申请日2015.10.20
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号F25B30/06; C02F103/08; C02F9/10; C02F9/14
摘要
一种舰船污水处理热泵，其特征在于，包括水蒸汽压缩机、冷凝水储水箱、采暖换热器、制冷换热器、海水淡化蒸发器、污水蒸发器、真空泵、污水预处理装置、海水淡化盐水结晶装置、洗浴热水单元、饮用水生态再处理单元。本发明的优点是：冬季可以制热、夏季可以制冷、可以海水淡化、发电、全年可洗浴的小型热泵机组，设备采用程序全自动控制，能效比COP可达29的综合热泵机组设备。运行费用低，如果陆地、海上舰船都采用此热泵将对国内的能源消耗将是革命性的局面，而且整套设备占用土地极少。
权利要求书
1.一种舰船污水处理热泵，其特征在于，包括水蒸汽压缩机1、冷凝水储水箱10、采暖换热器13、制冷换热器42、海水淡化蒸发器25、污水蒸发器48、真空泵55、污水预处理装置B、海水淡化盐水结晶装置A、洗浴热水单元C、饮用水生态再处理单元D，水蒸汽压缩机1将来自采暖换热器13、海水淡化蒸发器25和污水蒸发器48蒸发出的水蒸气分别加压作为采暖换热器13、海水淡化蒸发器25和污水蒸发器48的热源;制冷换热器42的蒸汽输出到该采暖换热器13内，该采暖换热器13和制冷换热器42分别通过控制阀门输出制热和制冷源;由水蒸汽压缩机1加压的、流经制冷换热器42和污水蒸发器48的冷凝水汇聚到一凝水水箱56，并输送到洗浴热水单元C，与洗浴水换热后经冷凝水储水箱10输送到该采暖换热器13和制冷换热器42进行蒸发;由水蒸汽压缩机1加压的、流经海水淡化蒸发器25的冷凝水输送到饮用水生态再处理单元D;海水淡化蒸发器25对海水进行蒸发，产生的海水卤水输送到海水淡化卤水结晶装置A进行结晶处理;污水预处理装置B将处理后的生活污水输送到污水蒸发器48进行蒸发处理;该采暖换热器13、制冷换热器42、海水淡化蒸发器25和污水蒸发器48均与真空泵55连接。
2.根据权利要求1所述的舰船污水处理热泵，其特征在于，在所述的水蒸汽压缩机1输出端装有小型叶轮发电机4，利用大流量过热蒸汽发电。
3.根据权利要求1所述的舰船污水处理热泵，其特征在于，所述的采暖换热器13包括分别安装在外壳内上部、中部和下部的制热换热器喷淋管组装置12、制热换热器管束16和冷凝换热器管束35，该制热换热器喷淋管组装置12通过管道与冷凝水储水箱10的出口连接，并通过制热换热器喷淋水量循环泵37与采暖换热器13外壳的底端连接;该制热换热器管束16的两端分别通过一个制冷、制热转换阀17和18与制热、制冷循环回路19连接，在该制热、制冷循环回路19串联有制热、制冷、冷热水循环泵20;
该冷凝换热器管束35的两端分别连接在所述的水蒸汽压缩机1的出口和所述的凝水水箱56的入口连接，凝水水箱56的出口通过凝水水箱加压泵59与所述的洗浴热水单元C连接;
采暖换热器13外壳的上部通过管道和制热换热器抽真空电磁阀14与所述的真空泵55连接。
4.根据权利要求3所述的舰船污水处理热泵，其特征在于，所述的制冷换热器42包括安装在其外壳内的制冷喷淋管组装置41和制冷换热器管束40，制冷喷淋管组装置41位于制冷换热器管束40的上方，该制冷换热器管束40的两端分别通过制冷、制热转换阀45和46与所述的制热、制冷循环回路19连接;该制冷喷淋管组装置41通过管道与冷凝水储水箱10的出口连接，并通过制冷换热器喷淋水量循环泵57与制冷换热器42外壳的底端连接。
5.根据权利要求3所述的舰船污水处理热泵，其特征在于，所述的洗浴热水单元C包括洗浴热水换热器63、洗浴温控电磁阀65、洗浴加热循环泵66、洗浴热水箱67和热水泵68，洗浴热水换热器63的第一通道串联在凝水水箱加压泵59的出口与冷凝水储水箱10的入口之间，洗浴热水换热器63的第二通道与洗浴热水箱67、洗浴加热循环泵66和洗浴温控电磁阀65连接为循环回路;洗浴热水箱67通过热水泵68输出洗浴热水。
6.根据权利要求1所述的舰船污水处理热泵，其特征在于，所述的海水淡化蒸发器25包括安装在其外壳内的海水淡化蒸发器管束24和海水淡化喷水装置26，海水淡化喷水装置26位于海水淡化蒸发器管束24的上方，该海水淡化喷水装置26通过海水流量加压输送泵28与海水源连接;该海水淡化蒸发器管束24的两端分别与所述的水蒸汽压缩机1的出口和所述的饮用水生态再处理单元D连接;该海水淡化蒸发器25外壳的底端通过卤水、结晶分离输送泵29与所述的海水淡化盐水结晶装置A连接。
7.根据权利要求6所述的舰船污水处理热泵，其特征在于，所述的海水淡化盐水结晶装置A包括卤水、结晶分离器30、结晶盐储存罐32和母液罐33，卤水、结晶分离器30的入口与所述的海水淡化蒸发器25的外壳的底端连接，该卤水、结晶分离器30的卤水出口和结晶出口分别与母液罐33和结晶盐储存罐32连接;母液罐33的底部还通过卤水母液泵31与所述的海水流量加压输送泵28得入口连接。
8.根据权利要求1所述的舰船污水处理热泵，其特征在于，所述的污水蒸发器48包括安装在其外壳内的污水处理喷淋管组装置49和污水处理蒸发器管束52，污水处理喷淋管组装置49位于污水处理蒸发器管束52的上方，该污水处理喷淋管组装置49与所述的污水预处理装置B的出口连接;该污水处理蒸发器管束52的一端通过污水处理蒸汽进口控制阀53与所述的水蒸汽压缩机1的出口连接，该污水处理蒸发器管束52的另一端通过污水换热器凝水控制电磁阀54与所述的凝水水箱56连接。
9.根据权利要求8所述的舰船污水处理热泵，其特征在于，所述的污水预处理装置B包括：舰船污水收集储水罐82、沼气池80、固液分离器79、第一污水过滤箱78、污水泵84、第二污水过滤箱86、污水提升泵85、油气燃烧机77、焚烧炉70、烟气管道71、沼气储气罐73和沼气小型压缩机74，舰船污水收集储水罐82设有用于收集生活污水的污水集中干管76，舰船污水收集储水罐82的底部通过泥浆泵90将污水和污泥输送到依次连接的固液分离器79、第一污水过滤箱78、污水泵84和第二污水过滤箱86，并通过污水提升泵85将处理后污水输送到一个污水罐61内;污水罐61在经过污水处理进口加压泵51送到所述的污水处理喷淋管组装置49;沼气池80产生的沼气依次通过沼气压力控制电磁阀75、沼气小型压缩机74和沼气储气罐73供给焚烧炉70作为燃料;或者沼气池80产生的沼气直接供给焚烧炉70;舰船污水收集储水罐82的顶通过管道与安装在焚烧炉70上的油气燃烧机77的入口连接;焚烧炉70内部的热水器通过循环管线和沼气加热循环水泵89为沼气池80内的沼气池加热管组81加热;固液分离器79分离出的颗粒状固体物通过气体输送风机87输送到焚烧炉70内焚烧，焚烧炉70顶端通过烟气管道71与舰船污水收集储水罐82连接，在烟气管道71上装有烟气管道阀门72。
10.根据权利要求1所述的舰船污水处理热泵，其特征在于，所述的饮用水生态再处理单元D由两个饮用水生态再处理装置62串联组成，并通过饮用水泵64输出饮用水。
说明书
舰船污水处理热泵
技术领域
本发明涉及一种舰船污水处理热泵，是一种冬季可以制热、夏季可以制冷、可以海水淡化、发电、全年可洗浴的小型热泵机组。
背景技术
随着航海实业的发展，舰船上的污水排放量逐年增加，造成海洋水体环境污染日趋严重。舰船上的污水与城市生活污水主要成分类似，污染物主要是有机物，如淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素、糖类、矿物油等，其中COD(化学需氧量)及BOD(生物需氧量)数值较高。这些水体的不处理或不达标排放将会造成极大的污染。目前舰船污水处理方法主要采用生化法、物化法、电化学法以及混合处理技术。生化法处理技术主要采用活性污泥法及生物膜法(MBR)，主要利用微生物对有机物降解从而降低污水体中COD及BOD值。物理-化学法是通过凝聚、沉淀、过滤等手段消除水中的固体物质,使之与可溶性有机物相脱离,再经过紫外线等方式消毒的方法。电化学法则是通过电化学过程对污水进行氧化和消毒,将混有海水的污水送入电解槽进行电解产生氧化剂和消毒剂。在电极以及氧化剂的作用下,有机物被氧化,污水中的细菌被杀死,从而达到净化污水的目的。
生化法必须进行细菌的培养并进行必要的维护，能够在一定程度上分解有机物，但在深度处理有机物，特别是处理有毒有机物方面存在着不足和缺陷;单纯的物理-化学方法也只能通过分离手段使部分有机物脱离处水体，也不对污水进行深度处理;电化学法近几年成为研究热点，该方法对有机物的分解效率高，速度快，氧化程度高，但电极材料较为昂贵，制造工艺较为复杂，另外还需配置盐水电解。现有舰船污水处理装置的功能单一，处理效率低，成本高，不能满足舰船多功能的使用要求。
发明内容
本发明目的是提供一种舰船污水处理热泵，以解决现有技术存在的功能单一，处理效率低，成本高，不能满足舰船多功能使用要求的问题。
本发明的技术方案是：一种舰船污水处理热泵，其特征在于，包括水蒸汽压缩机、冷凝水储水箱、采暖换热器、制冷换热器、海水淡化蒸发器、污水蒸发器、真空泵、污水预处理装置、海水淡化盐水结晶装置、洗浴热水单元、饮用水生态再处理单元，水蒸汽压缩机将来自采暖换热器、海水淡化蒸发器和污水蒸发器蒸发出的水蒸气分别加压作为采暖换热器、海水淡化蒸发器和污水蒸发器的热源;制冷换热器的蒸汽输出到该采暖换热器内，该采暖换热器和制冷换热器分别通过控制阀门输出制热和制冷源;由水蒸汽压缩机加压的、流经制冷换热器和污水蒸发器的冷凝水汇聚到一凝水水箱，并输送到洗浴热水单元，与洗浴水换热后经冷凝水储水箱输送到该采暖换热器和制冷换热器进行蒸发;由水蒸汽压缩机加压的、流经海水淡化蒸发器的冷凝水输送到饮用水生态再处理单元;海水淡化蒸发器对海水进行蒸发，产生的海水卤水输送到海水淡化卤水结晶装置进行结晶处理;污水预处理装置将处理后的生活污水输送到污水蒸发器进行蒸发处理;该采暖换热器、制冷换热器、海水淡化蒸发器和污水蒸发器均与真空泵连接。
本发明的优点是：冬季可以制热、夏季可以制冷、可以海水淡化、发电、全年可洗浴的小型热泵机组，设备采用程序全自动控制，能效比COP可达29的综合热泵机组设备。运行费用低，如果陆地、海上舰船都采用此热泵将对国内的能源消耗将是革命性的局面，而且整套设备占用土地极少。