CN104829026A - 高盐高浓度纤维素醚污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，涉及污水处理领域，其耗能小，污水处理效率高。本发明高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，包括：顺次连接的一效降膜蒸发器、二效降膜蒸发器和三效强制循环蒸发器，其中，所述一效降膜蒸发器将初次升温的污水物料进行一效蒸发，产生浓缩液和二次蒸汽；所述二效降膜蒸发器以所述二次蒸汽为热源，继续将所述浓缩液蒸发浓缩；所述二效降膜蒸发器产生的浓缩液进入所述三效强制循环蒸发器内，进行蒸发器结晶。

Description

高盐高浓度纤维素醚污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别是指一种高盐高浓度纤维素醚污水处理系统。

背景技术

随着经济的高速增长和人口的增加，水资源的污染日益严重，其中，由于纤维素醚生产产生的废水对环境造成极大的污染，因此，需要对纤维素醚生产产生的废水进行有效的污水处理。

纤维素醚生产产生的废水的量和成分特征如下：按日20吨产量计算每天的生产浓水产生量为360t/d。生产浓水的平均氯化物浓度为25000mg/L，COD为20000mg/L pH基本中性，主要含有机物、溶解性和胶体性固体、悬浮物含量高(主要是产品和纤维素的降解产物)，温度较高。同时还有甲醇、甲苯、氯化钠、异丙醇、醋酸钠、二甲醚等，没有含氮、含磷等物质。

目前，国内外纤维素醚污水处理方案有：多效蒸发操作蒸汽与污水物料的流向有多种组合；化学法除盐；电-膜法除盐之电渗析；电吸附法除盐；生物处理高盐污处理工程等方法，但这些方法都存在着耗能大、污水处理效率低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，克服现有的污水处理方法耗能大、污水处理效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种高盐高浓度纤维素醚污水处理系统包括：

顺次连接的一效降膜蒸发器、二效降膜蒸发器和三效强制循环蒸发器，其中，所述一效降膜蒸发器将初次升温的污水物料进行一效蒸发，产生浓缩液和二次蒸汽；

所述二效降膜蒸发器以所述二次蒸汽为热源，继续将所述浓缩液蒸发浓缩；

所述二效降膜蒸发器产生的浓缩液进入所述三效强制循环蒸发器内，进行蒸发器结晶。

还包括：与所述一效降膜蒸发器相连接的板式换热器，在板式换热器内，污水物料与蒸汽冷凝水进行热交换，其后，污水物料再与不凝气进行换热，温度升高至84.5℃，进入一效降膜蒸发器。

还包括：与所述板式换热器相连接的进料泵，进料泵将污水物料打入所述板式换热器中。

还包括：一效分离器，分别与所述一效降膜蒸发器以及所述二效降膜蒸发器相连接，所述一效降膜蒸发器产生的浓缩液和二次蒸汽在一效分离器内进行气液分离。

还包括：二效分离器，分别与所述二效降膜蒸发器以及所述三效强制循环蒸发器相连接，所述二效降膜蒸发器产生的浓缩液和二次蒸汽在二效分离器内进行气液分离。

还包括：结晶分离器，与所述三效强制循环蒸发器相连接，污水物料在三效强制循环蒸发器内升温升压，在结晶分离器内闪蒸，二次蒸汽及带结晶的污水物料在结晶分离器内进行气液分离，分离后的二次蒸汽进入压缩机升温，浓缩液在结晶分离器下端开始进行固液分离。

还包括：强制循环泵，分别与所述结晶分离器以及所述三效强制循环蒸发器相连接，当结晶分离器中的结晶沉降不断变大，清液上浮被强制循环泵抽至所述三效强制循环蒸发器内继续升温升压。

还包括：旋流器，与所述结晶分离器相连接，当结晶分离器底部污水物料的固含量及颗粒度达到要求时，出料至旋流器内。

还包括：循环出料泵，连接在所述结晶分离器和所述旋流器之间，为出料提供动力。

所述一效降膜蒸发器和所述三效强制循环蒸发器的冷凝水进行一级闪蒸，闪蒸后的蒸汽与一效降膜蒸发器产生的二次蒸汽进入二效降膜蒸发器的壳程，作为二效降膜蒸发器的热源。

一级闪蒸后的冷凝水与二效降膜蒸发器的冷凝水进行二级闪蒸，其后与污水物料换热，排出系统外，此时产生的闪蒸蒸汽与所述二效分离器内的二次蒸汽混合后进入压缩机。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，能够针对需处理氯化钠溶液的腐蚀性特点，由两效降膜加强制循环TA2蒸发器、MVR压缩机系统、自控系统组成。物料废液在降膜蒸发器内进行浓缩，在强制循环蒸发器内不断的浓缩结晶，在结晶分离器的底部进行育晶作用，晶体不断变大，而后氯化钠结晶混合液从结晶分离器底部排出至旋流器，经过进一步的提高固含量后，排出MVR系统外，进入离心设备，进行固液分离，分离后的母液回系统继续进行蒸发结晶，氯化钠结晶干燥、打包。该方案不仅能节省蒸发器的运行成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例中高盐高浓度纤维素醚污水处理系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的纤维素醚污水处理，存在耗能大、污水处理效率低的问题，提供一种高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，在污水处理过程中，含盐量在10％到20％之间的污水物料，经过絮凝、过滤再进行蒸发。

如图1所示，本发明实施例的高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，包括：顺次连接的一效降膜蒸发器1、二效降膜蒸发器3和三效强制循环蒸发器5，其中，所述一效降膜蒸发器1将初次升温的污水物料进行一效蒸发，产生浓缩液和二次蒸汽；所述二效降膜蒸发器3以所述二次蒸汽为热源，继续将所述浓缩液蒸发浓缩；所述二效降膜蒸发器3产生的浓缩液进入所述三效强制循环蒸发器5内，进行蒸发器结晶。

进一步地，该高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，还包括：与所述一效降膜蒸发器1相连接的板式换热器10，在板式换热器10内，污水物料与蒸汽冷凝水进行热交换，其后，污水物料再与不凝气进行换热，温度升高至84.5℃，进入一效降膜蒸发器1。

进一步地，该高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，还包括：与所述板式换热器相连接的进料泵11，进料泵11将污水物料打入所述板式换热器10中。

进一步地，该高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，还包括：一效分离器2，分别与所述一效降膜蒸发器1以及所述二效降膜蒸发器3相连接，所述一效降膜蒸发器1产生的浓缩液和二次蒸汽在一效分离器2内进行气液分离。

进一步地，该高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，还包括：二效分离器4，分别与所述二效降膜蒸发器3以及所述三效强制循环蒸发器5相连接，所述二效降膜蒸发器3产生的浓缩液和二次蒸汽在二效分离器4内进行气液分离。

进一步地，该高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，还包括：结晶分离器6，与所述三效强制循环蒸发器5相连接，污水物料在三效强制循环蒸发器5内升温升压，在结晶分离器6内闪蒸，二次蒸汽及带结晶的污水物料在结晶分离器6内进行气液分离，分离后的二次蒸汽进入压缩机升温，浓缩液在结晶分离器6下端开始进行固液分离。

进一步地，该高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，还包括：强制循环泵7，分别与所述结晶分离器6以及所述三效强制循环蒸发器5相连接，当结晶分离器6中的结晶沉降不断变大，清液上浮被强制循环泵7抽至所述三效强制循环蒸发器5内继续升温升压。

进一步地，该高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，还包括：旋流器8，与所述结晶分离器6相连接，当结晶分离器6底部污水物料的固含量及颗粒度达到要求时，出料至旋流器8内。

进一步地，该高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，还包括：循环出料泵9，连接在所述结晶分离器6和所述旋流器8之间，为出料提供动力。

本方案的宗旨是用最低的运行成本以及最好的解决方案来达到蒸发氯化钠溶液，结晶生成氯化钠晶体的目的。具体地，在本发明的一个实施例中，系统的设计进料量为8350kg/h，物料为氯化钠溶液，其浓度约为10％，按浓度为10％进行计算，本套系统的设计目的是将未饱和的物料蒸发结晶，参考氯化钠溶液的沸点升高及饱和度表，设计沸点升高为8℃，蒸发温度分别为75℃和84.5℃的MVR两效降膜加强制循环结晶蒸发器。根据氯化钠溶液的性质特点，为了保证出盐效果、实现氯化钠结晶，采用热结晶工艺，即物料在强制循环结晶分离器内产生大量结晶，其后氯化钠从结晶分离器底部出料至旋流器，经过近一步的提高溶液固含量后，排入离心设备进行离心，离心后的结晶干燥、打包，母液返回系统继续蒸发浓缩。为达到蒸发结晶该物料的目的，优选采用机械蒸汽再压缩式(MVR)蒸发器。机械式蒸汽再压缩(MVR)蒸发器，其原理是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽，把电能转换成热能，提高二次蒸汽的焓，被提高热能的二次蒸汽打入蒸发室进行加热，以达到循环利用二次蒸汽已有的热能，从而可以不需要外部鲜蒸汽，通过蒸发器自循环来实现蒸发浓缩的目的。通过PLC、工业计算机(FA)、组态等形式来控制系统温度、压力、马达转速，保持系统蒸发平衡。从理论上来看，使用MVR蒸发器比传统蒸发器节省80％以上的能源，节省90％以上的冷凝水，减少50％以上的占地面积。根据客户所提资料及相关经验分析，当氯化钠溶液浓度达到26.5％、温度在83度的时候，氯化钠溶液达到饱和状态，再继续浓缩的情况下便会有晶体开始析出，此时，根据氯化钠溶液沸点升高变化曲线和小试结果，取物料在饱和时的沸点升高为8℃，因此，优选采用罗茨压缩机作为热源，其温差可达到16℃左右，完全满足了本套MVR蒸发器的实际需求。

根据氯化钠溶液沸点升高变化及溶解度的变化情况，在本发明的实施例中，采用分段蒸发的方式。污水物料原液的浓度在10％左右，而氯化钠溶液在93度时的饱和浓度约为28％，即氯化钠溶液在浓度达到26％之前，没有结晶析出，为了降低能耗，在本段采用降膜蒸发的方式，为了保证降膜换热器不出现堵塞的情况，设计将溶液蒸发至26％的接近饱和状态，以避免管道堵塞。采用降膜蒸发可以有效的提高单位面积的换热强度，达到良好的节能效果。其后，接近饱和的物料进行强制循环蒸发器内进行蒸发，此时，在蒸发的过程中，结晶会不断的在结晶分离器内生成。在物料达到饱和状态后，晶体开始析出，此时，不再适宜采用膜式蒸发的方法，则采用强制循环蒸发的方法，不断的使物料蒸发浓缩，结晶开始析出，再加上设备结构上的特殊设计，可以有效的提高结晶量。采用强制循环蒸发有以下的优点：1、适用于高黏度、易起泡、易结垢、热敏性差、有结晶析出的料液；2、料液在蒸发器内的停留时间长，有利于充分换热；3、完成液的浓度稳定；4、有高的浓缩比。

具体地，在本发明的实施例中，该高盐高浓度纤维素醚污水处理系统的工作流程如下：

一、进料，待处理的污水物料储存在调节罐中，由进料泵打入蒸发系统。污水物料从缓冲罐出来，由进料泵11打入板式换热器10，在板式换热器10内，污水物料与蒸汽冷凝水进行热交换，其后，污水物料再与系统中的不凝气进行换热，温度升高至84.5℃，进入一效降膜蒸发器1进行蒸发。

二、8.35t/h(吨/小时，蒸吨)的污水物料进入一效降膜蒸发器1后，与91℃的蒸汽换热，蒸发掉2.6t/h的水分，产生84.5℃的二次蒸汽，浓缩液为5.75t/h，浓缩液的沸点升高为3℃。浓缩液和二次蒸汽在一效分离器2内进行气液分离，分离后温度为84.5℃、流量为2.6t/h的二次蒸汽进入二效降膜蒸发器3，作为二效降膜蒸发器3的热源，浓缩液进入二效降膜蒸发器3继续进行蒸发浓缩。

三、污水物料在二效降膜蒸发器3内蒸发掉2.55t/h的水，形成2.55t/h的75℃二次蒸汽，产生浓缩液3.2t/h，浓缩液的沸点升高为6℃。浓缩液和二次蒸汽在二效分离器4内进行气液分离，分离后的二次蒸汽进入压缩机，升温升压至91℃。

四、为了保证在降膜蒸发器内不出现结晶堵管的情况，所以，污水物料浓缩至26％时，即进入三效强制循环蒸发器5内进行蒸发结晶。二效降膜产生的浓缩液进入三效强制循环蒸发器5内，进行蒸发器结晶，三效强制循环蒸发器内的蒸发温度为75℃，沸点升高为8℃。

五、由于液柱静压头的存在，所以污水物料在三效强制循环蒸发器5内升温升压，在结晶分离器6内闪蒸。二次蒸汽及带结晶的污水物料在结晶分离器内6进行气液分离，分离后的2.3t/h的二次蒸汽进入压缩机升温至91℃，浓缩液在结晶分离器6下端开始进行固液分离，结晶沉降不断变大，清液上浮被强制循环泵7抽至三效强制循环蒸发器5内继续升温升压。当结晶分离器6底部污水物料的固含量及颗粒度达到要求时，出料至旋流器8内，提高出料液固液比后，排至离心机进行保温离心，离心后的母液返回三效强制循环蒸发器5内继续进行蒸发结晶。

六、二效、三效通过气液分离后的75℃二次蒸汽进入压缩机升温至91℃，其后，进入一效、三效蒸发器的壳程，与管程内的污水物料进行换热，冷凝成水。

七、一效降膜蒸发器1、三效强制循环蒸发器5的冷凝水进行一级闪蒸，闪蒸后的蒸汽与一效降膜蒸发器产生的二次蒸汽进入二效降膜蒸发器3的壳程，作为二效降膜蒸发器3的热源。

八、一级闪蒸后的冷凝水与二效降膜蒸发器3的冷凝水进行二级闪蒸，其后与进料液换热，排出系统外，此时产生的闪蒸蒸汽与二效分离器内75℃的二次蒸汽混合后进入压缩机。闪蒸汽量为0.55t/h。

九、系统中，一效降膜蒸发器1的蒸发量为2.6t/h，二效降膜蒸发器3的蒸发量为2.55t/h，三效强制循环蒸发器5的蒸发量为2.3t/h，闪蒸汽量为0.55t/h.总蒸发量为7.5t/h。

十、通过对系统内冷凝水的二次闪蒸，充分的利用了系统内的热量，抵消了蒸发器的蒸汽损耗。

十一、压缩机的过流量为二效二次蒸汽、三效二次蒸汽及系统冷凝水闪蒸产生的二次蒸汽之和，为7.5t/h，其进口温度为75℃，出口温度为91℃。

十二、预热后的污水物料进入蒸发器后，和压缩后升高到91℃的二次蒸汽进行换热，MVR系统达到热平衡，此时不需要外部的鲜蒸汽进行加热，只需要压缩机来维持MVR系统的热平衡。

十三、从结晶分离器排出的浓缩液，经旋流器增稠之后，排出至离心机，离心后的结晶打包，母液回到三效强制循环蒸发器5内，继续进行蒸发结晶。

本发明实施例提供的高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，能够针对需处理氯化钠溶液的腐蚀性特点，由两效降膜加强制循环TA2蒸发器、MVR压缩机系统、自控系统组成。物料废液在降膜蒸发器内进行浓缩，在强制循环蒸发器内不断的浓缩结晶，在结晶分离器的底部进行育晶作用，晶体不断变大，而后氯化钠结晶混合液从结晶分离器底部排出至旋流器，经过近一步的提高固含量后，排出MVR系统外，进入离心设备，进行固液分离，分离后的母液回系统继续进行蒸发结晶，氯化钠结晶干燥、打包。该方案不仅能节省蒸发器的运行成本，提高了生产效率，具有以下优势：超低的能耗――降低运行成本；低的温差，温和的蒸发物料――保证产品质量；简单的流程，可靠的效果――降低维护成本；全自动化操作，安全可靠――降低人力成本；实现两种结晶的分离――提高设备使用效率，使用这套系统，能大幅度的降低蒸发器运行成本，降低人力成本，提高产品质量和产量。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，其特征在于，包括：

顺次连接的一效降膜蒸发器、二效降膜蒸发器和三效强制循环蒸发器，其中，所述一效降膜蒸发器将初次升温的污水物料进行一效蒸发，产生浓缩液和二次蒸汽；

所述二效降膜蒸发器以所述二次蒸汽为热源，继续将所述浓缩液蒸发浓缩；

所述二效降膜蒸发器产生的浓缩液进入所述三效强制循环蒸发器内，进行蒸发器结晶。

2.根据权利要求1所述的高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，其特征在于，还包括：与所述一效降膜蒸发器相连接的板式换热器，在板式换热器内，污水物料与蒸汽冷凝水进行热交换，其后，污水物料再与不凝气进行换热，温度升高至84.5℃，进入一效降膜蒸发器。

3.根据权利要求1所述的高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，其特征在于，还包括：与所述板式换热器相连接的进料泵，进料泵将污水物料打入所述板式换热器中。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，其特征在于，还包括：一效分离器，分别与所述一效降膜蒸发器以及所述二效降膜蒸发器相连接，所述一效降膜蒸发器产生的浓缩液和二次蒸汽在一效分离器内进行气液分离。

5.根据权利要求4所述的高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，其特征在于，还包括：二效分离器，分别与所述二效降膜蒸发器以及所述三效强制循环蒸发器相连接，所述二效降膜蒸发器产生的浓缩液和二次蒸汽在二效分离器内进行气液分离。

6.根据权利要求5所述的高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，其特征在于，还包括：结晶分离器，与所述三效强制循环蒸发器相连接，污水物料在三效强制循环蒸发器内升温升压，在结晶分离器内闪蒸，二次蒸汽及带结晶的污水物料在结晶分离器内进行气液分离，分离后的二次蒸汽进入压缩机升温，浓缩液在结晶分离器下端开始进行固液分离。

7.根据权利要求6所述的高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，其特征在于，还包括：强制循环泵，分别与所述结晶分离器以及所述三效强制循环蒸发器相连接，当结晶分离器中的结晶沉降不断变大，清液上浮被强制循环泵抽至所述三效强制循环蒸发器内继续升温升压。

8.根据权利要求7所述的高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，其特征在于，还包括：旋流器，与所述结晶分离器相连接，当结晶分离器底部污水物料的固含量及颗粒度达到要求时，出料至旋流器内。

9.根据权利要求8所述的高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，其特征在于，还包括：循环出料泵，连接在所述结晶分离器和所述旋流器之间，为出料提供动力。

10.根据权利要求9所述的高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，其特征在于，所述一效降膜蒸发器和所述三效强制循环蒸发器的冷凝水进行一级闪蒸，闪蒸后的蒸汽与一效降膜蒸发器产生的二次蒸汽进入二效降膜蒸发器的壳程，作为二效降膜蒸发器的热源。

11.根据权利要求10所述的高盐高浓度纤维素醚污水处理系统，其特征在于，一级闪蒸后的冷凝水与二效降膜蒸发器的冷凝水进行二级闪蒸，其后与污水物料换热，排出系统外，此时产生的闪蒸蒸汽与所述二效分离器内的二次蒸汽混合后进入压缩机。