CN106669207A - 一种高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统，包括合理布置连接在一起的原料罐、第一预热器、第二预热器、MVR蒸发器、气液分离器、压缩机、第一循环泵、冷凝液罐、强制循环蒸发器、第二循环泵、结晶器、离心机和蒸汽发生器。本发明方法将高盐废水经过上述系统处理后，实现了二次蒸汽的充分利用，具有成本低、连续性好、节能效果好，结晶盐品质高的优点。

Description

一种高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统及方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术，特别涉及一种高盐废水的机械蒸汽再压缩的蒸发结晶系统及方法。

背景技术

高盐废水除了含有有机污染物外，还含有大量的无机盐，如Cl^-、SO₄ ^2-、Na⁺、Ca²⁺等。采用常规的生物处理技术来处理高盐废水时，一般需要对该类废水进行稀释，会造成极大的水资源浪费。而采用多效蒸发工艺，不仅消耗大量的蒸汽，也需要消耗大量的冷却水对二次蒸汽进行冷却，这样低品位的二次蒸汽的大量潜热被白白浪费掉了，也增加了冷却水的费用。

机械蒸汽再压缩(Mechanical Vapor Recompression，MVR)技术，是目前国内外蒸发领域最先进最节能的技术。其原理是将蒸发过程中产生的二次蒸汽经过压缩，使其温度、压力上升，焓值增加，这样经过压缩后的蒸汽可以直接用作为物料的加热源。被提高热能的二次蒸汽回到蒸发室进行加热，以达到循环利用二次蒸汽的潜能，从而可以不需要外部生蒸汽，依靠蒸发器自循环来实现蒸发浓缩的目的。

现在虽然已经公开了很多采用机械蒸汽再压缩技术的连续蒸发结晶系统，但是普遍只有蒸汽压缩机用于蒸发器的供热，而往往对结晶部分没有供热，这容易导致结晶效果不好，晶粒过小等问题。公开号为CN103007553A的发明专利提供了一种机械蒸汽再压缩连续蒸发结晶系统及方法，该方法采用了两个机械蒸汽压缩机，分别对蒸发器和结晶器的二次蒸汽进行压缩，但两个机械蒸汽压缩机设备成本高，工艺复杂。此外，目前采用机械蒸汽再压缩技术进行高盐废水蒸发结晶的处理方法普遍存在运行成本高，结晶盐品质低的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉、工艺稳定、利于连续性生产，并且结晶盐品质高的高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统及方法。

本发明所述的一种高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统，其特征在于，包括原料罐、第一预热器、第二预热器、MVR蒸发器、气液分离器、压缩机、第一循环泵、冷凝液罐、强制循环蒸发器、第二循环泵、结晶器、离心机和蒸汽发生器；

所述原料罐、第一预热器、第二预热器和MVR蒸发器通过管路依次连接；

所述MVR蒸发器的气液混合物出口连接气液分离器的入口，MVR蒸发器的浓缩液出口和气液分离器的浓缩液出口通过三通与第一循环泵的入口连接，第一循环泵的出口通过三通分别连接MVR蒸发器的浓缩液进口和强制循环蒸发器的浓缩液进口；

所述强制循环蒸发器的浓缩液出口连接结晶器的入口，结晶器的母液出口连接第二循环泵的入口，第二循环泵的出口连接强制循环蒸发器的浓缩液进口；结晶器的晶浆出口连接离心机的入口，离心机的母液出口连接至强制循环蒸发器的浓缩液进口；

所述气液分离器的蒸汽出口和结晶器的蒸汽出口分别连接压缩机的入口，压缩机的出口分别连接MVR蒸发器和强制循环蒸发器的蒸汽入口；

所述MVR蒸发器的冷凝液出口和强制循环蒸发器的冷凝液出口通过三通与冷凝液罐的入口连接，冷凝液罐中的不凝蒸汽进入第一预热器后排出，冷凝液罐中的冷凝液进入第二预热器后排出；

所述MVR蒸发器的蒸汽入口还连接有蒸汽发生器。

上述第一预热器和第二预热器均为热交换器。

本发明系统在所述MVR蒸发器之前设置第一预热器和第二预热器，二次蒸汽在MVR蒸发器和强制循环蒸发器中被冷却形成冷凝液和不凝蒸汽，冷凝液和不凝蒸汽排至冷凝液箱，冷凝液箱中的不凝蒸汽进入第一预热器对料液进行预热，冷凝液箱中的冷凝液进入第二换热器对物料进行再次预热，充分利用热量，节能环保。

本发明系统中，所述的MVR蒸发器的作用是将高盐废水料液蒸发，产生大量的气液混合物和浓缩液。气液分离器的作用是将MVR蒸发器产生的气液混合物进行气液分离，得到浓缩液和二次蒸汽。

为了提高结晶盐的品质，本发明系统设置了强制循环蒸发器、结晶器和循环泵，其中，强制循环蒸发器将浓缩液继续蒸发，产生含有结晶盐的浓缩液；结晶器为结晶盐的成长提供平稳的条件，同时将含有结晶盐的浓缩液分离得到晶浆、母液和二次蒸汽。上述设置为晶体的生长提供了平稳的条件，能够生长出颗粒较大而均匀的晶体，适宜于连续操作。

所述气液分离器和结晶器的二次蒸汽经过压缩成过热蒸汽后，温度、压力升高，热焓值增加，继续作为MVR蒸发器和强制循环蒸发器的热源，环保节能。

所述MVR蒸发器分为上、下两个区域，上部区域设置换热管束，下部区域为气液混合室，混合室内设置有挡板。

进一步的，上部区域设置换热管束，物料被二次蒸汽加热产生气液混合物和浓缩液，同时二次蒸汽被冷却形成冷凝液；下部区域为气液混合室，混合室内设置挡板，用于气液的初步分离。

为了进一步提高气液分离效率，所述气液分离器内设置折流挡板、丝网除沫器和烧结金属过滤器。优选的，所述丝网除沫器的过滤精度为100～200μm，所用烧结金属过滤器的过滤精度为30～50μm，气液分离效率可达到98％以上。

为了进一步提高气液分离效率，所述结晶器内设置丝网除沫器。优选的，所述丝网除沫器的过滤精度为100～200μm，气液分离效率可达到95％以上。

所述MVR蒸发器和气液分离器均设有液位计，下部的浓缩液出口均设有自动调节阀，分别控制MVR蒸发器和气液分离器的液位。

所述第一循环泵的出口与MVR蒸发器的浓缩液进口直接连通，所述第一循环泵的出口与强制循环蒸发器的浓缩液进口之间设有自动调节阀。

所述系统还包括原料泵，置于原料罐和第一预热器之间。

所述系统还包括冷凝液泵，置于冷凝液罐和第二预热器之间。

所述系统还包括出盐泵，置于结晶器和离心机之间。

所述系统还包括母液罐和母液泵，置于离心机和强制循环蒸发器之间。

所述系统还包括清水罐和清水泵，清水罐连接清水泵，然后与蒸汽发生器相连接。

利用上述系统进行高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶的方法，包括：

存储在原料罐内的高盐废水经第一预热器和第二预热器加热后升温至80～90℃，进入MVR蒸发器，进行反复蒸发浓缩，得到气液混合物以及浓缩液，其中气液混合物进入气液分离器内进行气液分离，在气液分离器中得到浓缩液和二次蒸汽；

将MVR蒸发器和气液分离器产生的浓缩液经第一循环泵引入MVR蒸发器继续蒸发，由于MVR蒸发器和气液分离器下部设置有液位计和调节阀门，可维持一定的浓缩液液位，当浓缩液达到接近饱和浓度的预定值时，打开第一循环泵和强制循环蒸发器之间的自动阀门，将接近饱和的浓缩液通过第一循环泵引入强制循环蒸发器进行再次蒸发浓缩，之后进入结晶器，在结晶器中分离得到母液、晶浆和二次蒸汽，其中母液经第二循环泵返回强制循环蒸发器内继续蒸发，将晶浆进引入离心机离心，将离心后的结晶盐回收，得到的母液再次进入强制循环蒸发器继续蒸发；

将气液分离器和结晶器的二次蒸汽通过压缩机压缩后再次进入MVR蒸发器和强制循环蒸发器进行加热；

将强制循环蒸发器和MVR蒸发器中冷却形成的冷凝液和不凝蒸汽导入冷凝液罐，其中，不凝蒸汽进入第一预热器、冷凝液进入第二预热器分别对料液进行预热；

初始系统启动及蒸汽温度不足时，启动蒸汽发生器补充新鲜蒸汽。

本发明的方法是将高盐废水经过两级预热后，送入MVR蒸发器中进行循环的蒸发浓缩，并在气液分离器中分离得到接近饱和的浓缩液和二次蒸汽。将接近饱和的浓缩液输送至强制循环蒸发器中进一步蒸发浓缩，并在结晶器中分离得到晶浆、母液和二次蒸汽。将晶浆输送至离心机进行离心处理，分别得到结晶盐与母液，母液汇合后重复进入强制循环蒸发器中蒸发浓缩。将两次分离得到的二次蒸汽共同压缩作为热源，再次引入到MVR蒸发器和强制循环蒸发器，实现其潜热的利用。

有益效果：采用本发明所述的高盐废水机械蒸汽再压缩的蒸发结晶系统及方法，具有如下有益效果：(1)本发明仅需要一个机械蒸汽压缩机就可以为MVR蒸发器和强制循环蒸发器提供二次蒸汽作为加热热源，建造成本较低；(2)充分实现了二次蒸汽的能量回收，蒸发和结晶产生的二次蒸汽经压缩后送到MVR蒸发器和强制循环蒸发器当作加热蒸汽使用，非常节能；(3)设置了两级预热器，分别利用二次蒸汽凝结形成的冷凝液和不凝蒸汽作为热源，对高盐废水进料进行预热，可进一步节能，同时省却了二次蒸汽的冷却系统；(4)本发明设置强制循环蒸发器、结晶器和循环泵，为晶体的生长提供了平稳的条件，能够生长出颗粒较大而均匀的晶体，从而结晶品质得以稳定控制。综上所述，本发明提供的高盐废水机械蒸汽再压缩的蒸发结晶系统及方法，工艺合理，成本低廉，工艺稳定，利于连续性生产，结晶盐的品质高，同时达到了很好的节能效果。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图中：1、原料罐；2、原料泵；3、第一预热器；4、第二预热器；5、MVR蒸发器；6、气液分离器；7、压缩机；8、第一循环泵；9、冷凝液泵；10、冷凝液罐；11、强制循环蒸发器；12、第二循环泵；13、结晶器；14、出盐泵；15、离心机；16、母液罐；17、母液泵；18、清水罐；19、清水泵；20、蒸汽发生器；21、真空泵。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作出详细说明。

实施例1

一种高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统：

包括原料罐1、原料泵2、第一预热器3、第二预热器4、MVR蒸发器5、气液分离器6、压缩机7、第一循环泵8、冷凝液泵9、冷凝液罐10、强制循环蒸发器11、第二循环泵12、结晶器13、出盐泵14、离心机15、母液罐16、母液泵17、清水罐18、清水泵19、蒸汽发生器20和真空泵21；

所述原料罐1连接原料泵2的入口，原料泵2的出口通过管道依次连接第一预热器3和第二预热器4，第二预热器4的料液出口连接MVR蒸发器5的料液进口；

所述MVR蒸发器5的气液混合物出口连接气液分离器6的入口，MVR蒸发器5浓缩液的出口和气液分离器6浓缩液的出口通过三通与第一循环泵8的入口连接，第一循环泵8的出口通过三通分别连接MVR蒸发器5的浓缩液进口和强制循环蒸发器11的浓缩液进口；其中，MVR蒸发器5浓缩液的出口和气液分离器6浓缩液的出口设置有液位计和自动阀门V1和V2，第一循环泵8与强制循环蒸发器11之间设置有自动阀门V4；

所述强制循环蒸发器11的浓缩液出口连接结晶器13的入口，结晶器13的母液出口连接第二循环泵12的入口，第二循环泵12的出口连接强制循环蒸发器11的浓缩液进口，结晶器13的晶浆出口连接出盐泵14的入口，出盐泵14的出口连接离心机15的入口；

所述离心机15的母液出口连接母液罐16的入口，母液罐16的出口连接母液泵17的入口，母液泵17的出口连接强制循环蒸发器11的浓缩液进口；

所述气液分离器6的蒸汽出口和结晶器13的蒸汽出口分别连接压缩机7的入口，压缩机7的出口分别连接MVR蒸发器5的蒸汽入口和强制循环蒸发器11的蒸汽入口；

所述MVR蒸发器5的冷凝液出口和强制循环蒸发器11的冷凝液出口通过三通与冷凝液罐10的入口连接，冷凝液罐10中的不凝蒸汽进入第一预热器3，通过真空泵21抽出，冷凝液罐10中的冷凝液经过冷凝液泵9进入第二换热器4后排出；

所述清水罐18连接清水泵19，清水泵19的出口连接蒸汽发生器20，蒸汽发生器20的出口连接MVR蒸发器5的蒸汽入口；蒸汽发生器20和MVR蒸发器5之间设置有阀门V3。

另外，上述MVR蒸发器5分为上、下两个区域，上部区域设置换热管束，下部区域为气液混合室，混合室内设置有挡板；上述气液分离器6内设置折流挡板、丝网除沫器和烧结金属过滤器，其中，丝网除沫器的过滤精度为100～200μm，所用烧结金属过滤器的过滤精度为30～50μm，气液分离效率可达到98％以上；上述结晶器13内设置丝网除沫器，过滤精度为100～200μm，气液分离效率可达到95％以上。

实施例2

利用实施例所述系统进行高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶的方法，包括：

原料罐1中的高盐废水经过原料泵2输送至第一预热器3，在第一预热器3中与不凝蒸汽进行热交换升温，之后再进入第二预热器4与冷凝液进行热交换升温，在冷凝液的换热作用下升温至80～90℃；

升温后的热料液进入MVR蒸发器5，在MVR蒸发器5中与压缩机7压缩后的二次蒸汽进行换热，达到蒸发温度形成大量的气液混合物和浓缩液，其中气液混合物进入气液分离器6内进行气液分离，在气液分离器6中得到浓缩液和二次蒸汽；

MVR蒸发器5和气液分离器6的下部浓缩液经过第一循环泵8进入MVR蒸发器5继续蒸发；MVR蒸发器5和气液分离器6的下部均设置有液位计和自动阀门V1和V2，可自动调节阀门V1和V2的开度来维持MVR蒸发器5和气液分离器6中的液位；当浓缩液达到接近饱和浓度的预定值，打开自动阀门V4将接近饱和的浓缩液通过第一循环泵8引入强制循环蒸发器11进行再次蒸发浓缩，之后进入结晶器13结晶分离得到晶浆、母液和二次蒸汽；

将气液分离器6和结晶器13的二次蒸汽引入压缩机7，压缩成过热蒸汽，再送入MVR蒸发器5和强制循环蒸发器11作为加热能源循环利用；二次蒸汽在MVR蒸发器5和强制循环蒸发器11冷却形成的冷凝液和不凝蒸汽输出至冷凝液罐10，其中冷凝液经冷凝液泵9输送至第二预热器4作为加热能源，不凝蒸汽输送至第一预热器3对作为加热能源，并通过真空泵21抽出；

晶浆经过出盐泵14进入离心机15离心，将离心后的结晶盐回收，得到的母液进入母液罐16，经过母液泵17再次输送至强制循环蒸发器11进行蒸发浓缩，而后返回结晶器13继续进行结晶分离；

初始启动及蒸汽温度不足时，启动清水泵19、蒸汽发生器20和自动阀门V3进行补充新鲜蒸汽。

采用上述方案，本工艺对高盐废水进行MVR工艺处理，分离出盐，本处理工艺所需条件低，能够连续生产，大幅度提高生产效率，大幅降低了生产成本。

Claims (8)

1.一种高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统，其特征在于，包括原料罐(1)、第一预热器(3)、第二预热器(4)、MVR蒸发器(5)、气液分离器(6)、压缩机(7)、第一循环泵(8)、冷凝液罐(10)、强制循环蒸发器(11)、第二循环泵(12)、结晶器(13)、离心机(15)和蒸汽发生器(20)；

所述原料罐(1)、第一预热器(3)、第二预热器(4)和MVR蒸发器(5)通过管路依次连接；

所述MVR蒸发器(5)的气液混合物出口连接气液分离器(6)的入口，MVR蒸发器(5)的浓缩液出口和气液分离器(6)的浓缩液出口通过三通与第一循环泵(8)的入口连接，第一循环泵(8)的出口通过三通分别连接MVR蒸发器(5)的浓缩液进口和强制循环蒸发器(11)的浓缩液进口；

所述强制循环蒸发器(11)的浓缩液出口连接结晶器(13)的入口，结晶器(13)的母液出口连接第二循环泵(12)的入口，第二循环泵(12)的出口连接强制循环蒸发器(11)的浓缩液进口；结晶器(13)的晶浆出口连接离心机(15)的入口，离心机(15)的母液出口连接至强制循环蒸发器(11)的浓缩液进口；

所述气液分离器(6)的蒸汽出口和结晶器(13)的蒸汽出口分别连接压缩机(7)的入口，压缩机(7)的出口分别连接MVR蒸发器(5)的蒸汽入口和强制循环蒸发器(11)的蒸汽入口；

所述MVR蒸发器(5)的冷凝液出口和强制循环蒸发器(11)的冷凝液出口通过三通与冷凝液罐(10)的入口连接，冷凝液罐(10)中的不凝蒸汽进入第一预热器(3)后排出，冷凝液罐(10)中的冷凝液进入第二预热器(4)后排出；

所述MVR蒸发器(5)的蒸汽入口还连接有蒸汽发生器(20)。

2.根据权利要求1所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述MVR蒸发器(5)分为上、下两个区域，上部区域设置换热管束，下部区域为气液混合室，混合室内设置有挡板。

3.根据权利要求1所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述气液分离器(6)内设置折流挡板、丝网除沫器和烧结金属过滤器。

4.根据权利要求3所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述丝网除沫器的过滤精度为100～200μm，所用烧结金属过滤器的过滤精度为30～50μm。

5.根据权利要求1所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述结晶器(13)内设置丝网除沫器，过滤精度为100～200μm。

6.根据权利要求1所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述MVR蒸发器(5)和气液分离器(6)均设有液位计，下部的浓缩液出口均设有自动调节阀，分别控制MVR蒸发器(5)和气液分离器(6)的液位。

7.根据权利要求1所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述第一循环泵(8)的出口与MVR蒸发器(5)的浓缩液进口直接连通，所述第一循环泵(8)的出口与强制循环蒸发器(11)的浓缩液进口之间设有自动调节阀。

8.利用权利要求1-7中任一所述系统进行高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶的方法，其特征在于：

存储在原料罐(1)内的高盐废水经第一预热器(3)和第二预热器(4)加热后进入MVR蒸发器(5)，进行反复蒸发浓缩，得到气液混合物以及浓缩液，其中气液混合物进入气液分离器(6)内进行气液分离，在气液分离器(6)中得到浓缩液和二次蒸汽；

将MVR蒸发器(5)和气液分离器(6)产生的浓缩液经第一循环泵(8)引入MVR蒸发器(5)继续蒸发，当浓缩液达到接近饱和浓度的预定值时，打开第一循环泵(8)和强制循环蒸发器(11)之间的自动阀门，将接近饱和的浓缩液通过第一循环泵(8)引入强制循环蒸发器(11)进行再次蒸发浓缩，之后进入结晶器(13)，在结晶器(13)中分离得到母液、晶浆和二次蒸汽，其中母液经第二循环泵(12)返回强制循环蒸发器(11)内继续蒸发，将晶浆引入离心机(15)离心，将离心后的结晶盐回收，得到的母液再次进入强制循环蒸发器(11)继续蒸发；

将气液分离器(6)和结晶器(13)的二次蒸汽通过压缩机(7)压缩后再次进入MVR蒸发器(5)和强制循环蒸发器(11)；

将强制循环蒸发器(11)和MVR蒸发器(5)中冷却形成的冷凝液和不凝蒸汽导入冷凝液罐，其中，不凝蒸汽进入第一预热器(3)、冷凝液进入第二预热器(4)分别对料液进行预热；

初始系统启动及蒸汽温度不足时，启动蒸汽发生器(20)补充新鲜蒸汽。