能源是国民经济发展的基础和动力，近些年来随着我国经济的快速发展，能源消耗大幅增长，国内能源资源面临潜在性的总量短缺，因此节能成为我国能源策略的重要一环。本文针对低浓度废水的回收处理能耗高问题，根据热力学节能原理，将多效精馏和热泵技术用于低浓度废水的处理，以开发节能型的低浓度废水回收处理新工艺。本文的主要研究内容和结论包括以下几个方面：（1）以质量浓度为5%的DMF废水处理为例，采用Aspen Plus流程模拟软件分别对不带预热系统的二效、三效、四效精馏，和带多级进料预热系统的二效、三效、四效精馏进行模拟分析。结果是不带预热系统的二效、三效、四效精馏与普通单塔精馏相比，节能率分别为15.6%、37.1%和47.2%，而带多级进料预热系统的二效、三效、四效精馏的节能率分别达到22.0%、44.3%和55.2%，与前者相比，平均提高约7⁸个百分点。这表明对于多效精馏过程，不是只有效数的增多对降低能耗有影响，充分利用系统中具有较高能级的流股的潜热和显热来预热冷料进料，亦可进一步降低能耗。（2）对带多级进料预热系统的多效精馏过程进行了优化设计的研究，对整个系统、各效和预热系统进行物料衡算和能量衡算，并在以上数学模型的基础上提出了新的设计方法，得出合理效数Nt的计算公式：以质量浓度为1%和5%二甘醇废水的处理进行模拟计算，结果表明两者的合理效数分别为7效和6效，与通过上述公式计算所得合理效数相同，验证了新的设计方法的正确性与可行性。与相应效数下不带预热系统的多效精馏相比，可节约43.3%、和42.6%的能耗，与单塔精馏相比，在此效数下分别可节约75.7%、和74.6%的能耗，节能效果可观。（3）针对多效精馏处理低浓度废水的一些不足，对热泵精馏用于低浓度DMF废水的处理进行了研究。对塔顶蒸汽直接压缩式的单塔热泵精馏进行模拟分析，并在其基础上进行了改进，将小塔的操作压力提高使其塔顶蒸汽可满足辅助再沸器的热源蒸汽的温位要求。结果表明热泵精馏比多效精馏节能效果更加显著；且带热泵的三效精馏工艺反而不如单塔热泵精馏节能效果好，其制热系数也不如单塔热泵精馏制热系数高；改进的单塔热泵精馏将小塔的操作压力提高，使其塔顶蒸汽的温位可以满足T1塔的再沸器加热需求，用作辅助再沸器的热源蒸汽，节能率由改进前的71.1%提高到了76.8%。（4）浓盐水也是低浓度废水的一种。针对浓盐水蒸馏-结晶工艺的高能耗问题，开展了热泵结晶技术用于浓盐水的回收处理的研究。本文分析了RO浓盐水在蒸发浓缩过程中结晶析盐的规律，由此提出了一种浓盐水热泵结晶新工艺，即设计两个结晶器即CaSO₄结晶器和NaCl结晶器，在前者中先将CaSO₄固体结晶析出，分离后的母液再去NaCl结晶器结晶，如此便可实现CaSO₄和NaCl的分离，同时K⁺和Mg²⁺留在母液中，也与NaCl分离开来，这样得到的NaCl纯度较高。通过软件对不同的工况进行模拟计算，确定CaSO₄结晶器和NaCl结晶器的最佳结晶温度分别为122℃和13℃，在此条件下处理1000kg的RO浓盐水，需要75.2kW的热量，和63kW的冷量，可使CaSO4的回收率达到87.74%，NaCl的回收率达到87.61%，解决了RO海水淡化所产生的浓盐水的排放污染问题，除盐后的水可以达标排放或者回收利用，同时可以获得2.062kg的纯CaSO₄固体和40.32kg的纯度为99.38%的NaCl固体，具有一定的经济效益和社会效益。