TWM661029U - 高效率廢液蒸餾回收系統 - Google Patents

Abstract

本創作係有關於一種高效率廢液蒸餾回收系統，其主要包含有一熱泵，於所述熱泵上分別連結冰水桶及熱水桶，所述熱水桶連結一導入廢液的預熱桶及一蒸餾槽，並在所述預熱桶內設有與所述熱水桶連結的預熱用熱交換器，而所述蒸餾槽內設有與所述熱水桶連結的蒸餾用熱交換器及噴灑單元，所述噴灑單元與所述預熱桶連結一溶液泵浦，所述溶液泵浦將廢液輸送經所述噴灑單元噴滴於所述蒸餾用熱交換器產生蒸氣，再經所述冰水桶連結的冷凝用熱交換器進行冷卻回收純水，並收集於一冷凝槽中；藉此，除純水回收之外，亦可回收蒸餾分離後的高濃度濃縮介質，以達資源再利用及環境保護的功效。

Description

高效率廢液蒸餾回收系統

本創作係有關於一種高效率廢液蒸餾回收系統，尤指一種採用熱泵的加熱與冷卻雙效技術，提昇蒸發效率的回收系統為首要創作應用者。

按，近年來在極端氣候的影響下，全球各地水災及旱災的情形越發普遍，台灣也深受其害，近幾年更是因為降雨量的減少而推行許多限水政策。

隨著經濟的發展，台灣的工業用水量逐漸攀升，根據水利署統計，台灣在109年工業用水量達到1803.19百萬立方公尺，佔整體用水量的10.81%，且近年的氣候變遷致使水資源短缺，不僅使工業用水缺乏，甚至日常生活用水都面臨限水、停水。然而，製程中所產生的工業廢水，以往使用者只注重在符合環保法規的情形下，將污染物去除而後直接排放；但是這些工業廢水仍然具有部分的經濟價值，如半導體廠、光電廠製程中所產生的含矽廢水，亦或是電鍍業所產生的電鍍水、化工業所產生的有機或無機廢水等。若是能夠將科學園區的廢水進行有效的回收，對於業者來說，可以減少後 續廢水處理的總量及其處理費用。廢水經濃縮處理後不僅可以回收再利用，水資源缺乏問題也可得到緩解。

工業廢水由於各產業的添加物不同，如電鍍廠、機械加工、化工廠等，因此其處理程序各有不同，大致分為初級處理、二級處理、三級處理等三個階段。初級處理將水中的大型固體及沉澱的物質，透過沉澱、攔污、化學混和沉澱等方法去除後，液體則進入下一階段的二級處理。二級處理透過生物化學處理，以活性污泥、厭氧、好氧等方法，透過細菌分解污水中的有機污染物，以降低污水的生化需氧量(BOD)及化學需氧量(COD)。最後則是三級處理，這個階段透過活性碳、薄膜過濾、離子交換等技術將污水消毒，去除剩餘的污染物，使污水淨化到可以排放或是使用的標準。然而，薄膜分離技術液垢會導致堵塞、生物處理的長時間分解及化學處理時添加劑的處理成本和環境的二次污染等問題。

在業界中也研發推行多種回收技術如中國專利CN201288071號『真空蒸餾廢水處理設備』，在真空罐底端部連接濃縮液收集箱，在真空罐與濃縮液收集箱之間的管道上依次設有濃縮液排出泵與電磁閥，在真空罐上段設有與冷凝室連通的出液管，在出液管上設有蒸餾水出電磁閥，出液管的出液端連接水流噴射器；此專利未考慮熱泵的加熱與冷凝回收。

或CN109502673號『利用物理法的廢水處理裝置』，利用物理法的廢水處理裝置，裝置內有蒸餾腔，右側內壁內設置有與其 環形連通的處理腔，之間設置有旋轉通孔，孔上設置有旋轉切換塊，旋轉切換塊的下端動力配合連接有動力裝置；此專利採用物理動力的方式進行廢水的處理。

或台灣專利TWI405724號『廢水處理方法與系統』，將廢水以蒸餾程序處理產出蒸出液，該蒸出液流至收集槽中，添加反應物，使反應物與蒸出液形成處理液；此專利回收蒸發液的熱作為處理液的反應作用所需。

雖上述技術都能有效達成廢水處理的功效，但並未充分運用動力所產生的冷熱效應，實有待改善。

今，創作人本著精益求精的精神，秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，特提供一種高效率廢液蒸餾回收系統，期達到更佳實用價值性之目的者。

本創作之主要目的在於提供一種高效率廢液蒸餾回收系統，尤指一種採用熱泵的加熱與冷卻雙效技術，提昇蒸發效率的回收系統為其目的者。

本創作高效率廢液蒸餾回收系統之主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：其主要包含有一熱泵，於所述熱泵上分別連結冰水桶及熱水桶，所述熱水桶連結一導入廢液的預熱桶及一蒸餾槽，並在所述預 熱桶內設有與所述熱水桶連結的預熱用熱交換器，而所述蒸餾槽內設有與所述熱水桶連結的蒸餾用熱交換器及噴灑單元，所述噴灑單元與所述預熱桶連結一溶液泵浦，所述溶液泵浦將廢液輸送經所述噴灑單元噴滴於所述蒸餾用熱交換器產生蒸氣，再經所述冰水桶連結的冷凝用熱交換器進行冷卻回收純水，並收集於一冷凝槽中；藉此，除純水回收之外，亦可回收蒸餾分離後的高濃度濃縮介質，以達資源再利用及環境保護的功效。

本創作高效率廢液蒸餾回收系統的較佳實施例，其中進一步在所述蒸餾槽內設有液位計，所述液位計感測噴淋於所述蒸餾槽內的廢液高度，並轉換成訊號傳送至所述溶液泵浦，用以調整廢液進料流量。

本創作高效率廢液蒸餾回收系統的較佳實施例，其中所述噴灑單元採用多管道的管件，並在每一管道上設有多數孔洞。

本創作高效率廢液蒸餾回收系統的較佳實施例，其中所述熱水桶上設有溫度感測器，所述溫度感測器感測所述熱水桶溫度，用以控制所述熱泵轉速。

1:熱泵

11:冰水桶

12:熱水桶

2:蒸餾槽

21:蒸餾用熱交換器

22:噴灑單元

221:管道

222:孔洞

23:液位計

24:真空壓力計

3:預熱桶

31:預熱用熱交換器

4:溶液泵浦

5:冷凝用熱交換器

6:冷凝槽

7:真空泵

8:溫度感測器

第一圖：本創作架構示意圖。

第二圖：本創作蒸餾槽立體局部剖視示意圖。

為令本創作所運用之技術內容、創作目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：首先，請參閱第一~二圖所示，為本創作高效率廢液蒸餾回收系統架構示意圖，其主要包含有：一熱泵(1)，係分別連結一冰水桶(11)及一熱水桶(12)；一蒸餾槽(2)，係於槽內設有一蒸餾用熱交換器(21)及一噴灑單元(22)，所述蒸餾用熱交換器(21)一端與所述熱水桶(12)連結，且於槽內架設一液位計(23)；一預熱桶(3)，係於桶內設有一預熱用熱交換器(31)，所述預熱用熱交換器(31)一端與所述蒸餾用熱交換器(21)連結，另一端與所述熱水桶(12)連結，所述預熱桶(3)用以導入廢液並經預熱用熱交換器(31)加熱；一溶液泵浦(4)，係對應與所述預熱桶(3)及所述噴灑單元(22)連結，為將所述預熱桶(3)內廢液抽送至所述蒸餾槽(2)內，並經所述噴灑單元(22)噴淋於所述蒸餾用熱交換器(21)上；一冷凝用熱交換器(5)，係對應與所述冰水桶(11)連結形成冷凝循環作用，所述冷凝用熱交換器(5)對應與所述蒸餾槽(2)連結，並將所述蒸餾槽(2)中所產生的蒸氣進行冷凝作用；一冷凝槽(6)，係對應與所述冷凝用熱交換器(5)連結，用以盛接冷凝作用後的水； 一真空泵(7)，係對應與所述冷凝槽(6)連結，令系統作用過程保持真空狀態。

當於實際實施時，本創作系統係能進行不同成分的的廢液，然而，本創作於處理過程根據不同廢液會產生設定值的差異如溫度等等，或各構件形態衍伸出其他附加技術變化；藉由下述具體實施例，可進一步證明本創作可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本創作之範圍。

請參閱第一~二圖所示，首先，針對所述熱泵(1)加熱的介質係採用水，將介質(水)進行加熱，其溫度在30℃~55℃之間，並導送至所述熱水桶(12)中儲存，而所述熱水桶(12)上可設置一溫度感測器(8)，用以感測熱水桶的溫度，並控制熱泵(1)變頻壓縮機的轉速。進一步系統中的真空泵(7)會將蒸餾槽(2)內的壓力抽至低壓[真空度約-0.97bar，此時水的沸點約30℃]，在低壓環境下，水的沸點較低，而能夠以較低的加熱溫度達到沸騰狀態。接著，所述熱水桶(12)存放的水會經由管路導入於所述蒸餾槽(2)內的蒸餾用熱交換器(21)，並流過所述預熱桶(3)中的預熱用熱交換器(31)，再導回所述熱水桶(12)形成一熱流循環，而熱泵(1)產生的冰水則儲存在所述冰水桶(11)中，當系統啟動後，冰水經管路導送至所述冷凝用熱交換器(5)，以形成冷凝循環作用。

於實際操作時，在所述預熱桶(3)中導入廢液，而廢液會先經過複式過濾器，將較大粒徑的顆粒進行物理吸附後，再進入所述預熱槽中，廢液導入所述預熱桶(3)之後，透過預熱用熱交換器(31)進 行加熱，被加熱後的廢液經所述溶液泵浦(4)加壓而導入所述蒸餾槽(2)，並經由所述噴灑單元(22)噴淋於所述蒸餾用熱交換器(21)上；進一步所述噴灑單元(22)採用多管道(221)的PVC管件，並在每一管道(221)上設有多數孔洞(222)，透過孔洞(222)將廢液呈液滴狀噴淋於真空的所述蒸餾槽(2)之蒸餾用熱交換器(21)上，使廢液與蒸餾用熱交換器(21)的接觸面積增加，以加快蒸餾速率。

接著，於真空蒸餾槽(2)上設有真空壓力計(24)，讓所述蒸餾槽(2)內的真空壓達-95kPa以下，相對應的液態水飽和蒸發溫度為40℃以下，因此被噴入蒸餾槽(2)的液態廢液，其中的水分子將與廢液分離，並蒸發為水蒸汽。分離後的高濃度濃縮廢液介質，將會累積於蒸餾槽(2)的底部。續，分離後蒸發的水蒸汽被所述真空泵(7)抽至經過所述冷凝用熱交換器(5)，水蒸汽與冷凝用熱交換器(5)的冰水進行熱交換，使得水蒸汽進一步冷凝為純蒸餾水，並回收於所述冷凝槽(6)的底部。

所述蒸餾槽(2)內所設置的液位計(23)，主要將感測到的液位高度轉換成訊號傳送至所述溶液泵浦(4)，以調整廢液進料流量，避免所述蒸餾槽(2)內存有過多的廢液。

綜上，本創作所開發的廢液分離與純水回收系統，採連續式廢液補充處理的設計。蒸餾槽(2)內的液位計(23)，可針對槽內的液位狀況進行廢液的補充。於所述冰、熱水桶(11)、(12)均設有溫度感測器(8)，其熱水桶(12)的溫度感測器(8)，可以感測熱水桶(12)的溫度，並控制熱泵(1)變頻壓縮機的轉速。對於液態廢液噴淋進入蒸 餾槽(2)內的廢液量，由蒸餾槽(2)內液位上升的速率來調整溶液泵浦(4)的運轉頻率，以改變噴出流量。藉由液體噴淋的設計，可以減少蒸餾槽(2)的設計容積，同時降低真空泵浦的馬力數，減少運轉消耗電力，加速蒸餾分離的速率，進而大幅提昇廢液蒸餾分離的效率。透過廢液傳輸與蒸餾的控制，使得整個系統能達到連續的廢液處理功能，並可適應不同的廢液成分的處理應用。

前述之實施例或圖式並非限定本創作之結構樣態，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本創作之專利範疇。

藉由以上該，本創作系統之組成與使用實施說明可知，本創作與現有結構相較之下，具有下列優點：

1.本創作高效率廢液蒸餾回收系統，採用連續廢液進料的設計，在蒸餾槽內設計有廢液的液位計，可以依照系統蒸餾的速率，調整控制廢液噴射的流量，進而調整補充進入蒸餾槽內的廢液量，以使得蒸餾槽內維持一定的廢液量。

2.本創作高效率廢液蒸餾回收系統，透過熱泵的變頻壓縮機可以針對熱水桶與冰水桶內的溫度進行壓縮機的加/卸載運轉，以使得熱水桶與冰水桶維持一定的運轉溫度。

3.本創作高效率廢液蒸餾回收系統，透過變頻溶液泵浦的控制，溶液泵浦可以依照系統蒸餾的速率，調整控制廢液噴射的流量，以避免在蒸餾槽內累積過多未經過蒸餾的廢液。

4.本創作高效率廢液蒸餾回收系統，採用液體噴淋的設計，透過具有多孔洞PVC管的設計，增加液體與熱交換器接觸面積，加速廢液蒸餾的速率。

綜上所述，本創作實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出新型專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

1:熱泵

11:冰水桶

12:熱水桶

2:蒸餾槽

21:蒸餾用熱交換器

22:噴灑單元

23:液位計

24:真空壓力計

3:預熱桶

31:預熱用熱交換器

4:溶液泵浦

5:冷凝用熱交換器

6:冷凝槽

7:真空泵

8:溫度感測器

Claims (4)

1. 一種高效率廢液蒸餾回收系統，其主要包含有： 一熱泵，係分別連結一冰水桶及一熱水桶； 一蒸餾槽，係於槽內設有一蒸餾用熱交換器及一噴灑單元，所述蒸餾用熱交換器一端與所述熱水桶連結； 一預熱桶，係於桶內設有一預熱用熱交換器，所述預熱用熱交換器一端與所述蒸餾用熱交換器連結，另一端與所述熱水桶連結，所述預熱桶用以導入廢液並經預熱用熱交換器加熱； 一溶液泵浦，係對應與所述預熱桶及所述噴灑單元連結，為將所述預熱桶內廢液抽送至所述蒸餾槽內，並經所述噴灑單元噴淋於所述蒸餾用熱交換器上； 一冷凝用熱交換器，係對應與所述冰水桶連結形成冷凝循環作用，所述冷凝用熱交換器對應與所述蒸餾槽連結，並將所述蒸餾槽中所產生的蒸氣進行冷凝作用； 一冷凝槽，係對應與所述冷凝用熱交換器連結，用以盛接冷凝作用後的水； 一真空泵，係對應與所述冷凝槽連結，令系統作用過程保持真空狀態。
2. 如請求項1所述之高效率廢液蒸餾回收系統，其中進一步在所述蒸餾槽內設有液位計，所述液位計感測噴淋於所述蒸餾槽內的廢液高度，並轉換成訊號傳送至所述溶液泵浦，用以調整廢液進料流量。
3. 如請求項1或2所述之高效率廢液蒸餾回收系統，其中所述噴灑單元採用多管道的管件，並在每一管道上設有多數孔洞。
4. 如請求項1或2所述之高效率廢液蒸餾回收系統，其中所述熱水桶上設有溫度感測器，所述溫度感測器感測所述熱水桶溫度，用以控制所述熱泵轉速。

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