[发明专利]一种双被动太阳能水处理系统

说明书

一种双被动太阳能水处理系统，包括太阳能集热棚、烟囱、太阳池、太阳能选择性吸热板和雾化器，所述太阳能集热棚上设置烟囱，并且烟囱底部与太阳能集热棚连通，所述太阳能集热棚下方从外到内依次设置太阳能选择性吸热板、太阳池和雾化器。该系统采用了太阳能烟囱和太阳池的双被动耦合技术，并利用空气热湿过程，实现浓盐水的零排放处理，并通过相关强化换热与耦合技术，实现了被动系统的整体运行效率和太阳能系统的连续性，解决了浓盐水零排放高能耗和高成本问题。

技术领域

本发明涉及一种双被动太阳能水处理系统，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

零排放是将工业废水浓缩成固体或浓缩液体的形式再加以处理，而不是以废水的形式外排到自然水体。实现零排放需要将膜脱盐后剩余30％～40％浓盐水需要进一步进行浓缩处理。当前，工业高盐污水零排放部分采用了大面积水池被动蒸发进行处理，由于蒸发效率很低，占地面积较大，并容易受下雨等气象条件影响，大部分的尝试零排放企业选择采用蒸发结晶工艺进行处理。基于雾化结晶技术的高浓盐水雾化结晶处理技术可以实现理论零排放，但是系统能耗较高，吨水耗电达到40-50千瓦时，并消耗320㎏蒸汽，能耗巨大，成本过高，产业界很少应用。能耗和效率是影响零排放技术产业化应用的关键所在。

专利CN201010509740提出了基于空气集热器的水池里系统，其是太阳能应用于水处理的重要方式，但该类系统在大行水处理系统中，存在大容量空气集热器系统的流畅组织问题，由于风量大-阻力大，而造成系统运行风机能耗过高的问题，同时该类系统中，为了强化空气和水之间的热质交换，需要太阳能液体即热系统对处理水进行加热，系统整体建设和运行成本过高，在大型系统中的应用较为困难。

太阳池是一种较好的被动式太阳能吸热储热系统，专利CN201310243817采用太阳池作为吸热装备，为低温蒸馏系统提供热源，该水处理系统继承了传统蒸馏水处理的技术路线，不能实现零排放处理，且系统需要在真空条件下运行，系统维持较为复杂，且传统太阳池吸热效率不高，整体性能较差。太阳能烟囱是一种典型的被动太阳能空气动力系统，专利CN101671056A是采用太阳能烟囱作为空气动力和加热系统进行海水淡化，但是在该专利中，喷淋系统位于太阳池正上方，未蒸发的高空喷淋水直接落入太阳池中，将直接硬气太阳池内的水体扰动，破坏太阳池的稳定分层与储热性能，热损失加大，太阳池热能品位降低，并破坏了太阳池的储热特性，且该太阳池系统为传统太阳池，效率较低，该专利喷淋系统放置于烟囱内，加湿蒸发后的空气温度降低，将严重影响太阳能烟囱的空气动力学特性，降低烟囱启动性能，从而影响太阳能烟囱内的热质传递性能。本发明将建立基于太阳能烟囱及太阳池的双被动水处理系统，并通过吸热强化、合理的功能区划以及热场气动场的优化组织，建立高效的浓盐水零排放系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有浓污水零排放以及盐湖资源提炼等过程中的高能耗问题，建立以太阳能为热源的水处理系统，克服现有研究的主要太阳能水处理技术中与原有蒸馏技术结合的系统运维复杂性，并提升被动技术的热性能与气动性能，本发明提供一种双被动太阳能水处理系统。该系统为基于太阳池、太阳烟囱和雾化加湿等技术在内的双被动太阳能水处理系统技术，具体是基于太阳能烟囱和太阳池耦合的集热蓄热型双被动太阳能浓盐水零排放处理系统。

本发明引入太阳烟囱作为浓盐水处理的集热与气动设备，并在太阳烟囱集热棚和烟囱内加入吸热强化和启动强化部件，以强化太阳烟囱的启动特性，同时本发明引入太阳池作为浓盐水吸热储热系统，并进行了吸热强化、热损失抑制和分层保持强化措施，以保障太阳池的吸蓄热效率，提升运行时数，在太阳烟囱和太阳池的技术上，通过雾化技术，在吸热池浓盐水与气动空气间建立热质交换，实现浓盐水的高效蒸发浓缩。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种双被动太阳能水处理系统，包括太阳能集热棚、烟囱、太阳池、太阳能选择性吸热板和雾化器；所述太阳能集热棚上设置烟囱，并且烟囱底部与太阳能集热棚连通，所述太阳能集热棚下方从外到内依次设置太阳能选择性吸热板、太阳池和雾化器。