專利名稱：凍融倒級一體化廢水再生處理設備的制作方法
技術領域：
本發明屬廢水處理技術領域，特別涉及利用自然冷凍過程的凍融倒級一體化的廢水再生處理設備。
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。目前用冷凍技術申請的設備專利有以下幾個領域一是海水淡化領域，魏仕英申請的“旋轉射流真空冷凍海水淡化裝置”(申請號200510022054. 9)專利主要解決了現有的真空冷凍海水淡化存在的三相點產生的水蒸氣難以移走，真空減壓時海水中不凝1氣體聚集破壞真空、水蒸氣噴射泵能耗大配套復雜等問題；李憑力等申請的“海水霧化冷凍制備低鹽度農田灌溉用水的方法”(申請號200810052857. 2)專利中用到霧化冷凍裝置對海水進行淡化處理。二是廢水脫鹽領域，美國的本· M ·埃尼斯和保羅·利伯曼在申請的“采用壓縮空氣能量系統的脫鹽方法和系統”(申請號200780019987. X)、“采用連續螺旋狀半融冰雪移除系統的脫鹽方法和系統”(申請號200780031535. 3)和“使用壓縮空氣能量和/或來自脫鹽過程的冷凍水的熱能儲存系統”(申請號200780046557. 7)三個專利中都用到冷凍方法進行脫鹽處理；三是廢水除污領域，費學寧等發明“利用包括風能、太陽能、冷能自然能的污廢水處理系統”(申請號201010104868. 8)專利，李紅軍等發明“高鹽度有機廢水處理組合設備”(申請號201010248025. 5)專利。上述專利都用到冷凍技術，但是仍存在以下問題1、冷凍設備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。本發明采用自然冷凍過程的凍融倒級一體化的廢水再生處理設備，能有效的利用自然能使出水水質達標并進行高效利用，具有設備投資低、操作簡單、運行成本低等特點。
發明內容
發明目的本發明的目的是填補現有技術的空白，提供一種新型的經濟環保的采用自然冷凍過程的的凍融倒級一體化的廢水再生處理設備。技術方案本發明有如下結構實現一套基于自然冷凍過程的凍融倒級一體化的廢水再生處理設備，其特征在于包括廢水緩沖槽(1)、冷熱交換器O)、凍融倒級一體化裝置(3和4)、補給水調節槽(5)、高濃度廢水收集槽(6)。所述的廢水緩沖槽(1)包括入水口和出水口 ；所述的冷熱交換裝置(2)包括第一進水管(2. 1)、第二進水管(2. 6)、第一排水管(2. 8)、第二排水管(2. 3)和第一閥門 O. 2)、第二閥門O. 4)、第三閥門07)；所述的凍融倒級一體化裝置(3)的包括凍融槽、進水管、排水管和閥門，其中凍融槽包括一級凍融槽(3. 1)、二級凍融槽(3. 2)和三級凍融槽 (3. 3)，進水管包括第三進水管(3. 6)、第四進水管(3. 9)、第五進水管(3.幻，排水管包括第三排水管(3. 12)，閥門包括第四閥門(3. 7)、第五閥門(3. 10)、第六閥門(3. 13)、第七閥門 (3. 4)、第八閥門(3. 8)、第九閥門(3. 11)、第十閥門(3. 16)、第十一閥門(3. 15)和第十二閥門(3. 14)。所述的凍融倒級一體化裝置(4)和凍融倒級一體化裝置(3)的結構完全一樣； 所述的補給水調節槽( 包括進水口和出水口 ；所述的高濃度廢水收集槽(6)包括進水口和出水口。所述冷熱交換器(2)的入水口和出水口分別連接著兩套逆行的管道，其中入水口與第一進水管(2. 1)和第一排水管(2. 8)連接，分別用第一閥門(2. 2)和第十閥門(3. 16)、 第十一閥門(3. 15)、第十二閥門(3. 14)和第二閥門(2.4)來調節；出水口與第二進水管 (2.6)和第二排水管(2.3)連接，分別用第三閥門(2.7)和第二閥門(2.4)調節。所述凍融倒級一體化裝置(3)有三個凍融槽。一級凍融槽(3. 1)的入水口與并行的第二進水管(2. 6)和第五進水管(3. 5)連接，分別用第三閥門(2. 7)和第七閥門(3. 4)調節；出水口與并行的的第三進水管(3.6)和第一排水管(2.8)連接，分別用第四閥門(3. 7) 和第十閥門(3. 16)調節。二級凍凍融槽(3.2)的入水口與并行的第三進水管(3.6)和第五進水管(3.5)連接，分別用第四閥門(3.7)和第五閥門(3. 10)調節；出水口與并行的第四進水管(3.9)和第一排水管(2.8)連接，分別用第五閥門(3. 10)和十二閥門(3. 14)調節。三級凍融槽(33)的入水口與并行的第四進水管(3.9)和第五進水管(3.5)連接，分別用第五閥門(3. 10)和第九閥門(3. 11)調節；出水口與并行的第一排水管(2.8)和第三排水管(3. 12)連接，分別用第十二閥門(3. 14)和第六閥門(3. 13)調節。所述的補給水調節槽(5)包括進水口和出水口。出水口與第五進水管(3. 5)連接， 分別用第七閥門(3. 4)、第八閥門(3.8)和第九閥門(3. 11)調節。所述的高濃度廢水收集槽(6)包括進水口和出水口。進水口與第三排水管(3. 12) 連接，用第六閥門(3.13)調節。有益效果填補了現有技術的空白，通過凍融倒級一體化裝置，能有效的利用自然能和運行過程中產生的能量；使再生水達標并能進行再利用；設備投資低、操作簡單、運行成本低等特點。
圖1為本發明的各裝置的連接示意圖。圖2為冷熱交換器的剖面結構示意圖。圖3為凍融倒級一體化裝置的連接示意圖。圖4為一級凍融池的剖面結構示意圖。
權利要求
1.基于自然冷凍過程的凍融倒級一體化的廢水再生處理設備，其特征在于該設備包括廢水緩沖槽(1)、冷熱交換器( 、凍融倒級一體化裝置(3和4)、補給水調節槽( 、高濃度廢水收集槽(6)。
2.根據權利要求書1所述的所述的廢水緩沖槽(1)是用來緩沖收集廢水。
3.根據權利要求書1所述的冷熱交換器采用夾管式，內部用折板隔開；廢水通過第一進水管(2. 1)進入冷熱交換槽O)中的套管，再通過第二進水管(2.6)流出；冰相融溶水通過第一排水管(2.8)進入冷熱交換器O)，經過內部的折板(2.幻，最后通過第二排水管(2. 3)流出即為再生水；廢水和冰相融溶水在折板間通過錯流實現冷熱交換，并通過第一閥門(2. 和第三閥門(2.7)來控制廢水進入冷熱交換器的流速和流量；通過第十閥門 (3. 16)、第十一閥門(3. 15)、第十二閥門(3. 14)和第二閥門(2.4)來控制冰相融溶水進入冷熱交換裝置的流速和流量；冷熱交換器的作用是將冰相融溶水的冷能與廢水的熱能通過錯流在折板間進行冷熱交換，通過調節流量和流速，將冷熱交換器出口的廢水溫度控制在 6°C以下。
4.根據權利要求書1所述的凍融倒級一體化裝置里的三個凍融槽在冷凍結晶過程中作為串連的冷凍槽，冷凍槽內的廢水在通過折板的過程中，在折板周圍冷凍結晶，折板的作用是增加廢水的冷凍結晶面積；廢水通過第二進水管(2.6)進入凍融倒級一體化裝置(3) 中的一級凍融槽(3. 1)，經過折板后從出口流出；通過第三進水管(3.6)進入二級凍融槽 (3. 2)，經過折板后從出口流出；再通過第四進水管(3. 9)進入三級凍融槽(3.幻，經過折板后從出口流出，最后通過第三排水管(3. 12)排入高濃度廢水收集槽(6)；—級凍融槽通過第三閥門(2.7)和第四閥門(3.7)控制廢水的流速和流量；二級凍融槽通過第四閥門 (3. 7)和第五閥門(3. 10)控制廢水的流速和流量；三級凍融槽通過第五閥門(3. 10)和第六閥門(3. 13)控制廢水的流速和流量。
5.根據權利要求書1所述的凍融倒級一體化裝置里的三個凍融槽在冰相融解過程中作為并連的融冰槽，融冰槽內折板上的冰相通過補給水的熱量進行融解，形成冰相融溶水。 補給水通過第五進水管(3. 5)分別進入一級凍融槽(3. 1)、二級凍融槽(3. 2)和三級凍融槽(3.幻，補給水將折板上的冰相融解后形成冰相融溶水(即冰水混合物)，然后又從第一排水管(2. 8)進入冷熱交換裝置；一級凍融槽通過第七閥門(3. 4)和第十閥門(3. 16)控制補給水的流速和流量；二級凍融槽通過第八閥門(3. 8)和第十一閥門(3. 15)控制補給水的流速和流量；三級凍融槽通過第九閥門(3. 11)和第十二閥門(3. 14)控制補給水的流速和流量。
6.根據權利要求書1所述的凍融倒級一體化裝置中的一體化是指同一個凍融槽既可以作為冷凍槽進行冷凍結晶，又可以作為融冰槽進行冰相融解。凍融槽的一端是廢水和補給水的進水口，另一端是高濃度廢水和冰相融溶水的出口，三級凍融槽還與高濃度廢水收集槽連接。以一級凍融槽為例第二進水管(2. 6)和第三進水管(3. 6)分別是冷凍結晶過程中廢水的進水管和出水管，第五進水管(3. 5)和第一排水管(2.8)分別是冰相融解過程中補給水的進水管和冰相融溶水的出水管；并且通過第三閥門(2.7)和第四閥門(3.7)來調節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，通過第七閥門(34)、第八閥門(3.8)、第九閥門(3.11)和第十閥門(3. 16)、 第十一閥門(3. 15)、第十二閥門(3. 14)調節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。
7.根據權利要求書1所述的凍融倒級一體化裝置采用倒級設計，是指凍融槽內的兩個水流方向的互相轉換；一個水流方向是廢水從冷熱交換裝置( 到凍融槽(3或4)再到高濃度廢水收集槽(6)，另一個水流方向是補給水從補給水調節槽( 到凍融槽(3或4)再到冷熱交換裝置( 。該裝置可根據DR方程進行有效控制凍融的速率、冰水比例、污染物濃度等，實現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)。
8.根據權利要求書1所述的凍融倒級一體化裝置采用兩套(或多套)凍融倒級一體化裝置并聯，通過裝置的冷熱導換，實現設備的連續運行。
9.根據權利要求書1所述的凍融倒級一體化裝置還可以對冰相進行重復提純，三次提純后再生冰水中的污染物去除率可達97%。
10.根據權利要求書1所述的凍融倒級一體化裝置除循環外采用高程自流設計。
11.根據權利要求書1所述的補給水調節槽(5)是用來調節鍋爐補給水和太陽能加熱水等含熱量的補給水。
12.根據權利要求書1所述的高濃度廢水收集槽(6)是用來收集從凍融倒級一體化裝置里排出的高濃度廢水。
全文摘要
本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及廢水再生處理的設備，基于冷凍和融解過程、采用凍融倒級一體化技術、利用自然能冷凍去除廢水中污染物(包括有機物、毒害污染物、營養鹽和鹽分等)使廢水再生處理的設備。其特征在于該設備包括廢水緩沖槽(1)、冷熱交換器(2)、凍融倒級一體化裝置(3和4)、補給水調節槽(5)和高濃度廢水收集槽(6)。所述的冷熱交換器采用夾管式，內部用折板隔開，冷熱交換器的一端是廢水入口和再生水出口，另一端是冰相融溶水入口和廢水的出口，廢水與冰相融溶水在折板間通過錯流實現冷熱交換；所述的凍融倒級一體化裝置里有三個凍融槽，依次用管道連接，凍融槽的一端是廢水和補給水的進水口，另一端是高濃度廢水和冰相融溶水的出口，三級凍融槽還與高濃度廢水收集槽連接。該設備工作過程中實現無污染和無動力損耗，具有操作簡單、節約能源、處理效果好等優點。
文檔編號C02F1/00GK102249353SQ20111010213
公開日2011年11月23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