本发明提供一种脱除盐分和有机物的低能耗废水处理方法及装置。所述装置之一由氧富集器、电解水器，以及浸没燃烧式水净化器构成。所述浸没燃烧式水净化器由氢氧焰火炬阵列或等离子体产生装置、反应性气体脱除器、固液分离器、换热器等构成，它能保证所有物质被降解成热力学稳定的小分子，其中反应性的小分子物质被水吸收，然后脱水产生无机盐和纯水，从而使各种废水得到高效净化。所述废水处理方法通过回收有机物燃烧放出的热量和有用的物质，使废水得到了最大程度的资源化，因此降低了废水处理成本，为令人头疼的化工污染问题的现场解决提供了一种新的技术方案和可行装备。
1.一种脱除盐分和有机物的低能耗废水处理装置，其特征在于，该废水处理装置由氧富集器和浸没燃烧式水净化器构成；所述浸没燃烧式水净化器主要由换热器、反应性气体脱除器、强反应性场发生器、固液分离器、无机物储存罐、氧气罐、氢气罐、氧富集器、电解水器构成；其中，换热器中有两组管道，分别通相反方向流动的废水和含有无害气体的纯水，使冷废水和无害气体-热纯水之间发生高效热交换；废水管道的进口接外部输入的冷废水，经换热器后被加热到近沸腾，然后接强反应性场发生器的废水进口；含有无害气体的热纯水从纯水管道入口进入，经热交换后产生的冷纯水经纯水出口流出；氧富集器产生的氧气和电解水器产生的氧气合并进入氧气罐，电解水器产生的氢气被储存于氢气罐；氧气罐中氧气和氢气罐中的氢气被分别接强反应性场发生器的氧气和氢气进口，它们混合点燃后产生的高温和强反应性场使废水中的有机物和其它物质完全降解产生不挥发性物质、热气体和水蒸气；强反应性场发生器产生的热气体-蒸汽出口接反应性气体脱除器的进口，反应性气体脱除器的盐溶液出口回接强反应性场发生器的废水进口，反应性气体脱除器产生的无害气体-热纯水出口接换热器中气体-纯水管道的进口；强反应性场发生器的无机固体出口接固液分离器的进口，固液分离器的出口接无机物储存罐。
2.根据权利要求1所述的一种脱除盐分和有机物的低能耗废水处理装置，其特征在于，所述氧富集器是能把空气中的大部分其它气体脱除，形成高浓度氧气的装置。
3.根据权利要求1所述的一种脱除盐分和有机物的低能耗废水处理装置，其特征在于，所述浸没燃烧式水净化器、过程产生的水蒸气排出管道被整体置于含盐有机废水中；所述浸没燃烧式水净化器包括反应性气体脱除器、强反应性场发生器、固液分离器，是一种通过创造强反应性场使废水中所有的物质完全降解产生热力学稳定的小分子物质，并使水完全蒸发从而使盐和矿物质沉淀出来的自动化装置。
4.根据权利要求1所述的一种脱除盐分和有机物的低能耗废水处理装置，其特征在于，所述强反应性场发生器，废水入口位于强反应性场发生器的侧面，蒸汽出口位于强反应性场发生器的上部，盐出口位于强反应性场发生器的下部。
5.一种如权利要求1所述废水处理装置的脱除盐分和有机物的低能耗废水处理方法，其特征在于，换热器输出的接近沸腾的废水呈一薄层状或喷雾进入富氧的强反应性场中，其中所有的反应性物质被氧化或分解；或者使之进入富氢的强反应性场中，其中所有的反应性物质被还原和分解；所述氧化或还原过程产生的热量使水和挥发性的物质气化进入反应性气体脱除器以除去反应性气体，不挥发性的盐或矿物质则通过内置的固液分离器沉淀出来；从反应性气体脱除器逸出的非反应性气体CO2、N2和水蒸气被接入换热器纯水管道入口，使之与废水发生热交换，最后被冷却进入纯水罐，气体则被排空。
6.根据权利要求5所述废水处理装置的脱除盐分和有机物的低能耗废水处理方法，其特征在于，其特征在于，所述富氧的或富氢的强反应性场是氢氧焰火炬阵列产生的氢氧焰，或是等离子体火焰，或是其它任何能低成本产生的强反应性场。
一种脱除盐分和有机物的低能耗废水处理装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于环境保护与治理领域，具体涉及任何废水，尤其是含盐有机废水的处理装置。
背景技术
[0002] 化学工业提供了人类衣食住行方方面面的原材料。可以说，没有化学工业，就没有人类的现代生活。遗憾的是，已有的化学工业在制造需要的材料或化学物质的同时，总会产生这样那样的低价值、难利用的物质；更加糟糕的是，很多时候它们还是低浓度的。这带来了一种两难的境地，不治理它们会产生严重的污染，反过来造成人类和动植物的疾病；但治理又会使产品的生产成本大幅度的升高。因此，在过去很多情况下人们只能通过简单处理把关键有害物质的含量降低到一定程度之后，再通过稀释使它们低于规定浓度后排放于环境之中，然后依靠自然的净化能力来解决问题。这就造成了大气污染全靠风，水体污染全靠河流的尴尬境地。
[0003] 随着化学工业的发展，有害物质的排放总量日益增多，环境污染的后果越来越严重，因此必须设法解决这个低浓度、低价值和难利用物质的脱除问题，使人们在能享受化学工业提供的物质便利的同时，还能享受到青山绿水的美好环境。事实上，很多环境保护工作者在持续不断地努力着，试图解决这一问题。
[0004] 理论上，可以使用燃烧技术解决有机物的脱除问题，通过蒸发技术来解决盐水的脱盐问题。但是，处于水中的有机物燃烧是十分困难的，同时由于水的蒸发热很大，如果水蒸气含有的热量不被合理有效使用，则过程的能耗过于巨大致使其经济上是不可行的。为此，人们开发了多效蒸发技术和机械蒸汽再压缩(MVR)技术以降低蒸发过程的能耗。其原理是，把水蒸气中含有的热能用于加热低温盐水，达到热能充分利用的目的。理论上，如果换热充分而且对环境绝热，水蒸气中含有的热能完全可以把温度为T的等质量的水加热到沸腾，而自身的温度可以降低到T。
[0005] 因此，我们需要新的技术使处于水中的低浓度有机物燃烧，使蒸发产生的水蒸气中热量尽可能回收，并使之协同作用。这就是本发明技术要解决的问题。
发明内容
[0006] 技术问题：本发明提供一种脱除盐分和有机物的低能耗废水处理装置及方法，该装置是一种能够低能耗地处理含盐有机废水，使其中的盐和有机物全部脱除，得到纯水和可利用的固体物质的装置。所述装置运行过程中，只排放CO2、N2等无害气体。其思路是：(1)使所有的有机物燃烧产生CO2、H2O等等最稳定的小分子物质；(2)使所有的水溶性物质从水中沉淀出来；(3)过程只排放无害的气体，如CO2、N2等等，同时产生可以利用的水和固体物质。
[0007] 技术方案：本发明的一种脱除盐分和有机物的低能耗废水处理装置由氧富集器和浸没燃烧式水净化器构成；所述浸没燃烧式水净化器主要由换热器、反应性气体脱除器、强反应性场发生器、固液分离器、无机物储存罐、氧气罐、氢气罐、氧富集器、电解水器构成；其中，换热器中有两组管道，分别通相反方向流动的废水和含有无害气体的纯水，使冷废水和无害气体-热纯水之间发生高效热交换；废水管道的进口接外部输入的冷废水，经换热器后被加热到近沸腾，然后接强反应性场发生器的废水进口；含有无害气体的热纯水从纯水管道入口进入，经热交换后产生的冷纯水经纯水出口流出；氧富集器产生的氧气和电解水器产生的氧气合并进入氧气罐，电解水器产生的氢气被储存于氢气罐；氧气罐中氧气和氢气罐中的氢气被分别接强反应性场发生器的氧气和氢气进口，它们混合点燃后产生的高温和强反应性场使废水中的有机物和其它物质完全降解产生不挥发性物质、热气体和水蒸气；强反应性场发生器产生的热气体-蒸汽出口接反应性气体脱除器的进口，反应性气体脱除器的盐溶液出口回接强反应性场发生器的废水进口，反应性气体脱除器产生的无害气体-热纯水出口接换热器中气体-纯水管道的进口；强反应性场发生器的无机固体出口接固液分离器的进口，固液分离器的出口接无机物储存罐。
[0008] 其中，
[0009] 所述氧富集器是能把空气中的大部分其它气体脱除，形成高浓度氧气的装置。
[0010] 所述浸没燃烧式水净化器、过程产生的水蒸气排出管道被整体置于含盐有机废水中；所述浸没燃烧式水净化器包括反应性气体脱除器、强反应性场发生器、固液分离器，是一种通过创造强反应性场使废水中所有的物质完全降解产生热力学稳定的小分子物质，并使水完全蒸发从而使盐和矿物质沉淀出来的自动化装置。
[0011] 所述强反应性场发生器，废水入口位于强反应性场发生器的侧面，蒸汽出口位于强反应性场发生器的上部，盐出口位于强反应性场发生器的下部。
[0012] 本发明所述废水处理装置的脱除盐分和有机物的低能耗废水处理方法为：换热器输出的接近沸腾的废水呈一薄层状或喷雾进入富氧的强反应性场中，其中所有的反应性物质被氧化或分解；或者使之进入富氢的强还原性场中，其中所有的反应性物质被还原和分解；所述氧化或还原过程产生的热量使水和挥发性的物质气化进入反应性气体脱除器以除去反应性气体，不挥发性的盐或矿物质则通过内置的固液分离器沉淀出来；从反应性气体脱除器逸出的非反应性气体，如CO2、N2等和水蒸气被接入换热器纯水管道入口，使之与废水发生热交换，最后被冷却进入纯水罐，气体则被排空。
[0013] 所述富氧的或富氢的强反应性场是氢氧焰火炬阵列产生的氢氧焰，或是等离子体火焰，或是其它任何能低成本产生的强反应性场。
[0014] 本发明的原理是：
[0015] 一般地，氢气和氧气反应产生的氢氧焰可以产生高达2000多摄氏度的高温。在这样的温度下，如果有过量的氧气存在，任何有机物都可以被分解氧化，产生最稳定的氧化物、卤化氢等等：
[0016] CxHyNzOuClvFw…+O2→CO2+H2O+NO2+HCl+HF+…
[0017] 或者，如果有过量的氢气存在，一些氧化性的物质，如NO2、SO2也可能被还原，产生N2和硫磺等。
[0018] 特别地，当氢气与过量的氧气混合燃烧时，因为存在足够的氧化剂，而且气体的流量足够大时，氢氧焰可以深入液体，在液体中燃烧。这种燃烧方式可以使燃烧过程产生的热直接与液体交换，也使反应产生的H、OH游离基直接与液体中的物种结合而产生激烈的反应耦合现象，形成强反应性场，从而使液体中的所有还原性物质被快速氧化。
[0019] 同样地，由高压电场产生的等离子体使氧气电离，也能产生如同氢氧焰一样的强氧化气氛，使废水中还原性物质全部氧化。
[0020] 有益效果：本发明提供的脱除含盐有机废水中盐和有机物的废水处理方法及装置，可以使废水中的所有的物质降解为稳定且可利用的小分子化合物，其中非反应性的无害小分子被放空，可利用的反应性小分子物质被吸收形成无机酸碱盐，并通过低能耗脱水过程产生纯水和可利用的物质。所述废水处理方法通过回收有机物燃烧放出的热量和有用的物质，使废水得到了最大程度的资源化，因此降低了废水处理成本，为令人头疼的化工污染问题的现场解决提供了一种新的技术方案和可行装备。
附图说明
[0021] 图1为本发明使用氢氧焰形成强反应性场的含盐有机废水处理技术装置组成和连接图。其中有：换热器1、反应性气体脱除器2、强反应性场发生器3、固液分离器4、无机物储存罐5、氧气罐6、氢气罐7、氧富集器8、电解水器9。
[0022] 图2为利用氢氧焰形成强反应性场发生器与无机物结晶产生和排出的装置示意图。
具体实施方式
[0023] 本发明公开的脱除含盐有机废水中盐和有机物的废水处理装置由氧富集器和浸没燃烧式水净化器构成。
[0024] 所述氧富集器是能把空气中的大部分其它气体脱除，形成高浓度氧气的装置；所述浸没燃烧式水净化器则通过创造一种强反应性场使废水中所有的化学物质完全燃烧降解成热力学稳定的小分子物质，使水完全蒸发从而使盐和矿物质沉淀出来的自动化装置。
[0025] 所述浸没燃烧式水净化器和过程产生的水蒸气排出管道被整体置于含盐有机废水中。
[0026] 所述浸没燃烧式水净化器由强反应性场发生器、反应性气体脱除器、固液分离器和换热器等构成。
[0027] 在换热器中被热纯水/无害气体加热到接近沸腾的废水呈一薄层状或喷雾进入富氧(或氢)的强反应性场中，所有的物质被降解成热力学稳定的小分子，降解过程所产生的热量使水和挥发性的物质气化进入反应性气体脱除器以除去反应性气体，不挥发性的盐或矿物质则通过内置的固液分离装置沉淀出来；在所述的反应性气体脱除器中，反应性气体被酸或碱吸收产生盐，形成的盐水被混入废水中；产生的水蒸气与废水发生热交换而凝结为纯水，非反应性气体(主要是CO2、N2等)被排空。
[0028] 所述强氧化(或还原)性场可以是富氧(或氢)的氢氧焰火炬阵列产生的氢氧焰，也可以是富氧(或氢)的等离子体火焰，还可以是其它任何能低成本产生的强氧化(或还原)性场。
[0029] 如图1所示，本发明公开的低能耗脱盐、脱有机物装置消耗氧气、酸和碱，将含盐有机废水中的所有物质氧化或还原，最后形成纯水、可利用小分子物质和固体无机物。通过回收热量和有用的物质，使废水得到了最大程度的资源化。
[0030] 这里我们以比较容易实现的氢氧焰为例来说明。
[0031] 使用时，首先开动氧富集器产生高浓度氧气，通过升压装置把氧气储存于一个氧气钢瓶中。
[0032] 其次，开动电解水器使之产生具有一定压力的氢气和氧气。氢气被储存在专用的氢气钢瓶中，氧气则被装入如上所述的氧气钢瓶中。
[0033] 第三，将含盐有机废水经换热器通入强反应性场发生器内(图2)，待水位到达一定高度时，先通氧气到燃烧器内，然后通氢气并点燃，限制氧气和氢气的进入量比例(氧气过量)以产生氧化性氢氧焰。此时氢氧焰深入废水中，产生的高温和高热使其中的还原性物质氧化，并使水蒸发(包括挥发性气体)。同时，由于水蒸发导致非挥发性的无机物沉淀出来并沉积在容器底部。之后每隔一定时间打开盐出口，脱水净化后销售。
[0034] 第四，第三步产生的水蒸气通常含有酸性气体，如CO2、SO2、NO2、HCl等等，将它们通入碱溶液(如碳酸钠)即可把强酸性气体(如SO2、HCl等)吸收，CO2则随水汽逸出本装备。过一段时间，当碱被消耗完全后，打开反应性气体去除器底部的阀门，使溶液与废水一起进入下部的强反应性场发生器内器，然后补充新的碱溶液。由于水蒸气含有大量的热能，为了不使它白白浪费，水蒸气将用管道引到换热器中，使废水的温度升高到接近沸腾。
[0035] 在特殊情况下，本装置也可以通过调节氢气和氧气的比例以形成还原性反应场，使某些物质还原，以提高产物的可利用性。
[0036] 当强化学反应性场用非氢氧焰产生时，例如使用等离子体时，则把电解水器和氢氧焰去掉，换成相应的能量场发生器(如等离子炬)即可。
[0037] 以上所述仅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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
