專利名稱：一種基于自然冷凍過程的廢水再生循環處理方法
技術領域：
本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及一種基于自然冷凍與融解過程的凍融倒級一體化的廢水再生循環處理方法。
背景技術：
我國北方冬季長，溫度低的氣候條件造成污水處理廠運行困難。一方面水處理設備在冬季需要特殊防護才能繼續運行，另一方面生物污水處理法在冬季需要特殊菌種才能達到出水效果，這樣就加大了對污水處理的投資。冷凍結晶法是以冰與水之間的固、液相平衡原理為理論基礎，利用廢水中雜質的凝固點遠低于水的凝固點的物理特性，在低溫條件下，使其中的水首先以固相結晶析出，而雜質以液相被留在濃縮液中，通過分離固、液相，融解冰晶，即可得到較純凈的水和高濃度廢水。目前冷凍技術主要應用在以下領域一是海水淡化，其中廖國生發明了“冷凍法從海水中提取淡水”(申請號94113110.6)的專利，通過二次冷凍作業從海水中提純淡水； 解利聽等發明了“在冰點環境自然冷凍海水的淡化方法”(申請號200610013382.7)的專利，利用噴霧冷凍技術完成海水脫鹽的過程；李憑力等發明了 “海水霧化冷凍制備低鹽度農田灌溉用水的方法”(申請號200810052857. 的專利，通過霧化冷凍技術進行海水淡化的過程。二是處理廢水，李紅軍等發明了 “一種廢水脫鹽的方法，乂201010248352.0)的專利，通過冷凍分離得到低濃度含鹽廢水和高濃度含鹽廢水；王加浩等發明了“對甲苯磺酰氯生產排放廢水的處理方法”(申請號200810162618. 的專利，廢水通過冷凍三級沉降分離出鄰甲苯磺酰氯。三是從特定廢水中提取所需成分，肖丹等發明了“鈦白粉廢酸回收利用方法”(申請號200910058450. 5)的專利，通過冷凍結晶從廢酸中回收鈦白粉；另外還有何仕均等發明的“利用冷凍結晶去除并回收丙烯腈廢水中硫酸鹽的方法”(申請號 200910083723. 1)專利，鄧天洲等發明的“一種含有疏酸鹽的鹵水全鹵制堿并制取硫酸鉀的方法”(申請號95117917. 9)專利，陳忠發明的“化學驅采出液冷凍分離技術”(98111864. X)專利，李德敏等發明的“一種脫除含硫酸鎂廢水溶液中的硫酸鎂的方法”(申請號 200610042339. 3)專利，以及王寶豐發明了“一種從生產土氏酸的廢水中提取有效成分的制備方法”(申請號200710060306.6)專利。但是，上述專利在冷凍技術上仍存在以下問題1、冷凍過程復雜而且基本無法進行人為控制；2、凍融分離的過程會消耗大量的人力和物力。本發明根據廢水自然冷凍和融解的過程與機制、通過冷凍結晶和冰相融解的凍融倒級一體化處理，高效利用自然能去除廢水中污染物(包括有機物、毒害污染物、營養鹽和鹽分等)，使冰相融溶水達到再生循環水標準。該過程能有效的利用自然能以及整個過程中能量的互相利用使出水水質達標并進行高效利用，具有操作簡單、成本低、無二次污染，環境友好等特點。
發明內容
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發明目的本發明的目的是提供一種新型的經濟環保的采用凍融倒級技術使廢水再生循環的處理方法。技術方案一種去除污染物使廢水再生循環處理的方法，該方法根據廢水自然冷凍與融解過程與機制，在廢水與融溶再生水充分冷熱交換的預處理基礎上，通過冷凍結晶和冰相融解的凍融倒級一體化處理，高效利用自然能去除廢水中污染物(包括有機物、毒害污染物、營養鹽和鹽分等)，使冰相融溶水達到再生循環水標準，其特征在于按如下步驟實現A、廢水與后續過程中產生的冰相融溶水(即冰水混合物)進行冷熱交換，使溫度降低到6°C以下；B、6°C以下的廢水利用自然能進行冷凍結晶；C、固液分離；D、冰相利用補給水進行融解；E、重復步驟B-D進行二級冷凍結晶和冰相融解；F、重復步驟E進行三級冷凍結晶和冰相融解；G、凍融一體化通過控制冷凍結晶過程中廢水的流速、流量和停留時間參數來控制結冰速度和污染物在冰相與液相中的濃度；通過控制冰相融解過程中補給水的溫度、流量和流速參數來控制融冰速度和出水水質；通過控制冷凍結晶過程和冰相融解過程的參數來控制兩個過程的互相轉換，即通過DR方程來控制整個過程。H、倒級在步驟G中的同一級冷凍結晶和冰相融解過程是在同一個裝置中進行轉換的。I、步驟G中的出水為冰相融溶水(冰水混合物，0°C左右)，可用于步驟A中廢水的冷熱交換。通過冷熱交換的水為再生循環水。有益效果1、與目前的冷凍技術相比，本方法通過控制冷凍結晶過程和冰相融解過程，采用凍融倒級一體化方法，使處理過程可控，而且能保證出水達標并能進行高效循環利用。2、在本方法的實現過程中多處用到自然能，而且循環再生水(0°C左右)和廢水的能量互相利用，具有節能減排意義。3、本方法針對所以的廢水，去除各種污染物(包括有機物、毒害污染物、營養鹽和鹽分等)，不投加任何化學試劑，不造成二次污染。4、本方法操作簡單、能耗低，且無需化學試劑，大大降低了廢水的處理成本。
附圖為本發明的系統流程圖。
權利要求
1.一種去除污染物使廢水再生循環處理的方法，其特征在于根據廢水自然冷凍與融解過程與機制，在廢水與融溶再生水充分冷熱交換的預處理基礎上，通過冷凍結晶和冰相融解的凍融倒級一體化處理，高效利用自然能去除廢水中污染物(包括有機物、毒害污染物、營養鹽和鹽分等)，使冰相融溶水達到再生循環水標準。
2.根據權利要求1所述的冷熱交換的特征在于利用后續的冰相融溶水(即冰水混合物)使廢水溫度降低到6°C以下。
3.根據權利要求1所述的冷凍結晶過程的特征在于利用自然冷凍使廢水形成冰相和液相。
4.根據權利要求1所述的冰相融解過程的特征在于利用補給水的熱能將冰相融解， 補給水是指鍋爐的和利用太陽能加熱的補給水等。
5.根據權利要求1所述的凍融一體化的特征在于通過控制冷凍結晶過程中廢水的流速、流量和停留時間參數來控制結冰速度和污染物在冰相與液相中的濃度；通過控制冰相融解過程中補給水的溫度、流量和流速參數來控制融冰速度和出水水質；通過控制冷凍結晶過程和冰相融解過程的參數來控制兩個過程的互相轉換，即形成DR方程。
6.根據權利要求1所述的倒級的特征在于在同一個裝置中進行廢水的冷凍結晶過程與冰相融解過程的轉換。
7.根據權利要求1所述的將廢水進行冷熱交換、自然冷凍結晶、冰相融解、凍融一體和倒級處理之后形成達標的再生循環水和高濃度廢水。
全文摘要
本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及廢水再生循環處理的方法。其特征在于根據廢水自然冷凍與融解過程與機制，在廢水與融溶再生水充分冷熱交換的預處現基礎上，通過冷凍結晶和冰相融解的凍融倒級一體化處理，高效利用自然能去除廢水中污染物(包括有機物、毒害污染物、營養鹽和鹽分等)，使冰相融溶水達到再生循環水標準。該方法操作簡單、成本低、無二次污染，是一種環境友好的廢水再生循環處理方法。
文檔編號C02F1/22GK102205994SQ20111010202
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月22日 優先權日2011年4月22日
發明者宋曉霄, 張曉偉, 楊磊, 王秀, 田秉暉, 羅九鵬, 辛麗花, 馬玉濤 申請人:中國科學院生態環境研究中心