CN102786108B - 一种盐水脱盐方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盐水脱盐方法，包括以下步骤：将盐水加热到60-80℃，在蒸发器中进行喷雾蒸发；蒸发器中的盐水蒸发为水蒸气，从蒸发器的顶部排出；盐水中的盐以结晶的形式落入蒸发器的底部并从其底部排出；水蒸气从蒸发器的顶部排出后，经压缩变为温度高的二次蒸汽，二次蒸汽用于为盐水加热提供热能，二次蒸汽冷凝后所得的水回收利用。本发明还公开了该方法使用的盐水脱盐系统。本发明方法操作简单，除盐率高，脱盐系统效率高，同时实现了蒸汽的冷凝，充分利用了潜在的热能，大大降低了系统整体能耗，是一种高效、节能的环保脱盐方法。

Description

一种盐水脱盐方法及系统

技术领域

本发明涉及一种盐水脱盐方法以及所用的脱盐系统，特别涉及一种脱除浓盐水中溶解性无机盐类的方法及其脱盐系统，属于水处理技术领域。

背景技术

在化工、电力、石油、冶金等行业生产过程中有大量的浓盐水排出，主要包括反渗透浓排水、循环冷却系统排污水和锅炉排污水。该类废水中含有大量的溶解性无机盐，含盐量1-20%，电导率高于2000μs/cm，如直接排放将污染水体。另外，随着水资源的缺少，海水淡化技术越来越重要。目前，从废水或者海水中脱盐的常用工艺包括多效蒸发工艺、电渗析工艺和反渗透工艺等，这些方法均存在处理成本高、能耗高、得水率低等缺点。

鉴于以上原因，开发一种高效节能的盐水脱盐工艺十分必要。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种盐水脱盐方法，该方法充分利用了脱盐过程中产生的热源，能耗低，且脱盐过程中减少了盐分在设备上的结垢，增加了设备的使用寿命。

本发明还提供了该脱盐方法使用的盐水脱盐系统。

本发明是通过以下措施实现的：

一种盐水脱盐方法，其特征是包括以下步骤：

（1） 将盐水加热到60-80℃，然后喷入蒸发器中，在蒸发器中进行喷雾蒸发；

（2） 盐水中的水在蒸发器中蒸发为水蒸气，从蒸发器的顶部排出；盐水中的盐以结晶的形式落入蒸发器的底部并从其底部排出；

（3） 水蒸气从蒸发器的顶部排出后，经压缩变为温度高的二次蒸汽，二次蒸汽回用于步骤（1）为盐水加热提供热能，二次蒸汽冷凝后所得的水回收利用。

本发明脱盐方法节能、高效，将盐水采用喷雾蒸发的方式进行脱盐，能够快速实现盐、水分离，蒸发所得的水蒸气可以压缩为高温蒸汽回用于脱盐工艺中，充分利用了潜在的能源，减少了能耗。

如图1所示为本发明盐水脱盐系统的示意图，盐水脱盐系统包括依次连接的盐水泵、热交换器和蒸发器，所述蒸发器的底部与将盐运出的输送装置相连，蒸发器内较上部位设有将盐水雾化的雾化器，蒸发器的顶部与对水蒸气进行压缩的压缩机相连，压缩机的另一端通过热交换器与收集罐相连，收集罐与水环真空泵相连。

本发明脱盐工艺的盐水来源可以是背景技术中提到的化工、电力、石油、冶金等行业生产过程中产生的含盐的工业废水，也可以是海水，该工艺即可用于工业废水的除盐，也可用于海水淡化。盐水中的含盐量为1-20wt%，其中的盐主要指水溶性的无机盐，例如钠盐、钾盐等。一般，工业废水或海水的温度为10-40℃，这样的温度直接进行喷雾干燥是不行的，必须将其温度加热到60-80℃才能进入蒸发器进行喷雾干燥。将盐水加热到60-80℃所需的能源可以来自于两方面：一、可以直接采用外部能源，用加热装置将盐水进行加热。如图1所示，在反应刚开始时，热交换器中没有蒸汽与盐水进行热交换，因此需要将盐水用加热装置提前加热到60-80℃。二、采用脱盐过程中自身产生的热能来加热盐水，如图1所示，蒸发所得的水蒸气经过压缩可以得到高温的二次蒸汽，二次蒸汽带有大量的热能可以经过热交换器对盐水进行加热。

本发明所用的蒸发器为所有可实现盐水喷雾蒸发的蒸发器，但是在结晶的盐下落的过程中，会有一部分盐附于蒸发器壁上，腐蚀器壁，大大降低了蒸发器的使用寿命。因此，本发明蒸发器优选内部带有能将器壁上的盐除去的装置的蒸发器，在现有技术中有刮板式蒸发器可以实现将器壁上的盐刮下的功能，所述刮板式蒸发器包括外壳和蒸汽夹套，蒸汽夹套内设有可旋转的刮板，即转子式刮板，刮板由动力系统控制旋转。刮板式蒸发器实现喷雾蒸发的原理为：盐水经雾化器由蒸发器的上部喷入，刮板在动力系统的作用下旋转，由于重力、离心力和旋转刮板刮带作用，水被瞬间蒸发，聚于蒸发器顶部并从顶部排出，盐形成结晶落入蒸发器底部，其中有一小部分盐附于蒸汽夹套壁上，也被刮板刮到蒸发器底部，盐由蒸发器底部排出。这一过程时间短，盐被刮板从蒸汽夹套壁上刮下，解决了蒸发器结垢的问题。

盐水在蒸发器中蒸发的温度为60-80℃，如果在进入蒸发器时因为热传导等原因造成温度降低，可以将蒸汽通入蒸发器的蒸汽夹套中，以保证盐水在60-80℃喷雾蒸发。蒸发所得的水蒸气温度较低，为60-80℃，为了充分利用这一部分热源，本发明可以采用压缩设备将低温蒸汽压缩成高温的二次蒸汽，压缩后二次蒸汽的温度为100-120℃。

上述刮板式蒸发器的刮板与蒸汽夹套的接触面圆滑，附于蒸汽夹套壁上的盐或许会有遗漏。为了更好的将盐从蒸发器上刮下，可以对蒸发器的刮板进行改进，具体的为将蒸发器的刮板换为刮刀，这样可以进一步的减少盐在蒸发器壁上残留的几率。改进的蒸发器可称为刮刀式蒸发器，其结构为：包括外壳和蒸汽夹套，蒸汽夹套内设有可旋转的刮刀，即转子式刮刀，刮刀由动力系统控制旋转。其工作原理与刮板式蒸发器一致。

本发明利用喷雾蒸发使盐水以雾状进入蒸发器中，从而使盐水在蒸发器中可以快速蒸发进行盐、水分离，蒸发所得的盐留在蒸发器中，蒸发所得的水蒸气可用于加热盐水，同时实现了蒸汽的冷凝，充分利用了潜在的热能，大大降低了系统整体能耗。本发明方法操作简单，除盐率高，出水电导率低，能耗低，是一种高效、节能的环保脱盐方法。

本发明脱盐系统设备简单，可以将反应过程中产生的热能收集起来进行利用，节约了能源。

附图说明

图1为本发明盐水脱盐系统示意图；

图中，1、输送装置，2、蒸发器，3、压缩机，4、热交换器，5、收集罐，6、水环真空泵，7、盐水泵，8、雾化器，9、刮板或刮刀，10、动力系统。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。应该明白的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

本发明脱盐工艺可用于含盐工业生产废水的盐分脱离，我们都知道，生物降解方法是废水处理比较高效、经济的方法，但是菌种不能适应高盐环境，所以含盐的工业废水必须先除去其中的盐分才能采用生物处理系统进行处理。本发明方法可作为工业废水处理的前处理步骤，将盐分从废水中脱除以后可以进一步的采用现有技术中的其他方法来处理废水。

除此以外，本发明脱盐工艺还可以用于海水的淡化，海水具有苦涩感的主要原因是含有大量的盐分，从而无法进行饮用或者灌溉，随着水资源的紧缺，海水脱盐利用显得越来越重要。本发明方法既可以将海水中的盐分脱除，从而得到可以便于人类使用的淡水，还可以得到粗盐，经过进一步的精制处理得到食用盐，一举数得，且无废弃物排放。

不管所用的盐水是工业废水还是海水，其工艺步骤都是一样的，脱盐率均很高，其脱盐系统如图1所示，包括依次连接的将盐水泵入热交换器的盐水泵、对盐水进行加热的热交换器4和对盐水进行脱盐的蒸发器2，盐水泵7为盐水提供压力，方便盐水不断进入热交换器和蒸发器，蒸发器的底部与输送装置1相连，输送装置用于将盐运出蒸发器，蒸发器内部较上部位设有雾化器8，以便将盐水喷入蒸发器2内，蒸发器的顶部与压缩机3的进口相连，压缩机用于将水蒸气进行压缩升温，压缩机的出口通过热交换器与收集罐相连，收集罐5与水环真空泵6相连。所述蒸发器包括外壳和蒸汽夹套，蒸汽夹套内设有可旋转的刮板或刮刀，即转子式刮板或刮刀，刮板或刮刀9由动力系统10控制旋转，其中雾化器也由动力系统控制旋转喷雾。脱盐步骤为：将温度在10-40℃的低温盐水由盐水泵泵入加热装置进行加热，加热至温度为60-80℃，加热后的盐水进入蒸发器的顶部，以喷雾的形式喷入蒸发器中，在蒸发器中进行喷雾蒸发，完成盐、水分离，蒸发器内的脱盐过程为：盐水以雾状喷入蒸发器后，刮刀或刮板由动力系统控制其旋转，在重力、刮刀或刮板旋转所带来的离心力以及刮刀或刮板的刮带作用下，水被瞬间蒸发，聚于蒸发器顶部并从顶部排出，结晶的盐落入蒸发器底部，器壁上的盐被刮刀或刮板刮下也落入蒸发器底部，整个盐、水分离过程时间很短，一般为数秒或几十秒，所得的盐可以从内腔壁上刮下，解决了蒸发器结垢的问题。盐水在蒸发器中喷雾蒸发完成盐、水分离后，所得的盐通过输送装置1从蒸发器中排出，所述输送装置包括关风器和输送带，关风器的压力为-0.09～-0.15Mpa。所得的水蒸气温度较低，在60-80℃左右，从蒸发器顶部排出后由水环真空泵产生的真空进入压缩机中，经过压缩机压缩后的水蒸气变为温度为100-120℃的二次蒸汽，因二次蒸汽带有大量的热能，因此为了充分利用这部分热源，同时为了使蒸汽冷凝得到可以回收利用的水，将二次蒸汽用于加热低温盐水，即充分利用了这部分热能，又同时对二次蒸汽进行了冷凝。二次蒸汽通过热交换器与低温盐水进行热交换，所得的水进入收集罐进行回收利用。在刚开始脱盐时，因为没有二次蒸汽对盐水进行加热，所以低温盐水要提前加热到60-80℃然后再由盐水泵泵入蒸发器中，但是在脱盐工艺开始循环后，二次蒸汽随着盐水的蒸发不断产生，二次蒸汽的热能完全可以提供盐水加热所需的热能，所以在二次蒸汽产生后的后续脱盐过程中就不需要外加的热能来对盐水进行加热了，实现了热能的自供自给。

本发明所用的盐水泵可以是离心泵、屏蔽泵、隔膜泵或齿轮泵中的任一种，所用的热交换器可以为板式交换器、热管式交换器、绕管式交换器或管壳式交换器中的任一种。

下面以生产废水为例，列举几个本发明的优选实施例，下述实施例不具有穷举性，不对本发明的保护范围进行限制。

实施例1 

将40℃的2,4-D生产所得的低温盐水(含盐量为20%)通过离心泵进入板式交换器，被加热至80℃后进入带有刮刀的蒸发器（即刮刀式蒸发器，下同）中进行喷雾蒸发，水被瞬间蒸发，盐结晶在蒸发器器壁上通过刮刀刮下，刮下的盐通过-0.15MPa关风器和输送带输出。被蒸发的水蒸汽通过水环真空泵产生的真空进入压缩机，压缩机将温度较低的水蒸汽压缩为温度为120℃的二次蒸汽，二次蒸汽进入板式交换器为低温盐水加热提供热能，二次蒸汽冷凝后的水进入收集罐以备回收利用或进一步处理。

按照上述的步骤持续的进行盐水喷雾蒸发完成盐、水分离和二次蒸汽加热盐水的过程，直至盐水全部脱盐完成。

本实施例所述的输送带所输出的盐纯度为89.83%，水分为8.77%，其他杂质为1.40%，进入收集罐的淡水中盐分为5.1mg/L。

实施例2

将30℃的2,4-D生产所得的低温盐水(含盐量为13%)通过屏蔽泵进入热管式交换器，被加热至70℃后进入带有刮刀的蒸发器中进行喷雾蒸发，水被瞬间蒸发，盐结晶在蒸发器器壁上通过刮刀刮下，刮下的盐通过-0.12Mpa关风器和输送带输出。被蒸发的水蒸汽通过水环真空泵产生的真空进入压缩机，压缩机将温度较低的水蒸汽压缩为温度为110℃的二次蒸汽，二次蒸汽进入热管式交换器为低温盐水加热提供热能，二次蒸汽冷凝后的水进入收集罐以备回收利用或进一步处理。

本实施例所述的输送带所输出的盐纯度为90.12%，水分为8.66%，其他杂质为1.22%，进入罐5的冷凝后的淡水中盐分为4.9mg/L。

实施例 3

将20℃的莠去津生产所得的低温盐水(含盐量为6%)通过隔膜泵进入绕管式交换器，被加热至65℃后进入带有刮刀的蒸发器中进行喷雾蒸发，水被瞬间蒸发，盐结晶在蒸发器器壁上通过刮刀刮下，刮下的盐通过-0.10Mpa关风器和输送带输出。被蒸发的水蒸汽通过水环真空泵产生的真空进入压缩机，压缩机将温度较低的水蒸汽压缩为温度为105℃的二次蒸汽，二次蒸汽进入绕管式交换器为低温盐水加热提供热能，二次蒸汽冷凝后的水进入收集罐以备回收利用或进一步处理。

本实施例所述的输送带所输出的盐纯度为90.23%，水分为8.52%，其他杂质为1.25%，进入罐5的冷凝后的淡水中盐分为4.8mg/L。

实施例 4

将10℃的莠去津生产所得的低温盐水(含盐量为1%)通过齿轮泵进入管壳式交换器，被加热至60℃后进入带有刮刀的蒸发器中进行喷雾蒸发，水被瞬间蒸发，盐结晶在蒸发器器壁上通过刮刀刮下，刮下的盐通过-0.09Mpa关风器和输送带输出。被蒸发的水蒸汽通过水环真空泵产生的真空进入压缩机，压缩机将温度较低的水蒸汽压缩为温度为100℃的二次蒸汽，二次蒸汽进入管壳式交换器为低温盐水加热提供热能，二次蒸汽冷凝后的水进入收集罐以备回收利用或进一步处理。

本实施例所述的输送装置1所输出的盐纯度为89.99%，水分为8.69%，其他杂质为1.32%，进入罐5的冷凝后的淡水中盐分为5.0mg/L。

Claims (5)

1.一种盐水脱盐方法，其特征是：所用盐水脱盐系统包括依次连接的盐水泵、热交换器和蒸发器，所述蒸发器的底部连接有将盐运出的输送装置，蒸发器的内部设有将盐水雾化的雾化器，蒸发器的顶部与对水蒸气进行压缩的压缩机相连，压缩机的另一端通过热交换器与收集罐相连，收集罐与水环真空泵相连；方法包括以下步骤：

（1）将盐水加热到60-80℃，然后喷入蒸发器中，在蒸发器中进行喷雾蒸发，盐水在蒸发器内的蒸发温度为60-80℃；

（2）盐水经雾化器由蒸发器的上部喷入，在蒸发器中快速蒸发进行盐、水分离，盐水中的水在蒸发器中蒸发为水蒸气，从蒸发器的顶部排出，盐水中的盐以结晶的形式落入蒸发器的底部并从其底部排出；所述蒸发器包括外壳和蒸汽夹套，蒸发器内较上部位设有将盐水雾化的雾化器，蒸汽夹套内设有转子式刮刀，转子式刮刀将附于蒸汽夹套壁上的盐刮下，所有盐汇于蒸发器底部并从其底部排出；

（3）水蒸气从蒸发器的顶部排出后，经压缩变为温度为100-120℃的二次蒸汽，二次蒸汽回用于步骤（1）为盐水加热提供热能，二次蒸汽冷凝后所得的水回收利用。

2.根据权利要求1所述的盐水脱盐方法，其特征是：所述盐水为工业废水或海水，盐水中的含盐量为1-20wt%。

3.根据权利要求1或2所述的盐水脱盐方法，其特征是：盐水中的盐为水溶性的无机盐。

4.根据权利要求1所述的盐水脱盐方法，其特征是：步骤（1）中盐水的初始温度为10-40℃。

5.根据权利要求1所述的盐水脱盐方法，其特征是：二次蒸汽通过热交换器为盐水加热提供热能，所述热交换器为板式交换器、热管式交换器、绕管式交换器或管壳式交换器。

Images