申请日2021.01.21
公开（公告）日2021.05.25
IPC分类号C02F1/22
摘要
本发明涉及一种利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的装置及方法、应用，属于污水处理领域，包括：内冷滚筒、外冷滚筒、第一水雾喷头、第二水雾喷头、内冷壁压辊、外冷壁压辊、内冷壁刮冰板、外冷壁刮冰板、冰体传送盘、驱动装置；所述内冷滚筒、外冷滚筒的横截面为圆环形，其内为中空结构，填充有冷却液；所述内冷滚筒、外冷滚筒中心还分别设置有转轴，所述转轴分别与驱动装置相连；所述外冷滚筒内含于所述内冷滚筒中，本发明采用嵌套式双滚筒高效连续制冰‑脱冰‑传冷的装置以低温冷冻相变结晶方式实现高盐废水的深度浓缩与分离,效率高，能耗低。
权利要求书
1.一种利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的装置，其特征在于，包括：内冷滚筒、外冷滚筒、第一水雾喷头、第二水雾喷头、内冷壁压辊、外冷壁压辊、内冷壁刮冰板、外冷壁刮冰板、冰体传送盘、驱动装置；所述内冷滚筒、外冷滚筒的横截面为圆环形，其内为中空结构，填充有冷却液；所述内冷滚筒、外冷滚筒中心还分别设置有转轴，所述转轴分别与驱动装置相连；所述外冷滚筒内含于所述内冷滚筒中，所述外冷滚筒外沿依次设置有第一水雾喷头、外冷壁刮冰板、外冷壁压辊，所述内冷滚筒内沿依次设置有第二水雾喷头、内冷壁刮冰板、内冷壁压辊；所述内冷壁刮冰板、外冷壁刮冰板下方对应设置有冰体传送盘。
2.如权利要求1所述的利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的装置，其特征在于，所述水雾喷头、所述内冷壁压辊、所述外冷壁压辊、所述内冷壁刮冰板、所述外冷壁刮冰板、所述冰体传送盘均设于所述内冷滚筒腔体内且所述外冷滚筒外壁外侧及内冷滚筒腔体底部浓缩液水体液面以上位置。
3.如权利要求1所述的利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的装置，其特征在于，所述外冷滚筒底部部分外壁浸入所述内冷滚筒腔体底部浓缩液水体液面以下位置。
4.如权利要求1所述的利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的装置，其特征在于，所述内冷滚筒腔体一端设有至少一个排液口。
5.如权利要求1所述的利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的装置，其特征在于，所述内冷壁刮冰板通过连接其上的内冷壁刮冰板固定杆固定在所述内冷滚筒腔体内部并以一定角度与所述内冷滚筒内壁保持极短的间距；所述外冷壁刮冰板通过连接其上的外冷壁刮冰板固定杆固定在所述外冷滚筒腔体内部并以一定角度与所述外冷滚筒外壁保持极短的间距。
6.如权利要求1所述的利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的装置，其特征在于，所述冰体传送盘固定在所述内冷滚筒腔体内部，所述冰体传送盘安装有隔板以分隔所述内冷壁刮冰板从所述内冷滚筒内壁刮下的冰水混合物与所述外冷壁刮冰板从所述外冷滚筒外壁刮下的冰水混合物，并将两种冰水混合物输送至所述内冷滚筒腔体一端的冰体输出口处，最终将两种冰水混合物传送至设于所述内冷滚筒腔体外的冰水分离机。
7.如权利要求1所述的利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的装置，其特征在于，所述内冷滚筒1腔体底部浓缩液水体液面以下位置设置有多个电吸附管。
8.如权利要求7所述的利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的装置，其特征在于，所述电吸附管包括内芯通道、内孔网板、内置吸附材料、中芯通道、中置吸附材料、外孔网板、外置吸附材料；所述内芯通道位于所述电吸附管中心，由内孔网板卷成筒状包围形成，所述内芯通道一端通过管路连接内芯电磁阀的一端，所述内芯电磁阀另一端通过管连接高浓度臭氧水发生器；所述中芯通道位于所述电吸附管内孔网板与所述外孔网板之间的环状空间内，所述中芯通道一端通过管路连接三通管路的一端，所述三通管路另两端分别通过管路连接淡液电磁阀与浓液电磁阀的一端，所有电磁阀通过电缆连接电磁阀控制器，所述淡液电磁阀另一端通过管路连接至淡液集水箱，所述浓液电磁阀另一端通过管路连接至浓液集水箱。
9.一种利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的方法，其特征在于，包括：
利用权利要求1-8任一项所述的装置对高含盐废水进行低温冷冻，并使冰水固液分离。
10.权利要求1-8任一项所述的装置在食品、化工、制药领域中的应用。
说明书
一种利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的装置及方法、 应用
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及通过低温相变结晶实行有机物和无机盐从冰水混合物中分离的技术，特别涉及一种内套式双滚筒高效连续制冰-脱冰-传冷的装置及实现其效果的方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
冷冻浓缩是利用冰与水溶液之间的固液相平衡原理，将水以固态方式从溶液中去除的一种浓缩方法。冷冻浓缩是一种非常古老的方法，在食品、化工、制药等领域，浓缩会经常使用冷冻结晶技术实现对各类果汁、药剂及溶液的浓缩提纯效果，与膜浓缩、蒸发浓缩相比，冷冻浓缩具有通用性强、浓缩比例高、无二次污染、无结垢堵塞、无压力无危险、无腐蚀、成本低廉的优势，尤其适合对高含盐高浓度的溶液进行持续的深度浓缩，大幅降低对高含盐废水的处理成本和难度。
但是冷冻结晶对不同相反应物(溶液)的形成条件和效果有很大差异，同时为了实现低能耗、高效的结晶分离，往往对全过程的传导要求很高，现有的冷冻浓缩工艺设备和实施方式基本上都是利用传统的制冰工艺和设备，而实际上针对高盐废水的冷冻浓缩与传统的制冰工艺有着巨大的差别，高盐废水的冷冻浓缩工艺如果实现连续低成本，就需要在整个处理过程中实现无间断的高效热传导，而冰体形成后附着在传导介质表面形成越来越厚的冰膜，冰膜会降低传导的效率，降低成冰效率，增加制冰成本；同时高含盐废水形成的冰晶对晶液的分离技术要求更高，溶液的黏度越大，分离越困难，冰晶的夹带损失也越大；与传统制冰工艺单纯追求制冰效率不同，针对高含盐废水的深度浓缩的目的是形成溶液中的水与溶解其中的有机物、无机盐的分离，因此能否在适当成冰状态下，分离形成最小体积且富集有无机盐的浓缩液是能否低成本实现针对高含盐废水深度浓缩的关键。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种利用低温冷冻相变结晶技术实现高盐废水深度浓缩的装置及利用所述装置有效解决背景技术中问题的方法。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的装置，包括：内冷滚筒、外冷滚筒、第一水雾喷头、第二水雾喷头、内冷壁压辊、外冷壁压辊、内冷壁刮冰板、外冷壁刮冰板、冰体传送盘、驱动装置；所述内冷滚筒、外冷滚筒的横截面为圆环形，其内为中空结构，填充有冷却液；所述内冷滚筒、外冷滚筒中心还分别设置有转轴，所述转轴分别与驱动装置相连；所述外冷滚筒内含于所述内冷滚筒中，所述外冷滚筒外沿依次设置有第一水雾喷头、外冷壁刮冰板、外冷壁压辊，所述内冷滚筒内沿依次设置有第二水雾喷头、内冷壁刮冰板、内冷壁压辊；所述内冷壁刮冰板、外冷壁刮冰板下方对应设置有冰体传送盘。
为解决上述的问题，本发明提供了一种以内套式双卧式滚筒连续制冰-脱冰-传导工艺装置及方法。所述水雾喷头将水雾喷射到所述内冷滚筒内壁及外冷滚筒外壁上，所述内冷滚筒内壁及外冷滚筒外壁温度均低于0℃，部分水通过热传导形成冰体，裹附在所述内冷滚筒内壁及外冷滚筒外壁之上，在此冰体形成过程中成冰溶液中的有机物及无机盐被排斥，与另一部分水形成浓缩液在重力作用下聚集在所述内冷滚筒内壁底部腔体内，形成浓缩液水体。
同时，所述外冷滚筒绕筒体轴线做圆周运动，所述外冷滚筒底部浸入所述内冷滚筒腔体底部积液中，浓缩液水体上层部分水会在与所述外冷滚筒外壁的接触中，在剧烈的热传导过程中开始形成冰体，裹附在所述外冷滚筒外壁上，该位置随所述外冷滚筒继续做圆周运动一定时间脱离液面后旋转至所述水雾喷头形成有效水雾喷射的位置，所述外冷滚筒外壁形成较厚冰体，该位置随所述外冷滚筒继续做圆周运动达到所述外冷滚筒与所述外冷壁压辊接触位置完成一轮脱冰-传冷-制冰循环。在此冰体形成过程中成冰溶液中的有机物及无机盐被排斥，在重力作用下聚集在所述内冷滚筒内壁底部腔体内，形成高浓缩液水体。
于此同时，所述内冷滚筒绕筒体轴线做圆周运动，所述内冷滚筒部分内壁向下运动浸入所述内冷滚筒腔体底部浓缩液水体中，高浓缩液水体底部部分水会在与所述内冷滚筒外壁的接触中，在剧烈的热传导过程中开始形成冰体，裹附在所述内冷滚筒内壁上，该位置随所述内冷滚筒继续做圆周运动一定时间脱离液面后旋转至所述水雾喷头形成有效水雾喷射的位置，所述外冷滚筒外壁形成较厚冰体，该位置随所述外冷滚筒继续做圆周运动达到所述外冷滚筒与所述外冷壁压辊接触位置完成一轮脱冰-传冷-制冰循环。在此冰体形成过程中成冰溶液中的有机物及无机盐被排斥，在重力作用下聚集在所述内冷滚筒内壁底部腔体内，形成超浓缩液水体。
受重力影响，所述从外冷滚筒绕筒体刮下的冰体较之从内冷滚筒绕筒体刮下的冰体含有机物和无机盐的含量更低，而体积大为减少的超浓缩液水体中的有机物和无机盐的含量大幅增加，已经非常难以形成结晶，但接近饱和溶液的状态其非常有利于后期经过高级氧化去除有机物，最后通过蒸发完成无机盐析出，最大限度的提高了针对高盐废水处理效率，节约了处理成本与能耗。
本发明的第二个方面，提供了一种利用低温相变结晶深度浓缩高含盐废水的方法，包括：利用任一上述的装置对高含盐废水进行低温冷冻，并使冰水固液分离。
本发明的嵌套式双滚筒高效连续制冰-脱冰-传冷的装置以低温冷冻相变结晶方式实现高盐废水的深度浓缩与分离，在内冷滚筒腔体内内置了一个外冷滚筒，内冷滚筒腔体内与外冷滚筒在电机驱动下绕其圆柱状筒体轴线做圆周旋转运动，从所述外冷滚筒绕筒体刮下的冰体较之从所述内冷滚筒绕筒体刮下的冰体含有机物和无机盐的含量更低，而体积大为减少的超浓缩液水体中的有机物和无机盐的含量大幅增加，已经非常难以形成结晶，但接近饱和溶液的状态其非常有利于后期经过高级氧化去除有机物，最后通过蒸发完成无机盐析出，最大限度的提高了针对高盐废水处理效率，节约了成本与降低能耗。
本发明的第三个方面，提供了任一上述的装置在食品、化工、制药领域中的应用。
由于本发明的装置处理效率高，能耗低，因此，有望在食品、化工、制药领域中得到广泛的应用。
本发明的有益效果在于：
(1)该嵌套式双滚筒高效连续制冰-脱冰-传冷的装置以低温冷冻相变结晶方式实现高盐废水的深度浓缩与分离，在内冷滚筒腔体内内置了一个外冷滚筒，内冷滚筒腔体内与外冷滚筒在电机驱动下绕其圆柱状筒体轴线做圆周旋转运动，从所述外冷滚筒绕筒体刮下的冰体较之从所述内冷滚筒绕筒体刮下的冰体含有机物和无机盐的含量更低，而体积大为减少的超浓缩液水体中的有机物和无机盐的含量大幅增加，已经非常难以形成结晶，但接近饱和溶液的状态其非常有利于后期经过高级氧化去除有机物，最后通过蒸发完成无机盐析出，最大限度的提高了针对高盐废水处理效率，节约了成本与降低能耗。
(2)本发明整个装置结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统的分离浓缩方式处理成本降低30％-70％。
（发明人：张芮青）