废水蒸发浓缩处理系统的制作方法

本实用新型涉及废水浓缩处理技术领域，尤其是一种含重金属废水蒸发浓缩处理系统。

背景技术：

含重金属废水，特别是PCB行业、电镀行业所产生的废水量相当大，主要污染成份以COD及重金属为主。过去通常采用重金属化学混凝沉淀法，以碱剂使废水中金属离子形成氢氧化物絮体后，再以沉淀分离方式去除，去除重金属离子后废水再进生化处理。但这种处理方法，药剂耗用量大，处理成本高，工作量大，处理效果不稳定，不能达标排放。

目前较为常见的高浓度含重金属废水的处理工艺技术有化学还原法、电解法、离子交换法及膜分离处理法。

化学还原法：通过在含重金属废水中投入相关的药剂进行化学反应，各金属离子和药剂反应生成合成物进行沉淀分离去除，这种方法受进水浓度和加药控制变化不可控等因素，无法做到稳定达标排放，处理后的废水也无法实现回用至生产制程。

电解法：电解的方法是通过电场、电荷电位对含重金属废水中的金属离子进行迁移附着的处理技术。这种处理技术一般只适用于水量较少，不含其它杂质金属离子的高浓度废水，对废水中的离子最终以金属薄片进行回收。但是对一般低浓度，浓度只有几十或者几百ppm，水量大，低浓度及浓度变化较大含重金属废水，电解的方法很难实现对废水中的金属离子进行有效迁移。而且，电解后的废水其盐分会有较大的增加，很难做到稳定排放及回用。

离子交换法：离子交换法一般是通过离子交换树脂对废水中的金属离子进行吸附。废水中的金属离子被树脂吸附，一段时间后树脂饱和失效，需要耗费大量的酸或碱进行洗脱和再生。再生过程需要大量的自来水进行洗脱和清洗，这大量的清洗水也含有残留金属离子，也需要进行处理后才能排放。离子交换树脂经过反复使用后，一段时间就会失效，失效后需要整体全部更换，造成高昂的处理成本。

而采用膜处理，能很好的处理废水，膜产水也能稳定达标排放。但膜的浓缩有一定的极限，即当废水浓缩到一定程度后，随着浓度的升高，电导率上升、金属离子浓度上升、COD等溶质均相应上升，以致膜产水通量下降，浓缩倍数受阻。通过膜系统处理后的浓缩液难以处理，既达不到结晶分离效果、又达不到回用浓度；另外有些重金属废水不适合进膜系统，对膜有损害，影响膜寿命；而有些废水电导率过高，也不适合进膜系统，会导致膜系统无产水。

采用反参透处理，对低浓度，金属离子含量在≤500mg/L的废水，处理出水可继续使用于镀件漂洗，不影响漂洗效果，但是对于金属离子500mg/L以上浓度较高的浓液含重金属废水，处理后产水不能稳定达标，超过排放标准值范围。同时不能直接返回镀槽，会影响镀件质量。

技术实现要素：

基于上述问题，本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种含重金属废水的蒸发浓缩处理系统，该系统药剂耗用量小、处理成本低、处理效果稳定，符合废水排放标准。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种废水蒸发浓缩处理系统包括高温水源热泵机组、冷凝器、真空泵和蒸发浓缩装置，所述高温水源热泵机组上设有热水输出管、热水输入管、冷水输出管和冷水输入管，所述热水输出管与所述蒸发浓缩装置的进水口连接，所述热水输入管与所述蒸发浓缩装置的出水口连接，所述冷水输出管与所述冷凝器的进水口连接，所述冷水输入管与所述冷凝器的出水口连接，所述真空泵分别与所述冷凝器和蒸发浓缩装置连通。

其中，冷凝器的主要作用在于将闪蒸汽体冷凝成水；真空泵的主要作用在于维持整个系统负压真空，实现负压低温蒸发；根据需要，本实用新型还可以设置水泵、流量计、阀门等。

优选地，所述蒸发浓缩装置包括蒸发加热器和气液分离器，所述热水输出管与所述蒸发加热器的进水口连接，所述热水输入管与所述蒸发加热器的出水口连接，所述蒸发加热器的顶部与所述气液分离器的中部或下部连通，所述蒸发加热器的底部和气液分离器的底部通过循环泵连通。由此，蒸发加热器对物料(含重金属废水)加热至蒸发温度，然后进入气液分离器进行气液分离，气液分离后的物料通过循环泵再进入蒸发加热器进行升温加热，如此反复循环，直至物料浓缩至所需浓度，最后从气液分离器底部排出。

优选地，所述气液分离器的中部或下部设有进料口。

优选地，所述真空泵与所述气液分离器连通。由此，由于气液分离器与蒸发加热器连通，所述真空泵实质上与气液分离器、蒸发加热器和冷凝器同时连接，从而维持整个系统在负压状态，这样，蒸发加热器中物料加热后就可以通过负压直接转移至气液分离器中，而不需要另外设置一个物料泵。

优选地，所述气液分离器内设有液位检测器。由此，可以实时监控气液分离器中的物料的液位，开始进料时，可以启动快速进料模式，当物料的量达到一定水平时，转换成正常进料模式，从而节省进料时间。

综上所述，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型采用高温水源热泵机组热泵提供物料蒸发所需的热量及冷凝所需的冷量，无需配套预热系统，系统简单，系统配套少，冷热联供，能效比高；

2、相比原锅炉或电加热等方式，耗能量大大降低，且充分利用了高温水源热泵机组热泵冷热两端产生的能量，高效节能；

3、整套系统占地面积小，操作简单，使用寿命长，故障率少。

附图说明

图1为本实用新型的废水蒸发浓缩处理系统的结构示意图；

图2为蒸发浓缩装置的具体的结构示意图；

其中，1、高温水源热泵机组，2、冷凝器，3、真空泵，4、蒸发浓缩装置，5、热水输出管，6、热水输入管，7、冷水输出管，8、冷水输入管，9、蒸发加热器、10、气液分离器，11、循环泵，12、排料口。

具体实施方式

本实用新型适用于PCB(电镀、电路板、线路板)行业、食品加工行业、化工行业、医药行业、机械加工制造行业等行业废水和废液的蒸发减量浓缩及零排放。本实用新型采用高温水源热泵机组热泵提供高浓度重金属废水蒸发结晶的热量及气液分离的冷量，实现对高浓度重金属废水中固、气、液的分离回收处理。

为更好的说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1和2所示，本实用新型的废水蒸发浓缩处理系统的一种实施例，包括高温水源热泵机组1、冷凝器2、真空泵3和蒸发浓缩装置4，高温水源热泵机组1上设有热水输出管5、热水输入管6、冷水输出管7和冷水输入管8，热水输出管5与蒸发浓缩装置4的进水口连接，热水输入管6与蒸发浓缩装置4的出水口连接，冷水输出管7与冷凝器2的进水口连接，冷水输入管8与冷凝器2的出水口连接，真空泵3分别与冷凝器2和蒸发浓缩装置4连通；

其中，蒸发浓缩装置4包括蒸发加热器9和气液分离器10，热水输出管5与蒸发加热器9的进水口连接，热水输入管6与蒸发加热器9的出水口连接，蒸发加热器9的顶部与气液分离器9的中部或下部连通，蒸发加热器9的底部和气液分离器10的底部通过循环泵11连通；气液分离器10的中部或下部设有进料口(图中未示出)；真空泵3与气液分离器10连通；气液分离器10内设有液位检测器(图中未示出)；气液分离器10底部设有排料口12。

本实施例的废水蒸发浓缩处理系统在应用时具有以下特点：

1)高温水源热泵机组产生高温T1～T2℃的热水，进入蒸发加热器壳程和管程，与所需蒸发的物料(含重金属废水)进行间接热交换，使物料达到蒸发温度，然后回流至热泵机组，实现高温热水持续供给；

2)换热升温后的物料进入气液分离器进行气液分离，分离后的饱和水蒸气进入冷凝器的壳程；

3)高温水源热泵机组同时产生的T3～T4℃的冷却水进入冷凝器的管程，将壳程外的饱和水蒸汽冷凝成水，冷凝水通过集水罐(图中未示出)收集排放(馏出液)；

4)冷却水经冷凝器热交换后回流至热泵机组，实现持续低温冷却水供给；

5)气液分离后的物料通过循环泵再进入加热器进行升温换热，物料升温后又进入气液分离器分离，如此循环，实现物料不断被蒸发浓缩，直到物料浓缩至所需浓度，然后从气液分离器底部的排料口12排出浓缩后的物料(浓缩釜液)；

6)真空泵联通冷凝器、气液分离器、蒸发加热器，为整个蒸发浓缩处理系统实现稳定的负压真空，确保物料维持在低温下沸腾蒸发；

7)无动力进料：真空泵已实现整个蒸发浓缩处理系统稳定的负压真空，物料无需进料泵，通过真空便可实现从蒸发加热器被吸入气液分离器；系统刚开始进料时，系统可启动快速进料模式，打开快速进料阀，物料通过快速进料阀直接进入气液分离器中下部，当气液分离器中的液位检测器检测到物料达到一定量时，系统启动正常进料模式，机械自动进料阀打开，由机械自动进料阀及瞬时蒸发量控制阀自动控制进料量；

8)本系统中管路及各个装置均可根据实际要求及地域不同，采用不锈钢、双相钢、钛材、改性石墨等抗耐腐蚀性材料。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。