大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置的製作方法

2023-05-16 14:36:41

本實用新型屬於環境工程及生物學技術領域，具體涉及一種通過能量交換利用、減少能源浪費的大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置。

背景技術：

隨著能源的日益緊張，節能問題成為當今企業關注的重點，餘熱資源的回收和利用也越來越受到重視。特別是大規模生產過程中的能源消耗是企業中的一項重要成本，但是目前為止，特別是獸用製藥企業很少能將餘熱和廢能進行合理回收和利用，大部分企業是用冷能將其中和掉並排放，期間除了浪費了熱能還消耗了相應的冷能。

本工藝裝置是專門針對大規模生產活毒廢水處理系統設計的。活毒廢水處理系統是用來對生產或檢驗產生的帶有活細胞、活病毒或活細菌生物廢水進行收集、滅活處理。在生產過程中產生的生物廢水被傳輸到活毒廢水收集罐中，當收集罐中的廢水液位達到預設的液位時，利用泵或空壓將其傳輸到活毒廢水滅活罐中，在滅活罐中利用工業蒸汽對其加熱到100℃以上並維持30min進行熱滅活，滅活後的無毒廢水專門降溫後排放，這種方式浪費大量的能源。因此，設計一種既能利用活毒廢水滅活罐中的熱能給活毒廢水收集罐加溫，同時又能利用活毒廢水收集罐的冷能給活毒廢水滅活罐降溫的裝置是非常必要的。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本實用新型提供一種通過能量交換利用減少能源浪費的工作可靠性的大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置。

本實用新型的上述目的是由以下技術方案來實現的：

一種大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置，包括活毒廢水收集罐（00）和活毒廢水滅活罐（01），收集罐出液口（7）通過閥門與滅活罐進液口（9）相連通，所述裝置還設置有一夾套系統，所述夾套系統包括分別焊接在活毒廢水收集罐（00）和活毒廢水滅活罐（01）的罐體上的第一夾套（04）和第二夾套（08）以及連接在第一夾套（04）和第二夾套（08）之間的第一管道（20）和第二管道（21），第一管道（20）或第二管道（21）上設置有一用於使夾套系統內的熱導介質循環起來的夾套循環泵（19）。

上述大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置中，所述第一夾套（04）和第二夾套（08）都為U型橫截面的半開式管體，第一夾套（04）的開口側接觸活毒廢水收集罐（00）的罐體且整個管體呈螺旋狀焊接在活毒廢水收集罐（00）的罐體上；第二夾套（08）的開口側接觸活毒廢水滅活罐（01）的罐體且整個管體呈螺旋狀焊接在活毒廢水滅活罐（01）的罐體上。

上述大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置中，所述第一夾套（04）的兩端分別設有第一夾套進口（18）和第一夾套出口（17），第二夾套（08）的兩端分別設有第二夾套進口（16）和第二夾套出口（15），第一管道（20）連接在第一夾套出口（17）和第二夾套進口（16）之間，第二管道（21）連接到第一夾套進口（18）和第二夾套出口（15）之間。

上述大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置中，第一夾套（04）和第二夾套（08）的上部分別設置有用作所述夾套系統熱導介質的填料口的第一夾套補液口（23）和第二夾套補液口（24），第一夾套補液口（23）處設有閥門（T23），第二夾套補液口（24）處設有閥門（T24）。

上述大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置中，所述活毒廢水收集罐（00）為中空的罐體結構，包括位於罐體上部的收集罐進液口（1）、位於罐體下部的收集罐出液口（7）、收集罐排氣口（3）和收集罐進氣口（4），收集罐排氣口（3）和收集罐進氣口（4）處分別設置有用於控制壓縮空氣進出的閥門（T3）和閥門（T4），並且二者通過第一空氣過濾器（03）連通活毒廢水收集罐（00）的罐體。

上述大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置中，活毒廢水收集罐（00）的罐體上還設置有收集罐液位監測元件安裝口（5），用於監測活毒廢水收集罐（00）的罐體內液位的收集罐液位監測元件（05）安裝到所述收集罐液位監測元件安裝口（5）。

上述大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置中，所述收集罐液位監測元件（05）通過螺紋連接方式或焊接方式安裝到所述收集罐液位監測元件安裝口（5）。

上述大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置中，所述活毒廢水收集罐（00）的罐體上還設置有第一空氣分布混勻器進氣口（2），該進氣口處設置有閥門（T2），且該進氣口與位於活毒廢水收集罐（00）的罐體內的第一空氣分布混勻器（6）相連通。

上述大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置中，所述活毒廢水滅活罐（01）為中空的罐體結構，包括位於罐體上部的滅活罐進液口（9）、位於罐體下部的滅活罐出液口（14）、滅活罐排氣口（30）和滅活罐進氣口（40），滅活罐排氣口（30）和滅活罐進氣口（40）處分別設置有用於控制壓縮空氣進出的閥門（T30）和閥門（T40），並且二者通過第二空氣過濾器（07）連通活毒廢水滅活罐（01）的罐體。

上述大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置中，所述活毒廢水滅活罐（01）的罐體上還設置有第二空氣分布混勻器進氣口（13），該進氣口處設置有閥門（T13），且該進氣口與位於活毒廢水滅活罐（01）的罐體內的第二空氣分布混勻器（60）相連通。

上述大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置中，所述活毒廢水滅活罐（01）的罐體上還設置有溫度監測元件安裝口（12）和滅活罐液位監測元件安裝口（22），用於實時監測活毒廢水滅活罐（01）的罐體內溫度的溫度監測元件（06）安裝於所述溫度監測元件安裝口（12），用於監測活毒廢水滅活罐01的罐體內液位的滅活罐液位監測元件（022）安裝到所述滅活罐液位監測元件安裝口（22）。

上述大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置中，所述活毒廢水收集罐（00）的收集罐出液口（7）和活毒廢水滅活罐（01）的滅活罐進液口（9）之間設置有蒸汽預熱器（8），蒸汽預熱器（8）設置有蒸汽進氣口（10），該蒸汽進氣口處設置有閥門（T8）；蒸汽進氣口（10）與設置在活毒廢水滅活罐（01）的罐體內的蒸汽噴射閥（11）相連通，且在二者之間設置閥門（T11）。

上述大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置還包括一計算機PLC自控系統（02），所述收集罐液位監測元件（05）、滅活罐液位監測元件（022）、溫度監測元件（06）、蒸汽預熱器（8）、蒸汽噴射閥（11）以及各閥門均電連接到計算機PLC自控系統（02）。

本實用新型採用上述技術方案，取得以下技術效果：本實用新型裝置通過在活毒廢水收集罐和活毒廢水滅活罐的表面呈螺旋狀焊接第一夾套和第二夾套，實現能量交換，即將需要降溫的已滅活廢水的熱能傳遞給需要升溫的常溫活毒廢水，同時將需要升溫的活毒廢水的冷能傳遞給需要降溫的高溫滅活廢水，從而同時滿足了系統中需冷和需熱設備的各自所求，同時通過能量的交換利用，大大減少了能源的浪費；利用特定導熱介質，通過循環泵使導熱介質在密閉夾套內循環運動，從而使能量在動態狀態下傳遞利用，導熱介質的利用一方面提高了導熱效率，另外介質在密閉夾套內的循環使用降低了液體在重複排放和加注過程中的流失浪費；本實用新型裝置通過計算機自動控制系統來實現過程控制，操作更加準確，能量更能合理高效傳遞利用。

附圖說明

圖1是本實用新型裝置的結構示意圖。

圖中附圖標記表示為：

00：活毒廢水收集罐，01：活毒廢水滅活罐，02：計算機PLC自控系統

1：收集罐進液口，2：第一空氣分布混勻器進氣口，3：收集罐排氣口，4：收集罐進氣口，5：收集罐液位監測元件安裝口，6：第一空氣分布混勻器，7：收集罐出液口；03：第一空氣過濾器，05：收集罐液位監測元件；

8：蒸汽預熱器，9：滅活罐進液口，10：蒸汽進氣口，11：蒸汽噴射閥，12：溫度監測元件安裝口，13：第二空氣分布混勻器進氣口，14：滅活罐出液口，60：第二空氣分布混勻器；06：溫度監測元件，07：第二空氣過濾器，30：滅活罐排氣口，40：滅活罐進氣口，22：滅活罐液位監測元件安裝口，022：滅活罐液位監測元件；

04：第一夾套，08：第二夾套，15：第二夾套出口，16：第二夾套進口，17：第一夾套出口，18：第一夾套進口，19：夾套循環泵，20：第一管道，21：第二管道；23：第一夾套補液口，24：第二夾套補液口；

T1-T4、T7-T9、T11、T13-T18、T23、T24、T30、T40：閥門。

具體實施方式

製藥企業在大規模生產過程中，對其排放的活毒廢水利用活毒廢水收集罐和活毒廢水滅活罐進行滅活處理通常消耗大量的能源，該過程中所產生的餘熱和廢能未能合理的回收和利用，造成很大的能源浪費，本實用新型為解決上述問題提供一種既能利用活毒廢水滅活罐中的熱能給活毒廢水收集罐加溫，同時又能利用活毒廢水收集罐的冷能給活毒廢水滅活罐降溫的冷熱能交換節能裝置。

以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型的大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置進行詳細說明。

圖1示出了本實用新型裝置的結構示例（實線部分表示物理連接，點劃線表示電連接），如圖1所示，本實用新型的冷熱能交換節能裝置包括活毒廢水收集罐00、活毒廢水滅活罐01、夾套系統和計算機PLC自控系統02，其中：

活毒廢水收集罐00為中空的罐體結構，用於收集生產或檢驗過程中產生的活毒廢水，包括位於罐體上部的收集罐進液口1、位於罐體下部的收集罐出液口7、收集罐排氣口3和收集罐進氣口4，收集罐進液口1處設置有閥門T1，用於打開/關閉該進液口，收集罐出液口7處設置有閥門T7，用於打開/關閉該出液口，收集罐排氣口3處設置閥門T3，收集罐進氣口4處設置閥門T4，用於控制空氣的進出，二者通過第一空氣過濾器03連通活毒廢水收集罐00的罐體，第一空氣過濾器03用於過濾進入罐體內的空氣中的雜質，同時過濾從罐體內排出的氣體中的有毒成分，防止有毒氣體進入空氣中。活毒廢水收集罐00的罐體上還設置有收集罐液位監測元件安裝口5，收集罐液位監測元件05安裝（例如螺紋連接或焊接）到該安裝口，用於監測活毒廢水收集罐00的罐體內液位；活毒廢水收集罐00的罐體上還設置有第一空氣分布混勻器進氣口2，該進氣口處設置有閥門T2，用於打開/關閉該進氣口，該進氣口與位於活毒廢水收集罐00的罐體內的第一空氣分布混勻器6相連通。當收集罐活毒廢水轉移前，閥門T2開啟，壓縮空氣先從第一空氣分布混勻器進氣口2進入，然後通過空氣分布混勻器6噴射到罐體內，將被轉移的液體翻滾混合，起到攪拌作用；活毒廢水轉移時，閥門T4開啟，壓縮空氣通過濾器03進入到活毒廢水收集罐00的罐內，為液體轉移提供動力。

一般活毒廢水收集罐00設置在生產區域下方，例如地下一層，打開閥門T1，活毒廢水在重力作用下，從收集罐進液口1流進活毒廢水收集罐00的罐體內。當收集罐液位監測元件05監測到活毒廢水收集罐00的罐體內的液位上升到監測點時，閥門T1關閉，收集罐空氣分布混勻器進氣口2處的閥門T2打開，壓縮空氣進入第一空氣分布混勻器6中並噴出，將活毒廢水收集罐00的罐體內的液體混合均勻。

活毒廢水滅活罐01為中空的罐體，用於滅活殺死活毒廢水中的帶毒的活性物質，該罐體內設置有第二空氣分布混勻器60，罐體上設置有第二空氣分布混勻器進氣口13，該進氣口處設置有閥門T13，用於打開/關閉該進氣口，該進氣口與第二空氣分布混勻器60相連通；活毒廢水滅活罐01的罐體上還設置有滅活罐進液口9、滅活罐出液口14、滅活罐排氣口30和滅活罐進氣口40，滅活罐進液口9處設置有閥門T9，用於打開/關閉進液口，滅活罐出液口14處設置有閥門T14，用於控制出液口的打開/關閉，滅活罐排氣口30處和滅活罐進氣口40處分別設置有閥門T30和T40，用於控制氣體進出，二者通過第二空氣過濾器07連通罐體內部，第二空氣過濾器07的作用與第一空氣過濾器03相同。活毒廢水滅活罐01的罐體上還設置有溫度監測元件安裝口12，溫度監測元件06安裝（例如螺紋安裝或焊接）於該安裝口，用於實時監測活毒廢水滅活罐01的罐體內的溫度；活毒廢水滅活罐01的罐體上還設置有滅活罐液位監測元件安裝口22，滅活罐液位監測元件022安裝（例如螺紋連接或焊接）到該安裝口，用於監測活毒廢水滅活罐01的罐體內液位。

活毒廢水收集罐00的收集罐出液口7和活毒廢水滅活罐01的滅活罐進液口9之間設置有蒸汽預熱器8，用於對經該蒸汽預熱器從活毒廢水收集罐00轉移到活毒廢水滅活罐01中的活毒廢水進行升溫預熱，即活毒廢水二級加熱；蒸汽預熱器8設置有蒸汽進氣口10，該蒸汽進氣口處設置有閥門T8，用於控制蒸汽進氣口10的打開/關閉，蒸汽進氣口10還與設置在活毒廢水滅活罐01的罐體內的蒸汽噴射閥11相連通，且在二者之間設置閥門T11，用於控制蒸汽的進入，蒸汽噴氣閥11的作用是對活毒廢水進行三級加熱，使得活毒廢水保持在設定溫度，以使活毒廢水中的活性微生物失去活性。

夾套系統包括第一夾套04、第二夾套08以及連接在第一夾套04和第二夾套08之間的第一管道20和第二管道21，第一夾套04與第二夾套08結構相同，都為具有U型橫截面的半開式管體（也稱半盤管式夾套），為了使第一夾套04與活毒廢水收集罐00的罐體充分接觸，第一夾套04的開口側接觸活毒廢水收集罐00的罐體且整個管體呈螺旋狀焊接在活毒廢水收集罐00的罐體上，第一夾套04的兩端分別設有第一夾套進口18和第一夾套出口17；第二夾套08的開口側接觸活毒廢水滅活罐01的罐體且整個管體呈螺旋狀焊接在活毒廢水滅活罐01的罐體上，第二夾套08的兩端分別設有第二夾套進口16和第二夾套出口15；第一管道20連接在第一夾套出口17和第二夾套進口16之間，第二管道21連接到第一夾套進口18和第二夾套出口15之間，且第一管道20上設置有一夾套循環泵19，用於使夾套系統內的熱導介質循環起來，將滅活罐的熱能傳到收集罐，使收集罐廢水升溫；同時收集罐的冷能傳到滅活罐，使滅活罐的廢水降溫。第一夾套04上部設置有第一夾套補液口23，該補液口處設有閥門T23；第二夾套08上部設置有第二夾套補液口24，該補液口處設有閥門T24，上述兩個補液口用作夾套系統熱導介質的填料口。本實用新型裝置使用前，首先將閥門T23、T24開啟，熱導介質從第一夾套補液口23口加入，同時管道內的氣體從第二夾套24口排出，直到夾套系統的循環管道內逐漸充滿熱導介質，再將閥門T23、T24關閉。

本實用新型裝置中的收集罐液位監測元件05、滅活罐液位監測元件022、溫度監測元件06、蒸汽預熱器8、蒸汽噴射閥11以及各閥門均電連接到計算機PLC自控系統02，計算機PLC自控系統02用於整個裝置的控制、參數設置、數據採集及顯示。

以上部件按照上述關係進行連接組裝形成本實用新型的大規模生產活毒廢水處理系統冷熱能交換節能裝置，該裝置通過夾套系統實現能量的交換利用，即能夠將活毒廢水滅活罐01的熱能傳到活毒廢水收集罐00，使活毒廢水收集罐00中的廢水升溫；同時活毒廢水收集罐00的冷能傳到活毒廢水滅活罐01，使活毒廢水滅活罐01中的廢水降溫；並且通過活毒廢水收集罐00中的第一空氣分布混勻器6和活毒廢水滅活罐01中的第二空氣分布混勻器60攪動罐體內的液體，達到熱能和液體的混勻作用，加快液體的能量交換。

本實用新型裝置在計算機PLC自控系統02的控制下進行工作，具體的工作過程如下：

（1）活毒廢水的收集：生產或檢驗過程中產生的活毒廢水在重力作用下，從活毒廢水收集罐00的收集罐進液口1流入活毒廢水收集罐00的罐體中，當收集罐液位監測元件05監測到收集的活毒廢水液位上升到監測點時，閥門T1關閉；閥門T2開啟，壓縮空氣先從第一空氣分布混勻器進氣口2進入，然後通過第一空氣分布混勻器6噴射到罐體內，將被轉移的液體翻滾混合，起到攪拌作用；然後閥門T4開啟，壓縮空氣通第一空氣過濾器03進入到活毒廢水收集罐00的罐內，為液體轉移提供動力。

（2）活毒廢水的轉移：當計算機PLC自控系統02下達轉移指令後，閥門T4打開，空氣從收集罐進氣口4經第一空氣過濾器03進入活毒廢水收集罐00內，活毒廢水收集罐00的罐體內的壓力增加（控制在0.10～0.15MPa範圍內）；閥門T7、T9、T30打開，蒸汽預熱器8開啟，活毒廢水從收集罐出液口7經蒸汽預熱器8、滅活罐進液口9進入活毒廢水滅活罐01的罐體內，通過被轉移的活毒廢水在經過蒸汽預熱器8時被升溫預熱（即活毒廢水二級加熱）。

（3）活毒廢水升溫滅活：當活毒廢水滅活罐01的滅活罐液位監測元件022監測到活毒廢水液位上升到監測點時，將閥門T7、T9、T4以及蒸汽預熱器8關閉，開啟閥門T3，使得活毒廢水收集罐00洩壓並繼續收集活毒廢水；同時活毒廢水滅活罐01罐體內的蒸汽噴射閥11開啟，對活毒廢水滅活罐01罐體內的活毒廢水開始升溫加熱（即活毒廢水三級加熱）；在此過程中，溫度檢測元件06實時監測罐體內的溫度，當達到設定溫度時，關閉閥門T30和蒸汽噴射閥11，並保持設定溫度30分鐘，使活毒廢水中的活性微生物失去活性。

（4）能量交換：當活毒廢水滅活罐01罐體內的活毒廢水溫度維持到規定時間後，開啟閥門T40，為活毒廢水滅活罐01補壓（控制在0.15～0.20MPa範圍內）；開啟閥門T15、T16、T17、T18，同時開啟夾套循環泵19，使第一夾套04和第二夾套08內的熱導介質循環起來，將活毒廢水滅活罐01的熱能傳到活毒廢水收集罐00，使活毒廢水收集罐00罐體內的活毒廢水升溫（即活毒廢水一級加熱），同時活毒廢水收集罐00的冷能傳到活毒廢水滅活罐01，使活毒廢水滅活罐01罐體內的活毒廢水降溫；同時開啟活毒廢水滅活罐01的第二空氣分布混勻器進氣口13處的閥門T13，使壓縮空氣從第二空氣分布混勻器60噴出，使活毒廢水滅活罐01罐體內的液體翻滾攪動起來，達到熱能和液體的混勻作用，加快液體的能量交換。

（5）廢水排放：當活毒廢水滅活罐01中的滅活廢水溫度降到設定值時，關閉夾套循環泵19和閥門T13，開啟滅活罐出液口14處的閥門T14，將失活的廢水排放到指定的企業總汙水系統。

重複上述過程，實現活毒廢水連續收集、滅活、排放，並在此過程中進行能量交換，即將需要降溫的已滅活廢水的熱能傳遞給需要升溫的常溫活毒廢水，同時將需要升溫的活毒廢水的冷能傳遞給需要降溫的高溫滅活廢水，從而同時滿足了系統中需冷和需熱設備的各自所求，同時通過能量的交換利用，大大減少了能源的浪費。

本領域技術人員應當理解，這些實施例僅用於說明本實用新型而不限制本實用新型的範圍，對本實用新型所做的各種等價變型和修改均屬於本實用新型公開內容。