CN107098414A - 一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置及其排放工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置及其排放工艺，该蒸发装置包括蒸发集水槽，蒸发集水槽上部设有低温蒸发组件，低温蒸发组件的一侧连接有热空气循环装置，另一侧连接有废水循环系统；蒸发集水槽的下部设有废水进水口，所述的热空气循环装置包括空气加热器和设在蒸发集水槽顶部的引风机,通过在蒸发集水槽内设置低温蒸发组件，将电厂脱硫废水与热空气有效结合，实现脱硫废水的零排放蒸发处理，减少脱硫废水外排对于环境水体的污染。同时，工艺合理高效，可在高悬浮物条件下连续稳定运行，使蒸发浓缩过程产生的晶体析出优先附着在悬浮物颗粒表面，降低了系统结垢风险。

Description

一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置及其排放工艺

技术领域

本发明涉及低温蒸发的技术领域，尤其涉及一种处理电厂脱硫废水的低温蒸发装置，具体来说是一种利用空气能热泵处理废水排放的低温蒸发装置。

背景技术

随着国家和各地方对于水体排放的环保标准日益严格以及对于水体含盐量指标出台的呼声也日益高涨，脱硫废水零排放蒸发处理技术开始逐步兴起。所谓废水零排放是指不向环境水域排放任何形式的水，所有排出的水都以湿气的形式或是固化在灰或渣中。目前广泛应用的废水零排放蒸发处理技术主要有两类：多效蒸发技术（Multiple EffectDistillation，缩写为MED）和蒸汽再压缩蒸发处理技术（Mechanical VaporRecompression，缩写为MVR）。MED工艺是将加热蒸汽通入一个蒸发器，将溶液加热沸腾产生的二次蒸汽作为加热蒸汽，引入下一级蒸发器，以此类推，第二级蒸发器产生的新的二次蒸汽又可作为第三级蒸发器作为加热蒸汽。每一级蒸发器即称为一效，将多个蒸发器连接起来一同操作，组成多效蒸发系统。而MVR工艺则是将蒸发器产生的二次蒸汽，经压缩机压缩提高压力、温度及蒸汽焓值后送至蒸发器加热室作为加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态。这两类技术均通过二次蒸汽的再次利用从而达到节能的目的。

现有蒸发处理技术由于均需使废水处于沸腾状态，因此需要在较高的温度条件下运行，一方面需要消耗大量高品质的电能或热源，另一方面高含盐废水往往含有大量的腐蚀性污染物质，高温条件加大了设备腐蚀风险，同时，剧烈的蒸发过程也使得结垢问题更加严重。为了保证设备的连续稳定运行，就必须选择更昂贵的材质，同时对废水进行更加严格的软化预处理，使得零排放投资成本和运行费用居高不下。针对现有废水零排放蒸发处理技术应用中存在的问题，本发明设计了一种脱硫废水零排放低温蒸发装置及其排放工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置及其排放工艺，通过在蒸发集水槽内设置低温蒸发组件，将电厂脱硫废水与热空气有效结合，实现脱硫废水的零排放蒸发处理，减少脱硫废水外排对于环境水体的污染。同时，工艺合理高效，可在高悬浮物条件下连续稳定运行，使蒸发浓缩过程产生的晶体析出优先附着在悬浮物颗粒表面，降低了系统结垢风险。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置，其特征在于：该蒸发装置包括蒸发集水槽，蒸发集水槽上部设有低温蒸发组件，低温蒸发组件的一侧连接有热空气循环装置，另一侧连接有废水循环系统；蒸发集水槽的下部设有废水进水口， 所述的热空气循环装置包括空气加热器和设在蒸发集水槽顶部的引风机；

蒸发集水槽的外部设有一原水箱，所述的原水箱与废水进水口相连；所述的废水循环系统连接有一固体排放装置；

所述的废水循环系统包括浓缩液提升泵和浓缩液循环泵，浓缩液提升泵出水端与浓缩液循环泵的进水端之间通过循环管路相连，浓缩液提升泵的进水端通过管路与蒸发集水槽的下部相连，浓缩液循环泵的出水端通过管路与低温蒸发组件相连通；

所述的固定排放装置包括旋流分离器和设在旋流分离器底部的晶体排放阀，所述的旋流分离器设有进水端和出水端，旋流分离器的进水端通过浓缩液旁流分离阀与循环管路相连，旋流分离器的出水端通过管路与低温蒸发组件的底部相连通；

所述的空气加热器的下端设有热源进口，上端设有对应的热源出口，空气加热器内部设有空气加热管道，空气加热管道的进口与热源进口相连通，空气加热管道的出口与低温蒸发组件相连通。

优选的，所述的原水箱通过原水提升泵、进水电动阀与蒸发集水槽的下部相连通。

进一步，空气加热器内设有排放管道，所述的排放管道一端与低温蒸发组件相连通，另一端与空气加热器的热源出口相连通；所述的空气加热管道由3-10根纵向设置的管道并列而成，这里所述的纵向管道上端口大于下端口，呈喇叭状。

一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置的排放工艺，其特征在于：所述的排放工艺包括如下步骤：a、原水箱内的脱硫废水经提升后进入蒸发集水槽，环境空气经加热后进入蒸发集水槽；b、脱硫废水经浓缩液提升泵提升后再经过浓缩循环阀进入低温蒸发组件，脱硫废水和加热空气在低温蒸发组件中进行快速的热交换，使脱硫废水中的水分子迅速扩散在加热空气中并使得加热空气达到饱和含水状态，随后含水率达到饱和的加热空气被排至大气中；c、脱硫废水被蒸发后，浓缩液回流至蒸发集水槽内，当后续的加热空气进入蒸发集水槽后，脱硫废水被再次蒸发；d、重复上述a至c的步骤，直到蒸发集水槽内的液位下降到设定值时，原水提升泵启动，向蒸发集水槽内补充脱硫废水直至液位达到设定值；e、当蒸发集水槽内的脱硫废水浓缩液的浓缩倍率达到设定范围时，对浓缩液进行分离处理，浓缩液中的结晶体被排出设备，浓缩液中的上清液回流至蒸发集水槽内。

优选的，a步骤中，脱硫废水经原水提升泵提升汇集后送至蒸发集水槽，当脱硫废水达到设定液位时原水提升泵停止运行；然后启动浓缩液提升泵，使得废水高速喷入低温蒸发组件；浓缩液提升泵启动后延时3-10秒启动引风机，使得环境空气引入空气加热器；空气加热器使得进入装置的环境空气温度升高5-15摄氏度。

进一步，b步骤中，加热空气和高速喷入的脱硫废水在低温蒸发组件内进行混合，使得进入低温蒸发组件的加热空气在0.1-0.5秒达到含水率饱和；

低温蒸发组件内设有并列布置的格栅，每一个格栅中设有辅助隔栏，辅助隔栏的高度低于格栅的高度。

相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：

1、温升小，可实现废热资源的再利用

设备运行温升5～15℃，可利用电镀喷涂厂锅炉余热资源，在实现废水零排放处理的同时，降低运行能耗。

2、设备运行稳定可靠

由于采用热源加热空气，然后采用热空气作为加热介质直接与电镀喷涂废水接触换热，系统无腐蚀结垢风险。

3、系统运行费用低

设备进水水质要求低，无需进行药剂软化、过滤等预处理过程。现有废水零排放蒸发系统需要进行彻底的软化预处理，一方面需要投加大量的药剂，另一方面还需要产生难处理的再生废液，运行费用极高。本发明电镀喷涂废水零排放蒸发处理系统运行所消耗的仅有电能，大大降低了零排放处理系统的运行费用。

4、自动化程度高、运行维护简单，无需停机清洗。

附图说明

图1是本发明所述的结构示意图。

附图标记：

1原水箱、2原水提升泵、3进水电动阀、4低温蒸发组件、5蒸发集水槽、6空气加热器、7引风机、8浓缩液提升泵、9浓缩液循环阀、10浓缩液旁流分离阀、11旋流分离器、12晶体排放阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置，参考图1中，这里的原水箱提供脱硫废水，而热空气循环装置则提供加热升温后的空气，空气和水在蒸发集水槽内的低温蒸发组件内进行充分的热交换，最终使得包含水分的热空气被排放至大气，浓缩液则回流至蒸发集水槽内，完成污染零排放。

具体来说，该蒸发装置包括蒸发集水槽，蒸发集水槽上部设有低温蒸发组件，低温蒸发组件的一侧连接有热空气循环装置，另一侧连接有废水循环系统；蒸发集水槽的下部设有废水进水口， 所述的热空气循环装置包括空气加热器和设在蒸发集水槽顶部的引风机；蒸发集水槽的外部设有一原水箱，所述的原水箱与废水进水口相连；所述的废水循环系统连接有一固体排放装置；所述的废水循环系统包括浓缩液提升泵和浓缩液循环泵，浓缩液提升泵出水端与浓缩液循环泵的进水端之间通过循环管路相连，浓缩液提升泵的进水端通过管路与蒸发集水槽的下部相连，浓缩液循环泵的出水端通过管路与低温蒸发组件相连通；

可选的，所述的固定排放装置包括旋流分离器和设在旋流分离器底部的晶体排放阀，所述的旋流分离器设有进水端和出水端，旋流分离器的进水端通过浓缩液旁流分离阀与循环管路相连，旋流分离器的出水端通过管路与低温蒸发组件的底部相连通；

可选的，所述的空气加热器的下端设有热源进口，上端设有对应的热源出口，空气加热器内部设有空气加热管道，空气加热管道的进口与热源进口相连通，空气加热管道的出口与低温蒸发组件相连通。

在一个实施例中，所述的原水箱通过原水提升泵、进水电动阀与蒸发集水槽的下部相连通。空气加热器内设有排放管道，所述的排放管道一端与低温蒸发组件相连通，另一端与空气加热器的热源出口相连通；

所述的空气加热管道由3-10根纵向设置的管道并列而成，这里所述的纵向管道上端口大于下端口，呈喇叭状，这样可以使得空气可以快速加热，提升加热效率。

在一个实施例中，系统可在高悬浮物条件下连续稳定运行，使蒸发浓缩过程产生的晶体析出优先附着在悬浮物颗粒表面，降低了系统结垢风险。所述的原水箱通过原水提升泵、进水电动阀与蒸发集水槽的下部相连通。可选的，所述的空气加热器的下端设有热源进口，上端设有对应的热源出口，空气加热器内部设有空气加热管道，空气加热管道的进口与热源进口相连通，空气加热管道的出口与低温蒸发组件相连通；空气加热器内设有排放管道，所述的排放管道一端与低温蒸发组件相连通，另一端与空气加热器的热源出口相连通。实施中，脱硫废水由蒸发集水槽底部进入，与进入装置的空气完成热能传递后，由顶部排出。此时，空气加热器加热的热空气在低温蒸发组件内与脱硫废水接触，蒸发过程消耗的汽化潜热由热空气补充。同时，浓缩液提升泵出口设置浓缩液循环阀和浓缩液旁流分离阀，通过阀门开度的调节，控制进入旋流分离器的浓缩液流量，实现对装置内高含盐废水的含固率的调节和控制。

更进一步说明，蒸发集水槽内设有液位检测仪，所述的液位检测仪设置位置高于浓缩液提升泵的进水端的位置。

在一个具体的实施例中，废水由原水箱经原水提升泵提升后汇集至蒸发集水槽，蒸发集水槽内液位达到设定液位时原水提升泵停止运行，同时启动浓缩液提升泵，使废水高速喷入低温蒸发组件。浓缩液提升泵启动后延时5秒启动引风机，并引入热源，空气加热器使进入装置的空气温度升高10℃。热空气在低温蒸发组件内与高速喷入的废水混合，由于低温蒸发组件的特殊流道设计，组件内产生大量的局部真空环境，加速水分子由废水液相向热空气扩散的过程，使进入装置的热空气在0.1秒的时间达到饱和，随后排至大气，实现废水的蒸发处理，浓缩液回流至蒸发集水槽。水分蒸发过程伴随着气相和液相的热量传递过程，从而使蒸发过程持续稳定的发生。随着水分的蒸发，蒸发集水槽内液位不断下降，当液位低于设定值时，原水提升泵启动并开启进水电动阀向蒸发集水槽中补加原水直至液位达到设定值。当浓缩倍率达到一定范围时，调节浓缩液循环阀、浓缩液旁流分离阀开度以控制循环和旁流倍率，使装置内处理料液的含固率控制在设定范围内，所产生的结晶体在旋流分离器底部沉积并定期打开晶体排放阀排出设备，经脱水处理后回用或外运。旋流分离器上清液回流至蒸发集水槽以进一步浓缩，确保无任何污染物以液体形式排出。

在一个工艺步骤实施例中，所述的排放工艺包括如下步骤：a、原水箱内的脱硫废水经提升后进入蒸发集水槽，环境空气经加热后进入蒸发集水槽；b、脱硫废水经浓缩液提升泵提升后再经过浓缩循环阀进入低温蒸发组件，脱硫废水和加热空气在低温蒸发组件中进行快速的热交换，使脱硫废水中的水分子迅速扩散在加热空气中并使得加热空气达到饱和含水状态，随后含水率达到饱和的加热空气被排至大气中；c、脱硫废水被蒸发后，浓缩液回流至蒸发集水槽内，当后续的加热空气进入蒸发集水槽后，脱硫废水被再次蒸发；d、重复上述a至c的步骤，直到蒸发集水槽内的液位下降到设定值时，原水提升泵启动，向蒸发集水槽内补充脱硫废水直至液位达到设定值；e、当蒸发集水槽内的脱硫废水浓缩液的浓缩倍率达到设定范围时，对浓缩液进行分离处理，浓缩液中的结晶体被排出设备，浓缩液中的上清液回流至蒸发集水槽内。

进一步，a步骤中，脱硫废水经原水提升泵提升汇集后送至蒸发集水槽，当脱硫废水达到设定液位时原水提升泵停止运行；然后启动浓缩液提升泵，使得废水高速喷入低温蒸发组件；浓缩液提升泵启动后延时7秒启动引风机，使得环境空气引入空气加热器；空气加热器使得进入装置的环境空气温度升高12摄氏度。

在另一个实施例中，加热空气和高速喷入的脱硫废水在低温蒸发组件内进行混合，使得进入低温蒸发组件的加热空气在0.1-0.5秒达到含水率饱和；低温蒸发组件内设有并列布置的格栅，每一个格栅中设有辅助隔栏，辅助隔栏的高度低于格栅的高度。对浓缩液通过固定排放装置进行分离和后续处理，所述的固定排放装置包括旋流分离器和设在旋流分离器底部的晶体排放阀，所述的旋流分离器设有进水端和出水端，旋流分离器的进水端通过浓缩液旁流分离阀相连，旋流分离器的出水端通过管路与低温蒸发组件的底部相连通。上述工艺步骤可以实现脱硫废水低温常压条件下的蒸发结晶处理。由于设备运行条件温和，温升小，可利用循环冷却水、温排水等低品质废热作为蒸发热源，经济高效。系统可在高悬浮物条件下连续稳定运行，使蒸发浓缩过程产生的晶体析出优先附着在悬浮物颗粒表面，降低了系统结垢风险。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置，其特征在于：该蒸发装置包括蒸发集水槽，蒸发集水槽上部设有低温蒸发组件，低温蒸发组件的一侧连接有热空气循环装置，另一侧连接有废水循环系统；蒸发集水槽的下部设有废水进水口，

所述的热空气循环装置包括空气加热器和设在蒸发集水槽顶部的引风机；

蒸发集水槽的外部设有一原水箱，所述的原水箱与废水进水口相连；所述的废水循环系统连接有一固体排放装置；

所述的废水循环系统包括浓缩液提升泵和浓缩液循环泵，浓缩液提升泵出水端与浓缩液循环泵的进水端之间通过循环管路相连，浓缩液提升泵的进水端通过管路与蒸发集水槽的下部相连，浓缩液循环泵的出水端通过管路与低温蒸发组件相连通；

所述的固定排放装置包括旋流分离器和设在旋流分离器底部的晶体排放阀，所述的旋流分离器设有进水端和出水端，旋流分离器的进水端通过浓缩液旁流分离阀与循环管路相连，旋流分离器的出水端通过管路与低温蒸发组件的底部相连通；

所述的空气加热器的下端设有热源进口，上端设有对应的热源出口，空气加热器内部设有空气加热管道，空气加热管道的进口与热源进口相连通，空气加热管道的出口与低温蒸发组件相连通。

2.根据权利要求1所述的一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置，其特征在于：所述的原水箱通过原水提升泵、进水电动阀与蒸发集水槽的下部相连通。

3.根据权利要求1所述的一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置，其特征在于：空气加热器内设有排放管道，所述的排放管道一端与低温蒸发组件相连通，另一端与空气加热器的热源出口相连通；

所述的空气加热管道由3-10根纵向设置的管道并列而成，这里所述的纵向管道上端口大于下端口，呈喇叭状。

4.根据权利要求1所述的一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置，其特征在于：蒸发集水槽内设有液位检测仪，所述的液位检测仪设置位置高于浓缩液提升泵的进水端的位置。

5.根据权利要求1所述的一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置的排放工艺，其特征在于：所述的排放工艺包括如下步骤：a、原水箱内的脱硫废水经提升后进入蒸发集水槽，环境空气经加热后进入蒸发集水槽；b、脱硫废水经浓缩液提升泵提升后再经过浓缩循环阀进入低温蒸发组件，脱硫废水和加热空气在低温蒸发组件中进行快速的热交换，使脱硫废水中的水分子迅速扩散在加热空气中并使得加热空气达到饱和含水状态，随后含水率达到饱和的加热空气被排至大气中；c、脱硫废水被蒸发后，浓缩液回流至蒸发集水槽内，当后续的加热空气进入蒸发集水槽后，脱硫废水被再次蒸发；d、重复上述a至c的步骤，直到蒸发集水槽内的液位下降到设定值时，原水提升泵启动，向蒸发集水槽内补充脱硫废水直至液位达到设定值；e、当蒸发集水槽内的脱硫废水浓缩液的浓缩倍率达到设定范围时，对浓缩液进行分离处理，浓缩液中的结晶体被排出设备，浓缩液中的上清液回流至蒸发集水槽内。

6.根据权利要求1所述的一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置的排放工艺，其特征在于：a步骤中，脱硫废水经原水提升泵提升汇集后送至蒸发集水槽，当脱硫废水达到设定液位时原水提升泵停止运行；

然后启动浓缩液提升泵，使得废水高速喷入低温蒸发组件；

浓缩液提升泵启动后延时3-10秒启动引风机，使得环境空气引入空气加热器；

空气加热器使得进入装置的环境空气温度升高5-15摄氏度。

7.根据权利要求1所述的一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置的排放工艺，其特征在于：b步骤中，加热空气和高速喷入的脱硫废水在低温蒸发组件内进行混合，使得进入低温蒸发组件的加热空气在0.1-0.5秒达到含水率饱和；

低温蒸发组件内设有并列布置的格栅，每一个格栅中设有辅助隔栏，辅助隔栏的高度低于格栅的高度。

8.根据权利要求1所述的一种处理电厂脱硫废水排放的低温蒸发装置的排放工艺，其特征在于：e步骤中，对浓缩液通过固定排放装置进行分离和后续处理，

所述的固定排放装置包括旋流分离器和设在旋流分离器底部的晶体排放阀，所述的旋流分离器设有进水端和出水端，旋流分离器的进水端通过浓缩液旁流分离阀相连，旋流分离器的出水端通过管路与低温蒸发组件的底部相连通。