于，所述多孔径组合喷嘴采用气液两相流细水雾喷嘴。
4.根据权利要求1或2所述的强化淡化高盐废水处理系统，其特征在于，所述结晶器采用U型结晶管。
5.一种如权利要求1-4任一所述的强化淡化高盐废水处理系统的工作流程，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，预热磁化系统运行流程：经过预处理的高盐原液，高盐原液的pH=4
~12，悬浮物
≤400mg/L，通过进料泵输送至原液储存箱，空气能热泵、磁化模块、原液循环泵通过管道依次连接，对原液储存箱内的高盐原液进行循环加热、磁化；
步骤二，极化喷雾蒸发系统运行流程：高压进水泵将原液储存箱中高盐原液提升加压，进入极化模块进行极化处理，随后进入蒸发塔内的细水雾喷射装置进行喷雾，二级热泵冷凝器释放的热能对细水雾喷射装置下部的气流加热，一级热泵冷凝器释放的热能对细水雾喷射装置上部的气流加热，细水雾快速蒸发，形成饱和热蒸汽随循环风带入一级热交换单元，蒸发后的过饱和残液进入结晶器；
步骤三，结晶分离系统运行流程：蒸发后的过饱和残液进入蒸发塔底部的结晶器快速析出结晶，未结晶的浓水进入母液室，母液室上部空气由通气管排入蒸发塔，结晶器底部固体盐定期排放至离心脱水装置进行固液分离，固体残渣外排，脱出的水回流至原液储存箱，当蒸发塔底部液位达到一定高度时，通过浓水回流泵将母液室的浓水回流至原液储存箱；
步骤四，分级热回收运行流程：来自于蒸发塔的饱和热蒸汽首先和来自于淡水凝结室的循环冷风在一级热交换单元进行热交换，回收部分热能；再根据需要和外界空气在二级热交换单元进行热交换；饱和热蒸汽释放部分热能后进入淡水凝结室，循环冷风经过预热后进入蒸发塔；
步骤五，凝结水系统运行流程：循环风扇为循环风提供动力，将来自于二级热交换单元
的饱和蒸汽吹入热泵蒸发器，使饱和蒸汽凝结成大量淡水从淡水凝结室底部排出，循环风变为干燥冷风进入一级热交换单元预热；
步骤六，热泵循环系统运行流程：冷媒通过压缩机的加压和膨胀阀的降压作用，将热泵蒸发器吸收的热量转移至一级热泵冷凝器和二级热泵冷凝器，分段释放热量，用以细水雾加热蒸发；
步骤七，PLC智能补偿控制系统对系统运行的各项参数进行监控，自动调节系统内各部位运行工况，确保整个系统稳定运行。
一种强化淡化高盐废水处理系统
技术领域
[0001]本发明涉及污水处理领域，具体是一种强化淡化高盐废水处理系统。
背景技术
[0002]随着我国国民经济的快速发展，印染、造纸、化工、炼油、海水利用等领域会产生大量的高盐废水。高盐废水如果直接或者稀释外排，一方面造成了水资源浪费; 另一方面会对环境造成恶劣影响，因此对高盐废水有效处理方法的研究已迫在眉睫。现有MVR、多效蒸发等处理技术存在投资成本高、运行管理难、容易堵塞等问题，限制了推广使用。[0003]热泵作为一种由电力驱动的可再生能源设备，是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。热泵通过获取环境介质、余热中的低品位能量，提供可被利用的高品位热能，每消
耗１份电能，可以获得4
~6倍的热量，大大提高了能源的利用效率，是一种高效节能的清洁能
源产品。
[0004]用磁场处理污水的方法是最近几年才发展起来的新型污水处理技术，在蒸发工程方面应用原理为：通过磁场对流动的污水进行磁化作用，破坏水分子原来的结构，使较大的缔合水分子集团变成较小的缔合水分子集团，甚至是单个的水分子，从而降低水的蒸发潜热，提高蒸发速率。
[0005]极化水处理系统是目前一种先进的设备内壁阻垢、除垢技术。其原理为：在极化场的作用下，利用极化能量完成对水分子的极化作用，形成水偶极子，当水中含有溶解盐的离子时，这些阳离子和阴离子将分别被水偶极子包围，按正负顺序整齐地排列在水偶极子中，使之不能自由运动，从而无法靠近器壁；并能释放活性氧，破坏垢分子之间的电子结合力，改变其晶体结构，使坚硬垢变为疏松软垢，使积垢逐渐剥蚀，乃至成碎屑、碎片脱落，达到除垢目的。但是目前尚未有将磁化和极化联合运用的实例。
发明内容
[0006]本发明的目的在于提供一种强化淡化高盐废水处理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种强化淡化高盐废水处理系统，包括预热磁化系统、极化喷雾蒸发系统、结晶分离系统、热交换系统、凝结水系统、热泵循环系统和PLC智能补偿控制系统，所述预热磁化系统包含进料泵、原液储存箱、空气能热泵、磁化模块和原液循环泵，极化喷雾蒸发系统包括高压进水泵、极化模块、蒸发塔、增压气泵和细水雾喷射装置，结晶分离系统包括结晶器、母液室、通气管、浓水回流泵和离心脱水装置，热交换系统包括一级热交换单元和二级热交换单元，凝结水系统包括淡水凝结室和循环风扇；热泵循环系统包括一级热泵冷凝器、二级热泵冷凝器、热泵蒸发器、压缩机和膨胀阀，进料泵与原液储存箱相连通，原液储存箱分别与高压进水泵、浓水回流泵、离心脱水装置、磁化模块和原液循环泵相连通，细水雾喷射装置、一级热泵冷凝器和二级热泵冷凝器均安装在蒸发塔内，细水雾喷射装置通过极化模块与高压
进水泵相连，母液室与浓水回流泵和结晶器相连通并且母液室通过通气管与蒸发塔内部相连通，结晶器与离心脱水装置相连通，一级热泵冷凝器和二级热泵冷凝器相连通，循环风扇和热泵蒸发器均安装在淡水凝结室内，一级热泵冷凝器通过压缩机与热泵蒸发器相连通，二级热泵冷凝器通过膨胀阀与热泵蒸发器相连通，蒸发塔通过一级热交换单元和二级热交换单元与淡水凝结室相连通。
[0008]作为本发明进一步的方案：细水雾喷射装置包含自动压力调节装置和多孔径组合喷嘴，通过PL
C智能补偿控制系统监测高盐废水的浓度，自动选择使用匹配的压力和孔径，以满足在不同浓度（1%~6%）条件下，均能有效形成细水雾。
[0009]作为本发明进一步的方案：多孔径组合喷嘴采用气液两相流细水雾喷嘴，气相来自于系统内部循环空气，液相即所喷高盐废水；通过增压气泵调节气相压力和温度，其中气相温度高于液相温度20℃以上；细水雾粒径范围20μm ~200μm。
[0010]作为本发明进一步的方案：结晶器采用U型结晶管，通过圆弧离心力强化沉降作用以及水力分级作用，大大提高结晶速率。
[0011]所述强化淡化高盐废水处理系统的工作流程，具体步骤如下：
步骤一，预热磁化系统运行流程：经过预处理的高盐原液，高盐原液的pH=4~12，悬浮物≤400mg/L，通过进料泵输送至原液储存箱，空气能热泵、磁化模块、原液循环泵通过管道依次连接，对原液储存箱内的高盐原液进行循环加热、磁化；
步骤二，极化喷雾蒸发系统运行流程：高压进水泵将原液储存箱中高盐原液提升加压，进入极化模块进行极化处理，随后进入蒸发塔内的细水雾喷射装置进行喷雾，二级热泵冷凝器释放的热能对细水雾喷射装置下部的气流加热，一级热泵冷凝器释放的热能对细水雾喷射装置上部的气流加热，细水雾快速蒸发，形成饱和热蒸汽随循环风带入一级热交换单元，蒸发后的过饱和残液进入结晶器；
步骤三，结晶分离系统运行流程：蒸发后的过饱和残液进入蒸发塔底部的结晶器快速析出结晶，未结晶的浓水进入母液室，母液室上部空气由通气管排入蒸发塔，结晶器底部固体盐定期排放至离心脱水装置进行固液分离，固体残渣外排，脱出的水回流至原液储存箱，当蒸发塔底部液位达到一定高度时，通过浓水回流泵将母液室的浓水回流至原液储存箱，以降低蒸发塔底部液位；
步骤四，分级热回收运行流程：来自于蒸发塔的饱和热蒸汽首先和来自于淡水凝结室的循环冷风在一级热交换单元进行热交换，回收部分热能；再根据需要和外界空气在二级热交换单元进行热交换，释放部分热能，保证系统热平衡；饱和热蒸汽释放部分热能后进入淡水凝结室，循环冷风经过预热后进入蒸发塔；
步骤五，凝结水系统运行流程：循环风扇为循环风提供动力，将来自于二级热交换单元的饱和蒸汽吹入热泵蒸发器，释放大量热量，使饱和蒸汽凝结成大量淡水从淡水凝结室底部排出，循环风变为干燥冷风进入一级热交换单元预热；
步骤六，热泵循环系统运行流程：冷媒通过压缩机的加压和膨胀阀的降压作用，将热泵蒸发器吸收的热量转移至一级热泵冷凝器和二级热泵冷凝器，分段释放热量，用以细水雾加热蒸发；
步骤七，PLC智能补偿控制系统对系统运行的各项参数进行监控，自动调节系统内各部位运行工况，确保整个系统稳定运行。
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