[0001] 本发明涉及一种水处理装置和方法， 特别是涉及一种海水淡化装贾和方法。

背景技术

[0002] 水资源短缺已成为 21世纪人类面临的重大问题。 我国水资源形势更加不容乐观， 作 为世界上 13个贫水国之一， 人均水资源年占有量只相当于世界平均值的 1 /4， 缺水城 国城市的 2/3。 中国工程院 2000年 7月提出的《21世纪中国可持续发展水资源战略 研究》 i!i 告指出， 到 2010年中国的缺水量将达到 1000亿立方米， 至 2030年， 缺水量仍将^干这 ¾ 值。 发展海水淡化事业， 向海洋索取淡水己经成为世界各国的共同发展 趋势。 我 W很多^ ) 、 军舰和岛屿上自产淡水的需求也十分迫切， 因此小型高效的海水淡化装賈也加有应川前.^ ' 阔的市场领域。

[0003] 目前海水淡化技术以蒸馏法为主导， 蒸馏淡化过程中由热源加热海水使其沸腾 . 然后凝结成淡水， 该过程除各种水泵电机需要电力外， 还需有热源， 常用的热源^蒸 、 ；!¾ 水、 太阳能、 地热水和废热气等。

[0004] 目前应用最广泛的蒸熘技术有多级闪蒸 (MSF)、 多效蒸馏 (MED)等。 多级闪蒸蒸馏汰 j 水淡化技术能耗较高， 并且结诟和腐蚀问题严重。 低温多效蒸馏法海水淡化技术近^来 ^ 较快， 较成熟的多效蒸馏系统都使用降膜蒸发的方法 ， 主要采用圆管降膜蒸发或 ¾人 板 Γ 膜蒸发的形式， 但是其系统耗材量大， 体积较大， 初投资高， 而且对热源有一定 ^: 求， 要求其最高蒸发温度不超过 70°C， 否则结垢问题严重， 影响系统性能。 发明内容

[0005]针对上述问题， 本发明的目的是提出一种不受结垢影响、 蒸发温度高的水处现装 Ή ίΠ 方法。

[0006] 为实现上述目的， 本发明采取以下技术方案：

[0007] 一种水处理装置， 包括筒体、 冷凝器、 冷凝水收集装置、 换热器、 喷淋装: WJlii . 所述冷凝器、 喷淋装置和填料设置在所述筒体中， 待处理的水被引入所述换热器中 热源^ 热， 然后通过所述喷淋装置喷淋至所述填料表面部 分蒸发为水蒸气， 未蒸发的水流 ·ί水 部， 所述水蒸气被引导至所述冷凝器与冷却水进行 热交换被凝结为冷凝水。

[0008] 以及一种水处理方法， 其包括以下步骤： 对待处理的水进行加热； 将加热 / i lK'r处. 水喷淋至填料表面， 使之蒸发为水蒸汽。

[0009]所述水处理方法， 还包括以下步骤： 使从填料中蒸发的水蒸汽凝结为冷凝水； 和收 所述冷凝水。

[0010] 所述热源为太阳能、 地热能、 风能、 工业余热、 直燃热水和烟气中的一种。

[ooi i] 所述冷凝器和 /或换热器可以是板翅式、 翅片管式、 可拆板式、 整体板式、 列 ΐ' Κ: 式散热器中的一种。

[0012] 所述冷凝器可包括风机。

[0013] 所述喷淋装置也可包括风机。

[0014]所述填料可以是格栅填料、 波纹填料、 脉冲填料、 拉西环填料、 鲍尔环填料、 阶梯 J！、 填料、 胡鞍填料、 矩鞍填料、 金属环矩鞍填料或球形填料中的一种或多种。

[0015] 所述筒体可以是立式或卧式。

[0016]所述筒体的布置方式可以为多筒， 在多筒布置方式中， 可以采用多级或多效形式， (\ . 多级或多效形式中， 还可进一步采用串联或者并联形式。

[0017] 所述筒体采用负压， 以利于高温状态下的待处理的水蒸发。

[0018] 在以上技术方案中， 由于其蒸发过程采用换热器和填料分离的方式 ， 前 进行 ί , 后者进行传质， 即待处理的水在换热器中吸收热量， 然后经喷淋装置喷淋后在比表 lilliWW入 的填料表面进行蒸发， 填料处于负压筒体中。 由于传热传质分离， 可以充分发挥埙料比 积大的特点提高蒸发效率， 同时填料表面的微小特殊结构也有利于过热的 水进行核态沸 ： 此外， 由于传热传质分离， 可以使用各种紧凑^换热器提高换热效率， 减小系统体枳： 强化 冷凝换热， 冷凝器采用多翅片紧凑式换热器， 辅以风机进行强迫对流， 提高换热效 4 ⁽ ， ； 个 系统体积。

[0019] 本发明由于采取以上技术方案， 其具有以下优点：

[0020] 1、 克服传统系统高温下易结垢的问题。 传统海水淡化系统结垢主要原丙 ¾传热传^ 同时进行时， 海水蒸发时盐分会逐渐聚集在蒸发表面， 高温下尤为严重。 而本系 统¾川 传质分离的形式， 利用规整填料单独进行蒸发， 盐分的沉积主要在填料表面， 这不 ^ ^响^ 环流动及系统换热性能。

[0021] 2、 蒸发、 冷凝效率高， 系统体积小， 结构紧凑。 上述所述系统采用的填料比 ^ lin ft; 大， 其表面的微小结构会成为较高温度下海水核态 沸腾的汽化核心， 进一歩提 蒸发效牛 冷凝器可采用多翅片紧凑式换热器， 提高冷凝效率， 进一步减小系统体积。

[0022] 3、 本发明在冷凝时使蒸气在多翅片紧凑式换热器 表面进行强迫对流换热， 强化换 ¾ 效率， 有利于提高单位体积的产水量。 说 明 书

[0023] 4、 本发明的热源灵活， 可选用包括燃煤、 燃气、 燃油以及太阳能和电加热所产 热水， 同时也可使用工业中各种锅炉、 加热炉、 燃烧炉、 冶炼炉、 煤气炉、 热力装 ϊ 产' i : il:J 烟气余热。

[0024] 本发明的水处理装置和方法不仅可用于海水淡 化， 同样也可用于污水和 ί咸水 i'r;j处 理， 从污水或苦咸水中提取清洁、 卫生的蒸镏水， 实现水资源的再回收利用。

附图说明

[0025] 图 1是单桶单效立式水处理装置结构示意图

[0026] 图 2是单桶多级并联立式水处理装置结构示意图

[0027] 图 3是单桶单效卧式水处理装置结构示意图

[0028] 图 4是双桶单效水处理装置结构示意图

[0029] 图 5是多桶多级并联水处理装置结构示意图

[0030] 图 6是多桶多级串联水处理装置结构示意图

[0031] 图 7是另一种多桶多级串联水处理装置结构示意� �

[0032] 图 8是多桶多效并联水处理装置结构示意图

[0033] 图 9是多桶多效串联水处理装置结构示意图

[0034] 图 10是另一种多桶多效串联水处理装置结构示意� ��

[0035] 图 11是单桶喷淋冷凝单效立式水处理装置结构示� ��图

具体实施方式

[0036] 1、 一种单桶单效立式水处理装 '置

[0037]如图 1所示，包括风机（1、）筒体 (2)、冷凝器（3)、冷却水泵 (4)、冷凝水收集装 Ϊ'Ί: W )、 换热器 (5)、 喷淋装置（8)、 热源水泵 (6)和填料 (7)， 所述冷凝器 (3)、 喷淋装 ft': (8)、

(7)从高到低放置在所述筒体 (2)中， 待处理的水被引入所 述换热器 (5)中与热源换热， 然 通过所述喷淋装置 (8)喷淋至所述填料 (7)表面部分蒸发为水蒸气， 未蒸发的水 I I I筒休 ^ ^ 出与所述待处理的水混合,然后重新进入所述� �热器 (5)中与热源换热， 所述水蒸气被引' 3'·个 所述冷凝器 (3)与冷却水进行热交换被凝结为冷凝水流入到 冷凝水收集装賈（9)内， 待处川 在被引入换热器 (5)之前会有一部分通过排泄后排出。

[0038]可将进入所述换热器 (5)之前的所述待处理的水依次引入所述冷凝器 (3) , )Ή作所述 凝器 (3)的冷却水。

[0039] 2、 一种单桶多级并联立式水处理装置

[0040] 如图 2所示， 与实例 1不同之处在于， 从上至下依次排列的多组唢淋装 i¾ (8 l l」^ ^: : 说 明 书

(7)， 待处理的水被引入所述换热器（5)中与热源换� ��后， 同时分配到所述多组喷淋装 ϊ ( ) 喷淋和填料 (7)表面上， 多组喷淋水部分蒸发为水蒸气， 未蒸发的水流至筒体底部。

[0041] 3、 一种单桶单效卧式水处理装置

[0042]如图 3所示， 与实例 1不同之处在于， 筒体 (2)为卧式， 沿筒体（2)长度方向分为| ;「： 分， 中间由挡液装置（10)隔开， 一侧布置喷淋装置 (8)和填料（7)， 另一侧布 S冷凝器（： ί) , 机（1)。 .

[0043] 4、 一种双桶单效水处理装置

[0044] 如图 4所示， 包括第一筒体（12)、 第二筒体（13)、 冷凝器（3)、 冷凝水收柒装 ϊ'ϊ: (':) )、 再热器（11)、 换热器 (5)、 喷淋装置 (8)和填料 (7)， 所述冷凝器 (3)设實在所述 ¾ -- - 、 (！ 1 ) 中， 所述喷淋装置（8)和填料（7)设置在所述第二� �体（13)中， 待处理的水被引入所述换 (5)中与热源换热， 然后通过所述喷淋装置 (8)喷淋至所述填料 (7)表面， —部分水蒸发为水 气， 未蒸发的水则流至所述第二筒体（13)底部， 流出后与所述待处理的水混合， 然 新 JJi 入所述换热器 (5)中与热源换热， 所述水蒸气被引导至所述再热器（1 1 )与冷却水进行换热， 然 后被引导至所述冷凝器（3)与冷却水进行热交� ��被凝结为冷凝水， 流入到冷凝水收¾¾ '^ (^ 内。

[0045] 可将进入所述换热器（5)之前的所述待处理的� ��依次引入所述冷凝器（ 和所述 器（11)， 用作所述冷凝器 (3)和所述再热器（11)的冷却水。

[0046] 5、 多桶多级并联水处理装置

[0047] 如图 5所示， 包括第一筒体（12)、 冷凝水收集装置 (9)、 3个第二筒体（1 3)、 换热 (5)， 所述第一筒体中设有冷凝器 (3)， 所述第二筒体（13)内设有喷淋装覽 (8)和填料（7) _: f 'f 处理的水流经冷凝器（3)后， 进入所述换热器 (5)与热源换热， 从所述换热器（5)巾流 111 1 V 'Δ- 理的水分成 3路被分别引导至所述 3个第二筒体中的喷淋装置 (8)， 在各第二筒体（1 ¾屮. 处理的水经喷淋装置 (8)喷淋至填料 (7)表面 , 一部分水蒸发为水蒸气， 未蒸发的水经 H体 I 部流出；从第 i个第二筒体（13)底部流出的所述未蒸发的水� �来自所述冷凝器 (3)的 ·ί 处川；的 水混合后， 重新进入所述换热器（5)与热源换热， 从第 1个第二筒体底部流出的所述未^发的 水与来自所述换热器 (5)的待处理的水混合重新被导入该第 1个第二筒体中的喷淋装 W (H ) , 重新喷淋在该第 1个第二筒体的填料（7)表面； 从各第二筒体的填料（7)表面蒸发出來的 水蒸气经管道汇合后， 被引导至所述冷凝器 (3)与待处理的水进行热交换被凝结为冷¾水， ¼t 入到冷凝水收集装置（9)内。 从其他两个第二筒体未蒸发的水经筒体底部流 Ι Ι ΐ部分 去， 部分循环流回喷淋装置 (8)和填料 (7)。

[0048] 6、 多桶多级串联水处理装置 说 明 书

[0049] 如图 6所示， 包括第一筒体（12)、 冷凝水收集装置 (9)、 3个第二筒体（1 :0、 换热 (5) , 所述第一筒体（12)中设有冷凝器 (3)， 第二筒体（13)内设有喷淋装置 (8)和; 料（' ) : V:· 处理的水流经冷凝器 (3)后被导入所述换热器 (5)与热源换热， 然后依次被导入所述 3个:： . 筒体中， 在一个所述第二筒体（13)中， 来自前一个第二筒体 (13)的待处理的水通过唢淋¾ 7； (8)喷淋至填料（7)表面， 一部分水蒸发为水蒸气， 未蒸发的水经筒体底部流出作为进入 卜 个第二筒体（13)的待处理的水， 从最后一个第二筒体（13)底部流出的未蒸发的 水与来 ΙΊ所 冷凝器 (3)的待处理的水混合后 , 重新进入所述换热器 (5)与热源换热， 来 IS所述冷凝器（： 的待处理的水在进入所述换热器 (5)之前分出 2条支路，其中的第 1条支路连接至第 I 个 ¾ · 筒体的底部和所述第 2个第二筒体之间的管道， 使得从所述第 1个第二筒休的底部流出的 述未蒸发的水与来自所述冷凝器的待处理的水 混合后再进入所述第 2个第二筒体： 从 ^τ ί ： 筒体（13)的填料 (7)表面蒸发出来的所述水蒸气经管道汇合后被 引导至所述冷凝器（¾ :处 理的水进行热交换被凝结为冷凝水， 流入到冷凝水收集装置 (9)内。

[0050] 7、 另一种多桶多级串联水处理装置

[005.1 ] 如图 7所示， 包括第一筒体（12)、 冷凝水收集装置 (9)、 3个第二筒体（1 3)、 换

(5)， 所述第一筒体（12)中设有冷凝器（3)， 第二筒体（13)内设有喷淋装 覽（8)和填料（7) : i.i 处理的水流经冷凝器 (3)后被导入所述换热器（5)与热源换热， 然后依次被导入所述： 个 ":. . 筒体中， 在一个所述第二筒体（13)中， 来自前一个第二筒体（13)的待处理的水迎过喷 淋装 (8)喷淋至填料（7)表面， 一部分水蒸发为水蒸气， 未蒸发的水经筒体底部流出作为进入—卜 个第二筒体（13)的待处理的水， 从最后一个第二筒体（13)底部流出的未蒸发的 水 来 Π所 冷凝器 (3)的待处理的水混合后， 重新进入所述换热器 (5)与热源换热， 如此循环； 从 筒体（13)的填料 (7)表面蒸发出来的所述水蒸气经管道汇合后被 引导至所述冷凝器 (3) 待处 理的水进行热交换被凝结为冷凝水， 流入到冷凝水收集装置 (9)内。

[0052] 8、 多桶多效并联水处理装置

[0053]如图 8所示， 包括第一筒体（12)、 冷凝水收集装置 (9)、 3个第二筒体（Π)、 ： ;个1 器 (1 1)和换热器 (5) , 所述第一筒体中设有冷凝器 (3) , 每一个第二筒体 ( 1 )内均设 ι喷淋 置 (8)和填料（7)； 待处理的水依次流经冷凝器 (3)和第 3个再热器 0.1)后， 分 'λ路被分别 '.;·入 所述换热器 (5)和第 1至第 2个再热器（11 )中，然后分别被导入所述第 L至第 2个 嘗屮 的所述喷淋装置 (8)， 被喷淋至各所述第二筒体中的填料（7)表面， 一部分水蒸发为水燕 ' ί— 未蒸发的水分别流至所述各第二筒体底部； 所述第 1至第 2个第二筒体（13)中的水 t彼 '.Γ 别引导至所述第 1至第 2个再热器（11)与待处理的水进行换热， 从所述第 I 至第 2个山:热^ (11)中流出的水蒸气汇合后被引导至所述冷凝� �（3)与待处理的水进行热交换被凝结为 说 明 书 水， 流入到冷凝水收集装置 (9)内； 从第 1至第 2个第二筒体（13)底部流出的所述未燕发的水 与待处理的水混合后被分别导入所述换热器 (5)和所述第 1至第 2个再热器（1 1 )中： 热器 (5)中， 所述待处理的水与热源换热。

[0054] 9、 多桶多效串联水处理装置

[0055]如图 9所示， 包括第一筒体 (12)、 冷凝水收集装置 (9)、 3个第二筒体（1 3)、 Α ' 个 器（11)和换热器（5) , 所述第一筒体中设有冷凝器 (3)， 第二筒体（U)内设有喷淋装:' i ': (8)和」 A 料（7)；待处理的水依次流经冷凝器 (3)和第 3个再热器（11)后被导入所述换热器（5) ¹ j热源換 热，然后被导入第 1个第二筒体（13)的喷淋装置 (8)喷淋至所述第 1个第二筒体（1¾的 ¾料 (7 ) 表面， 一部分水蒸发为水蒸气, 未蒸发的水经所述第 1个第二筒体 :3)的底部流出， 第 1个再热器之后被导入第 2个第二筒体（13)的喷淋装置 (8)喷淋至所述第 2个第 筒休 ( 1：；； 的填料 (7)表面，一部分水蒸发为水蒸气，未蒸发的水 经所述第 2个第二筒体（1 3)的底部 . 然后经第 2个再热器， 以此类推， 待处理的水在第 3个第二筒体（13)中通过其中的 唢淋¾丫'';' (7)喷淋至其中的填料 (7)表面， 一部分水蒸发为水蒸气， 未蒸发的水经所述第 3个笫 ί : (13)底部流出， 与来自第 3个再热器（11)的待处理的水混合后， 重新进入所述换热器（ ) ¾ 源换热；从第 i个所述第二筒体（11)的填料 (7)表面蒸发出来的所述水蒸气被导入第 1 个所 再热器（11)中与流经其中的待处理的水换热， i = 2、 3 , 然后从各再热器（1 1 )屮流; Π的水 蒸气和部分冷凝水汇合后被引导至所述冷凝器 (3)与待处理的水进行热交换被凝结为冷¾水 流入到冷凝水收集装置（9)内。

[0056] 10、 另一种多桶多效串联水处理装置

[0057] 如图 10所示， 与实例 9不同之处在于， 来自所述第 3个再热器（11)的^处现的水 — 进入所述换热器 (5)之前分出 2条支踭， 其中的第 1 条支路连接至所述第 3个第： -. i W iA 'A ) 的底部和所述第 3个再热器之间的管道， 使得从所述第 3个第二筒体（I )的底部流出的所 未蒸发的水与来自所述第 3个再热器的待处理的水混合后再进入所述换� �器（5)。

[0058] 11、 单桶喷淋冷凝单效立式水处理装置

[0059] 如图 11所示， 包括筒体 (2)、 冷凝填料 (3)、 冷凝喷淋装置、 预热器（1 6)、 冷凝水收 集装置 (9)、 换热器 (5)、 蒸发喷淋装置 (8)和蒸发填料（7)， 所述冷凝填料 (3)、 冷凝喷淋

(15)、 冷凝水收集装置 (9)、 蒸发喷淋装置 (8)和蒸发填料 (7)设置在所述筒体 (2)屮， f. 处川: 的水被引入所述换热器 (5)中与热源换热， 然后通过所述蒸发喷淋装置 (8)喷淋至所述蒸 ^ 料 (7)表面， 一部分水蒸发为水蒸气， 未蒸发的水流至筒体底部， 所述水蒸气被引 所 凝填料被凝结为冷凝水， 所述冷凝水被冷凝水收集装置（9)收集后， 其中的一部分被「 I入 )λ- 预热器 (16)中， 用于预热所述待处理的水， 所述冷凝水从所述预热器（16)中流出后被引 ¹ . 说 明 书 所述冷凝喷淋装置（15)喷淋至所述冷凝填料表 面。

[0060]本发明仅以上述实施例进行说明， 各部件的结构、 设置位置、 及其连接都是 '以 ί 变化的， 在本发明技术方案的基础上， 凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等 Μ变換 . 均不应排除在本发明的保护范围之外。