一種微波凈化處理含重金屬離子廢水的設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種微波凈化處理含重金屬離子廢水的設備，屬于微波冶金技術 領域。
【背景技術】
[0002] 隨著我國工業的迅猛發展，重金屬廢水產出量越來越大。這些廢水主要來自礦山 排水、廢石場淋濾水、選礦場尾礦排水、有色金屬冶煉廠排水、有色金屬加工廠酸洗廢水、電 鍍廠鍍件洗滌水、鋼鐵廠酸洗排水及電解、農藥、醫藥、油漆和染料等各種工業廢水。如何高 效處理這些重金屬廢水，并使之資源化，已成為人們共同關注的問題。蒸發是處理含重金屬 離子廢水的有效途徑之一。作為重要的化工單元操作之一，蒸發是用加熱的方法，使溶液在 沸騰狀態下將其中的水分或具有揮發性的溶劑部分汽化后在冷凝器內實現冷凝、濃縮的技 術。因此，蒸發過程是一個熱量傳遞過程，傳熱效率和速率是蒸發過程的控制環節。對于冶 金、化工領域來說，蒸發也是能量消耗量最大的操作單元之一。例如，氧化鋁工業種分母液 的濃縮蒸發方面，蒸發能耗約占總生產能耗的20~25%，蒸發成本占總生產成本的10~12%。 可見，蒸發工序效率的提高、能耗的降低對冶金、化工等領域的發展具有重要推動作用。
[0003] 目前，蒸發設備的可分為單效、多效、二次蒸汽壓縮式和多級閃發式、多效多級閃 發式等。單效蒸發效率低，為了提高蒸發效率，蒸發設備逐漸向多效蒸發發展。多效蒸發系 統較復雜，三效蒸發需要三臺泵，三個蒸發罐，三套換熱系統，而且這些設備都需要耐高溫 和耐壓，生產制造成本較高。另由于后面幾效溶液溫度較高，會造成泵閥的腐蝕和損壞，從 而進一步提高了運行成本。
[0004] 無論是多效蒸發、閃蒸還是兩種方式的結合，都還存在一些核心難題需要解決。首 先，蒸發所需要的熱量主要來源于熱交換，通常采用的熱源為蒸汽換熱方式；不論采用那種 換熱裝置，都存在較大的熱損失量。其次，換熱器需要承受熱蒸汽的高溫高壓沖擊和物料的 腐蝕，對設備的穩定運行造成嚴重影響。第三，溶液中的雜質組分易在換熱器壁面上產生結 垢，使換熱效率急劇下降，能耗水平急劇上升。第四，料液以液柱狀流入閃蒸室和蒸發室，氣 液比表面積較小，液柱或大液滴內部的水分子由于周圍分子的束縛作用，難以蒸發出來。第 五，在閃蒸室和蒸發室的高真空條件下，液滴需要能量使得更多的水分子逸出為蒸汽，但此 時對流傳熱和熱傳遞都無法將能量傳給液滴。
[0005] 微波已經廣泛應用于蒸發濃縮工藝中，如明專利CN1579950A《微波發射進行海水 淡化法》，該方法是利用微波照射蒸餾水池中的海水，使海水蒸發成水蒸汽，再把水蒸汽冷 卻成淡水的方法。再如實用新型專利CN2880206Y《微波加熱濃縮裝置》，通過在蒸發室底部 安裝超聲波元件，使溶劑霧化，再通過是、蒸發室底部的微波元件來加熱霧氣，達到蒸發濃 縮的目的。利用微波能加熱溶劑水霧表面，不用煤，大大節約蒸發附屬設備與蒸發管道閥門 等設備。
【發明內容】
[0006] 針對上述現有技術存在的問題及不足，本實用新型提供一種微波凈化處理含重金 屬離子廢水的設備。本實用新型含重金屬離子廢水經液體造滴、液滴閃蒸、微波強化、高真 空排汽等步驟后進行高效蒸發得到蒸餾水和濃縮含重金屬離子廢水，本實用新型通過以下 技術方案實現。
[0007] -種微波凈化處理含重金屬離子廢水的設備，包括原料罐1、凈化器2、微波源3、 除沫器4、熱電偶、蒸汽出口 6、高壓噴頭7、蒸發室8、多孔吸波蒸發床9、蒸汽冷凝器10、蒸 餾水收集罐11、真空泵12、控制閥門、出料泵15、濃料液出口 16、進料泵19、蒸發床固定臺 20和孔洞21，所述原料罐1依次通過進料泵19、控制閥門管道連接高壓噴頭7,原料罐1內 部下部設有凈化器2,高壓噴頭7穿過蒸發室8側邊到達蒸發室8內部，蒸發室8頂部和底 部分別設有蒸汽出口 6和濃料液出口 16,濃料液出口 16通過出料泵15分為兩個管道，一個 管道連接控制閥門，另一個管道通過控制閥門返回高壓噴頭7管道，蒸發室8內部高壓噴頭 7下方通過蒸發床固定臺20安裝多孔吸波蒸發床9,多孔吸波蒸發床9表面設有孔洞21，通 過多孔微波蒸發床9,可以實現料液以液滴和液膜兩種方式蒸發濃縮，同時蒸發床9和孔洞 21可以將吸波陶瓷吸收的微波以熱量方式立體全方位傳遞給液膜和液滴，蒸發室8上部設 有除沫器4,蒸發室8四周根據實際情況設有熱電偶和微波源3,蒸汽出口 6依次與蒸汽冷 凝器10、蒸餾水收集罐11和真空泵12連接。
[0008] 所述高壓噴頭7采用PTFE改性強化塑料王加工而成，它有極好的耐溫性（-200到 +260 °C)、抗腐蝕性、抗老化性、憎水不耐粘性和機加工性；同時，它是透波材料基本不吸收 微波，從而保證多模輻射下蒸發室空間微波的均勻。
[0009] 所述蒸發室8與微波源3間設有保溫層，保溫層材料主要為保溫棉。
[0010] 所述多孔吸波蒸發床9采用以氧化物、氮化物或碳化物陶瓷材料為基體的吸波材 料制成，如碳化娃、氧化錯、氮化娃等。
[0011] 所述孔洞21孔徑為l~4mm。
[0012] 一種上述的微波凈化處理含重金屬離子廢水的設備使用方法，其具體步驟如下：
[0013] 步驟1、壓力調節：首先通過真空泵12將蒸發室8和蒸汽冷凝器10的壓力控制為 0· 01 ~0· 03Mpa ;
[0014] 步驟2、凈化：將含重金屬離子廢水加入到原料罐1中，原料罐1中凈化器2去除 含重金屬離子廢水中大顆粒或團聚型雜質，如砂石、有機物凝絮等；
[0015] 步驟3、造滴和制膜：然后去除雜質的含重金屬離子廢水通過進料泵19和高壓噴 頭7中，使含重金屬離子廢水形成粒徑l~3mm的液滴進入蒸發室8,在液滴下落過程中吸收 微波濃縮，當液滴到達蒸發室8內的多孔吸波蒸發床9形成液膜和液滴；
[0016] 步驟4、微波蒸發：在進行步驟3的同時，開啟蒸發室8的微波源3,采用微波直接 加熱蒸發室8中的液滴和液膜，同時多孔吸波蒸發床9吸收微波能，間接加熱液膜和整個蒸 發室8獲得水蒸氣；
[0017] 步驟5、產物收集：經步驟4得到的水蒸氣經除沫器4后，通過負壓方式快速從蒸 發室8中逸出，進入蒸汽冷凝器10冷凝，冷凝水經蒸餾水收集罐11回收得到蒸餾水，并獲 得濃縮含重金屬溶液；
[0018] 步驟6、產物循環利用：回收得到的蒸餾水作為濕法冶煉各工段稀釋用水或鍋爐 沖洗用水，濃縮后的含重金屬溶液直接返回電解過程回收金屬離子或經過二次微波蒸發結 晶形成金屬鹽結晶回收。
[0019] 本實用新型的有益效果是：
[0020] 1、采用進料泵和高壓噴頭把含重金屬離子廢水以液滴形式噴入蒸發室，并采用微 波加熱器直接在蒸發室內加熱滴狀廢水，利用微波對液滴加熱迅速的優勢，可達到高效、快 速、選擇性蒸發液滴中水分的效果。
[0021] 2、在液滴落于多孔吸波蒸發床時，形成液膜，微波通過直接和間接兩種方式加熱 液膜。
[0022] 3、回收冷凝水作為濕法冶煉各工段稀釋用水或鍋爐沖洗用水；濃縮后的含重金 屬離子溶液，直接返回電解過程回收金屬離子或經過二次微波蒸發結晶形成金屬鹽結晶回 收。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本實用新型設備結構示意圖；
[0024] 圖2是本實用新型蒸發室局部結構示意圖；
[0025] 圖3是本實用新型工藝流程圖。
[0026] 圖中：1-原料罐，2-凈化器，3-微波源，4-除沫器，5-熱電偶I，6_蒸汽出口，7-高 壓噴頭，8-蒸發室，9-多孔吸波蒸發床，10-蒸汽冷凝器，11-蒸餾水收集罐，12-真空泵， 13-控制閥門I，14-控制閥門II，15-出料泵，16-濃料液出口，17-熱電偶II，18-控制閥門 III，19-進料泵，20-蒸發床固定臺，21-孔洞。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型作進一步說明。
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