污水处理装置的制作方法

本发明涉及废水处理设备技术领域，尤其是一种污水处理装置。

背景技术：

现有的污水处理方式包括化学法（混凝法、中和法、氧化还原法、电解法、吸附法、化学沉淀法、离子交换法、膜分离法等）、物理法（过滤、沉淀、气浮、蒸发等）和生物法（生物流化床、活性污泥法、生物滤池、好氧、厌氧生物处理法等）三大类型，其中化学法和生物法处理过程中需要排水，但是一般厂区内的污水处理条件都不允许处理过程中排水的，因此只能建设单独的污水处理站点，将污水转运到处理站点进行处理，转运成本高。本申请人申请的中国专利zl2019221232191公开了一种废水处理系统，采用的是过滤、蒸发、烤干的纯物理处理方式，先将水中不溶于水的物质全部除去，再通过蒸发、烤干步骤提炼出纯的物质，最终实现整个处理过程无液体或固体废物再产生的目标，为了获得纯的物质，该系统需要前置砂过滤系统、精密过滤系统、超滤系统、ro膜系统的多级过滤系统，ro膜维护、更换成本高，整体的制造成本较高。

除上述专利公开的污水处理方式，目前现有的处理方式还包括三元蒸发、多元蒸发、焚烧蒸发等。其中三元蒸发、多元蒸发是现有的传热系数最高的蒸发器，但是其蒸发得到的是湿的浓液，最终依然存在废液，因此只能用于海水淡化、医药废水、化工废水浓缩等领域；焚烧蒸发如中国专利zl2015200771678公开了一种多功能污水泥浆处理设备，采用压力喷射机将各种污水直接喷射成细小雾状，燃烧器在蒸发器的器缸内部燃烧产生高温，把固液混合物中的液体蒸发出来，蒸发出来的气体进入旋风除尘器和袋式除尘器进行除尘，该装置的单位时间的废水处理量小，每小时大约只能处理400kg污水，燃烧行程短，燃烧不充分，单位时间能耗大，处理效率低下；处理设备外形尺寸大不便于运输。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产中污水处理装置成本高、燃烧行程短，燃烧不充分，废水处理效率低下等缺点，提供一种结构合理的污水处理装置，利用三层套筒结构增加燃烧行程，利用螺旋叶片使燃烧更充分，污水处理效率大大提高。

本发明所采用的技术方案及有益效果如下：

一种污水处理装置，内筒外依次套设有夹层筒和外筒；内筒一侧开设有火焰口，另一侧开设有污水入口，污水入口连接内筒内的喷淋装置；内筒外壁面固设有第一螺旋叶片，夹层筒外壁面固设有第二螺旋叶片；在与夹层筒配合的分配器上设置有粉末出口，分配器位于火焰口一侧；内筒和夹层筒的外壁上分别开设第一孔和第二孔，夹层筒和内筒通过驱动装置驱动朝着相反方向旋转；外筒上开设污水回流口和废气出口。

夹层筒和内筒通过驱动装置驱动朝着相反方向旋转，此时由于内筒外壁面固设有第一螺旋叶片，在内筒旋转过程中，第一螺旋叶片可以让内筒和夹层筒内的热风形成向左推进的旋流，起到热风导向的作用，推动右侧的粉末及热能向左侧移动，使粉末聚集在左侧并从粉末出口排出，第一螺旋叶片形成的旋流风可以保证热能与污水进行充分地热交换。由于夹层筒上设置有第二螺旋叶片，可以使外筒和夹层筒内的热风形成向右推进的旋流，起到热风导向的作用，推动夹层筒内膨胀出的热量、蒸汽、废气以及喷淋的污水向右侧移动，废气最终从右侧废气出口排出。污水回流口回流的未蒸发的污水回到污水入口，重新进入内筒进行处理，直到所有污水处理完毕。

本发明的结构特殊之处在于：火焰从左侧火焰入口进入，燃烧产生的热量从内筒的左侧快速流动到右侧，污水从右侧污水入口进入内筒，从喷淋装置喷出与火焰接触，热量与部分污水热交换之后，剩下的热量大量从右侧端部流动到夹层筒与内筒之内，又由旋流形成有向左的空气推力推动进一步向左侧流动，从左侧的粉末出口离开或者从左侧端部流动进入外筒和夹层筒之内，又由旋流形成有向右的空气推力推动进一步向由侧流动，从右侧的废气出口离开。整个燃烧产生的热量在筒体内绕了若干圈，形成较长的流动路径，一方面有利于缓解高温热量的能量，给热量足够的路径缓慢降低，避免气体快速膨涨发生爆炸，保证了装置的安全性能，另一方面可以保证燃烧产生的热量尽可能多的用于污水处理，减少热量的损失和不必要的浪费，另外可以保证热量与污水有足够的热交换路径，保证热量和污水进行了充分地热交换，使污水中的固体物质充分析出。本发明每小时可以处理1000kg以上的污水，由于燃烧行程长，燃烧充分，污水处理效率大大提高。

本发明采用超高温处理废水，废水中的有机物可以在高温下瞬间氧化，有机物的处理效果显著，尤其适合用于含有医药中间体的药厂污水处理、表面处理、化工等高盐废水和报废药液的处理；本发明综合了蒸发和烤干两个步骤，前期也无需进行超滤、ro膜过滤等精细过滤步骤，只需过滤除去一些大颗粒杂质，就可以直接对污水进行燃烧处理，整个装置的制造成本低，运行成本低。本发明整个装置的尺寸较小，重量轻，运输十分方便，可以将设备直接运输至需要处理污水的厂家，处理完毕后直接拖走即可，可以广泛运用于高盐废水等污水的处理。

作为上述技术方案的进一步改进：

内筒外壁上的开孔从火焰口至污水入口从稀到密。内筒外壁上的开孔靠近火焰口一侧较稀，靠近污水入口一侧较密，靠近火焰侧的污水燃烧更充分，蒸发更彻底，因此火焰侧的开孔主要用于排出粉末，在足以排出粉末的基础上较稀的开孔率可以保持内筒内部的热量，确保有足够的热量扩散至内筒右侧，使右侧喷淋出的污水也可以尽可能地蒸发，靠近污水入口一侧喷淋管喷出的污水相较火焰侧蒸发较少，较密的开孔率可以保证未蒸发的污水从内筒快速流出；内筒右侧在靠近污水入口的位置开设一个或若干较大的开口，一方面让未蒸发的污水从内筒流出，另一方面释放部分燃烧的压力，释放汽化产生的气体压力。

污水回流口与外部的污水存储装置连通，污水存储装置与污水入口连接。外筒右侧下部开设污水回流口，污水回流口与外部的污水存储装置连通，未蒸发的浓缩废水回收至污水存储装置，再次经进水管路进入喷淋管喷淋。污水回流口为一开口，不采用管路连接，防止高温析出的物质堵塞管路，整个装置都不会出现管路堵塞的风险。

第一螺旋叶片外周边缘与夹层筒内壁之间具有间隙。第一螺旋叶片外周边缘靠近夹层筒内壁，第一螺旋叶片可以用于刮落夹层筒内壁上的结晶物质，清洁内壁。

工作时外筒与水平面的倾角为5～15度。工作时外筒、夹层筒、内筒靠近火焰口的一侧抬高，与水平面的倾角约5~15度。由于外筒、夹层筒和内筒倾斜设置，内筒没有燃烧掉的污水浓液在重力作用下快速流向右侧，从外筒上的污水回流口进入污水存储装置内，浓液与污水混合再进入进水管路进行下一次燃烧，直至所有污水全部燃烧成粉末，因此本发明只会产生废气及固体粉末，整个污水处理过程无多余的污水排出，环境友好程度更高。

污水存储装置通过进水管路连接至污水入口，进水管路与内筒内部的喷淋装置连接，进水管路固定在机架上。

第一孔和第二孔可以是长条孔、椭圆形孔、圆孔或异形孔。

夹层筒外壁上还设置有滚轮机构，在外筒内壁上设置限位环槽，至少一组滚轮机构的滚轮位于限位环槽内。夹层筒外壁上还设置有滚轮机构，在外筒内壁上设置限位环槽，至少一组滚轮机构的滚轮位于限位环槽内，保证夹层筒与外筒的同心度一致，防止第二螺旋叶片剐蹭外筒内壁。

外筒内壁上设置有喷淋机构。外筒内壁上设置有喷淋机构，喷淋机构可以是固定在上方内壁面上的喷嘴或设置在上部的若干根水平喷淋管，喷淋机构与进水管路连接，喷淋机构可选择性地开启，在一开始污水浓度较低时开启，喷淋机构喷出的污水在外筒内部利用余热进行预热，随后流出至污水存储装置，如此循环使污水存储装置的水温得到预热，从而提高污水处理效率，节约能量。当开启外筒内的喷淋机构时，第二螺旋叶片形成的旋流风同时可以保证热能与污水进行充分地热交换。

旋风回收装置内设置有余热回用管路，余热回用管路连接至外筒和夹层筒之间的空间；还设置有冷凝水收集池，冷凝水收集池与夹层筒和外筒之间的空间连通；在内筒一侧中心设置有泄压装置；夹层筒和内筒通过同一驱动装置驱动；粉末出口通过管路与外部的旋风回收装置、布袋除尘装置连接；旋风回收装置内设置有余热回用管路，余热回用管路连接至外筒和夹层筒之间；在分配器和夹层筒套接的位置设置滚轮组件。

旋风回收装置内设置有余热回用管路，余热回用管路连接至外筒和夹层筒之间的空间，将旋风回收装置内的高温热空气回收至外筒和夹层筒之间再次利用。

夹层筒和内筒通过同一外部驱动装置驱动旋转，保证夹层筒和内筒转动的同步性。

喷淋机构不开启时，夹层筒和外筒之间的废气部分冷凝，冷凝水从污水回流口经其他管路流入外筒外部的冷凝水收集池中，定时对冷凝水收集池中的冷凝水进行监测，通过冷凝水的含盐量指标判断污水处理进程，如果含盐量比较高，说明污水处理不完全、不彻底，需要升温或减缓污水存储装置中新污水的加入速度。

在内筒右侧中心设置有泄压装置，防止内筒内部燃烧压力过大，发生安全事故。

在分配器和夹层筒套接的位置设置滚轮组件，可以保证夹层筒与内筒的同心度一致。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

图3和图4为图2中分配器的结构示意图。

图5为图2中a部的放大图。

图6为图4中b部的放大图。

图中：1、机架；2、外筒；3、第二螺旋叶片；4、夹层筒；5、第一螺旋叶片；6、内筒；7、废气出口；8、开口；9、污水入口；10、污水回流口；11、污水存储装置；12、喷淋管；13、火焰口；14、粉末出口；15、分配器；16、滚轮组件；17、第一孔；18、隔板；19、轴承座；20、凸出部；21、插槽；22、长条形孔；23、环形筒本体；24、环形板；25、加强筋；26、第二让位缺口；27、第一让位缺口；28、凸环；29、第二孔；30、第三让位缺口。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

实施例一：

如图1所示，本发明所述的污水处理装置的内筒6水平设置在卧式的机架1上，内筒6外依次套设有夹层筒4和外筒2。

内筒6的左侧端板中部开设有火焰口13，燃烧器通过管路连接至火焰口13，内筒6的右侧端板中部开设有污水入口9，污水存储装置11通过外部的进水管路连接至污水入口9，进水管路与内筒6内部的喷淋管12连接，进水管路固定在机架1上，喷淋管12的长度延伸至火焰口13一侧，喷淋管12可以是位于内筒6中心线上的一根或环绕内筒6中心轴均布的若干根，喷淋管12上均布设有若干喷嘴。内筒6的中心轴通过外部驱动装置驱动旋转，从而带动整个内筒6旋转。内筒6整个外壁面固设有第一螺旋叶片5，第一螺旋叶片5外周边缘靠近夹层筒4内壁，第一螺旋叶片5一方面用于刮落夹层筒4内壁上的结晶物质，清洁内壁，另外在内筒6旋转过程中，第一螺旋叶片5可以使内筒6和夹层筒4内的热风形成向左推进的旋流，起到热风导向的作用，推动右侧的粉末及热能向左侧移动，并保证热能与污水进行充分地热交换。

如图2所示，内筒6整个外壁上开设若干第一孔17，第一孔17可以是图2中所示的与内筒6中心轴同向的长条跑道形孔，也可以是椭圆形孔或圆孔、异形孔等，内筒6中喷淋的污水遇到火焰产生粉末，燃烧产生的巨大的热能膨胀推动粉末物质从第一位置离开内筒6。内筒6外壁上的第一靠近火焰口13一侧较稀，靠近污水入口9一侧较密，靠近火焰侧的污水燃烧更充分，蒸发更彻底，因此火焰侧的开孔主要用于排出粉末，在足以排出粉末的基础上较稀的开孔率可以保持内筒6内部的热量，确保有足够的热量扩散至内筒6右侧，使右侧喷淋出的污水也可以尽可能地蒸发，靠近污水入口9一侧喷淋管12喷出的污水相较火焰侧蒸发较少，较密的开孔率可以保证未蒸发的污水从内筒6快速流出；内筒6右侧在靠近污水入口9的位置开设一个或若干较大的开口8，一方面让未蒸发的污水从内筒6流出，另一方面释放部分燃烧的压力，释放汽化产生的气体压力。

在内筒6右侧中心设置有泄压装置，防止内筒6内部燃烧压力过大，发生安全事故。

如图1所示，夹层筒4的外径略小于筒状分配器15外径，夹层筒4左侧端部插入分配器15，夹层筒4和分配器15一起套设在内筒6外，分配器15位于靠近火焰口13一侧，夹层筒4和内筒6通过同一外部驱动装置驱动旋转，夹层筒4和内筒6的旋转方向相反。如图2所示，夹层筒4的整个外壁上也开设有若干第二孔29，第二孔29可以是与夹层筒4中心轴同向的长条孔、椭圆形孔或圆孔、异形孔等，第二孔29可以释放夹层筒4内的水蒸气和部分热量。夹层筒4的外壁面固设有第二螺旋叶片3。

粉末出口14位于分配器15环形筒本体23的下部，分配器15不旋转，保证粉末出口14位置固定。夹层筒4外壁上还设置有若干组滚轮组件16，可以在外筒2内壁上对应滚轮组件16设置限位环槽，至少一组滚轮组件16的滚轮位于限位环槽内，保证夹层筒4与外筒2的同心度一致，防止第二螺旋叶片3剐蹭外筒2内壁，在分配器15和夹层筒4套接的位置设置滚轮组件16，保证夹层筒4与内筒6的同心度一致。

粉末出口14通过管路与外部的旋风回收装置、布袋除尘装置连接。旋风回收装置内设置有余热回用管路，余热回用管路连接至外筒2和夹层筒4之间的空间，将旋风回收装置内的高温热空气回收至外筒2和夹层筒4之间再次利用。夹层筒4内的固体粉末经第一螺旋叶片5推进聚集在左侧，在负压状态下从粉末出口14离开。夹层筒4旋转时，夹层筒4上的第二螺旋叶片3可以让外筒2和夹层筒4内的热风形成向右推进的旋流，起到热风导向的作用，推动左侧的回收的余热、夹层筒4内膨胀出的热量、废气以及喷淋的污水向右侧移动。

外筒2右侧上部开设废气出口7，夹层筒4和外筒2之间的废气最终从废气出口7排出。外筒2右侧下部开设污水回流口10，污水回流口10与外部的污水存储装置11连通，未蒸发的浓缩废水回收至污水存储装置11，再次经进水管路进入喷淋管12喷淋。外筒2内壁上也可以设置喷淋机构，喷淋机构可以是固定在上方内壁面上的喷嘴或设置在上部的若干根水平喷淋管12，喷淋机构与进水管路连接，喷淋机构可选择性地开启，比如在一开始污水浓度较低时开启，喷淋机构喷出的污水在外筒2内部利用余热进行预热，随后流出至污水存储装置11，如此循环使污水存储装置11的水温得到预热，从而提高污水处理效率。喷淋机构不开启时，夹层筒4和外筒2之间的废气部分冷凝，冷凝水从污水回流口10经其他管路流入外筒2外部的冷凝水收集池中，定时对冷凝水收集池中的冷凝水进行监测，通过冷凝水的含盐量指标判断污水处理进程，如果含盐量比较高，说明污水处理不完全、不彻底，需要升温或减缓污水存储装置11中新污水的加入速度。

实施例二：

如图2所示，实施例二与实施例一基本相同，区别在于分配器15位于外筒2外的左侧，而非外筒2内部。如图3、图4所示，分配器15具有一环形筒本体23，环形筒本体23靠近夹层筒4的内侧设置有环形板24，在环形板24上均布开设若干长条形孔22。如图6所示，环形板24在相对夹层筒4的外周面的边缘位置具有凸起的插槽21，插槽21的位置与每一长条形孔22的位置相对应，环形板24内周面靠近环形筒本体23具有一圈环形第一让位缺口27，如图5所示，第一让位缺口27与夹层筒4外周面上的一圈凸环28之间具有间隙。环形筒本体23远离夹层筒4的外侧具有轴承座19，轴承座19与机架1固定，中心筒的中心轴设置在轴承座19上，轴承座19外周面上设置有若干三角形的加强筋25，在轴承座19和环形板24之间的环形筒本体23上设置隔板18，隔板18对应长条形孔22的位置具有长方形缺口30，因此隔板18靠近插槽21的位置具有一凸出部，凸出部插入插槽21，从而将环形板24固定至环形筒本体23。

在每个长条形孔22内设置滚轮组件16，滚轮组件16的两个滚轮通过通轴连接，分别位于环形板24的内侧和外侧，外侧的滚轮位于隔板18的缺口30位置，滚轮用角度螺丝调节使其与夹层筒4接触，并在夹层筒4滚动时跟随滚动。滚轮通过锁定装置锁定，保证与夹层筒4轴向呈90度夹角，不会随意晃动，从而可以保证夹层筒4和内筒6的同心度一致。分配器15隔板18外周设置有外罩，余热回用管路连接至分配器15的外罩和环形筒本体23之间的空间，随后回收的余热通过长条形孔22进入外筒2和夹层筒4之间的空间内，将旋风回收装置内的高温热空气回收至外筒2和夹层筒4之间再次利用。环形筒本体23的宽度小于隔板18的长度，从而在靠近夹层筒4的边缘形成一圈环形第二让位缺口26，第二让位缺口26可以让出空间给夹层筒4凸环28及滚轮滚动的位置。

如图3、图6所示，长条形孔22的长度方向与环形板24径向之间具有一定的夹角，也即每个长条形孔22的长边与环形板24直径之间的夹角为0~90度。每个长条形孔22的长边与环形板24直径之间的夹角均相等；每个长条形孔22的中心所连成的圆的圆心与环形板24的圆心同心。当回收的余热从长条形孔22进入外筒2和夹层筒4之间时，余热也会经过滚轮组件16，因此滚轮组件16一直处于高温工作环境下，滚轮在受热后很容易膨胀，且其本身在转动过程中也会产生偏心力，长条形孔22倾斜一定角度设置可以使滚轮具有一定的向上下左右及四周的膨胀空间，从而使上述膨胀力和偏心力直接作用在环形板24上，而不是作用在长条形孔22上，保证长条形孔22位置和形状不变，从而保证滚轮在滚动时不会发生偏移，保证夹层筒4的同心度。

本发明工作时，通过液压油缸驱动使外筒2、夹层筒4、内筒6左侧抬高，所有筒体与水平面的倾角约5~15度。驱动装置驱动内筒6和夹层筒4朝着相反的方向旋转，污水从污水存储装置11通过进水管路从右侧污水入口9进入，从喷淋管12上的喷嘴喷出，喷淋管12固定不转，喷出的污水与右侧火焰口13进入的火焰直接接触，内筒6内部温度约1400-1700度，部分液体瞬间蒸发，产生大量的固体粉末，固体粉末膨胀进入夹层筒4内，夹层筒4和内筒6之间温度约800-900度，粉末物质以及气体从夹层筒4左侧下部的粉末出口14排出，旋风回收装置和布袋除尘装置分离粉末和气体，部分气体经余热回用管路回收至外筒2和夹层筒4之间再次利用，外筒2和夹层筒4之间温度约200-300度，废气最终从外筒2右侧上方的废气出口7排出。

由于外筒2、夹层筒4和内筒6倾斜设置，没有燃烧掉的污水浓液在重力作用下流向右侧，从外筒2上的污水回流口10进入污水存储装置11内，浓液与污水混合再进入进水管路进行下一次燃烧，直至所有污水全部燃烧成粉末，因此本发明只会产生废气及固体粉末，整个污水处理过程无多余的污水排出，环境友好程度更高。另外，本发明采用1400-1700度的超高温处理废水，废水中的有机物可以在高温下瞬间氧化，有机物的处理效果显著，尤其适合用于含有医药中间体的药厂污水处理；本发明综合了蒸发和烤干两个步骤，前期也无需进行超滤、ro膜过滤等精细过滤步骤，只需过滤除去一些大颗粒杂质，就可以直接对污水进行燃烧处理，整个装置的制造成本低，运行成本低。本发明整个装置的尺寸较小，重量轻，运输十分方便，可以将设备直接运输至需要处理污水的厂家，处理完毕后直接拖走即可，可以广泛运用于高盐废水等污水的处理。

本发明的火焰从左侧火焰入口进入，燃烧产生的热量从内筒6的左侧快速流动到右侧，由于右侧具有较大的污水入口9且右侧内筒6的开孔较密，因此热量大量从右侧流动到夹层筒4内，由于夹层筒4内因旋流形成有向左的空气推力，热量进一步向左侧流动，由于夹层筒4上的粉末出口14处具有负压，热量经余热回收管路进入夹层筒4和外筒2之间，燃烧产生的热量在筒体内绕了若干圈，形成较长的流动路径，一方面有利于缓解高温热量的能量，给热量足够的路径缓慢降低，避免气体快速膨涨发生爆炸，保证了装置的安全性能，另一方面可以保证燃烧产生的热量尽可能多的用于污水处理，减少热量的损失和不必要的浪费，另外可以保证热量与污水有足够的热交换路径，保证热量和污水进行了充分地热交换，使污水中的固体物质充分析出。本发明每小时大约可以处理1000kg以上的污水，由于燃烧行程长，燃烧充分，污水处理效率大大提高。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。夹层筒4外壁上也可以不设置第二螺旋叶片3，通过其他负压机构使废气最终从废气出口排出。