高效节能污水处理机

技术领域

本发明涉及污水处理设备技术领域，具体涉及一种高效节能污水处理机。

背景技术

在生产制造领域的工厂，其加工过程中需要消耗大量水资源，同时会产生大量的高盐质污水，高盐质污水中含有大量的Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等盐类物质，若直接排放到河流、池塘或水库后，会对水体造成严重污染。因此，为保护环境且节约水资源，现有技术中发明了专门用于处理工业污水的污水处理设备。

常见的污水处理设备一般利用化学处理法和生物处理法，其中化学处理法需要借助大量的反应仪器设备，其反应过程的工序繁琐且工艺复杂，导致污水处理的成本过高，且在化学反应的过程中容易产生其他非降解杂质和热量，从而产生二次污染的问题。生物处理法则借助微生物的降解、分解作用，将污水中的杂质降解完毕，这种通过微生物降解的处理方式速度慢，导致污水处理效率低，同时微生物对生存环境的需求较高，普通的污水池一般难以满足该条件。基于此，以上两种处理方式均难以满足现代化生产制造领域的污水处理需求。

发明内容

为解决现有技术中污水处理设备的污水处理效率低且容易产生二次污染的问题，本发明提供了一种高效节能污水处理机。

一种高效节能污水处理机，其特征在于，包括：

污水处理主机，所述污水处理主机包括中水池、第一循环系统和第二循环系统，所述中水池分别和所述第一循环系统、所述第二循环系统通过第一管路连通，所述第一管路用于供水循环流通，所述中水池用于为所述第一循环系统提供冷源，且为所述第二循环系统提供热源；

第一污水池，所述第一污水池和所述第一循环系统连接，所述第一循环系统用于对所述第一污水池进行降温处理；

第二污水池，所述第二污水池和所述第二循环系统连接，所述第二循环系统用于对所述第二污水池进行预加热处理。

进一步地，所述第一污水池和所述第二污水池之间通过第二管路连通，且所述第二管路上设有水泵，所述水泵用于提供污水从所述第一污水池通向所述第二污水池的作用引力。

进一步地，还包括蒸发设备，所述蒸发设备通过管道和所述第二污水池连通，所述第二污水池用于向所述蒸发设备提供预加热处理后的污水。

进一步地，还包括第三循环系统，所述第三循环系统通过管道和所述蒸发设备连通，所述第三循环系统用于向所述蒸发设备提供热风。

进一步地，所述第一循环系统包括第一冷凝器和第一蒸发器，所述第一冷凝器和所述中水池相连通，所述第一蒸发器和所述第一污水池相连通，所述中水池用于为所述第一冷凝器提供冷源，所述第一蒸发器用于所述第一污水池的降温处理。

进一步地，所述第二循环系统包括第二蒸发器和第二冷凝器，所述第二蒸发器和所述中水池相连通，所述第二冷凝器和所述第二污水池相连通，所述中水池用于为所述第二蒸发器提供热源，所述第二冷凝器用于所述第二污水池的预加热处理。

进一步地，所述第三循环系统包括第三蒸发器和第三冷凝器，所述第三蒸发器和所述中水池相连通，所述第三冷凝器和所述第三污水池相连通，所述中水池用于为所述第三蒸发器提供热源，所述第三冷凝器用于产生热风。

进一步地，所述第三循环系统还包括大功率风机，所述大功率风机和所述第三冷凝器相邻设置，常温风在所述大功率风机的作用力下穿过所述第三冷凝器从而变成热风。

进一步地，所述第一循环系统、第二循环系统和第三循环系统均设有高效压缩机，且所述高效压缩机分别设置在所述第一冷凝器和所述第一蒸发器之间、所述第二蒸发器和所述第二冷凝器之间以及所述第三蒸发器和所述第三冷凝器之间。

进一步地，所述第一循环系统、第二循环系统和第三循环系统均设有电子膨胀阀和过滤元件，所述电子膨胀阀和所述过滤元件串联设置在所述第一冷凝器和所述第一蒸发器之间、所述第二蒸发器和所述第二冷凝器之间以及所述第三蒸发器和所述第三冷凝器之间。

本发明提供的高效节能污水处理机包括污水处理主机、第一污水池和第二污水池，第一污水池和第二污水池均装设有待处理的污水。污水处理主机包括中水池、第一循环系统和第二循环系统，中水池设有供水循环流动的容纳空间，其中低温水流动至和第一循环系统的连接部分，和第一循环系统中该连接部分的制冷剂换热以提供冷源；换热完成后的水温度升高，高温水流动至和第二循环系统的连接部分，和第二循环系统中该连接部分的制冷剂换热以提供热源；换热完成后的水温度降低，低温水重新流动到第一循环系统的连接部分处，从而完成中水池的一个水路循环，也即中水池作为热量传输载体，将中水池和第一循环系统连接部分处的热量输送到中水池和第二循环系统的连接部分处。

第一污水池和第一循环系统连接，第一循环系统的制冷剂和中水池换热完毕后变成低温制冷剂，低温制冷剂再和第一污水池中的污水完成热交换，使第一污水池中的污水温度降低，从而使盐质在污水中的饱和溶解度降低，达到超饱和状态后污水中的盐结晶析出固体盐，达到盐和水分离的效果。第二污水池和第二循环系统连接，第二循环系统的制冷剂和中水池换热完毕后变成高温制冷剂，高温制冷剂再和第二污水池中的污水完成热交换，使第二污水池中的污水温度升高，完成第二污水池的预加热处理，减小下一步污水的蒸发分离操作的设备负担。

因此，本发明通过中水池中的水路分别为第一循环系统提供冷源、第二循环系统提供热源，进而使第一污水池的污水温度降低、第二污水池的污水温度升高，以完成第一污水池的降温析盐操作和第二污水池的升温预加热处理。通过以上各个循环系统热量交换以及高盐质污水的物理特性，最终完成污水中的盐水分离，热交换效率高从而使污水处理效率高。同时，处理的过程中不会产生其他杂质及热量，也即不会产生二次污染问题。

附图说明

图1是本发明的高效节能污水处理机的示意图；

图2是本发明的中水池、第一循环系统和第二循环系统的示意图；

图3是本发明的中水池、第一循环系统和第一污水池的示意图；

图4是本发明的中水池、第二循环系统、第二污水池和蒸发设备的示意图；

图5是本发明的第三循环系统和蒸发设备的示意图；

附图标记说明：1、污水处理主机；2、中水池；3、第一循环系统；301、第一冷凝器；302、第一蒸发器；4、第二循环系统；401、第二蒸发器；402、第二冷凝器；5、第一污水池；6、第二污水池；7、水泵；8、蒸发设备；9、第三循环系统；901、第三蒸发器；902、第三冷凝器；10、高效压缩机；11、电子膨胀阀；12、过滤元件；13、大功率风机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1和图2所示，根据本发明的实施例，高效节能污水处理机包括污水处理主机1，该污水处理主机1包括中水池2、第一循环系统3和第二循环系统4。其中，中水池2分别和第一循环系统3、第二循环系统4通过第一管路连通，第一管路用于供水循环流通；中水池2用于为第一循环系统3提供冷源，且为第二循环系统4提供热源。具体来说，中水池2设有供水循环流动的容纳空间，水在中水池2中循环流动以形成水路循环。其中，低温水流动至和第一循环系统3的连接部分，和第一循环系统3中该连接部分的制冷剂换热来为其提供冷源；换热完成后的水温度升高，高温水流动至和第二循环系统4的连接部分，和第二循环系统4中该连接部分的制冷剂换热来为其提供热源；换热完成后的水温度降低，低温水重新流动到第一循环系统3的连接部分处，从而完成中水池2的一个水路循环，也即用中水池2作为热量传输载体，将第一循环系统3处的热量输送到第二循环系统4处。

高效节能污水处理机还包括第一污水池5，第一污水池5和第一循环系统3连接，且第一循环系统3用于对第一污水池5进行降温处理。具体来说，第一污水池5用于通入并装设待分离处理的污水，第一污水池5和第一循环系统3连接，第一循环系统3的制冷剂和中水池2换热完毕后变成低温制冷剂，低温制冷剂再和第一污水池5中的污水完成热交换，使第一污水池5中的污水温度降低，从而使盐质在污水中的饱和溶解度降低，达到超饱和状态后污水中的盐结晶析出固体盐，达到盐和水分离的效果。

高效节能污水处理机还包括第二污水池6，第二污水池6和第二循环系统4连接，且第二循环系统4用于对第二污水池6进行预加热处理。具体来说，第二污水池6也用于通入并装设待分离处理的污水，第二污水池6和第二循环系统4连接，第二循环系统4的制冷剂和中水池2换热完毕后变成高温制冷剂，高温制冷剂再和第二污水池6中的污水完成热交换，使第二污水池6中的污水温度升高，完成第二污水池6的预加热处理，减小下一步污水在蒸发设备中的蒸发分离操作的设备负担。

总的来说，本发明通过中水池2中的水路分别为第一循环系统3提供冷源、第二循环系统4提供热源，进而使第一污水池5的污水温度降低、第二污水池6的污水温度升高，以完成第一污水池5的降温析盐操作和第二污水池6的升温预加热处理。通过以上各个循环系统热量交换以及高盐质污水的物理特性，最终完成污水中的盐水分离，热交换效率高从而使污水处理效率高。同时，处理的过程中不会产生其他杂质及热量，也即不会产生二次污染问题，彻底解决现有技术中污水处理设备的污水处理效率低且容易产生二次污染的问题。

参见图1所示，在本发明的其中一个实施例中，第一污水池5和第二污水池6之间通过第二管路连通，且第二管路上设有水泵7，水泵7用于提供污水从第一污水池5通向第二污水池6的作用引力。具体而言，第一污水池5和第一循环系统3中的低温制冷剂换热后温度降低(具体为降至10℃以下)，达到超饱和状态的固体盐从污水中结晶析出，实现盐水分离。与此同时，将结晶析出的固体盐过滤取出，而部分污水则通过第二管路上设置的水泵7抽到第二污水池6处，进行预加热处理。第一污水池5中整个结晶析出和污水抽调两个操作为动态且连续不间断的过程，如此反复，盐质不断结结晶析出，而水则不断蒸发减少并抽至第二污水池6处，最终完成全部的盐水分离。

在本发明的另一个实施例中，高效节能污水处理机还包括蒸发设备8，蒸发设备8通过管道和第二污水池6连通，且第二污水池6用于向蒸发设备8提供预加热处理后的污水。具体来说，蒸发设备8和第二污水池6连通，经过第二污水池6预加热处理后的污水流至蒸发设备8的中部，然后和蒸发设备8底部通入的热风充分接触完成换热，污水在高温环境下水分蒸发，而固体盐则析出并掉落至蒸发设备8的底部，从而完成盐水分离。经过预加热处理的污水具有一定的温度，此时再通入蒸发设备8中，可大幅降低蒸发设备8的蒸发温度要求，减小蒸发设备的负担，从而减少蒸发处理的时间，提高设备的蒸发效率。可选择地，蒸发设备8为竖直设置的蒸发塔，蒸发塔为化工反应领域的一种常用设备。

更进一步地，高效节能污水处理机还包括第三循环系统9，第三循环系统9通过管道和蒸发设备8连通，且第三循环系统9用于向蒸发设备8提供热风。具体来说，常温空气和第三循环系统9热交换后变成高温空气，也即形成热风。产生的热风通过管道进入蒸发设备8的底部，由于其物理特性会自然上升，在上升的过程中和蒸发设备8中部通入的预加热处理后的污水充分接触完成换热，从而使通入蒸发设备8的污水中的水不断蒸发减少，而盐则不断结晶析出掉落，最终完成全部的盐水分离。通过热风和污水直接接触换热的设计方式，可以减少因换热管等媒介传热而产生的热量损失，大幅提高换热效率，进而提高污水处理效率。

参见图3所示，根据本发明的其中一个实施例，第一循环系统3包括第一冷凝器301和第一蒸发器302，第一冷凝器301和中水池2相连通，第一蒸发器302和第一污水池5相连通。其中，中水池2用于为第一冷凝器301提供冷源，而第一蒸发器302则用于第一污水池5的降温处理。具体来说，第一冷凝器301和中水池2相连通，二者形成一个水路循环；第一蒸发器302和第一污水池5相连通，二者形成另一个水路循环。在第一个水路循环中，中水池2的低温的水从其出水口通过管路流向第一冷凝器301的进水口从而进入第一冷凝器301，和第一冷凝器301换热后变成较高温的水，然后从第一冷凝器301的出水口流出通过管路流向中水池2的进水口从而流回中水池2，完成第一个水路循环的整个过程。同理，在第二个水路循环中，第一蒸发器302和第一污水池5也设有相应的两组进水口和两组出水口，且各组进出水口相互对应，水在第一蒸发器302和第一污水池5之间循环流动形成第二个水路循环，具体流路和上述第一个水路循环一致，此处不再赘述。总体而言，第一蒸发器302通过该第二个水路循环带走第一污水池5中高盐质污水的热量，使其温度降至-10℃以下(此温度范围下的大部分盐能够从污水中析出)，从而使盐质在水中的饱和溶解度降低，达到超饱和状态后污水中的盐结晶析出固体盐，达到盐和水分离的效果，完成污水处理。

参见图4所示，根据本发明的其中一个实施例，第二循环系统4包括第二蒸发器401和第二冷凝器402，第二蒸发器401和中水池2相连通，第二冷凝器402和第二污水池6相连通。其中，中水池2用于为第二蒸发器401提供热源，而第二冷凝器402则用于第二污水池6的预加热处理。具体来说，第二蒸发器401和中水池2相连通，二者形成一个水路循环；第二冷凝器402和第二污水池6相连通，二者形成另一个水路循环，这两个水路循环和上述实施例的原理类似，具体流路不在赘述。其中，中水池2中温度较高的水通过管路流向第二蒸发器401，和第二蒸发器401的换热管内的低温制冷剂完成热交换后变成较低温的水，然后通过管路中重新回到中水池2中，完成该部分的一个水路循环。同时，在第二蒸发器401的换热管完成换热后的高温制冷剂通过第二个水路循环和第二污水池6中的污水完成换热，使其温度升高，最终完成第二污水池6的预加热处理。总的来说，就是通过第一个水路循环，将中水池2中热水的热量传递给第二蒸发器401中的低温制冷剂；再通过第二个水路循环，将第二冷凝器402中高温制冷剂的热量传递给第二污水池6，使第二污水池6的温度升高。

参见图5所示，根据本发明的其中一个实施例，第三循环系统9包括第三蒸发器901和第三冷凝器902，第三蒸发器901和中水池2相连通，第三冷凝器902和第三污水池6相连通。其中，中水池2用于为第三蒸发器901提供热源，第三冷凝器902则用于产生热风。具体来说，现有技术中通常通过常温空气作为热源，在蒸发器换热后的高温制冷剂再在冷凝器中和常温风换热，以形成热风，这样的设计方式容易受到环境因素的影响，供热极其不稳定。而本发明的第三循环系统9，通过第三蒸发器901和中水池2相连通，使二者形成一个水路循环，将中水池2的热量传递给第三蒸发器901中的低温制冷剂使其温度升高，然后高温制冷剂流动到第三冷凝器902，和穿过第三冷凝器902的常温空气换热，使其变成高温空气，也即形成热风吹出。总的来说，就是利用中水池2中的热水作为热源，第三蒸发器901和第三冷凝器902中的制冷剂作为热量传输的中间载体，从而将经过第三冷凝器902的常温空气变成高温空气，以形成用作蒸发的热风。这样的设计方式可使第三冷凝器902的换热效率高，且中水池2中的热水作为热源能够稳定供热，不易受到环境因素的影响，解决现有技术中污水处理设备热风形成的设计方式容易受到环境因素的影响，导致供热极其不稳定的问题。

更进一步地，第三循环系统9还包括大功率风机13，大功率风机13和第三冷凝器902相邻设置，常温风在大功率风机13的作用力下穿过第三冷凝器902从而变成热风。具体来说，若只通过空气的自然流动，穿过第三冷凝器902的空气流量过小，无法形成大流量且相对稳定的高温空气，也即热风。因此，在第三冷凝器902的前端设置大功率风机13，大功率风机13开启时，常温空气在大功率风机13的引力作用下，顺着管道进入蒸发设备8的底部。进入蒸发设备8底部的热风由于其物理特性会自然上升，在上升的过程中和污水充分接触完成换热，从而使污水中的水不断蒸发减少，而盐则不断结晶析出，最终完成全部的盐水分离。

参见图3-图5所示，根据本发明的实施例，第一循环系统3、第二循环系统4和第三循环系统5均设有高效压缩机10，且高效压缩机10分别设置在第一冷凝器301和第一蒸发器302之间、第二蒸发器401和第二冷凝器402之间以及第三蒸发器901和第三冷凝器902之间。具体而言，高效压缩机10设置在三个循环系统的蒸发器和冷凝器之间，用作制冷剂气体的压缩功能，使从蒸发器换热管中流过来的高温低压制冷剂气体变成高温高压制冷剂气体，然后排出至冷凝器的换热管中。以其中的第一循环系统3为例：第一蒸发器302中的低温制冷剂和第一污水池5完成换热后，变成高温低压制冷剂气体→高温低压制冷剂气体从高效压缩机10的进气口通入，完成压缩后从高效压缩机10的排气口排出，变成高温高压制冷剂气体→进入第一冷凝器301和中水池2中的低温污水完成换热。第二循环系统4和第三循环系统5的制冷剂流路和第一循环系统3相同，此处不再赘述。

参见图3-图5所示，根据本发明的实施例，第一循环系统3、第二循环系统4和第三循环系统5均设有电子膨胀阀11和过滤元件12，电子膨胀阀11和过滤元件12串联设置在第一冷凝器301和第一蒸发器302之间、第二蒸发器401和第二冷凝器402之间以及第三蒸发器901和第三冷凝器902之间。具体来说，电子膨胀阀11和过滤元件12串联设置在三个循环系统的蒸发器和冷凝器之间，用作制冷剂的膨胀降压功能，使从冷凝器换热完毕的液态制冷剂压力降低，变成气液两相状态，然后输送至蒸发器中。同样的，以其中的第一循环系统3为例：第一冷凝器301中的高温和中水池2完成换热后，变成高压的液态制冷剂→高压的液态制冷剂在电子膨胀阀11的膨胀降压作用下变成气液两相状态的制冷剂→气液两相状态的制冷剂进入第一蒸发器302和第一污水池5完成换热。第二循环系统4和第三循环系统5的制冷剂流路和第一循环系统3相同，此处不再赘述。

此外，第一循环系统3、第二循环系统4和第三循环系统5管路中的制冷剂在和其中的冷凝器换热后会夹杂有换热管中的杂质，过滤元件12则用于过滤该杂质，保证流经各个循环系统中冷凝器的冷媒的换热质量和效率。

综上所述，本发明通过中水池2中的水路分别为第一循环系统3提供冷源、第二循环系统4提供热源、第三循环系统9提供热源，进而使第一污水池5的污水温度降低、第二污水池6的污水温度升高、第三循环系统9形成热风，以完成第一污水池5的降温析盐操作、第二污水池6的升温预加热处理和蒸发设备8的热风形成。通过以上各个循环系统热量交换以及高盐质污水的物理特性，最终完成污水中的盐水分离，热交换效率高从而使污水处理效率高。同时，处理的过程中不会产生其他杂质及热量，也即不会产生二次污染问题。

当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。