CN104944486A - 多功能污水或废水处理设备 - Google Patents
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Abstract
一种污水、MVR、废水处理、中央空调、采暖锅炉等一体机热泵，其特征在于，包括预处理单元、污水预热单元和MVR热泵单元，预处理单元将预处理的污水经过污水预热单元预热后送入MVR热泵单元，后者对污水进行蒸发浓缩为符合排放标准或饮用标准的净水。本发明的优点是：能够对生活、工业、化工、海水淡化等任何废水进行处理、结晶，并可提供夏季制冷，冬季提供采暖。能效比COP可达30以上,是目前国内外运行的热泵、MVR废水处理设备的数倍。设备结构简单，制造复杂系数较低，设备运行全自动程序控制，运行可靠。处理过的废水可以直接回用，在较低的蒸发压力、温度下经过处理的污水，再经过高温处理就可以直接饮用。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水或废水处理设备，并且可以在处理污水或废水的同时利用余热，提供冷水、热水。该设备主要用对生活、工业、化工、海水淡化等污水或废水的蒸发、结晶。
背景技术
近年由国外引进了MVR（mechanical vapor recompression，蒸汽机械再压缩技术 ）新的浓缩工艺。由蒸汽为热源转变为由电能转化为热源的新的生产工艺，从而使能耗大大降低。但此工艺流程的大量余热和功能并没有再次得到充分利用；目前污水处理设备普遍存在占地大、投资高的特点。
发明内容
本发明目的是提供一种污水、MVR、废水处理、中央空调、采暖锅炉等一体机热泵，以解决现有技术存在的工作效率低和余热热能得不到充分利用、占地大、投资高的问题。
本发明的技术方案是：一种污水、MVR、废水处理、中央空调、采暖锅炉等一体机热泵，其特征在于，包括预处理单元、污水预热单元和MVR热泵单元，预处理单元将预处理的污水经过污水预热单元预热后送入MVR热泵单元，后者对污水进行蒸发浓缩为符合排放标准或饮用标准的净水。
本发明的优点是：能够对生活、工业、化工、海水淡化等任何废水进行处理、结晶，并可提供夏季制冷，冬季提供采暖。能效比COP可达30以上,是目前国内外运行的热泵、MVR废水处理设备的数倍。设备结构简单，制造复杂系数较低，设备运行全自动程序控制，运行可靠。一键式启动与停车,运行噪音不超过65分贝。除了核废水不能处理外，任何废水均可处理达到国家严格的环境保护排放标准。处理过的废水可以直接回用，在较低的蒸发压力、温度下经过处理的污水，再经过高温处理就可以直接饮用。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
附图标记说明书：
1、抽真空管，2、水蒸汽管道，3、污水储水箱，4、污水给水管，5、冷凝器污水给水调节阀，6、第一制冷/采暖切换阀，7、第二制冷/采暖切换阀，8、水蒸汽离心式压缩机，9、蒸发器喷淋量调节阀，10、蒸发器，101、蒸发器喷头，102、蒸发器传热管，11、冷、暖出水流量调节阀，12、冷、暖回水循环泵，13、蒸发器喷水管，14、保温层，15、冷凝器，151、冷凝器传热管，152、冷凝器喷头，16、泵入口过滤器，17、蒸发器污水喷淋泵，18、冷凝器污水喷淋泵，19、第二污水预热器，20、浓溶液泵，21、离心机，22、母液罐，23、结晶出口，24、第一污水预热器，25、凝水预热器强制循环泵，26、污水强制循环泵，27、真空泵，28、汽水分离器，29、抽空凝水循环泵，30、污水箱，31、凝水箱，32、凝水排出管，33、大气管，34、无压污泥、固体物焚烧炉，35、烟囱，36、沼气储存罐，37、小型压缩机，38、沼气引出管，39、低噪声引风机，40、生活污水引入管，41、小区集中化粪池，42、沼气发酵加热管，43、沼气发酵池，44、固、液分离器，45、PH调整池，46、污水泵，47、泥浆泵，48、热水泵，49、泥浆泵，50、颗粒气体输送机，51、污水罐，52、污水泵，53、肥料，54、筒体，55、挡水板。
具体实施方式
参见图1，本发明一种污水、MVR、废水处理、中央空调、采暖锅炉等一体机热泵，包括预处理单元A、污水预热单元B和MVR热泵单元，预处理单A元将预处理后的污水经过污水预热单元B预热后送入MVR热泵单元（图1中除预处理单元A和污水预热单元B以外的部分），MVR热泵单元对污水进行蒸发浓缩为符合排放标准或饮用标准的净水。所述的预处理单元A设在地下。所述的污水预热单元B和MVR热泵单元可以安装在一个基座上，组成一体结构的设备。
所述的预处理单元A包括：小区集中化粪池41、沼气发酵池43、固/液分离器44、PH调整池45、污水罐51和焚烧炉34，小区集中化粪池41收集的污水经过泥浆泵47送入沼气发酵池43，发酵后腐熟的污水由泥浆泵49抽送至固/液分离器44进行固、液分离，固/液分离器44的液体出口依次与PH调整池45和污水罐51连接，固/液分离器44的固体出口经过颗粒气体输送机50送入焚烧炉34，沼气发酵池43产生的沼气作为焚烧炉34的燃料，焚烧炉34内部的热水器提供循环管线和热水泵48为沼气发酵池43加热；污水罐51的出口通过污水泵52与一污水箱30连接。
在所述的沼气发酵池43产生的沼气通过小型压缩机37压入沼气储存罐36储存，沼气储存罐36的出口与所述的焚烧炉34连接，作为后者的燃料。
在所述的焚烧炉34的顶端设有烟囱35，在烟囱35上装有鼓风机39，排出的烟气送入小区集中化粪池41，其作用是将高温烟气与粪水混合液化。所述的污水预热单元B由第一污水预热器24和第二污水预热器19串联组成，二者的热源回路241和191串联，第二污水预热器19的热源回路191的入口与所述的冷凝器15的冷凝器传热管151的出口连接，热源回路191串联第一污水预热器24的热源回路241后与凝水箱31连接；在两个热源回路241和191之间串联有凝水预热器强制循环泵25。
所述的汽水分离器28水出口与一抽空凝水循环泵29的入口连接，所述的污水箱30的出口与一污水强制循环泵26的入口连接，该抽空凝水循环泵29和污水强制循环泵26的出口均与与第一污水预热器24的受热回路242的入口连接，该受热回路242串联第二污水预热器19的受热回路192后与所述的污水储水箱3连接。
所述的MVR热泵单元包括污水储水箱3、蒸发器10、冷凝器15、水蒸汽压缩机8、真空泵27和汽水分离器28，污水储水箱3设在罐体54的上面，蒸发器10和冷凝器15分别设在一筒体54内，二者之间的下部设有保温层（壁）14，在保温层14的顶部设有挡水板55（多个三角形板间隔设置）；该蒸发器10包括设在罐体内的蒸发器喷头101和蒸发器传热管102，污水储水箱3通过蒸发器喷淋量调节阀9与蒸发器10内的喷头101连接，蒸发器传热管102的两端通过冷、暖回水循环泵12供给用户热量或冷量；蒸发器10和冷凝器15的上部分通过第一制冷/采暖切换阀6和第二制冷/采暖切换阀7与水蒸汽压缩机8的入口连接，后者的出口经过冷凝器15内的冷凝器传热管151后，为所述的污水预热单元提供预热热源；真空泵27的入口分别与污水储水箱3和罐体54的上部连接，真空泵27的出口与汽水分离器28连接；在所述的蒸发器10和冷凝器15的底部设有冷凝水排放口。在冷凝器15内设有污水喷头152，该污水喷头152通过冷凝器污水给水调节阀5与污水储水箱3连接。
在所述的冷凝器15内设有冷凝器喷头152；所述的蒸发器10和冷凝器15底部的冷凝水排放口分别通过蒸发器污水喷淋泵17和冷凝器污水喷淋泵18与蒸发器喷头101和冷凝器喷头152连接，在该蒸发器污水喷淋泵17和冷凝器污水喷淋泵18的入口均连接有泵入口过滤器16。
所述的蒸发器10和冷凝器15底部的冷凝水排放口还通过一浓溶液泵20与一离心机21连接，经离心机21分离后的水分送入母液罐22，分离后的固体从离心机21的结晶出口23输出再处理利用。
本发明的工作流程如下（以居民居住小区生活污水处理过程为例）：
1.污水的预处理：
地下部分 A，生活污水从各座住宅楼的排污管线40汇集到小区的集中化粪池41，通过泥浆泵47抽至沼气池43经过发酵，产生的沼气通过沼气管38引到小型污泥、固体物无压焚烧炉34做为固体物无压焚烧炉的燃料，固体物无压焚烧炉34内的热水由热水泵48抽送到,沼气池43上的加热盘管42内的循环水。使沼气池43内的污水与粪便加速发酵，发酵后腐熟的污水由泥浆泵抽送至固、液分离器44进行固、液分离。分离后的水分送至PH调整池45进行PH调整,污水PH值调整好后进入污水罐51由污水泵52送入地面污水箱30，然后由污水强制循环泵26将污水送入污水预热器24，与预热器19流出的冷凝水进行换热。使预热器24内的温度较低的污水升温，升温后的污水在污水强制循环泵26的推动下进入预热器19,由冷凝器流出的高温冷凝水在预热器19内进行进一步升温,从预热器19流出的高温污水沿污水管4进入机组上方的污水箱3。
2.污水MVR的蒸发与结晶工作过程：具备开车条件后（水蒸汽压缩机开车前，压缩机入口的蒸汽温度应该达到设计温度，如果现场没有驱动热源，一般采用生蒸汽或采用电加热。在此状态时所消耗的电能和生蒸汽管路所应该的投资较大和电能消耗较多。我们采用压缩机自运转升温，升压）打开冷凝器15给水管上的调节阀门5,向冷凝器壳程注水。使冷凝器进入工作状态，这时打开真空泵27使机组（污水储水箱3和筒体54）内压力降低。压力降至蒸发压力后，打开蒸发器喷淋管上的流量调节阀门9，污水均匀地喷淋在蒸发器传热管外，在低压环境下污水靠自身热量开始闪发变成水蒸汽。启动水蒸汽压缩机，在水蒸汽压缩机8入口的引力下水蒸汽流经蒸汽管2进入压缩机升温升压，升温升压后的水蒸汽被压缩机8出口的高压推动下高温水蒸汽进入冷凝器15进行放热冷凝，放热后的高温冷凝水进入预热器19将冷凝水的热能传递给由预热器24流过来的污水。如此反复循环维持污水的蒸发、冷凝，待压缩机8的出口水蒸汽温度升至设定值后，污水的蒸发与结晶进入正常工作状态。这时关闭蒸发器喷淋管上的流量调节阀门9,停止蒸发器的工作。使污水的蒸发、冷凝、与结晶进入正常升至设定值后，污水的蒸发与结晶进入正常工作状态。冷凝器15壳程的污水（来自污水储水箱4的供水管）吸收了冷凝器15传热管内的高温蒸汽放出的热量后快速蒸发，蒸发的二次水蒸汽被压缩机8吸入进行升压、升温增加热焓后在压缩机8出口的高压推动下再次进入冷凝器15的传热管内放热，冷凝。此时冷凝器15即是蒸发器又是冷凝器，冷凝器壳程的污水水分被大量蒸发后，剩下的浓缩液由浓液泵20抽送至离心机21进行固液分离。分离后的水分进入母液罐22，分离后的固体从结晶出口23收集再处理利用。如此反复进行就达到了污水MVR蒸发，结晶的处理过程。
3.夏季制冷工作过程：
在制冷转换前，调整机内压力。打开制冷、采暖切换阀6，关闭制冷、采暖切换阀7。打开蒸发器10喷淋管上的调节阀门16,使污水箱3内的污水源源不断地流入蒸发器10内的喷头101。将污水均匀地喷洒在传热管102上，吸收传热管102内的热量后闪发成水蒸汽，与冷凝器15放热冷凝时产生的高温水蒸汽混合，混合后在压缩机8入口的引力下通过制冷、采暖切换阀6进入压缩机8进行升温、升压。在压缩机8出口获得热能的水蒸汽再流向冷凝器15进行冷凝、放热。如此不断的进行循环，蒸发器10内的冷冻水源源不断地通过冷、热水循环泵12将冷冻水送入用户进行制冷循环。
4.冬季制热工作过程：
在制热转换前，调整机内压力。打开制冷、采暖切换阀7，关闭制冷、采暖切换阀6。打开蒸发器10喷淋管上的调节阀门16,使污水箱3内的污水源源不断地流入蒸发器10内的喷头101。将污水均匀地喷洒在传热管102上闪发成水蒸汽，因机内压力调节至制热工况，蒸发器喷头101喷出的污水靠自身能量蒸发并与冷凝器15放热冷凝时产生的高温水蒸汽混合，混合后的高温水蒸汽在压缩机8入口的引力下,高温水蒸汽掠过蒸发器10时向蒸发器的传热管102放热，加热蒸发器传热管102内的循环水, 热水源源不断地通过冷、热水循环泵12将热水送入用户进行制热循环。
5.污泥、固体物无压,焚烧炉的工作过程：
生活污水从各座住宅楼的排污管线40汇集到小区的集中化粪池41，通过泥浆泵41抽至沼气池47经过发酵，产生的沼气通过沼气管38引到小型污泥、固体物无压焚烧炉34做为固体物无压焚烧炉的燃料，固体物无压焚烧炉34内的热水由热水泵48抽送到,沼气池47上的加热盘管42内的循环水。使沼气池43内的污水与粪便加速发酵，发酵后腐熟的污水由泥浆泵抽送至固、液分离器44进行固、液分离。分离后的水分送至PH调整池45进行PH调整,污水PH值调整好后进入污水罐51由污水泵52送入地面污水箱30。分离后的固体物颗粒被气体输送机吹送进焚烧炉燃烧室进行焚烧，焚烧产生的高温烟气通过烟囱34由引风机送入小区集中化粪池41进行冷却液化。焚烧后的产物做为有机肥料可以给花、草、树木施用。
Claims (10)
1.一种多功能污水或废水处理设备，其特征在于，包括预处理单元、污水预热单元和MVR热泵单元，预处理单元将预处理的污水经过污水预热单元预热后送入MVR热泵单元，后者对污水进行蒸发浓缩为符合排放标准或饮用标准的净水。
2.根据权利要求1所述的多功能污水或废水处理设备，其特征在于，所述的预处理单元包括：小区集中化粪池41、沼气发酵池43、固/液分离器44、PH调整池45、污水罐51和焚烧炉34，小区集中化粪池41收集的污水经过泥浆泵47送入沼气发酵池43，发酵后腐熟的污水由泥浆泵49抽送至固/液分离器44进行固、液分离，固/液分离器44的液体出口依次与PH调整池45和污水罐51连接，固/液分离器44的固体出口经过颗粒气体输送机50送入焚烧炉34，沼气发酵池43产生的沼气作为焚烧炉34的燃料，焚烧炉34内部的热水器提供循环管线和热水泵48为沼气发酵池43加热；污水罐51的出口通过污水泵52与一污水箱30连接。
3.根据权利要求2所述的多功能污水或废水处理设备，其特征在于，在
所述的沼气发酵池43产生的沼气通过小型压缩机37压入沼气储存罐36储存，沼气储存罐36的出口与所述的焚烧炉34连接；在所述的焚烧炉34的顶端设有烟囱35，在烟囱35上装有引风机39。
4.根据权利要求1所述的多功能污水或废水处理设备，其特征在于，所述的MVR热泵单元包括污水储水箱3、蒸发器10、冷凝器15、水蒸汽压缩机8、真空泵27和汽水分离器28，污水储水箱3设在调节阀9与蒸发器10内的喷头101连接，蒸发器传热管102的两端通过冷、暖回水循环泵12供给用户热量或冷量；蒸发器10和冷凝器15的上部分通过第一制冷/采暖切换阀6和第二制冷/采暖切换阀7与水蒸汽压缩机8的入口连接，后者的出口经过冷凝器15内的冷凝器传热管151后，为所述的污水预热单元提供预热热源；真空泵27的入口分别与污水储水箱3和筒体54的上部连接，真空泵27的出口与汽水分离器28连接；在所述的蒸发器10和冷凝器15的底部设有浓污水排放口。
5.根据权利要求4所述的多功能污水或废水处理设备，其特征在于，所述的污水预热单元包括至少一个污水预热器，其热源回路的入口与所述的冷凝器15的冷凝器传热管151的出口连接，该热源回路的出口与凝水箱31连接；所述的汽水分离器28水出口与一抽空凝水循环泵29的入口连接，所述的污水箱30的出口与一污水强制循环泵26的入口连接，该抽空凝水循环泵29和污水强制循环泵26的出口均与与该污水预热器的受热回路192的入口连接，该受热回路192的出口与所述的污水储水箱3连接；在该预热单元的热源回路的外接管线上装有凝水预热器强制循环泵25。
6.根据权利要求5所述的多功能污水或废水处理设备，其特征在于，所述的污水预热单元由第一污水预热器24和第二污水预热器19串联组成。
7.根据权利要求4所述的污水、废水处理一体机，其特征在于，在所述的冷凝器15内设有污水喷头152，该污水喷头152通过冷凝器污水给水调节阀5与污水储水箱3连接。
8.根据权利要求4所述的多功能污水或废水处理设备，其特征在于，在所述的冷凝器15内设有冷凝器喷头152；所述的蒸发器10和冷凝器15底部的浓污水排放口分别通过蒸发器污水喷淋泵17和冷凝器污水喷淋泵18与蒸发器喷头101和冷凝器喷头152连接，在该蒸发器污水喷淋泵17和冷凝器污水喷淋泵18的入口均连接有泵入口过滤器16。
9.根据权利要求4所述的多功能污水或废水处理设备，其特征在于，所述的蒸发器10和冷凝器15底部的浓污水排放口还通过一浓溶液泵20与一离心机21连接，经离心机21分离后的水分送入母液罐22，分离后的固体从离心机21的结晶出口23输出再处理利用。
10.根据权利要求1所述的污水、废水处理一体机，其特征在于，所述的预处理单元设在地下；所述的污水预热单元和MVR热泵单元安装在一个基座上。
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