申请日2016.12.20
公开(公告)日2017.05.17
IPC分类号C02F1/04; F25B30/02; F25B30/06; C02F103/16
摘要
本发明涉及一种热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，利用湿空气作为载体实现电镀废水在常温常压下蒸发分离，同时利用热泵回收潜热，提高效率;系统包括空气循环蒸发分离电镀废水系统和热泵系统;空气循环蒸发分离电镀废水系统中，蒸发分离器空气输入端和输出端通过管路分别连通空气干燥器空气输出端和输入端，构成空气回路;蒸发分离器电镀废水输出端、过滤器、热泵冷凝器和蒸发分离器电镀废水输入端按顺序连接，构成废水回路;而热泵系统中，压缩机、热泵冷凝器、针阀和热泵蒸发器按顺序连接构成闭式回路，热泵蒸发器安装在空气干燥器内部;该系统，适用于任何浓度电镀废水，不仅简单可靠，且实现零排放，变废为宝，易于小型化。
摘要附图
权利要求书
1.一种空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，其特征在于：该空气循环蒸发分离电镀废水处理系统利用空气作为载体携带释放水分蒸发分离电镀废水，它包括蒸发分离器(2)和空气干燥器(3)，其中，
所述的蒸发分离器(2)具有电镀废水输入端(2a)、电镀废水输出端(2b)、空气输入端(2c)、空气输出端(2d)和结晶物输出端(2e);
所述的空气干燥器(3)具有空气输入端(3c)、空气输出端(3d)和冷凝水输出端(3e);且所述空气干燥器(3)的内部安装冷却器(6);
所述的冷却器(6)具有冷却水输入端(6a)和冷却水输出端(6b);
所述蒸发分离器(2)的空气输出端(2d)和空气输入端(2c)通过风道分别连通空气干燥器(3)的空气输入端(3c)和空气输出端(3d);所述蒸发分离器(2)的结晶物输出端(2e)通过管路连通结晶物出口(12);所述空气干燥器(3)的冷凝水输出端(3e)通过管路连通冷凝水出口(11);所述冷却器(6)的冷却水输入端(6a)和冷却水输出端(6b)通过管路分别连通冷却水入口(13)和冷却水出口(15)。
2.根据权利要求1所述的空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，其特征在于：所述蒸发分离器(2)的电镀废水输出端(2b)和电镀废水输入端(2a)通过管路相连通形成电镀废水循环回路。
3.根据权利要求2所述的空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，其特征在于：所述的电镀废水循环回路上连通有废水补水入口(1);优选的，所述的电镀废水循环回路上沿电镀废水流动方向还依次安装有过滤器(14)、水泵(9)和加热器(16);进一步优选的，所述的废水补水入口(1)设在所述过滤器(14)和水泵(9)之间管路上。
4.根据权利要求3所述的空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，其特征在于：在所述蒸发分离器(2)的空气输入端(2c)和空气干燥器(3)的空气输出端(3d)之间的风道上安装有风机(7)。
5.一种热泵系统，其特征在于：该热泵系统用于回收湿空气中的水蒸气冷凝潜热，它包括热泵蒸发器(5)和热泵冷凝器(4)，其中，
所述热泵冷凝器(4)具有电镀废水输入端(4a)、电镀废水输出端(4b)、制冷剂输入端(4c)和制冷剂输出端(4d);
所述热泵蒸发器(5)具有制冷剂输入端(5a)和制冷剂输出端(5b);
所述热泵蒸发器(5)的制冷剂输入端(5a)和制冷剂输出端(5b)通过管路分别连通热泵冷凝器(4)的制冷剂输出端(4d)和制冷剂输入端(4c)。
6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于：所述的热泵系统还包括压缩机(10)和针阀(8)，所述压缩机(10)通过管道连接在热泵蒸发器(5)的制冷剂输出端(5b)和热泵冷凝器(4)的制冷剂输入端(4c)之间;所述针阀(8)通过管道连接在热泵冷凝器(4)的制冷剂输出端(4d)和热泵蒸发器(5)的制冷剂输入端(5a)之间。
7.一种热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，其特征在于：它包括空气循环蒸发分离电镀废水处理系统和热泵系统，其中，
所述的空气循环蒸发分离电镀废水处理系统利用空气作为载体携带释放水分蒸发分离电镀废水，它包括蒸发分离器(2)和空气干燥器(3)，其中，
所述的蒸发分离器(2)具有电镀废水输入端(2a)、电镀废水输出端(2b)、空气输入端(2c)、空气输出端(2d)和结晶物输出端(2e);
所述的空气干燥器(3)具有空气输入端(3c)、空气输出端(3d)和冷凝水输出端(3e);且所述空气干燥器(3)的内部沿空气流动方向依次安装热泵蒸发器(5)和冷却器(6);
所述的冷却器(6)具有冷却水输入端(6a)和冷却水输出端(6b);
所述蒸发分离器(2)的空气输出端(2d)和空气输入端(2c)通过风道分别连通空气干燥器(3)的空气输入端(3c)和空气输出端(3d);所述蒸发分离器(2)的结晶物输出端(2e)通过管路连通结晶物出口(12);所述空气干燥器(3)的冷凝水输出端(3e)通过管路连通冷凝水出口(11);所述冷却器(6)的冷却水输入端(6a)和冷却水输出端(6b)通过管路分别连通冷却水入口(13)和冷却水出口(15);
所述的热泵系统用于回收湿空气中的水蒸气冷凝潜热，它包括热泵蒸发器(5)和热泵冷凝器(4);所述热泵系统中的热泵蒸发器(5)安装在所述空气循环蒸发分离电镀废水处理系统的空气干燥器(3)中，用于回收湿空气中的水蒸气冷凝潜热，所述热泵系统中的热泵冷凝器(4)作为所述空气循环蒸发分离电镀废水处理系统的加热器(16)，其中，
所述热泵冷凝器(4)具有电镀废水输入端(4a)、电镀废水输出端(4b)、制冷剂输入端(4c)和制冷剂输出端(4d);
所述热泵蒸发器(5)具有制冷剂输入端(5a)和制冷剂输出端(5b);
所述热泵冷凝器(4)的电镀废水输入端(4a)和电镀废水输出端(4b)通过管路分别连通蒸发分离器(2)的电镀废水输出端(2b)和电镀废水输入端(2a)形成电镀废水循环回路;
所述热泵蒸发器(5)的制冷剂输入端(5a)和制冷剂输出端(5b)通过管路分别连通热泵冷凝器(4)的制冷剂输出端(4d)和制冷剂输入端(4c)。
8.根据权利要求7所述的热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，其特征在于：所述的电镀废水循环回路上连通有废水补水入口(1);优选的，所述的电镀废水循环回路上沿电镀废水流动方向还依次安装有过滤器(14)和水泵(9);进一步优选的，所述的废水补水入口(1)设在所述过滤器(14)和水泵(9)之间管路上;
作为另一种优选技术方案，在所述蒸发分离器(2)的空气输入端(2c)和空气干燥器(3)的空气输出端(3d)之间的风道上安装有风机(7)。
9.根据权利要求7或8所述的热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，其特征在于：所述的热泵系统还包括压缩机(10)和针阀(8)，所述压缩机(10)通过管道连接在热泵蒸发器(5)的制冷剂输出端(5b)和热泵冷凝器(4)的制冷剂输入端(4c)之间;所述针阀(8)通过管道连接在热泵冷凝器(4)的制冷剂输出端(4d)和热泵蒸发器(5)的制冷剂输入端(5a)之间。
10.权利要求1～4任一所述的空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，权利要求7～9任一所述的热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统中，其特征在于：所述蒸发分离器(2)和空气干燥器(3)中的传热传质过程均是在常温常压下进行的。
说明书
热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统
技术领域
本发明涉及电镀废水处理技术领域，具体涉及一种热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统。
背景技术
随着国民经济的快速发展，我国工业废水排放量大量增加，用于处理工业废水的资金投入也随之逐年攀升，这些废水给企业和国家带来了沉重的经济负担和环保负担。未经处理的工业废水将会对环境造成极大的破坏，特别是污染耕地。此外，重金属污染还能通过食物链对人们的身体健康带来危害，全国每年因为重金属污染得癌症去世的人不计其数。2011年初国务院通过了《重金属污染综合防治“十二五”规划》，这是我国历史上第一次把重金属污染的防治纳入国家的规划中。《规划》要求，到2015年，重点区域铅、汞、铬、镉和类金属砷等重金属污染物的排放，比2007年削减15%。
电镀技术广泛应用于机器制造、轻工、电子等行业，是全球三大污染行业之一。它是《国家危险废物名录》收录废物之一，危险特性为T类，即有毒类别。电镀废水的来源一般为：(1)镀件清洗水;(2)废电镀液;(3)其他废水。因为其本身成分极其复杂，所含的有害物质也相对较多，所以电镀废水是最为难以应付的。随着我国经济的快速发展，对电镀产品的需求日益增加,电镀废水的排放量与日俱增。并且废水中含有大量剧毒物质。一旦处理不当排入环境当中，对人的健康以及生态环境造成极大的破坏。
目前，电镀废水主要的处理方法分为化学处理法、物理处理法和生物处理法。其中，化学处理法虽然具有设备简单，操作方便，能处理重金属离子浓度高、废水量大的重金属离子等优点，但回用率低，污泥量大，而且会造成二次污染。而对于物理处理法中的膜分离法对膜和废水的浓度要求比较高，蒸发浓缩法能耗较大。生物处理法适合连续生产，成本较低，但是仍存在着受环境影响大、微生物择育难、镀种单一和易形成二次污染等问题。因而，现有的电镀废水处理技术存在一定的不足和缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种空气循环蒸发分离电镀废水处理系统。
本发明的另一目的是提供一种热泵系统。
本发明的又一目的是提供一种热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，该处理系统对水质不敏感，可以处理各种类型的电镀废水，而且该处理系统除了回收凝结水外，还可回收浓缩产物和结晶金属盐产物再利用，变废为宝，实现电镀废水的零排放处理。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，该空气循环蒸发分离电镀废水处理系统利用空气作为载体携带释放水分蒸发分离电镀废水，它包括蒸发分离器和空气干燥器，所述蒸发分离器和空气干燥器均是换热单元，其中，
所述的蒸发分离器具有电镀废水输入端、电镀废水输出端、空气输入端、空气输出端和结晶物输出端;
所述的空气干燥器具有空气输入端、空气输出端和冷凝水输出端;且所述空气干燥器的内部安装冷却器;所述蒸发分离器的空气输出端和空气输入端通过风道分别连通空气干燥器的空气输入端和空气输出端;所述蒸发分离器的结晶物输出端通过管路连通结晶物出口;所述空气干燥器的冷凝水输出端通过管路连通冷凝水出口。
上述的空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，其所述蒸发分离器的电镀废水输出端和电镀废水输入端通过管路相连通形成电镀废水循环回路;
上述的空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，其所述的电镀废水循环回路上连通有废水补水入口;优选的，所述的电镀废水循环回路上沿电镀废水流动方向还依次安装有过滤器、水泵和加热器，其中加热器的作用是为电镀废水的蒸发分离提供能量;进一步优选的，所述的废水补水入口设在所述过滤器和水泵之间管路上。
上述的空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，在所述蒸发分离器的空气输入端和空气干燥器的空气输出端之间的风道上安装有风机，为系统中湿空气的强制循环提供动力。
另外，所述的冷却器具有冷却水输入端和冷却水输出端，所述冷却水输入端和冷却水输出端通过管路分别连通冷却水入口和冷却水出口。
一种热泵系统，其在于：该热泵系统用于回收湿空气中的水蒸气冷凝潜热，它包括热泵蒸发器和热泵冷凝器，其中，
所述热泵冷凝器具有电镀废水输入端、电镀废水输出端、制冷剂输入端和制冷剂输出端;
所述热泵蒸发器具有制冷剂输入端和制冷剂输出端;
所述热泵蒸发器的制冷剂输入端和制冷剂输出端通过管路分别连通热泵冷凝器的制冷剂输出端和制冷剂输入端。
上述的热泵系统，其在于：该热泵系统还包括压缩机和针阀，所述压缩机通过管道连接在热泵蒸发器的制冷剂输出端和热泵冷凝器的制冷剂输入端之间;所述针阀通过管道连接在热泵冷凝器的制冷剂输出端和热泵蒸发器的制冷剂输入端之间。
一种热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，它包括空气循环蒸发分离电镀废水处理系统和热泵系统，其中，
所述的空气循环蒸发分离电镀废水处理系统利用空气作为载体携带释放水分蒸发分离电镀废水，它包括蒸发分离器和空气干燥器，所述蒸发分离器和空气干燥器均是换热单元，其中，
所述的蒸发分离器具有电镀废水输入端、电镀废水输出端、空气输入端、空气输出端和结晶物输出端;
所述的空气干燥器具有空气输入端、空气输出端和冷凝水输出端;且所述空气干燥器的内部沿空气流动方向依次安装热泵蒸发器和冷却器;从空气干燥器的空气输入端流入的热湿空气先流经热泵蒸发器进行换热，再流经冷却器换热后通过空气干燥器的空气输出端排出。
所述的蒸发分离器的空气输出端和空气输入端通过风道分别连通空气干燥器的空气输入端和空气输出端，构成空气回路;所述蒸发分离器的结晶物输出端通过管路连通结晶物出口;所述空气干燥器的冷凝水输出端通过管路连通冷凝水出口;
所述的冷却器具有冷却水输入端和冷却水输出端;所述冷却器的冷却水输入端和冷却水输出端通过管路分别连通冷却水入口和冷却水出口，带走系统余热，维持系统稳定，同时可以调节蒸发分离器的空气输入端的空气入口温度。
所述的热泵系统用于回收湿空气中的水蒸气冷凝潜热，它包括热泵蒸发器和热泵冷凝器;所述热泵系统中的热泵蒸发器安装在所述空气循环蒸发分离电镀废水处理系统的空气干燥器中，用于回收湿空气中的水蒸气冷凝潜热，所述热泵系统中的热泵冷凝器作为所述空气循环蒸发分离电镀废水处理系统的加热器，其中，
所述热泵冷凝器具有电镀废水输入端、电镀废水输出端、制冷剂输入端和制冷剂输出端;
所述热泵蒸发器具有制冷剂输入端和制冷剂输出端;
所述热泵冷凝器的电镀废水输入端和电镀废水输出端通过管路分别连通蒸发分离器的电镀废水输出端和电镀废水输入端形成电镀废水循环回路;
所述热泵蒸发器的制冷剂输入端和制冷剂输出端通过管路分别连通热泵冷凝器的制冷剂输出端和制冷剂输入端。
本发明所述的热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，空气循环蒸发分离电镀废水处理系统利用湿空气作为载体以及其在不同温度下饱和含湿量不同的特性使电镀废水在常温常压下蒸发而不受电镀废水盐浓度的影响，其中，利用热泵系统回收湿空气中水蒸汽冷凝潜热将会大大提高系统能量利用率。
上述的热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，作为一种优选技术方案，所述的电镀废水循环回路上连通有废水补水入口;进一步优选的，所述的电镀废水循环回路上沿电镀废水流动方向还依次安装有过滤器和水泵;更进一步优选的，所述的废水补水入口设在所述过滤器和水泵之间管路上;
作为另一种优选技术方案，在所述蒸发分离器的空气输入端和空气干燥器的空气输出端之间的风道上安装有风机，为系统中湿空气的强制循环提供动力。
上述的热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，其所述的热泵系统还包括压缩机和针阀，所述压缩机通过管道连接在热泵蒸发器的制冷剂输出端和热泵冷凝器的制冷剂输入端之间;所述针阀通过管道连接在热泵冷凝器的制冷剂输出端和热泵蒸发器的制冷剂输入端之间。所述热泵系统的主要作用是回收湿空气中部分水蒸汽的冷凝潜热，经过压缩机提升温度后加热电镀废水，为电镀废水的蒸发分离提供能量。
上述的空气循环蒸发分离电镀废水处理系统和热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统中的蒸发分离器和空气干燥器中的传热传质过程均是在常温常压下进行的。
作为一种最优选技术方案，上述蒸发分离器的电镀废水输入端位于所述蒸发分离器的上部，所述蒸发分离器的空气输出端位于所述蒸发分离器的顶部，所述蒸发分离器的电镀废水输出端和空气输入端位于所述蒸发分离器的下部，所述蒸发分离器的结晶物输出端位于所述蒸发分离器的底部;
上述空气干燥器的空气输入端位于所述空气干燥器的顶部，所述空气干燥器的空气输出端位于所述空气干燥器的下部，所述空气干燥器的冷凝水输出端位于所述空气干燥器的底部。
采用了上述技术方案的热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，具有如下有益效果：
首先，热泵系统可以回收湿空气在空气干燥器中干燥过程中水蒸汽冷凝的潜热，用于电镀废水的蒸发分离，大大提高其能源利用效率。
其次，采用热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统，电镀废水可以在常温常压下蒸发分离而且不受电镀废水盐浓度的影响，结晶过程中的结垢现象也可以大大减轻;结晶金属盐可以被分离回收再利用，空气干燥器中凝结水也可以回收再利用于电镀工艺中，整个电镀废水处理过程废物全部回收再利用，是可以实现零排放的绿色电镀废水处理技术。此外，对于整个系统，设备结构简单可靠，技术难点低，不需要复杂的部件组成或高昂的运行维护费，而且可以小型化，特别适用于中小规模的废水处理技术。
综上所述，本发明提供的热泵潜热回收与空气循环蒸发分离电镀废水处理系统不仅能源利用率高，而且适用于任何浓度电镀废水，可以在常温常压下实现水和结晶金属盐的回收利用，变废为宝。更重要的是，本发明提供的系统设备简单可靠，易于小型化，特别适用于中小规模的废水处理。