太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置，裝置采用了一種簡(jiǎn)單實(shí)用，并利用太陽(yáng)能蒸發(fā)的常壓技術(shù)，可將高含鹽廢水含鹽量濃縮到10%，蒸餾水回用，濃縮液可直接進(jìn)入結(jié)晶裝置實(shí)現(xiàn)廢水的零排放。與傳統(tǒng)的熱法及反滲透技術(shù)相比，節(jié)能環(huán)保，可有效降低初期投資費(fèi)用和系統(tǒng)的運(yùn)行成本。該裝置由廢水箱、太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器、淡水箱、濃水箱、濃水循環(huán)泵組成。高含鹽廢水在通過(guò)水流分布器形成分布均勻的水膜，通過(guò)太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器受熱蒸發(fā)的水蒸汽上升至薄膜內(nèi)表面，并聚結(jié)成液滴，沿薄膜內(nèi)表面流動(dòng)至淡水收集槽，淡水可回收再利用。蒸發(fā)室內(nèi)廢水不斷蒸發(fā)濃縮，經(jīng)濃水收集管收集入濃水箱，根據(jù)濃縮要求濃水還可以不斷循環(huán)，多次反復(fù)蒸發(fā)濃縮。
【專利說(shuō)明】
太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本專利涉及一種太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置，裝置可應(yīng)用于高含鹽高有機(jī)物廢水的濃縮、減排或零排放處理過(guò)程中。
【背景技術(shù)】
[0002]廢水“零排放”，英文Zero Liquid Disge,簡(jiǎn)稱ZLD，即液體零排放。常規(guī)ZLD技術(shù)雖然可以實(shí)現(xiàn)，但不論從投資來(lái)看，還是從操作費(fèi)用來(lái)看，均要付出相當(dāng)高昂的代價(jià)。采用常規(guī)的熱法工藝要將濃縮的高含鹽廢水蒸發(fā)，腐蝕性極強(qiáng)，必須用鈦材制作蒸發(fā)器，所以設(shè)備投資異常昂貴。要將廢水蒸發(fā)成蒸餾水，能耗極高，對(duì)節(jié)能不利，制得的回用水成本也很高，降低了廢水回用的性價(jià)比。采用反滲透膜法濃縮處理高含鹽高有機(jī)物廢水要增加復(fù)雜的有機(jī)物預(yù)處理設(shè)施，投資大，運(yùn)行能耗高，膜壽命短。本專利采用了一種簡(jiǎn)單實(shí)用，并利用太陽(yáng)能蒸發(fā)的常壓技術(shù)，可將高含鹽高有機(jī)物廢水濃縮到10% (濃度lOOOOOppm)，其蒸餾水回用，濃縮液可直接進(jìn)入結(jié)晶裝置實(shí)現(xiàn)廢水的零排放。本專利的核心技術(shù)是太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器。
[0003]專利內(nèi)容
本專利的目的是提供一種太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置，以解決現(xiàn)有采用蒸汽的熱法濃縮裝置造價(jià)高、能耗高、對(duì)廢水的預(yù)處理要求高的問(wèn)題。本專利與同類(lèi)技術(shù)相比，可有效降低初期投資費(fèi)用和系統(tǒng)的運(yùn)行成本。
[0004]本專利為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:該裝置由自上而下依順序連接的廢水箱(I)、太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器(2)、淡水箱(3)、濃水箱(4)、濃水循環(huán)栗(5)組成，具體詳見(jiàn)本專利附圖。太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器(2)是本裝置的核心部件。高含鹽高有機(jī)物廢水在通過(guò)水流分布器進(jìn)入傾斜角度布置的蒸發(fā)室底部斜板，形成分布均勻的水膜，通過(guò)太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器的薄膜與太陽(yáng)光形成足夠大的蒸發(fā)接觸面，從而得到充分蒸發(fā)，受熱蒸發(fā)的水蒸汽上升至薄膜內(nèi)表面，并聚結(jié)成液滴，液滴的表面張力和重力作用使其自上而下沿薄膜內(nèi)表面流動(dòng)至淡水收集槽，淡水可回收再利用。蒸發(fā)室內(nèi)廢水不斷蒸發(fā)并沿底部斜板向下流動(dòng)至蒸發(fā)室下端，經(jīng)濃水收集管收集到濃水箱。根據(jù)濃縮要求可以把濃水通過(guò)濃水循環(huán)栗再次打回到布置于蒸發(fā)器頂部的廢水箱內(nèi)不斷循環(huán)濃縮。
[0005]前述的太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器是本裝置的核心。它由水流分布器(2-1)、太陽(yáng)能薄膜(2-2),廢水蒸發(fā)室(2-3)、淡水收集槽(2-4)和濃水收集管(2-5)組成。太陽(yáng)能薄膜密封覆蓋在廢水蒸發(fā)室(2-3)薄膜骨架上。廢水蒸發(fā)室(2-3)傾斜設(shè)置，廢水進(jìn)水管穿設(shè)在太陽(yáng)能薄膜的下部，與水流分布器相連接，濃水收集管穿設(shè)在蒸發(fā)室的下部。所述淡水收集槽(2-4)設(shè)置在太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器下端的太陽(yáng)能薄膜與蒸發(fā)室底板之間，其收集的淡水通過(guò)淡水收集槽引入淡水箱。從而達(dá)到了廢水濃縮，淡水回用的目的。
[0006]水流分布器(2-1)是太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器的重要部件，其特征在于:它是一根均勻布滿小孔(孔徑范圍為0.5~1_)的PE管，通過(guò)它廢水可以均勻地分布在薄膜蒸發(fā)器底部的斜板上，形成一層水膜，從而達(dá)到充分吸熱蒸發(fā)的效果。
[0007]廢水蒸發(fā)室(2-3)是廢水接收太陽(yáng)光熱輻射，完成蒸發(fā)效應(yīng)的載體部件，其特征在于其傾斜角度以及其底部斜板長(zhǎng)度均經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)及科學(xué)計(jì)算。其中如附圖所示的α角度應(yīng)控制在30~80度范圍內(nèi)，斜板在水平方向的投影長(zhǎng)度應(yīng)控制在1000~4000mm范圍內(nèi)，以保證薄膜蒸發(fā)器內(nèi)廢水的蒸發(fā)停留時(shí)間，其所產(chǎn)生的水蒸汽能夠凝結(jié)附著在其光滑的薄膜內(nèi)表面，液滴順流而下至淡水收集槽收集后流入淡水箱。
[0008]前述的廢水蒸發(fā)室(2-3)，其特征在于其頂部的太陽(yáng)能薄膜與其底部斜板內(nèi)表面之間的距離h應(yīng)控制在100~200mm范圍內(nèi)，以保證太陽(yáng)光對(duì)廢水的熱輻射強(qiáng)度。
[0009]太陽(yáng)能薄膜是完成光熱轉(zhuǎn)換的重要載體，其特征在于它采用PVC或PE材料，外表面敷納米吸熱涂層，集熱效率高、柔韌性強(qiáng)、耐腐蝕、抗老化、價(jià)格低、易獲得。該薄膜材質(zhì)光滑，具有很強(qiáng)的親水性，熱阻小且能保證疏水順暢，因此整套裝置內(nèi)受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽極易附著在其表面并凝結(jié)成水滴，并順其光滑的表面順暢自流，經(jīng)淡水收集槽收集后進(jìn)入淡水箱，達(dá)到淡水與濃水分離的目的。
[0010]前述的太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于:廢水箱布置在整套濃縮裝置的最頂部，出水管連接于水箱底部并與位于其下面的蒸發(fā)器聯(lián)通，廢水靠自身重力經(jīng)水流分布器，沿蒸發(fā)室底部斜板均勻順流而下，達(dá)到節(jié)能效果。
[0011]前述的太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于:淡水箱布置在太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器下端，淡水出水口不低于淡水箱頂面高度，且淡水箱設(shè)置在濃水箱的上面，因此淡水可以通過(guò)重力作用輸送至用水點(diǎn)，不僅節(jié)省了淡水輸送栗設(shè)備，而且有效降低了裝置用電量。
[0012]前述的太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于:布置于整套裝置最底部的濃水箱通過(guò)穿設(shè)在蒸發(fā)室下部的濃水收集管與太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器相連接，濃水箱設(shè)計(jì)配備有濃水循環(huán)栗，使?jié)馑梢愿鶕?jù)濃縮倍率要求循環(huán)多次蒸發(fā)，達(dá)到反復(fù)蒸發(fā)濃縮的目的。
[0013]本專利相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下:
1、本專利采用太陽(yáng)能資源實(shí)現(xiàn)廢水濃縮，能耗低，對(duì)廢水的預(yù)處理要求低；
2、單套裝置處理水量為0.5-lm3/d ；
3、可處理高含鹽高有機(jī)物廢水，廢水中的溶解固形物(TDS)可達(dá)50000ppm以內(nèi)，有機(jī)物(COD)可達(dá)30000ppm以內(nèi)；
4、本專利重量輕，便于運(yùn)輸、安裝和拆卸；
5、本專利的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)成本低，特別是適合于廢水水量較小，廢水成分復(fù)雜的水質(zhì)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本專利的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖1中的標(biāo)記廢水箱，2太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器，3淡水箱，4濃水箱，5濃水循環(huán)栗；
2-1水流分布器，2-2太陽(yáng)能薄膜，2-3廢水蒸發(fā)室，2-4淡水收集槽，2-5濃水收集管。
【具體實(shí)施方式】
[0015]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1說(shuō)明，本實(shí)施方式包括由上至下依順序連接的廢水箱、太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器、淡水箱、濃水箱、濃水循環(huán)栗。其特征在于:薄膜蒸發(fā)器最大限度吸收太陽(yáng)能，廢水通過(guò)水流分布器均勻地分布在薄膜蒸發(fā)器底部的斜板上，通過(guò)科學(xué)計(jì)算設(shè)計(jì)的蒸發(fā)器傾斜角度以及與其相匹配的斜板長(zhǎng)度，使水流流速控制在合理范圍內(nèi)，保證有效的蒸發(fā)停留時(shí)間，使廢水充分蒸發(fā)產(chǎn)生淡水回收再利用，濃水經(jīng)過(guò)濃水收集管進(jìn)入濃水箱收集，再通過(guò)濃水循環(huán)栗返回至廢水箱再次蒸發(fā)或排放。具體布置如附圖1所示，廢水箱
(I)位于整套濃縮裝置的最高處，通過(guò)設(shè)置于廢水箱底部的出水管與位于其下面的太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器(2)聯(lián)通，廢水靠自身重力經(jīng)安裝于薄膜蒸發(fā)器(2)內(nèi)側(cè)的水流分布器(2-1)，沿蒸發(fā)室(2-3)底部斜板均勻順流而下，形成一層水膜，在太陽(yáng)光的照射下不斷蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽上升至太陽(yáng)能薄膜(2-2)內(nèi)表面，不斷聚結(jié)成液滴順流而下，經(jīng)淡水收集槽(2-4)收集流入位于濃水箱(4)上面的淡水箱(3)。經(jīng)過(guò)不斷蒸發(fā)剩余的濃水沿蒸發(fā)室底部斜板流下，經(jīng)穿設(shè)于蒸發(fā)室下部的濃水收集管(2-5)引流至濃水箱(4)，濃水箱底部側(cè)面連接有濃水循環(huán)栗(5)，該栗可將濃水輸送至廢水箱循環(huán)多次蒸發(fā)或直接排出。
[0016]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說(shuō)明，本實(shí)施方式太陽(yáng)能薄膜(2-2)為聚乙烯或聚氯乙烯薄膜。如此設(shè)置本實(shí)施方式，目的是保證對(duì)蒸發(fā)廢水的密封，同時(shí)上述材料易于取材，成本低廉，光熱轉(zhuǎn)換效率高。
[0017]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1說(shuō)明，本實(shí)施方式薄膜骨架為矩形薄膜骨架。如此設(shè)置本實(shí)施方式，便于生產(chǎn)制造。
[0018]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1說(shuō)明，本實(shí)施方式薄膜骨架為塑料或金屬薄膜骨架。如此設(shè)置本實(shí)施方式，便于根據(jù)不同使用條件，選取塑料或金屬薄膜骨架，使用更加靈活、人性化。
[0019]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1說(shuō)明，本實(shí)施方式矩形薄膜骨架與垂直方向之間的夾角為30° -80°。如此設(shè)置本實(shí)施方式，便于利用太陽(yáng)能資源實(shí)現(xiàn)廢水濃縮，強(qiáng)化了水蒸汽的生成，提高了裝置的熱效率和濃縮效果。
[0020]本專利在實(shí)施過(guò)程中，具體情況如下:
本實(shí)施方式的薄膜為聚乙烯，安裝角度30°，蒸發(fā)槽容積2m3’有效表面積4m2，在內(nèi)蒙赤峰市夏季試驗(yàn)處理水量為0.7 m3/d ;
本實(shí)施方式的薄膜為聚氯乙烯，安裝角度45°，蒸發(fā)槽容積2m3，有效表面積4m2，在內(nèi)蒙赤峰市夏季試驗(yàn)處理水量為0.75 m3/d。
[0021]本專利的工作原理是:利用太陽(yáng)光的熱輻射效應(yīng)，使水遇熱蒸發(fā)變?yōu)樗羝仙撂?yáng)能薄膜內(nèi)表面，殘留廢水不斷濃縮達(dá)到廢水濃縮減量的目的。
[0022]本專利通過(guò)太陽(yáng)光照射蒸發(fā)器對(duì)蒸發(fā)室進(jìn)行加熱，蒸發(fā)室內(nèi)溫度升高，廢水箱內(nèi)的水經(jīng)蒸發(fā)器的水流分布器均勻地分布于蒸發(fā)器底部斜板上，與太陽(yáng)光形成充分的接觸受熱面，由于蒸發(fā)室內(nèi)溫度高于外界空氣溫度，因此蒸發(fā)室內(nèi)水蒸汽向上運(yùn)動(dòng)，在遇到疏水薄膜時(shí)形成液滴，由于疏水薄膜具有很強(qiáng)的親水性，因此水滴靠自身重力和水的表面張力沿疏水薄膜內(nèi)表面順流而下，經(jīng)淡水收集槽收集后流至淡水箱內(nèi)。蒸發(fā)室內(nèi)的廢水自上而下均勻流動(dòng)，并隨著不斷的蒸發(fā)，廢水濃度越來(lái)越高，流到底部后收集至濃水箱，根據(jù)濃縮要求可以把濃水通過(guò)濃水輸送栗再次打回到蒸發(fā)器的頂部廢水箱不斷循環(huán)濃縮。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于:所述太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置由依順序連接的廢水箱(I)、太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器(2)、淡水箱(3)、濃水箱(4)、濃水循環(huán)栗(5)組成；所述太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置通過(guò)吸收太陽(yáng)光熱能對(duì)廢水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮減量達(dá)到減排目的，蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽在太陽(yáng)能薄膜內(nèi)表面凝結(jié)成淡水回收再利用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器，包括水流分布器(2-1)、太陽(yáng)能薄膜(2-2),廢水蒸發(fā)室(2-3)、淡水收集槽(2-4)和濃水收集管(2-5)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水流分布器，其特征在于:它是一根多孔PE管，孔徑范圍為0.5~1_，通過(guò)它廢水均勻地分布在薄膜蒸發(fā)器底部的斜板上，形成一層水膜。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢水蒸發(fā)室，其特征在于其傾斜角度以及其底部斜板長(zhǎng)度均經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)及科學(xué)計(jì)算；其中如附圖所示的α角度在30~80度范圍內(nèi)，斜板在水平方向的投影長(zhǎng)度在1000~4000mm范圍內(nèi)，以保證太陽(yáng)能薄膜蒸發(fā)器內(nèi)廢水的蒸發(fā)停留時(shí)間，其所產(chǎn)生的水蒸汽能夠凝結(jié)附著在太陽(yáng)能薄膜內(nèi)表面，液滴順流而下至淡水收集槽收集后流入淡水箱。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢水蒸發(fā)室，其特征在于其頂部的太陽(yáng)能薄膜與其底部斜板內(nèi)表面之間的距離h在100~200mm范圍內(nèi)，以保證太陽(yáng)光對(duì)廢水的熱輻射強(qiáng)度。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能薄膜，其特征在于它采用PVC或PE材料，外表面敷納米吸熱涂層，集熱效率高、柔韌性強(qiáng)，材料容易獲得。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于:廢水箱布置在整套濃縮裝置的最頂部，出水管連接于水箱底部并與位與其下面的蒸發(fā)器聯(lián)通，廢水靠自身重力經(jīng)水流分布器，沿蒸發(fā)室底部斜板均勻順流而下，達(dá)到節(jié)能效果。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于:淡水箱布置在濃水箱的上面，疊加布置，淡水可以通過(guò)重力輸送至用水點(diǎn)，節(jié)約能耗及占地。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于:設(shè)計(jì)配備有濃水循環(huán)栗，可根據(jù)濃縮倍率要求，使?jié)馑俅窝h(huán)多次蒸發(fā)，達(dá)到進(jìn)一步濃縮的目的。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能薄膜廢水蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于:可處理高含鹽高有機(jī)物廢水，廢水中的溶解固形物(TDS)可達(dá)50000ppm以內(nèi)，有機(jī)物(COD)可達(dá)30000ppm以內(nèi)。
【文檔編號(hào)】C02F1/14GK105836831SQ201510016080
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年1月14日
【發(fā)明人】趙晉紅
【申請(qǐng)人】北京朗新明環(huán)?？萍加邢薰?br>