一種高濃度含鹽廢水的循環(huán)處理系統(tǒng)及工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高濃度含鹽廢水的循環(huán)處理系統(tǒng)，包括蒸發(fā)室、冷凝室、固液分離器、混合槽、換熱器、熱泵機組、空冷器和風機，其中，蒸發(fā)室、冷凝室和風機彼此連接形成第一循環(huán)回路，蒸發(fā)室的濃鹽水出口依次連接有混合槽、換熱器，且換熱器的一個出水端與蒸發(fā)室的塔頂相連形成第二循環(huán)回路，蒸發(fā)室底部的結晶物出口與固液分離器相連接，且固液分離器的液體出水端與蒸發(fā)室相連接形成第三循環(huán)回路；冷凝室依次與熱泵機組的冷凝室、換熱器、熱泵機組的蒸發(fā)室、空冷器相連接，且空冷器的出水端與冷凝室的塔頂相連形成第四循環(huán)回路。廢水經(jīng)過各循環(huán)回路的循環(huán)處理后，廢水中的鹽可結晶回收，產(chǎn)生的水回用，實現(xiàn)了高濃度含鹽廢水的資源化、無害化處理。
【專利說明】一種高濃度含鹽廢水的循環(huán)處理系統(tǒng)及工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢水的處理系統(tǒng)，具體涉及一種高濃度含鹽廢水的蒸發(fā)結晶循環(huán)處理系統(tǒng)及工藝，屬于環(huán)保水處理領域。
【背景技術】
[0002]隨著我國工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水的排放量日益增加，其中較大一部分是高濃度含鹽廢水，該廢水對生態(tài)環(huán)境有諸多危害，而工業(yè)上主要處理方法是利用高效耐鹽菌處理或加水稀釋排放，這樣既浪費了大量水資源，又不能從總量上控制排入環(huán)境中的鹽量，所以高濃度含鹽廢水的處理已成為國內(nèi)環(huán)保行業(yè)急需解決的難題。
[0003]為了解決高濃度含鹽廢水處理問題，近些年出現(xiàn)了許多的蒸發(fā)濃縮結晶設備，但這些設備基本上都是相對獨立的操作單元。例如，蒸發(fā)有單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)、升膜蒸發(fā)及降膜蒸發(fā)等，而結晶也分為濃縮結晶、冷卻結晶、等電點結晶等。其中每個操作單元中設備的結構都比較復雜，功能單一，設備操作不夠方便，而且各單元操作的能耗相對較高，能量重復利用率比較低。因此，這種不具有通用性的單元操作給企業(yè)生產(chǎn)帶來不便。機械蒸汽再壓縮技術中使用了循環(huán)壓縮機，對二次蒸汽再壓縮，然后給原水進行加熱，與傳統(tǒng)結晶器相比，能耗得到了一定的節(jié)約。但不足的是，相應配套的設備也隨之增加，是整個系統(tǒng)變得復雜，占地面積較大，運行費用也相對增加。在降膜蒸發(fā)技術中針對現(xiàn)有生產(chǎn)技術中換熱效果差，蒸發(fā)效率低等缺點，提拱了一種結構合理的切向進料的高效降膜蒸發(fā)器，從而實現(xiàn)了液體流入導熱裝置時均勻，大大提高了換熱效率。但是，關于降膜蒸發(fā)易積垢堵塞的問題沒有解決，而且降膜蒸發(fā)存在能耗高，熱量重復利用低等特點。 因此，在蒸發(fā)濃縮結晶過程中如何提高熱能的利用率，降低運行成本，并使蒸發(fā)濃縮結晶一體化，實現(xiàn)高效穩(wěn)定運行以及具有一定通用性的系統(tǒng)單元一直是廢水處理行業(yè)亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構緊湊、系統(tǒng)化，占地面積小、能耗低、能量重復利用率高、運行費用低，高效、節(jié)能、運行效果穩(wěn)定的高濃度含鹽廢水的蒸發(fā)結晶循環(huán)處理系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種所述循環(huán)處理系統(tǒng)的處理工藝。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):
[0006]一種高濃度含鹽廢水的循環(huán)處理系統(tǒng)，包括蒸發(fā)室、冷凝室、固液分離器、混合槽、換熱器、熱泵機組、空冷器和風機，其中，所述蒸發(fā)室、冷凝室和風機彼此連接形成第一循環(huán)回路，所述蒸發(fā)室的濃鹽水出口通過管道及循環(huán)泵依次連接有混合槽、換熱器，且換熱器的一個出水端與蒸發(fā)室的塔頂相連形成第二循環(huán)回路，所述蒸發(fā)室底部的結晶物出口通過管道及循環(huán)泵與固液分離器相連接，且固液分離器的液體出水端通過管道及循環(huán)泵與蒸發(fā)室相連接形成第三循環(huán)回路；所述冷凝室通過管道及循環(huán)泵依次與熱泵機組的冷凝器、換熱器、熱泵機組的蒸發(fā)器、空冷器相連接，且空冷器的出水端與冷凝室的塔頂相連形成第四循環(huán)回路。[0007]優(yōu)選的是:所述蒸發(fā)室和冷凝室的結構相同，其內(nèi)部從上至下依次設置有布水系統(tǒng)、填料層、收水器及儲槽。
[0008]優(yōu)選的是:所述布水系統(tǒng)包括布水管路及設置于布水管路上向下設置的布水噴頭。[0009]優(yōu)選的是:所述填料層上設置有填料，所述填料為點波填料。
[0010]優(yōu)選的是:所述收水器的外形為V型結構。
[0011]優(yōu)選的是:所述第二循環(huán)回路和第三循環(huán)回路中的循環(huán)泵為螺桿泵，第四循環(huán)回路中的循環(huán)泵為普通離心泵。
[0012]優(yōu)選的是:所述風機為軸流變頻風機。
[0013]優(yōu)選的是:所述的換熱器為鈦板式換熱器；所述的熱泵機組為溴化鋰吸收式熱泵機組。
[0014]優(yōu)選的是:所述循環(huán)處理系統(tǒng)還包括對整個系統(tǒng)實現(xiàn)自動運行控制的PLC控制系統(tǒng)。
[0015]一種高濃度含鹽廢水的循環(huán)處理工藝，包括以下步驟:
[0016]I) 一次循環(huán):蒸發(fā)室對濃鹽水進行蒸發(fā)，在風機的作用下，空氣在蒸發(fā)室和冷凝室內(nèi)進行強制循環(huán)，冷空氣在蒸發(fā)室內(nèi)經(jīng)過與原水換熱后攜帶一部分水氣和熱量至冷凝室中，并在冷凝室中與冷卻水換熱降溫，降溫后的空氣又在風機的作用下返回至蒸發(fā)室中；
[0017]2) 二次循環(huán):高濃度含鹽廢水原水在混合槽中與蒸發(fā)室蒸發(fā)產(chǎn)生的濃鹽水混合后，進入換熱器中換熱升溫后返回至蒸發(fā)室內(nèi)進行蒸發(fā)；
[0018]3)三次循環(huán):蒸發(fā)室底部富集的含有結晶物的混合液經(jīng)進入到固液分離器中進行脫水分離，脫水產(chǎn)生的濃水返回至蒸發(fā)室中進行蒸發(fā)；
[0019]4)四次循環(huán):冷凝室中產(chǎn)生的高溫冷卻水進入到熱泵機組的冷凝器中升溫，然后進入換熱器中與二次循環(huán)步驟中的廢水換熱冷卻后進入到熱泵機組的蒸發(fā)器中降溫，隨后，冷卻水進入到空冷器中進行再次降溫后從塔頂返回至冷凝室中。
[0020]相比于現(xiàn)有的廢水蒸發(fā)結晶處理系統(tǒng)，本發(fā)明的循環(huán)處理系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0021]I)本發(fā)明的循環(huán)處理系統(tǒng)利用的是低溫循環(huán)水、沖渣水、地熱尾水、太陽能熱水、廢熱油等余熱，因此，系統(tǒng)高效節(jié)能，相應大大減少了系統(tǒng)的運行費用；
[0022]2)由于蒸發(fā)溫度在80°C以下，溫度相對較低，因此可實現(xiàn)低溫高效；
[0023]3)通過噴淋冷凝，可將水氣所攜帶的能量轉(zhuǎn)移進水里，進而在經(jīng)過機組的吸收給原水加熱，充分利用了能量，回收了能量，能量重復利用率高；
[0024]4)整個系統(tǒng)處于密閉狀態(tài)，不產(chǎn)生任何廢氣，不向空氣中排放任何氣體，不污染環(huán)境;
[0025]5)通過不斷循環(huán)蒸發(fā)與濃縮處理，最終使得廢水中的鹽結晶，系統(tǒng)產(chǎn)生的清水可進行回用，處理徹底，達到真正的“零排放”要求，實現(xiàn)了各類高濃度含鹽廢水的資源化和無害化處理；
[0026]6)處理對象廣泛，對化工類、制藥類、以及各種高濃度含鹽廢水以及海水淡化等均適用；
[0027]7)無高溫高壓設備，系統(tǒng)運行安全可靠，并且智能；
[0028]8)并將蒸發(fā)與結晶有效的融合，占地面積小，實現(xiàn)了系統(tǒng)一體化?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0029]圖1示出了本發(fā)明所述的循環(huán)處理系統(tǒng)的結構示意圖；
[0030]圖2為常壓、不同溫度下飽和濕空氣的含水量曲線圖；
[0031]圖3為不同溫度下水蒸汽的飽和蒸汽壓曲線圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0033]如附圖1所示，本發(fā)明所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，包括蒸發(fā)室1、冷凝室2、固液分離器
3、混合槽4、換熱器5、熱泵機組6、空冷器7和風機8，其中，所述蒸發(fā)室1、冷凝室2和風機8通過管道連接形成第一循環(huán)回路，所述蒸發(fā)室I的濃鹽水出口通過管道及循環(huán)泵依次連接有混合槽4、換熱器5，且換熱器5的一個出水端與蒸發(fā)室I的塔頂相連以形成第二循環(huán)回路，所述蒸發(fā)室I底部的結晶物出口通過管道及循環(huán)泵與固液分離器3相連接，且固液分離器3分離出的液體出水端通過管道及循環(huán)泵與蒸發(fā)室I相連接形成第三循環(huán)回路；所述冷凝室2通過管道及循環(huán)泵依次與熱泵機組6的冷凝器、換熱器5、熱泵機組6的蒸發(fā)器、空冷器7相連接，且空冷器7的出水端與冷凝室2的塔頂相連以形成第四循環(huán)回路。
[0034]本發(fā)明中，所述蒸發(fā)室I和冷凝室2的結構相同，均由可耐80°C左右、并具有防腐、保溫以及有一定強度及較好的密封性能的材料如不銹鋼、玻璃鋼等制成的橫流式機械通風設備，即水的流向為由上至下，風的流向為一側(cè)進另一側(cè)出，所述蒸發(fā)室I和冷凝室2的內(nèi)部從上至下依次設置有布水系統(tǒng)、填料層、收水器及儲槽，所述布水系統(tǒng)為噴灑式布水，包括布水管路及設置于布水管路上向下設置的布水噴頭，所述填料層上設置有填料，所述填料為點波填料，所述收水器的外形為V型結構，以盡可能的阻止蒸發(fā)室I和冷凝室2內(nèi)的微小液滴被強制循環(huán)的空氣帶走，所述儲槽位于蒸發(fā)室I或冷凝室2的底部，具有一定的坡度，可以使結晶析出的鹽及時順利排出。本發(fā)明中，所述的布水噴頭、收水器及儲槽均可耐80°C左右溫度，且耐腐蝕，此外，根據(jù)所需處理的廢水量，本發(fā)明中的蒸發(fā)室I和冷凝室2可多個串聯(lián)使用。
[0035] 進一步地，本發(fā)明所述的循環(huán)處理系統(tǒng)中，第二循環(huán)回路和第三循環(huán)回路中的循環(huán)泵為螺桿泵，第四循環(huán)回路中的循環(huán)泵為普通離心泵。所述風機8為軸流變頻風機，具有防爆和防腐特性；所述混合槽4的作用是將原水和從蒸發(fā)室I出來的濃鹽水進行充分混合，由具有防腐性的材質(zhì)制成；所述的換熱器5為高效并防腐的鈦板式換熱器；所述的熱泵機組6采用溴化鋰吸收式熱泵機組，包括蒸發(fā)器和冷凝器，以便更多地利用低品位的工業(yè)余熱和廢熱；此外，本發(fā)明所述循環(huán)處理系統(tǒng)還包括對整個系統(tǒng)實現(xiàn)自動運行控制的PLC控制系統(tǒng)。
[0036]以本發(fā)明所述的循環(huán)處理系統(tǒng)處理高濃度含鹽廢水，其主要原理是利用不同溫度條件下飽和濕空氣的含水量的不同進行蒸發(fā)分離，通過對空氣進行加熱和冷卻，使其在飽和蒸汽壓的推動下不斷地吸收和釋放一定量的水蒸氣，進而實現(xiàn)濃鹽水的蒸發(fā)與結晶。圖2示出了不同溫度下飽和濕空氣的含水量曲線圖，圖3為與其對應的不同溫度下水蒸氣的飽和蒸汽壓曲線圖。
[0037]本發(fā)明所述的循環(huán)處理系統(tǒng)的處理工藝包括以下步驟:[0038]I) 一次循環(huán):蒸發(fā)室I在對濃鹽水進行蒸發(fā)的過程中，通過風機8提供的動力使得空氣在蒸發(fā)室I和冷凝室2內(nèi)進行強制循環(huán)，冷空氣在蒸發(fā)室I內(nèi)經(jīng)過與原水換熱后攜帶一部分水氣和熱量至冷凝室2中，并在冷凝室2中與冷卻水換熱降溫，降溫后的空氣又在風機8的作用下返回至蒸發(fā)室I中，從而完成第一循環(huán)回路的循環(huán)；此循環(huán)過程是通過水在填料上的淋灑對空氣進行加熱和冷凝，即:在蒸發(fā)室I內(nèi)對熱的濃鹽水進行淋灑，通過和空氣換熱進而使水分蒸發(fā)，水氣所帶走的熱量來源于熱鹽水本身溫度的下降，在冷凝室2內(nèi)利用淋灑溫度較低的水對冷空氣進行冷凝，冷凝水氣所放出的熱量儲存在水里，通過蒸發(fā)和冷凝對濃鹽水進行濃縮結晶，冷凝室2冷凝產(chǎn)生的清水可以作為中水回用；
[0039]2)二次循環(huán):蒸發(fā)室I蒸發(fā)產(chǎn)生的濃鹽水經(jīng)泵提升進入混合槽4中，并在混合槽4中與高濃度含鹽廢水的原水混合后，經(jīng)泵提升進入換熱器5中換熱升溫后再次從塔頂進入蒸發(fā)室I內(nèi)進行蒸發(fā)，完成第二循環(huán)回路的循環(huán)；
[0040]3)三次循環(huán):蒸發(fā)室I底部富集的含有結晶物的混合液經(jīng)泵提升進入到固液分離器4中進行脫水分離，當水流在一定的壓力下以切線方向進入固液分離器4后，會產(chǎn)生強烈的旋轉(zhuǎn)運動，由于結晶物和水的密度不同，在離心力、向心力、浮力和流體曳力的共同作用下，密度大的結晶物下沉至固液分離器4的底部，并經(jīng)底部的固體鹽出口去往鹽精制單元，而密度低的鹽水上升，并在循環(huán)泵的作用下經(jīng)管道返回至蒸發(fā)室I中進行循環(huán)蒸發(fā)，從而完成第三循環(huán)回路的循環(huán)；
[0041]4)四次循環(huán):冷凝室2中產(chǎn)生的高溫冷卻水在循環(huán)泵的作用下，進入到熱泵機組6的冷凝器中升溫5~10°C后，進入換熱器5中與二次循環(huán)中的廢水換熱降溫后進入到熱泵機組6的蒸發(fā)器中降溫，隨后，冷卻水進入到空冷器7中進行再次降溫后從塔頂返回至冷凝室2中，從而完成第四循環(huán)回路的循環(huán)。
[0042]本發(fā)明中，雖然蒸發(fā)室I和冷凝室2的內(nèi)部結構相同，但其作用并不相同，在蒸發(fā)室I內(nèi)是通過循環(huán)原水給空氣加熱，而在冷凝室2內(nèi)則是通過循環(huán)冷卻水給空氣進行降溫，根據(jù)不同溫度的空氣所攜帶的水氣不同，進而實現(xiàn)蒸發(fā)結晶過程。從能量平衡角度上來說，在一次循環(huán)過程中，水氣所攜帶的能`量由蒸發(fā)室I轉(zhuǎn)移到冷凝室2中，對于蒸發(fā)室I來說，來自二次循環(huán)從塔頂進入蒸發(fā)室I中，經(jīng)過布水系統(tǒng)噴灑在填料層的填料上，并與從蒸發(fā)室I的一側(cè)進入蒸發(fā)室I內(nèi)的來自冷凝室2的冷空氣在填料上進行充分換熱，換熱后的熱空氣攜帶一定量的水氣從蒸發(fā)室I另一側(cè)去往冷凝室2中冷凝，而蒸發(fā)室I中經(jīng)降溫后的含有結晶物的廢水進入儲水槽中，并在循環(huán)泵的作用下，濃水去往混合槽4中，含有結晶物的廢水進入到固液分離器3中；對于冷凝室2來說，循環(huán)冷卻水經(jīng)布水系統(tǒng)噴灑在填料層的填料上，并與從冷凝室2的一側(cè)進入冷凝室2內(nèi)的來說蒸發(fā)室I的熱空氣在填料上進行充分換熱，被降溫后的冷空氣返回至蒸發(fā)室I中，而被加熱后的冷卻水則進入到第四循環(huán)回路中進行循環(huán)。
[0043]此外，本發(fā)明的第四循環(huán)回路中，采用熱泵機組6到對降溫的熱水進行加熱以及對溫度升高的冷水進行降溫，即:利用冷凝放熱對原水進行加熱，理論上蒸發(fā)吸熱和冷凝放熱是等量的，因此，熱泵機組6從理論上時不提供能量的，但實際使用中，有少量能量損失，進而只需補充極少的能量即可，本發(fā)明中熱泵機組6消耗的能量來自于廢熱或余熱，包括低溫循環(huán)水、沖渣水、地熱尾水、太陽能熱水、廢熱油等，因此，顯著降低了能耗，提高了熱量的利用率。[0044]實施例1
[0045]20%的氯化鈉濃鹽水以0.80m3/h的流量進入本發(fā)明所述的循環(huán)處理系統(tǒng)進行處理,其處理結果如表1所示:其中，表1中的a、b至I分別對應于圖1中的取樣點a、b至I。
[0046]表1氯化鈉濃鹽水的處理結果表
【權利要求】
1.一種高濃度含鹽廢水的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于:包括蒸發(fā)室、冷凝室、固液分離器、混合槽、換熱器、熱泵機組、空冷器和風機，其中，所述蒸發(fā)室、冷凝室和風機彼此連接形成第一循環(huán)回路，所述蒸發(fā)室的濃鹽水出口通過管道及循環(huán)泵依次連接有混合槽、換熱器，且換熱器的一個出水端與蒸發(fā)室的塔頂相連形成第二循環(huán)回路，所述蒸發(fā)室底部的結晶物出口通過管道及循環(huán)泵與固液分離器相連接，且固液分離器的液體出水端通過管道及循環(huán)泵與蒸發(fā)室相連接形成第三循環(huán)回路；所述冷凝室通過管道及循環(huán)泵依次與熱泵機組的冷凝器、換熱器、熱泵機組的蒸發(fā)器、空冷器相連接，且空冷器的出水端與冷凝室的塔頂相連形成第四循環(huán)回路。
2.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于:所述蒸發(fā)室和冷凝室的結構相同，其內(nèi)部從上至下依次設置有布水系統(tǒng)、填料層、收水器及儲槽。
3.根據(jù)權利要求2所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于:所述布水系統(tǒng)包括布水管路及設置于布水管路上向下設置的布水噴頭。
4.根據(jù)權利要求2所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于:所述填料層上設置有填料，所述填料為點波填料。
5.根據(jù)權利要求2所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于:所述收水器的外形為V型結構。
6.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于:所述第二循環(huán)回路和第三循環(huán)回路中的循環(huán)泵為螺桿泵，第四循環(huán)回路中的循環(huán)泵為普通離心泵。
7.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于:所述風機為軸流變頻風機。
8.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán) 處理系統(tǒng)，其特征在于:所述的換熱器為鈦板式換熱器；所述的熱泵機組為溴化鋰吸收式熱泵機組。
9.根據(jù)權利要求1~8任一項所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于:所述循環(huán)處理系統(tǒng)還包括對整個系統(tǒng)實現(xiàn)自動運行控制的PLC控制系統(tǒng)。
10.一種高濃度含鹽廢水的循環(huán)處理工藝，其特征在于:包括以下步驟: 1)一次循環(huán):蒸發(fā)室對濃鹽水進行蒸發(fā)，在風機的作用下，空氣在蒸發(fā)室和冷凝室內(nèi)進行強制循環(huán)，冷空氣在蒸發(fā)室內(nèi)經(jīng)過與原水換熱后攜帶一部分水氣和熱量至冷凝室中，并在冷凝室中與冷卻水換熱降溫，降溫后的空氣又在風機的作用下返回至蒸發(fā)室中； 2)二次循環(huán):高濃度含鹽廢水原水在混合槽中與蒸發(fā)室蒸發(fā)產(chǎn)生的濃鹽水混合后，進入換熱器中換熱升溫后返回至蒸發(fā)室內(nèi)進行蒸發(fā)； 3)三次循環(huán):蒸發(fā)室底部富集的含有結晶物的混合液經(jīng)進入到固液分離器中進行脫水分離，脫水產(chǎn)生的濃水返回至蒸發(fā)室中進行蒸發(fā)； 4)四次循環(huán):冷凝室中產(chǎn)生的高溫冷卻水進入到熱泵機組的冷凝器中升溫，然后進入換熱器中與二次循環(huán)步驟中的廢水換熱冷卻后進入到熱泵機組的蒸發(fā)器中降溫，隨后，冷卻水進入到空冷器中進行再次降溫后從塔頂返回至冷凝室中。
【文檔編號】C02F1/16GK103466736SQ201310443359
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權日:2013年9月23日
【發(fā)明者】姬小鳳 申請人:凱姆德（北京）能源環(huán)境科技有限公司