CN105016411A - 废水蒸发浓缩系统及废水蒸发浓缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废水蒸发浓缩系统，包括废水均压室、蒸发浓缩装置、热废水汇集罐以及多根独立的换热管；所述换热管的一端与废水均压室连通，另一端与热废水汇集罐连通；所述蒸发浓缩装置与热废水汇集罐之间通过蒸发浓缩装置补水管连通，所述蒸发浓缩装置补水管上设置有蒸发浓缩装置补水阀；所述换热管设置在热风炉的热风通道内；所述废水均压室上设置有废水进水管，所述废水进水管上设置有废水补水阀；所述热废水汇集罐上设置有气相预处理阀。本发明还公开了一种采用上述废水蒸发浓缩系统的废水蒸发浓缩方法。换热管损坏可以独立更换，大大缩短更换换热管的时间，可以对热废水进行气相预处理；换热效率高；无热胀冷缩弊端；故障率低；循环换热。

Description

废水蒸发浓缩系统及废水蒸发浓缩方法

技术领域

本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种废水蒸发浓缩系统及废水蒸发浓缩方法。

背景技术

随着钒产业规模越来越大，环保要求越来越高以及市场竞争越来越激烈等因素的影响，如何高效处理提取钒和钒产品的开发过程中产生的废水成为需要解决的问题；目前废水处理的方法比较多，其中，蒸发浓缩处理废水的方法最有效，而且顺应生态文明建设的国策。

现有的废水蒸发浓缩系统如图1所示，热风炉012的热风通道上设置换热装置005，换热装置005包括多个换热列管装置006和连接在换热列管装置006两端的废水均压室010，一个换热列管装置006和两个废水均压室010构成一级换热装置，换热列管装置006由多根换热管013组成，各换热管013两端连接在废水均压室010上，废水均压室010的一个侧板作为固定换热管013的固定板008，换热管013的管壁与固定板008之间通过焊接形成无缝连接，在固定板008的外侧设置有支撑板007用于支撑换热管013，废水均压室010的作用是将废水均匀地分布入每个换热管013中，连通管004将相邻两级换热装置连通以实现两个换热列管装置006中的废水相通，通过连通管004将各级换热装置连接起来构成换热装置005。

废水通过废水供水泵001输送到换热装置005中的废水均压室010，废水由换热列管装置006一侧的废水均压室010经过换热列管装置006流入另一侧的废水均压室010，然后通过连通管004进入下一级换热装置，通过换热管013与热风炉012送来的热风之间进行热交换，将热量传递给废水，经过多级的换热列管装置006换热后，最终将废水加热到工艺温度，输送到蒸发浓缩装置016中；换热后的热风尾气014从烟囱011中排除；蒸发浓缩装置016的蒸发浓缩过程主要通过负压降低沸点的方式，将废水处理成蒸汽冷凝水和浓缩结晶液。

钒业公司的废水主要含硫酸钠和硫酸铵，且PH值在8～9，使用该废水蒸发浓缩系统处理废水主要存在以下问题：

一、缓震能力差；换热装置换热过程中，氨气容易溢出，增加了换热路径压力，增加了振动幅度，容易使换热管与废水均压室的焊接位置脱焊，造成泄漏事故；

二、受热不均，易泄漏；使用过程中，受管道结垢以及热风主方向等因素的影响，换热管极易受热不均而出现热胀冷缩度不同，又由于各换热管为等长管且固定焊接在废水均压室的侧板上，因此，容易引起换热管与废水均压室连接处的焊点崩焊，泄漏；

三、废水换热效率比较低；废水在换热装置中仅进行一次热交换，然后就到蒸发浓缩装置中进行处理，这就使得要提高废水加热后的温度，就必需升高热风炉的温度，不仅造成能源浪费，也容易降低热风炉的使用寿命；

四、气液分离难，系统处理能力低；废水在换热过程中挥发出大量的氨气，氨气同加热后的废水一起进入蒸发浓缩装置中，增加了蒸发浓缩装置的压力，从而背离了蒸发浓缩装置负压降低废水沸点实现蒸发浓缩的初衷；

五、运行周期较短，且一旦泄漏，需要将换热装置整体更换，更换时间至少都在16h以上，且每次更换时清理泄漏后的物料难度很大，基本上都直接进行报废处理，成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种废水蒸发浓缩系统，该系统各换热管独立换热、换热管损坏可以独立更换，大大缩短更换换热管的时间，同时还可以对热废水进行气相预处理。

本发明解决其技术问题所采用的废水蒸发浓缩系统，包括废水均压室、蒸发浓缩装置、热废水汇集罐以及多根独立的换热管；所述换热管的一端与废水均压室连通，另一端与热废水汇集罐连通；所述蒸发浓缩装置与热废水汇集罐之间通过蒸发浓缩装置补水管连通，所述蒸发浓缩装置补水管上设置有蒸发浓缩装置补水阀；所述换热管设置在热风炉的热风通道内；所述废水均压室上设置有废水进水管，所述废水进水管上设置有废水补水阀；所述热废水汇集罐上设置有气相预处理阀。

进一步的，所述换热管采用蛇形弯管。

进一步的，所述蛇形弯管悬挂在支撑杆上。

进一步的，所述热废水汇集罐上设置有废水温度检测装置、水位检测装置和自动控制阀；所述自动控制阀根据所述废水温度检测装置检测出的热废水汇集罐中热废水的温度以及所述水位检测装置检测出的热废水汇集罐的水位高度自动控制废水补水阀、蒸发浓缩装置补水阀和循环加热阀的打开与关闭。

进一步的，所述热废水汇集罐上设置有废水温度检测装置、水位检测装置和自动控制阀。

进一步的，所述废水循环管与所述废水进水管连通，所述废水循环管与所述废水进水管共用同一个水泵。

进一步的，所述换热管通过连接法兰与废水均压室、热废水汇集罐连接。

进一步的，所述连接法兰设置在热风通道的外面。

进一步的，所述热废水汇集罐上设置有药剂添加口。

本发明还提供一种废水蒸发浓缩方法，该废水蒸发浓缩方法采用上述废水蒸发浓缩系统对废水进行蒸发浓缩。

本发明的有益效果是：各换热管独立换热，换热管损坏可以独立更换，大大缩短更换换热管的时间，可以对热废水进行气相预处理；换热效率高；无热胀冷缩弊端；故障率低；循环换热；可以全面提高废水处理能力，降低运行成本。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图；

图1中所示：废水供水泵001、废水来水方向002、热风炉热风方向003、连通管004、换热装置005、换热列管装置006、支撑板007、固定板008、封焊点009、废水均压室010、烟囱011、热风炉012、换热管013、热风尾气014、加热后的废水流向015、蒸发浓缩装置016；

图2是本发明的结构示意图；

图3是图2中换热管悬挂在支撑杆上的轴测示意图；

图4是气相预处理的结构示意图；

图2～图4中所示：换热管1、废水均压室2、废水进水管21、蒸发浓缩装置3、蒸发浓缩装置补水管31、热废水汇集罐4、气相预处理阀5、热风炉6、热风通道7、热风方向8、支撑杆9、废水循环管10、循环加热阀11、蒸发浓缩装置补水阀12、废水补水阀13、连接法兰14、水泵15、热风尾气16、预处理气相排放管17、气相处理装置18、泵19、废气20。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图2所示，本发明的废水蒸发浓缩系统，包括废水均压室2、蒸发浓缩装置3、热废水汇集罐4以及多根独立的换热管1；所述换热管1的一端与废水均压室2连通，另一端与热废水汇集罐4连通；所述蒸发浓缩装置3与热废水汇集罐4之间通过蒸发浓缩装置补水管31连通，所述蒸发浓缩装置补水管31上设置有蒸发浓缩装置补水阀12；所述换热管1设置在热风炉6的热风通道7内；所述废水均压室2上设置有废水进水管21，所述废水进水管21上设置有废水补水阀13；所述热废水汇集罐4上设置有气相预处理阀5。

打开废水补水阀13可以将废水通过废水进水管21输送至废水均压室2中；废水均压室2将废水均匀地分布到各换热管1中；换热管1与热风炉6送来的热风进行热交换将废水加热；加热后的废水进入热废水汇集罐4，热废水汇集罐4将热交换后的废水进行储存，作为蒸发浓缩系统的废水供应站，同时将热废水中影响蒸发浓缩装置3工作的不凝气收集起来,当热废水汇集罐4中收集到不凝气时，则打开气相预处理阀5将不凝气(例如氨气)进行提前处理，避免不凝气进入蒸发浓缩装置3影响蒸发浓缩装置3的运行参数；打开蒸发浓缩装置补水阀12可以将热废水汇集罐4中的热废水通过蒸发浓缩装置补水管31输送至蒸发浓缩装置3中；在蒸发浓缩装置3将热废水处理成蒸汽冷凝水和浓缩结晶液。如图4所示，对热废水汇集罐4中的不凝气进行气相预处理时，通过泵19和预处理气相排放管17将不凝气抽到气相处理装置18中进行处理，处理后的废气20从气相处理装置18中排出。

与现有技术中的废水蒸发浓缩系统，各换热管1是独立的，一旦发现有换热管1损坏可以对损坏的换热管1单独进行更换，且更换换热管的时间与现有技术中整体更换换热装置相比，由16h以上下降到8h以下，同时，单独更换的成本比整体更换的成本更低；通过热废水汇集罐4将不凝气进行气相预处理，可以解决热废水中的不凝气对蒸发浓缩装置3运行的影响。

为了增加换热面积，提高热交换效率，作为优选的实施方式，所述换热管1采用蛇形弯管。如图2所示，所述蛇形弯管沿着热风炉6的热风方向8延伸，靠近热废水汇集罐4的部分蛇形弯管伸入到烟囱中，实现热能的高效利用。

如图2和图3所示，作为优选的实施方式，所述蛇形弯管悬挂在支撑杆9上。采用悬挂的方式将换热管1悬挂在支撑杆9上，可以消除任何限制热胀冷缩引发换热管1破裂泄漏的问题；采用悬挂式消除热胀冷缩应力，系统的年维修更换频次大大降低，由以前的12次以上下降到0.5次以下。

作为优选的实施方式，所述热废水汇集罐4上设置有与废水均压室2连通的废水循环管10，在所述废水循环管10上设置有循环加热阀11。此时，热废水汇集罐4作为循环加热的废水供应站。打开废水循环管10上的循环加热阀11，可以将热废水汇集罐4中的热废水输送至废水均压室2，然后进入换热管1再次加热。与现有技术的单次加热相比，由一次加热变为多次循环加热，可以实现热能的高效利用，可以降低热风炉的温度。现有技术中，热风炉温度需控制在850℃以上，本发明的热风炉温度控制在500℃左右即可，通过增加循环次数，热废水温度保障力更强。

作为优选的实施方式，所述热废水汇集罐4上设置有废水温度检测装置、水位检测装置和自动控制阀。所述自动控制阀根据废水温度检测装置检测出的热废水汇集罐4中热废水的温度以及水位检测装置检测出的热废水汇集罐4的水位高度自动控制废水补水阀13、蒸发浓缩装置补水阀12和循环加热阀11的打开与关闭；当废水补水阀13打开时，蒸发浓缩装置补水阀12和循环加热阀11关闭；当水位检测装置检测出热废水汇集罐4的水位在高位时，废水补水阀13关闭，循环加热阀11开启；当废水温度检测装置检测出热废水汇集罐4中的热废水温度达到设定值时(即满足蒸发浓缩装置3的补水要求)，且蒸发浓缩装置3需要补水时，打开蒸发浓缩装置补水阀12；蒸发浓缩装置3补水过程中，当水位检测装置检测出热废水汇集罐4的水位在低位时，关闭蒸发浓缩装置补水阀12和循环加热阀11，打开废水补水阀13，停止向蒸发浓缩装置3补水。通过废水温度检测装置、水位检测装置和自动控制阀来实现系统水的预处理和水平衡。

为了节约成本，作为优选的实施方式，所述废水循环管10与所述废水进水管21连通，所述废水循环管10与所述废水进水管21共用同一个水泵15。

为了便于更换换热管1，作为优选的实施方式，所述换热管1通过连接法兰14与废水均压室2、热废水汇集罐4连接。

为了进一步便于更换换热管1，作为优选的实施方式，所述连接法兰14设置在热风通道7的外面。检查换热管1时，先将热风炉6熄火，然后打开热风炉6的热风通道7上方的顶盖和烟囱下部部分侧盖，发现换热管1需要更换时，打开换热管1两端的连接法兰14，用吊车将待更换的换热管1吊出，然后将新的换热管1吊入，安装上连接法兰14，盖好烟囱侧盖和热风通道7上方的顶盖即可。

作为优选的实施方式，所述热废水汇集罐4上设置有药剂添加口。当进行气相预处理时，不凝气带走热废水中的部分成分，可以通过药剂添加口向热废水汇集罐4中补加相关药剂，改变热废水的成分，提高后续蒸发浓缩装置3的废水处理能力。

采用上述废水蒸发浓缩系统对废水进行蒸发浓缩，废水通过废水进水管21进入废水均压室2，废水均压室2将废水均匀地分布到各换热管1中，通过换热管1与热风炉6送来的热风进行热交换将废水加热，加热后的废水进入热废水汇集罐4，对热废水汇集罐4中的气相进行预处理后，将热废水通过蒸发浓缩装置补水管31输送到蒸发浓缩装置3，在蒸发浓缩装置3将热废水处理成蒸汽冷凝水和浓缩结晶液。

实施例

一种废水蒸发浓缩方法，所采用废水蒸发浓缩系统包括废水均压室2、蒸发浓缩装置3、热废水汇集罐4以及多根独立的换热管1；所述换热管1的一端与废水均压室2连通，另一端与热废水汇集罐4连通；所述蒸发浓缩装置3与热废水汇集罐4之间通过蒸发浓缩装置补水管31连通，所述蒸发浓缩装置补水管31上设置有蒸发浓缩装置补水阀12；所述换热管1设置在热风炉6的热风通道7内；所述废水均压室2上设置有废水进水管21，所述废水进水管21上设置有废水补水阀13；所述热废水汇集罐4上设置有气相预处理阀5；所述换热管1采用蛇形弯管；所述蛇形弯管悬挂在支撑杆9上；所述热废水汇集罐4上设置有与废水均压室2连通的废水循环管10，在所述废水循环管10上设置有循环加热阀11；所述废水循环管10与所述废水进水管21连通，所述废水循环管10与所述废水进水管21共用同一个水泵15；所述热废水汇集罐4上设置有废水温度检测装置、水位检测装置和自动控制阀；所述换热管1通过连接法兰14与废水均压室2、热废水汇集罐4连接；所述连接法兰14设置在热风通道7的外面；所述热废水汇集罐4上设置有药剂添加口。废水通过废水进水管21进入废水均压室2，废水均压室2将废水均匀地分布到各换热管1中，通过换热管1与热风炉6送来的热风进行热交换将废水加热，加热后的废水进入热废水汇集罐4，对热废水汇集罐4中的气相进行预处理后，将热废水通过蒸发浓缩装置补水管31输送到蒸发浓缩装置3，在蒸发浓缩装置3将热废水处理成蒸汽冷凝水和浓缩结晶液；所述自动控制阀根据废水温度检测装置检测出的热废水汇集罐4中热废水的温度以及水位检测装置检测出的热废水汇集罐4的水位高度自动控制废水补水阀13、蒸发浓缩装置补水阀12和循环加热阀11的打开与关闭。当废水补水阀13打开时，蒸发浓缩装置补水阀12和循环加热阀11关闭；当水位检测装置检测出热废水汇集罐4的水位在高位时，废水补水阀13关闭，循环加热阀11开启；当废水温度检测装置检测出热废水汇集罐4的废水温度达到设定值(即满足蒸发浓缩装置3的补水要求)，蒸发浓缩装置3需要补水时，打开蒸发浓缩装置补水阀12；蒸发浓缩装置3补水过程中，当水位检测装置检测出热废水汇集罐4的水位在低位时，关闭蒸发浓缩装置补水阀12和循环加热阀11，打开废水补水阀13，停止向蒸发浓缩装置3补水。通过废水温度检测装置、水位检测装置和自动控制阀来实现系统水的预处理和水平衡。各换热管独立换热，换热管损坏可以独立更换，大大缩短更换换热管的时间，可以对热废水进行气相预处理；换热效率高；无热胀冷缩弊端；故障率低；可以循环换热，降低热风炉的温度；可以全面提高废水处理能力，降低运行成本。

Claims (10)

1.废水蒸发浓缩系统，其特征在于：包括废水均压室(2)、蒸发浓缩装置(3)、热废水汇集罐(4)以及多根独立的换热管(1)；所述换热管(1)的一端与废水均压室(2)连通，另一端与热废水汇集罐(4)连通；所述蒸发浓缩装置(3)与热废水汇集罐(4)之间通过蒸发浓缩装置补水管(31)连通，所述蒸发浓缩装置补水管(31)上设置有蒸发浓缩装置补水阀(12)；所述换热管(1)设置在热风炉(6)的热风通道(7)内；所述废水均压室(2)上设置有废水进水管(21)，所述废水进水管(21)上设置有废水补水阀(13)；所述热废水汇集罐(4)上设置有气相预处理阀(5)。

2.如权利要求1所述的废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述换热管(1)采用蛇形弯管。

3.如权利要求2所述的废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述蛇形弯管悬挂在支撑杆(9)上。

4.如权利要求1至3中任一项所述的废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述热废水汇集罐(4)上设置有与废水均压室(2)连通的废水循环管(10)，在所述废水循环管(10)上设置有循环加热阀(11)。

5.如权利要求4所述的废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述热废水汇集罐(4)上设置有废水温度检测装置、水位检测装置和自动控制阀；所述自动控制阀根据所述废水温度检测装置检测出的热废水汇集罐(4)中热废水的温度以及所述水位检测装置检测出的热废水汇集罐(4)的水位高度自动控制废水补水阀(13)、蒸发浓缩装置补水阀(12)和循环加热阀(11)的打开与关闭。

6.如权利要求4中任一项所述的废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述废水循环管(10)与所述废水进水管(21)连通，所述废水循环管(10)与所述废水进水管(21)共用同一个水泵(15)。

7.如权利要求1至3中任一项所述的废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述换热管(1)通过连接法兰(14)与废水均压室(2)、热废水汇集罐(4)连接。

8.如权利要求7所述的废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述连接法兰(14)设置在热风通道(7)的外面。

9.如权利要求1至3中任一项所述的废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述热废水汇集罐(4)上设置有药剂添加口。

10.废水蒸发浓缩方法，其特征在于：采用权利要求1至9中任一项所述的废水蒸发浓缩系统对废水进行蒸发浓缩。