CN105776397A - 含盐废水冷冻处理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含盐废水冷冻处理系统，包括沿着所述含盐废水流动方向依次连接的多级冷冻装置，其中，后一级冷冻装置的冷冻处理温度高于前一级冷冻装置的冷冻处理温度。本发明采用了分步逐渐冷冻方法，以形成规则形状的冰晶，消除了固液界面的污染物聚积，最终提高了含盐废水的分离效率。本发明还涉及一种含盐废水冷冻处理方法。

Description

含盐废水冷冻处理系统及其方法

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体而言，设计一种废水的冷冻脱盐技术领域。

背景技术

常用水处理技术有物理法、化学法、生物法。其中物理法是通过物理作用、回收废水中呈悬浮状态的污染物的处理方法。该物理法中使用较为广泛的是冷冻法，冷冻法处理废水是利用水分子结晶过程中会排斥杂质的原理，获得较为纯净的冰和浓缩的溶液，按照冷冻源的不同可将其分为自然冷冻法和人工冷冻法，二者分别利用自然冷能和人工制冷方式实现结晶分离。该技术的特点是：不需要添加任何的化学药剂，也不会造成二次污染，可以为水处理技术开发了一条新途径。

在现有的技术中，含盐废水冷冻脱盐技术中存在过度预冷、形成冰晶时间长、冰晶形成过程中固液界面存在污染物浓度不均匀、冰晶形状不规则的特点。导致在结冰过程中，固液界面污染物容易聚积，导致冰晶中包覆污染物。

发明内容

针对相关技术中存在的问题，本专利提出一种废水冷冻处理的多级冷冻系统，以形成规则形状的冰晶，消除了固液界面的污染物聚积，最终提高了含盐废水的分离效率。。

为实现上述目的，本发明提供了一种含盐废水冷冻处理系统，包括沿着含盐废水流动方向依次连接的多级冷冻装置，其中，后一级冷冻装置的冷冻处理温度高于前一级冷冻装置的冷冻处理温度。

根据本发明，每一级冷冻装置的冷冻处理温度的最低值与最高值相差5℃～10℃，并且后一级冷冻装置的冷冻处理温度的最低值高于前一级冷冻装置的冷冻处理温度的最高值。

根据本发明，含盐废水冷冻处理系统还包括与多级冷冻装置中的第一级冷冻装置连接的预冷装置。

根据本发明，预冷装置与第一级冷冻装置后的每一级冷冻装置分别连接。

根据本发明，含盐废水冷冻处理系统还包括与多级冷冻装置中的中间级冷冻装置连接的搅拌装置。

根据本发明，含盐废水冷冻处理系统还包括与多级冷冻装置的最后一级相连接的冰晶器，冰晶器与多级冷冻装置中的第一级冷冻装置连接。

根据本发明，含盐废水冷冻处理系统还包括产水箱，产水箱与冰晶器以构成水循环回路的方式相连接。

根据本发明，含盐废水冷冻处理系统还包括超临界反应器，超临界反应器与预冷装置、多级冷冻装置以及冰晶器连接。

根据本发明另一方面，提出一种含盐废水冷冻处理方法，包括如下步骤：提供含盐废水；对含盐废水依次进行多级冷冻处理；其中，后一级冷冻处理的温度高于前一级冷冻处理的温度。

根据本发明，每一级冷冻处理的温度的最低值与最高值相差5℃～10℃，并且后一级冷冻处理的温度的最低值高于前一级冷冻处理的温度的最高值。

根据本发明，含盐废水在进行多级冷冻处理之前在预冷装置中进行预冷处理，预冷处理的温度为0℃以上。

根据本发明，在多级冷冻处理中的中间级冷冻处理中，使用搅拌装置对冰水混合物进行搅拌。

根据本发明，将多级冷冻处理的最后一级冷冻处理后产生的冰晶分离至冰晶器，同时将多级冷冻处理的最后一级冷冻处理后产生的废水分离至废液箱。

根据本发明，冰晶融化的纯水排入产水箱，并且使用纯水对冰晶进行清洗。

根据本发明，使用超临界反应器对冰晶器提供热能，并且超临界反应器对多级冷冻处理和预冷装置提供冷能。

根据本发明，根据后一级冷冻处理对含盐废水的晶核数量的需求，设定前一级所述冷冻处理的产冰率。

本发明的有益技术效果在于：

本发明的含盐废水冷冻脱盐技术采用了分步逐渐冷冻，在第一级冷冻中采用超低温使含盐废水快速形成细小的凝结核，在中间级冷冻中采用较低温的方式进一步结晶冷冻，在最后级冷冻中采用低温度，形成了规则形状的冰晶，消除了固液界面的污染物聚积，最终提高了含盐废水的分离效率。

附图说明

图1是本发明的含盐废水冷冻处理系统的第一实施例的示意图。

图2是本发明的含盐废水冷冻处理系统的第二实施例的示意图。

图3是本发明的含盐废水冷冻处理方法的流程图。

具体实施方式

参考附图公开示出的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅为可以以各种替代形式显示的实施例。附图未必按比例绘制，并且可能放大或缩小一些特征来显示特定部件的细节。所公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而是作为用于教导本领域技术人员如何实践本公开的代表性基础。

参考图1-2，本发明提供了含盐废水冷冻处理系统，包括沿着含盐废水1流动方向依次连接的多级冷冻装置，在本实施例中，多级冷冻装置为三级冷冻装置，其中，后一级冷冻装置的冷冻处理温度高于前一级冷冻装置的冷冻处理温度。多级冷冻装置包括在多级冷冻装置中含盐废水1流动方向首先流入的第一级冷冻装置3、含盐废水1流动方向流出的最后一级冷冻装置5和中间级冷冻装置4。第一级冷冻装置3目的使含盐废水1快速形成大量细小颗粒的冰晶物，中间级冷冻装置4目的是继续冷冻并且通过升高温度使得形成晶核速度放慢，进而使得污染物分层不容易聚集，最后一级冷冻装置5用于冰晶和液体分离至不同的设备中。在其它可选的实施例中，多级冷冻装置可以为四级以上的冷冻装置，这样，中间级冷冻装置4包含三个以上的冷冻装置。

继续参考图1-2，多级冷冻装置中每一级冷冻装置的冷冻处理温度的最低值与最高值相差5℃～10℃，并且后一级冷冻装置的冷冻处理温度的最低值高于前一级冷冻装置的冷冻处理温度的最高值。其中，多级冷冻装置的第一级冷冻装置的冷冻处理温度范围为-25℃～-20℃；中间级冷冻装置4的冷冻温度处理范围为-20℃～-15℃，最后一级冷冻装置5的冷冻温度处理范围为-15℃～-10℃。多级冷冻装置的冷冻温度随着含盐废水1的盐度改变，当盐度小于等于3％时，第一级冷冻装置3、中间级冷冻装置4和最后一级冷冻装置5的冷冻温度分别选择为-25℃、-20℃、-15℃。当盐度大于15％时，第一级冷冻装置3、中间级冷冻装置4和最后一级冷冻装置5的冷冻温度分别选择为-20℃、-15℃、-10℃。

并且，含盐废水冷冻处理系统还包括与第一级冷冻装置3连接的预冷装置2。含盐废水1在进入多级冷冻装置之前进入预冷装置2进行预冷。预冷装置的温度为1℃～5℃，当含盐废水1温度达到1℃～5℃时，含盐废水1通入第一级冷冻装置3。预冷装置2的预冷温度随着盐度改变，当盐度小于等于3％时，预冷温度选择1℃。当盐度大于15％时，预冷温度选择5℃。此外，在图2的实施例中，预冷装置2与多级冷冻装置后的每一级冷冻装置分别连接，例如，预冷装置2除了与第一级冷冻装置3连接，还与中间级冷冻装置4和最后一级冷冻装置5连接。经过预冷装置2的含盐废水1按一定比例进入多级冷冻装置的每一个冷冻装置中。

继续参考图1-2，含盐废水冷冻处理系统还包括与多级冷冻装置中的中间级冷冻装置4连接的搅拌装置6。也就是说，搅拌装置6与多级冷冻装置中的除第一级冷冻装置3和最后一级冷冻装置5外的其它冷冻装置连接。在多级冷冻处理2中的中间级冷冻装置4中，使用搅拌装置6对冰水混合物进行搅拌，提高了含盐废水1的冷冻速率。搅拌装置6的搅拌速度随着盐度改变，当含盐废水1盐度小于等于3％时，搅拌速度选择500r/min。当含盐废水1盐度大于15％时，搅拌速度选择1500r/min。

此外，含盐废水冷冻处理系统还包括的冰晶器7，冰晶器7与最后一级相连接15和第一级冷冻装置3连接；废液箱8，废液箱8与最后一级冷冻装置5相连接；产水箱9，产水箱9与冰晶器7以构成水循环回路的方式相连接。含盐废水1在最后一级冷冻装置5中将冰晶分离至冰晶器7，并且将废液排入至废液箱8。在冰晶器7中融化的纯水进入到产水箱9，使用产水箱9的纯水对冰晶器7进行清洗，清洗液排入至第一冷冻装置13内循环冷冻。

继续参考图1-2，含盐废水冷冻处理系统还包括超临界反应器10，超临界反应器10与预冷装置2、多级冷冻装置以及冰晶器7连接。超临界反应器10对预冷装置2和多级冷冻装置提供冷能用于加速含盐废水1制冷和结晶，并且超临界反应器10对冰晶器7提供热能用于加速结晶的融化。

含盐废水冷冻处理系统根据后一级冷冻处理对含盐废水1的晶核数量的需求，设定前一级冷冻处理的产冰率，产冰率为冰晶质量相比于冰水混合物总质量的比值。多级冷冻装置的产冰率随着盐度改变，当盐度小于等于3％时，第一级冷冻装置3、中间级冷冻装置4和最后一级冷冻装置5的产冰率分别选择为20％、50％、80％。当盐度大于15％时，第一级冷冻装置3、中间级冷冻装置4和最后一级冷冻装置5的产冰率分别选择为15％、40％、70％。

参照图3，根据本发明另一个方面，提供一种采用如上的含盐废水冷冻处理方法，包括如下步骤：

提供含盐废水；

对含盐废水依次进行多级冷冻处理；

其中，后一级冷冻处理的温度高于前一级冷冻处理的温度。

根据本发明，每一级冷冻处理的温度的最低值与最高值相差5℃～10℃，并且后一级冷冻处理的温度的最低值高于前一级冷冻处理的温度的最高值。

参考图1-2，含盐废水在进行多级冷冻处理之前在预冷装置中进行预冷处理，预冷处理的温度为0℃以上。

参考图1-2，在所述多级冷冻处理中的中间级冷冻处理中，使用所述搅拌装置对冰水混合物进行搅拌。

参考图1-2，将多级冷冻处理的最后一级冷冻处理后产生的冰晶分离至冰晶器，同时将多级冷冻处理的最后一级冷冻处理后产生的废水分离至废液箱。

参考图1-2，冰晶融化的纯水排入产水箱，并且使用纯水对冰晶进行清洗。

参考图1-2，使用超临界反应器对冰晶器提供热能，并且超临界反应器对多级冷冻处理和预冷装置提供冷能。

现示出两个关于本发明含盐废水冷冻处理方法的实施例：

实施例一

本案例利用废水的水分子在结晶过程中会排斥杂质的原理，使用人工制冷的方式实现结晶分离，采用较低温预冷、分布逐渐冷冻、冷冻过程中进行搅拌的方法，缩短了冷冻时间，提高了冷冻分离效率。

参照图1，本实施例根据含盐废水的盐度，选择合适的预冷装置2的预冷温度、每一个冷冻装置的冷冻温度、每一个冷冻装置的产冰率、搅拌装置6的转速。含盐废水1通入预冷装置2开始预冷，达到温度通入第一级冷冻装置3，在满足所在冷冻装置的产冰率后进入下一个冷冻装置期间，使用搅拌装置6对中间级冷冻装置4中冰水混合物进行搅拌，在最后一级冷冻装置5中对冰晶和废液进行分离，冰晶分离至冰晶器7，废液分离至废液箱8。冰晶器7融化的纯水排入产水箱9，用产水箱9内的纯水对冰晶器7的冰晶进行清洗，清洗液排入第一级冷冻装置。

实施例二

参照图2，本实施例根据含盐废水的盐度，选择合适的预冷装置2的预冷温度、每一个冷冻装置的冷冻温度、每一个冷冻装置的产冰率、搅拌装置6的转速、超临界反应器提供的冷能和热能。含盐废水1通入超临界反应器10提供冷能的预冷装置2开始预冷，达到温度通入第一级冷冻装置3，在满足所在冷冻装置的产冰率后进入下一个冷冻装置期间，使用搅拌装置6对中间级冷冻装置4中冰水混合物进行搅拌，在最后一级冷冻装置5中对冰晶和废液进行分离，在含盐废水1经过多级冷冻装置期间，超临界反应器10对多级冷冻装置提供冷能。冰晶分离至冰晶器7，废液分离至废液箱8。超临界反应器10对冰晶器7提供热能使冰晶融化为纯水排入产水箱9，用产水箱9内的纯水对冰晶器7的冰晶进行清洗，清洗液排入第一级冷冻装置。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种含盐废水冷冻处理系统，其特征在于，包括沿着所述含盐废水流动方向依次连接的多级冷冻装置，

其中，后一级所述冷冻装置的冷冻处理温度高于前一级所述冷冻装置的冷冻处理温度。

2.根据权利要求1所述的含盐废水冷冻处理系统，其特征在于，每一级所述冷冻装置的冷冻处理温度的最低值与最高值相差5℃～10℃，并且所述后一级冷冻装置的冷冻处理温度的最低值高于所述前一级冷冻装置的冷冻处理温度的最高值。

3.根据权利要求1所述的含盐废水冷冻处理系统，其特征在于，还包括与所述多级冷冻装置中的第一级冷冻装置连接的预冷装置。

4.根据权利要求3所述的含盐废水冷冻处理系统，其特征在于，所述预冷装置与所述第一级冷冻装置后的每一级冷冻装置分别连接。

5.根据权利要求1所述的含盐废水冷冻处理系统，其特征在于，还包括与所述多级冷冻装置中的中间级冷冻装置连接的搅拌装置。

6.根据权利要求3所述的含盐废水冷冻处理系统，其特征在于，还包括与所述多级冷冻装置的最后一级相连接的冰晶器，所述冰晶器与所述多级冷冻装置中的第一级冷冻装置连接。

7.根据权利要求6所述的含盐废水冷冻处理系统，其特征在于，还包括产水箱，所述产水箱与所述冰晶器以构成水循环回路的方式相连接。

8.根据权利要求6所述的含盐废水冷冻处理系统，其特征在于，还包括超临界反应器，所述超临界反应器与所述预冷装置、所述多级冷冻装置以及所述冰晶器连接。

9.一种采用如权利要求1-8中任一项所述的含盐废水冷冻处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供所述含盐废水；

对所述含盐废水依次进行多级冷冻处理；

其中，所述后一级冷冻处理的温度高于所述前一级冷冻处理的温度。

10.根据权利要求9所述的含盐废水冷冻处理方法，其特征在于，每一级所述冷冻处理的温度的最低值与最高值相差5℃～10℃，并且所述后一级冷冻处理的温度的最低值高于所述前一级冷冻处理的温度的最高值。

11.根据权利要求9所述的含盐废水冷冻处理方法，其特征在于，所述含盐废水在进行所述多级冷冻处理之前在预冷装置中进行预冷处理，所述预冷处理的温度为0℃以上。

12.根据权利要求9所述的含盐废水冷冻处理方法，其特征在于，在所述多级冷冻处理中的中间级冷冻处理中，使用所述搅拌装置对冰水混合物进行搅拌。

13.根据权利要求11所述的含盐废水冷冻处理方法，其特征在于，将所述多级冷冻处理的最后一级冷冻处理后产生的冰晶分离至冰晶器，同时将所述多级冷冻处理的最后一级冷冻处理后产生的废水分离至废液箱。

14.根据权利要求13所述的含盐废水冷冻处理方法，其特征在于，所述冰晶融化的纯水排入产水箱，并且使用所述纯水对所述冰晶进行清洗。

15.根据权利要求13所述的含盐废水冷冻处理方法，其特征在于，使用超临界反应器对所述冰晶器提供热能，并且所述超临界反应器对所述多级冷冻处理和所述预冷装置提供冷能。

16.根据权利要求9所述的含盐废水冷冻处理方法，其特征在于，根据后一级所述冷冻处理对所述含盐废水的晶核数量的需求，设定前一级所述冷冻处理的产冰率。