CN101497465A - 一种蒸发高浓度污水处理系统 - Google Patents

一种蒸发高浓度污水处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种蒸发高浓度污水处理系统,其特征在于:所述的污水处理系统由第一、第二两个蒸发单元连接而成,第一、第二蒸发单元的两端分别与进、出水箱相连,每个蒸发单元设有一降膜蒸发器,降膜蒸发器与两个循环泵和一喷射器组相连,上述各部件之间采用管道相连。本发明将二种不同的蒸发器互补配套,取长补短,既有较高的传热系数和较大的浓缩倍数,又有结垢缓慢,有效工作寿命长等诸多优点。并且调试简单,控制方便。

Description

一种蒸发高浓度污水处理系统
技术领域:
本发明涉及污水处理的技术领域,具体地说是一种用蒸发工艺来处理高浓度污水的系统。
背景技术:
在目前污水处理领域中,一般较易处理的污水,如居民生活污水、食品、轻工、钢铁废水等都得到了较为成熟与可靠的治理,形成了较为成熟的处理方法和工艺流程。
然而,对于某些工业废水,如高浓度有机废水,含有高盐、高油的油田采油废水及某些含有毒、有害物质,COD含量高达数十万的特殊废水,对这类废水用常规的水处理工艺已无济于事。即使侥幸找到处理的工艺,其高昂的土建费用,设备费用及运行费用也使业主难以接受。如何另辟蹊径,寻找一种行之有效办法来对付此类废水,成了业内人士的努力方向。一种古老而传统的技术—蒸发工艺,再次得到了广泛的重视。
传统蒸发工艺主要有多级闪蒸,多效降膜蒸发、多效升膜蒸发、压汽蒸馏等几类。这些蒸发工艺,已逐渐在食品加工、制药、制浆、造纸、海水淡化和污水处理领域得到应用,处理效果也较为满意。但从整体方案来看,总是存在着设备体积庞大,价格昂贵等缺点。例如压汽蒸馏工艺,其中的蒸汽压缩机价格,动辄数百万上千万。巨大的投资和昂贵的运行费用阻碍了蒸发工艺这项技术在污水处理领域的进一步推广应用。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种改进的蒸发高浓度污水处理系统,它可克服现有技术中工艺中投资大,运行费用高,运行不稳定,易造成二次污染的一些不足。
为了实现上述目的,本发明运用射流喷射技术对蒸发工艺进行改造,提出“喷射式蒸汽吸入”新工艺,意在大幅度降低设备成本,使蒸发工艺能更好的为污水处理及其它领域服务。喷射式蒸汽吸入工艺英文名(Jet Vapor Compression),简称JVC。本发明的技术方案是:一种蒸发高浓度污水处理系统,其特征在于:所述的污水处理系统由第一、第二两个蒸发单元连接而成,第一、第二蒸发单元的两端分别与进、出水箱相连,每个蒸发单元设有一降膜蒸发器,降膜蒸发器与两个循环泵和一喷射器组相连,上述各部件之间采用管道相连。
本发明的蒸发器在工作时,污水被热源加热成为蒸汽,热源换热后成为冷凝水,循环泵提取冷凝水,在水力射流喷射器组的喉管处产生负压,抽吸蒸发器中的蒸汽,蒸汽进入冷凝水后,加热冷凝水,使之成为高温水,同时自身也成为高温水。此高温水回入蒸发器的换热管,作为热源继续加热污水,使污水成为蒸汽;高温水换热后成为冷凝水,循环泵提取冷凝水又在射流喷射器组喉管产生负压,再抽吸蒸发器内蒸汽。如此周而复始的循环,使得(1)冷凝水越来越干净,达到排放标准;(2)因蒸汽不断成为冷凝水使冷凝水越来越多,多出的冷凝水可以外排至收集水箱进行回用或管道排放。被蒸发掉水分的污水成为浓缩液,转入后续处理。
本发明运行时,有如下特点
(1)让蒸汽从汽态变为液态,通常采用间接冷凝法,其冷凝过程较长,产生的冷凝水收集也较困难;本发明采用直接冷凝法,让气态的蒸汽直接进入液态的冷凝水,并伴有混合搅动,在极短时间内完成冷凝过程。从气态变为液态,还不需专门加以收集,具有较大的产水量;
(2)因射流喷射器组吸入蒸汽而在蒸发器内部形成负压,降低了蒸发温度,提高了蒸发器的效率;
(3)吸入的蒸汽将冷凝水加热后自身也变成高温水,作为热源重新进入蒸发器进行换热,提高了系统的热能利用效率;
(4)得到冷却的冷凝水再次进入射流喷射器组后又可抽吸蒸汽,变成较高温度的高温水。蒸发、冷凝、换热、吸入蒸汽这一循环以低能耗的状态一直进行下去;
(5)在整个循环过程中,除了提供动力的循环泵外,没有其他机械运动装置,使系统运行稳定可靠,维修简单。
(6)系统在二个工况点运行,将二种不同结构的蒸发器互补配套,取长补短,既有较高的传热系数和较大的浓缩倍数,又有结垢缓慢,有效工作寿命长等诸多优点。并且调试简单,控制方便。
附图说明:
图1为本发明一实施例的结构示意图
具体实施方式:
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
本发明所述的污水处理系统由第一、第二两个蒸发单元连接而成,第一、第二蒸发单元的两端分别与进、出水箱相连,每个蒸发单元设有一降膜蒸发器,降膜蒸发器与两个循环泵和一喷射器组相连,上述各部件之间采用管道相连。第一蒸发单元的降膜蒸发器3采用水平管降膜喷淋蒸发器,第二蒸发单元的降膜蒸发器7采用垂直管降膜喷淋蒸发器。第一蒸发单元中,降膜蒸发器3的污水进水口连接有第一预热器1,降膜蒸发器3的污水出水口与第一循环泵2相连,降膜蒸发器3的底部设有冷凝水出水口,冷凝水出水口分别与第二循环泵4及出水箱12相连,第一循环泵2与降膜蒸发器3之间通过污水管道连接形成闭合回路,第二循环泵4、第一喷射器组5与降膜蒸发器3之间通过冷凝水管道串联形成闭合回路。第二蒸发单元中,降膜蒸发器7的进水口连接有第二预热器6,降膜蒸发器7的污水出水口与第三循环泵8相连,降膜蒸发器7的底部设有冷凝水出水口,冷凝水出水口分别与第四循环泵10及出水箱12相连,第三循环泵8与降膜蒸发器7之间通过污水管道连接形成闭合回路,第四循环泵10、第二喷射器组9与降膜蒸发器7之间通过冷凝水管道串联形成闭合回路。喷射器组中的每一个喷射器均采用水力射流喷射器。
实施例1中,污水进入第一蒸发单元的第一预热器1加热,待温度上升到设定值后进入蒸发器3,该蒸发器为水平管降膜喷淋形式,换热管外温度低于管内温度。污水进入后被喷淋在水平换热管外表面,与管内的高温水换热,产生蒸汽;管内的高温水换热后温度下降,成为冷凝水,进入第二循环泵4,被提升至第一喷射器组5,第二循环泵4提供的动力在第一喷射器组5将水流高速喷出,喉管处产生的负压抽吸蒸发器3内的蒸汽,蒸汽加热冷凝水,使之成为高温水,同时自身也成为高温水的一部分。高温水回入蒸发器3的水平换热管内,作为热源继续将管外污水变为蒸汽,换热后高温水变为冷凝水,又进入第二循环泵4开始第二个循环。经过若干个循环后,冷凝水变得越来越干净,最终达到排放标准,流入出水箱或排放管道。污水经过蒸发后余下的浓缩液,经循环泵一部分重新进入蒸发器3反复浓缩,一部分进入第二蒸发单元继续浓缩。
浓缩液进入第二蒸发单元后,经第二预热器6加热到设定温度后进入蒸发器7,该蒸发器为垂直管降膜喷淋形式,换热管外温度高于管内温度。浓缩液进入垂直换热管内表面,同管外的高温水换热,产生蒸汽。高温水换热后成为冷凝水,进入第四循环泵10,被提升至第二喷射器组9,第四循环泵10提供的动力在第二喷射器组9将水流高速喷出,喉管处产生的负压抽吸蒸发器7内的蒸汽,蒸汽加热冷凝水,使之成为高温水,同时自身也成为高温水的一部分。高温水回入蒸发器7的垂直换热管外,作为热源继续将管内浓缩液变为蒸汽,换热后高温水变为冷凝水,又进入第四循环泵10开始第二个循环。经过若干个循环后,冷凝水变得越来越干净,最终达到排放标准,流入出水箱或排放管道。浓缩液经过蒸发后余下更浓的浓缩液,经第三循环泵8,一部分重新进入蒸发器7反复浓缩,其余外排或进入后续处理。
实施例2中,设置二组蒸发单元(JVC),每单元由一个降膜蒸发器、二个循环泵、一流喷射器组组成,二组蒸发单元之间用管道连接。第一蒸发单元的蒸发器采用水平管降膜喷淋形式,该蒸发器的换热管水平分布,管外温度低于管内温度。具有液膜分布薄且均匀,传热系数高及结构简单等特点,适用于处理含固量不大,流动性较好的污水。污水经预热器预热后进入第一蒸发单元的水平管降膜喷淋蒸发器,被喷淋到水平换热管外表面与管内的高温水换热,大部分污水变成蒸汽,没有变成蒸汽的污水经第一循环泵2回入蒸发器继续浓缩,直至达到设计要求后进入第二蒸发单元;
水平管降膜喷淋蒸发器产生的冷凝水经第二循环泵4和第一喷射器组5回入水平管降膜喷淋蒸发器,射流喷射器组利用第二循环泵4产生的高速水流所造成的负压,抽吸蒸发器3内的蒸汽,使蒸气在喉管中和冷凝水混合搅动,将水蒸气由气态转变为液态,同时放出大量的热,使冷凝水的温度升高。但是,冷凝水的温度升高到一定程度后,会不利于抽吸蒸汽及水蒸气相变的转化。为防止热量在冷凝水中积累,将升温以后的冷凝水回入降膜喷淋蒸发器的换热管内,作为热源,释放热量,继续对污水进行蒸发浓缩。在换热过程中冷凝水得到冷却。由于被吸走的蒸汽变成了冷凝水,新产生的冷凝水数量越来越多,可使部分冷凝水直接外排,进入出水箱,部分再进入第二循环泵4和第一喷射器组5重复运行。
第一蒸发单元产生的浓缩液进入第二蒸发单元,第二蒸发单元的蒸发器7采用垂直管降膜喷淋形式,该蒸发器的换热管垂直分布,浓缩液从换热管上顶部进入,管外温度高于管内温度。具有物料循环激烈,流速快及浓缩倍数大的特点,适用于处理含固量大,流动性差的浓缩液。
第二蒸发单元的基本原理和工作过程同第一蒸发单元。排出的浓缩液含固量很高,进入后续的干燥或压滤工序。

Claims (5)

1、一种蒸发高浓度污水处理系统,其特征在于:所述的污水处理系统由第一、第二两个蒸发单元连接而成,第一、第二蒸发单元的两端分别与进、出水箱相连,每个蒸发单元设有一降膜蒸发器,降膜蒸发器与两个循环泵和一喷射器组相连,上述各部件之间采用管道相连。
2、根据权利要求1所述的一种蒸发高浓度污水处理系统,其特征在于:第一蒸发单元的降膜蒸发器(3)采用水平管降膜喷淋蒸发器,第二蒸发单元的降膜蒸发器(7)采用垂直管降膜喷淋蒸发器。
3、根据权利要求1所述的一种蒸发高浓度污水处理系统,其特征在于:第一蒸发单元中,降膜蒸发器(3)的污水进水口连接有第一预热器(1),降膜蒸发器(3)的污水出水口与第一循环泵(2)相连,降膜蒸发器(3)的底部设有冷凝水出水口,冷凝水出水口分别与第二循环泵(4)及出水箱相连,第一循环泵(2)与降膜蒸发器(3)之间通过污水管道连接形成闭合回路,第二循环泵(4)、第一喷射器组(5)与降膜蒸发器(3)之间通过冷凝水管道串联形成闭合回路。
4、根据权利要求1所述的一种蒸发高浓度污水处理系统,其特征在于:第二蒸发单元中,降膜蒸发器(7)的进水口连接有第二预热器(6),降膜蒸发器(7)的污水出水口与第三循环泵(8)相连,降膜蒸发器(7)的底部设有冷凝水出水口,冷凝水出水口分别与第四循环泵(10)及出水箱相连,第三循环泵(8)与降膜蒸发器(7)之间通过污水管道连接形成闭合回路,第四循环泵(10)、第二喷射器组(9)与降膜蒸发器(7)之间通过冷凝水管道串联形成闭合回路。
5、根据权利要求1所述的一种蒸发高浓度污水处理系统,其特征在于:喷射器组中的每一个喷射器均采用水力射流喷射器。
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