CN107324430A - 一种基于多效声波作用实现废水零排放的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多效声波作用下实现废水零排放的方法及装置，方法为通过将脱硫废水以雾化的形式进行低压蒸发，低压蒸发后产生的蒸气经过废水换热冷凝回收，未蒸发的废水进行再次蒸发；装置包括废水预热器、废水加热器、低压蒸发器、冷凝水回收器、浓缩水处理池和水声换能器及用于烟道内除灰除垢的气动发生器，其中废水加热器通过管道与低压蒸发器连接，低压蒸发器的蒸气出口通过废水预热器与冷凝水回收器连接，低压蒸发器的废水出口与浓缩水处理池连接，水声换能器与废水预热器、废水加热器、低压蒸发器相连。本发明提供的方法及装置对废水处理过程中的蒸发气体及蒸发后的废水进行了有效处理和利用，达到废水零排放的目的。

Description

一种基于多效声波作用实现废水零排放的方法与装置

技术领域

本发明涉及废水零排放的方法与装置，尤其涉及一种利用多效声波作用实现废水零排放的方法及装置，具体地说是一种用于电厂脱硫废水，也可以用于煤化工、钢铁、冶金等其它工业废水排放处理的环保领域，利用声波作用进行低压蒸发浓缩和烟道闪蒸，真正实现废水零排放的方法及装置。

背景技术

废水零排放是1970年以来首先由经济发达国家提出、研究和运用的、目前仍在不断进步的一项综合性应用技术，一般是指工厂的用水除蒸发、风吹等自然损失以外，全部通过内部循环使用，不向外部排放废水，水循环系统中的积累的盐类通过蒸发、结晶等固体形式排出。因为电力行业的耗水量大，且有大量的余(废)热可供利用，废水零排放主要运用的领域是火力发电厂。我国电力行业自“九五”开始，在水资源紧缺和水污染日益严峻的形势下开始投入力量进行废水零排放的研究，并开始在火电厂进行实际运用。到目前为止，已有十余家电厂实施了不同的废水零排放处理环保改造，基本上都是以处理和回用循环水排水为主要内容，也取得了较好的节水效果，但同时也存在着一些问题。

中国专利“一种处理脱硫废水的工艺方法”(申请号:200710176392.7；授权公告日:2011.09.21)公开了一种处理脱硫废水的工艺方法，适于处理石灰石－石膏湿法烟气脱硫后产生的废水及其他含盐量高的废水，其是利用火电厂烟气对脱硫废水，或其它难以回收利用的高含盐量废水，进行蒸发固化处理，具有成本低、不占地、耗能低、能够对原石灰石－石膏湿法烟气脱硫处理工艺提供帮助、实现石灰石－石膏湿法烟气脱硫技术废水零排放的特点。该技术也存在一些缺点：在高含盐量废水进行蒸发固化处理时，容易出现换热管堵塞，设备系统无法连续运行。

中国专利“处理脱硫废水的方法及系统”(申请号:200710188080.8；授权公告日：2011.12.21)公开了一种处理脱硫废水的方法及系统，适于处理石灰石－石膏湿法烟气脱硫后产生的废水及其他含盐量高的废水，系统包括：干燥塔、循环喷淋装置、烟气搅拌装置、压滤机，其是在干燥塔内，利用热烟气与脱硫废水对流接触换热，使废水蒸发浓缩产生结晶，采用压滤机进行固液分离，母液继续回流进行处理，具有成本低、不占地、耗能低、实现石灰石－石膏湿法烟气脱硫技术废水零排放及提高出力的优点。中国专利“一种处理脱硫废水的方法及系统”(申请号:200710188081.2；授权公告日:2011.09.21)公开了一种处理脱硫废水的方法及系统，适于处理石灰石－石膏湿法烟气脱硫后产生的废水及其他含盐量高的废水，系统包括：喷雾干燥机、烟气输送管道、除尘器、排烟风机、废料排灰出口等；其是在喷雾干燥机内，利用热烟气与脱硫废水对流接触换热，使废水变为颗粒与湿烟气，沉降的颗粒排出，湿烟气与悬浮颗粒经除尘器后被抽走。但该二项专利技术针对大量的含盐量高的废水与热烟气对流接触换热直接蒸发浓缩结晶，需要使用电厂大量的热烟气，对电厂的运行成本以及系统运行安全带来了隐患。

中国专利“一种处理脱硫废水的装置”(申请号:201520867284.4；授权公告日：2016.03.30)公开了一种处理脱硫废水的，适用于处理石灰石-石膏湿法脱硫后产生的废水。本装置包括加热单元、蒸发器、换热器、真空泵、增稠器和盐浆泵，其特征在于：所述加热单元与蒸发器的底端通过盐浆泵与增稠器的进口相连；所述增稠器的顶端与蒸发器的顶端相连；所述蒸发器的顶端与换热器的壳程入口相连，所述换热器的顶部与真空泵相连。但该专利在高含盐量废水进行蒸发固化处理时，容易出现换热管堵塞，设备系统也无法连续运行。

目前，对于火电厂的高盐分废水，还有如下几种方法：

1、膜浓缩技术：主要有(1)电渗析法(ED)、(2)正渗透法(FO)、(3)反渗透法(RO)、(4)纳滤法(NF)等，但膜渗透方法只能减少废水排放量或降低废水中离子浓度，并不能实现真正的废水零排放，且对进水水质要求较高，须先进行除硬、除硅、降低浊度等相关预处理，投资较高、设备较多、占地面积大、系统繁琐；

2、加热蒸发技术：(1)多效强制循环蒸发法(MED)、(2)机械蒸汽压缩蒸发法(MVR)等，以应用最为广泛的蒸汽机械再压缩蒸发结晶技术(MVR)为例，存在以下缺陷：

(1)设备耗电量大，稳定性差，占地面积大；

(2)容易结垢和堵塞，一旦发生必须停机清洗，因此不适合易结垢物料(脱硫废水氯离子浓度极高)；

(3)进水水质要求苛刻，必须对进水进行预处理软化；

(4)MVR只能产生浓缩液，需另配结晶器，提高投资成本；

3、将脱硫废水通过雾化喷嘴喷至静电除尘器入口烟道内闪蒸技术(美国的Bailly电厂、国内的华能内蒙上都电厂和土石电厂、华电灵武、哈尔滨发电厂、焦作万方电厂等均已采用此处理方案)。此技术方法简单高效，且能实现真正意义上的废水零排放，但也在实际运行过程中会产生较多问题如下：(1)喷嘴堵塞问题，由于脱硫雾化喷嘴在高温烟气中运行，雾化粒径在200μm左右，且难以及时监测喷嘴的运行状况，极易造成喷嘴滴水及结垢、堵塞问题的发生。(2)烟道内壁结垢问题，由于脱硫废水喷雾后烟温骤降，烟气湿度增加，使得烟道内的废水结晶物及飞灰固体加剧团聚沉降，在不可避免的烟气紊流作用下，会触碰到烟道壁上，特别是在弯道处，烟气内的盐类与飞灰结合结垢于烟道壁上。因没有采取适当的处理措施，烟道内的结垢厚度一天内可达30mm以上(上都电厂实测数据，废水量约6.4m³/h)，危及机组的安全稳定运行；且附着在烟道壁的灰垢不及时清理，硬度变得很大，难以破碎清理。

针对以上问题，火电厂的高盐分废水处理迫切需要研究既运营经济、又运行安全可靠的废水零排放的处理方法与装置，来满足火电厂的高盐分废水实现零排放的需求。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术所存在的不足，而提出一种基于多效声波作用实现废水零排放的方法与装置，本发明不仅可以有效实现废水零排放的处理目标，而且具有结构简单、工艺制造装配应用简便、运行可靠、运行成本经济等优点。

本发明提供了一种基于多效声波作用实现废水零排放的方法，通过将脱硫废水以雾化的形式进行低压蒸发，低压蒸发后产生的蒸气经换热冷凝后回收，低压蒸发后未彻底蒸发的废水进行再次蒸发，剩余浓缩液体经浓缩水处理池处理，通过喷雾形式喷入烟道或炉渣，由水声换能器防止和去除换热及蒸发过程中管排内部的结垢堵塞，气动发生器用于防止和去除废水加热器管排外部及浓缩液喷入烟道时烟道内壁的积灰、结垢堵塞。

进一步地，以上未彻底蒸发的废水进行再次蒸发可以采用低压闪蒸的形式。

本发明的低压蒸发包括并联设置的一个以上低压蒸发器或者串联设置的一个以上低压蒸发器，并联的低压蒸发器蒸发气体用于废水预热，未蒸发的废水进行加热后再喷入低压蒸发器循环蒸发；串联的低压蒸发器中前一级低压蒸发器蒸发后产生的高温蒸汽用于其后一级低压蒸发器的热源，前一级低压蒸发器未蒸发的废水通过管道以喷雾形式送入其后一级低压蒸发器中继续蒸发。

本发明脱硫废水雾化前可以先预热、再加热升温；加热升温后，废水的温度为70-130℃。

进一步地，脱硫废水雾化后的雾滴粒径为200～1000μm；低压蒸发的真空压力为-0.05～-0.09Mpa。

本发明还提供了一种基于多效声波作用实现废水零排放的装置，包括废水加热器、低压蒸发器、废水预热器、冷凝水回收器、浓缩水处理池和水声换能器，其中废水预热器的输出端通过管道与废水加热器的入口连接，废水加热器的出口通过管道与低压蒸发器连接；低压蒸发器的蒸气出口通过废水预热器与冷凝水回收器连接，低压蒸发器的废水出口与浓缩水处理池连接；水声换能器设置于废水预热器和废水加热器之间。

以上低压蒸发器的蒸气接入废水预热器，将废水预热的同时，实现蒸发气体冷却产生冷凝水。

进一步地，低压蒸发器内部上方设置高压喷嘴，高压喷嘴通过管道与废水加热器连接。

进一步地，低压蒸发器数量为一个以上，通过串联形式连接，前一个低压蒸发器的出水口通过管道与其后一个低压蒸发器的高压喷嘴连接，前一个低压蒸发器的出气口与其后一个低压蒸发器的进气口连接。

进一步地，废水预热器通过外接的低压蒸发气体、废水水池和输送泵实现循环换热，对废水预热升温。

进一步地，冷凝水回收器与真空泵连接。

进一步地，废水预热器和废水加热器的管壁内部与用于管壁内部除垢的水声换能器通过管道相连通。

进一步地，废水加热器的排管外部设置用于排管外部除灰的气动发生器；浓缩水处理池的浓缩水出口通过管道连接高声强二相流喷嘴。

更进一步地，水声换能器的频率范围可以为20kHz-50kHz，声压级大于180dB。

更进一步地，气动发生器的频率范围可以为20Hz-10kHz，声压级大于160dB。

进一步地，废水加热器、低压蒸发器、换热器、冷凝水回收器和浓缩水处理池之间的液体输送可以通过输送泵进行。

进一步地，通过自动控制系统对装置的运行情况进行监测和控制。

以上任一项所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置在电厂脱硫废水零排放处理中的应用。

进一步地，所述的应用，可以采用高温烟气管道中的高温烟气作为废水加热器的热源，在电厂系统脱硝反应器与空气预热器之间的管道中至除尘器前设置一旁支管路，废水加热器设置于旁支管路中，废水加热器的排管外部设置用于排管外部除灰的气动发生器，气动发生器的频率范围为20Hz-10kHz，声压级大于160dB；浓缩水处理池的废水出口通过管道连接高声强二相流喷嘴，所述高声强二相流喷嘴设置于旁支管路中。

进一步地，所述的应用，也可以采用电厂余热蒸汽作为废水加热器的热源。

本发明提出的一种基于多效声波作用下实现废水零排放的方法与装置，装置主要由水声换能器、气动发生器、废水预热器、废水加热器、低压蒸发器、冷凝水回收器、真空泵、浓缩水处理池、高声强二相流喷嘴、自动控制系统及附属配套措施等组成。方法为第一步将脱硫废水通过输送泵输入废水预热器、再输入废水加热器在烟道旁支管路中加温，第二步用输送泵通过高压废水喷嘴雾化形成小颗粒的雾滴，喷入低压蒸发器进行低压闪蒸，一部分废水通过低压蒸发形成水蒸气传入第二组低压蒸发器用于加热，一部分未蒸发的废水用输送泵通过高压废水喷嘴再次雾化形成小颗粒的雾滴，喷入第二组低压蒸发器进行低压闪蒸，依次循环。第三步分二个子系统同时进行：一个子系统是剩余未蒸发的废水在达到预计浓度时，经浓缩水处理池处理后，用高声强二相流喷嘴喷入烟道进行闪蒸处理；另一个子系统是将蒸发的水蒸气通过废水预热器冷却后产生的冷凝水进入冷凝水回收器，并在冷凝水回收器顶端与真空泵相连以维持系统的真空度。以上声强二相流喷嘴采用的是申请号为201710497628.0的国内专利所提供的高声强气液二相流雾化喷嘴。

以上废水加热器视热源情况而定，可以采用工厂余热蒸汽换热，也可以采用在电厂系统脱硝反应器与空气预热器之间的管道中至除尘器前设置一旁支管路，旁支管路中设废水加热器换热；在电厂系统脱硝反应器与空气预热器之间的管道中至除尘器前设置一旁支管路，旁支管路中设废水加热器且浓缩液需要喷入烟道时，对废水加热器管排表面的积灰以及喷入烟道处的烟道内壁采用气动发生器除灰除垢、废水加热器管排内部的结垢采用水声换能器进行除垢；如采用工厂余热蒸汽且浓缩液不喷入烟道，与上述方法不同，不需设置旁通烟道和气动发生器除灰，只需对废水加热器管排内部的结垢采用水声换能器进行除垢；如采用工厂余热蒸汽且浓缩液需要喷入烟道，与上述方法又不同，不需设置旁通烟道，需对废水加热器管排内部的结垢采用水声换能器进行除垢，喷入烟道处采用气动发生器对烟道内壁进行除灰除垢；通过上述方法后，废水加热器输出废水的温度为70-130℃。不管采用上述何种方法，在废水加热器前均设置废水预热器，对废水升温，热源采用低压蒸发器的蒸发气体。

公知技术中气压降低后水的沸点就会降低，变成相应的水蒸气。在大规模工业生产中，往往需蒸发大量水分，这就需要消耗大量能源加热水产生蒸汽。为了减少加热蒸汽的消耗，可采用多效低压蒸发。将加热蒸汽通入一低压蒸发器，则溶液受热而沸腾，而产生的二次蒸汽压力与温度较原加热蒸汽(即生蒸汽)低，但此二次蒸汽仍可设法加以利用。在多效蒸发中，则可将二次蒸汽当作加热蒸汽，引入另一个蒸发器，只要后者低压蒸发室压力和溶液沸点均较原来蒸发器中的低，则引入的二次蒸汽即能起加热热源的作用。同理，第二个低压蒸发器新产生的新的二次蒸汽又可作为第三低压蒸发器的加热蒸汽。产生循环利用，于多次重复利用了热能，显著地降低了热能耗用量，这样大大降低了成本，也增加了效率。

本次发明采用蒸发产生的水蒸气为热源对废水预加热、再通过烟道热源或余热蒸气加热到所需低压蒸发的温度，用高压喷嘴雾化喷入第一低压蒸发器，利用200～1000μm的小颗粒雾滴与低压空气充分接触，提高进行气液相变的交换效率，从而提高蒸发效率。

本次发明的废水加热器内部结垢，采用水中声波传递振动，使废水结垢物产生位移，难以粘附在管壁内部，解决管壁内部结垢堵塞的问题。

本次发明采用公知技术集高强声波、气流、雾滴颗粒为一体的高声强二相流喷嘴，可以解决浓缩水闪蒸处理的喷嘴堵塞难题。

本发明的工作过程：

第一步将脱硫废水进行预热、再通过输送泵输入废水加热器在烟道旁支管路中加温至70-130℃，第二步用输送泵通过高压废水喷嘴雾化形成200～1000μm小颗粒的雾滴，喷入低压蒸发器进行低压蒸发，一部分废水通过低压蒸发形成水蒸气传入第二组低压蒸发器用于加热，一部分未蒸发的废水用输送泵通过高压废水喷嘴再次雾化形成200～1000μm小颗粒的雾滴，喷入第二组低压蒸发器进行低压蒸发，依次循环。第三步分二个子系统同时进行：一个子系统是剩余未蒸发的废水在达到预计浓度时，经浓缩水处理池处理后，用高声强二相流喷嘴喷入烟道进行闪蒸处理；另一个子系统是将蒸发的水蒸气通过废水预热器冷却，废水预热器冷却后产生的的冷凝水进入冷凝水回收器，并在冷凝水回收器顶端与真空泵相连以维持系统的真空度，在产生冷凝水的同时，将废水的温度预热，实现能源重复利用。

需要说明的是：

(1)脱硫废水经过三联箱处理后，需要进行再次自然沉淀，如前期废水沉淀处理较好，该工序可以取消；

(2)废水预加热与除灰除垢：自然沉淀的脱硫废水视热源情况而定，可以采用工厂余热蒸汽，也可以采用在电厂系统脱硝反应器与空气预热器之间的管道中至除尘器前设置一旁支管路，旁支管路中设废水加热器，将脱硫废水换热升温到70-130℃水温(具体温度根据水的处理量确定)；在电厂系统脱硝反应器与空气预热器之间的管道中至除尘器前设置一旁支管路，旁支管路中设废水加热器时，对废水加热器管排表面的积灰采用高声强气动发生器除灰、内部的结垢采用高声强水声换能器进行除垢；如采用工厂余热蒸汽且浓缩液不喷入烟道，与上述方法不同，不需设置旁通烟道和高声强气动发生器除灰，只需对废水加热器管排内部的结垢采用高声强水声换能器进行除垢；如采用工厂余热蒸汽且浓缩液需要喷入烟道，与上述方法又不同，不需设置旁通烟道，需对废水加热器管排内部的结垢采用高声强水声换能器进行除垢，喷入烟道处高声强气动发生器对烟道内壁进行除灰除垢；通过上述方法后，废水加热器输出废水的温度为70-130℃。不管采用上述何种方法，在废水加热器前均设置废水预热器，对废水升温，热源采用低压蒸发器的蒸发气体。

(3)废水低压低温蒸发浓缩：将加温后的低压蒸发器内进行蒸发，考虑节约能源的思路，建议采用多级蒸发器，这样可以利用低压蒸发器产生的蒸汽对后续的低压蒸发器循环加热，第一级未蒸发完的废水再次喷入第二级低压蒸发器内进行蒸发，同时第一级低压蒸发器产生的蒸汽输入第二级的低压蒸发器，对低压蒸发器加热，以此类推延续循环，蒸发量为总废水处理量的85-90％设计。

(4)蒸发水回收：蒸发气体通过采用废水预热器降温，该废水预热器的冷却循环水用电厂脱硫废水来循环利用，可以析出大量的冷凝水，回收率可以达到95％-100％，这个主要根据废水加热器的冷却循环水与换热效率来确定，蒸发产生的冷凝水可以作为电厂的补充水源使用。

(5)浓缩水的闪蒸处理：剩余总量10-15％的浓缩水，其含固率将达到20-30％。先对其过滤掉大的颗粒，再用机械搅拌均匀，用高声强二相流喷嘴喷入到旁支管路中闪蒸处理，也可直接喷入其它废渣中；

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明结合传统的工艺，创造性的将一种特定的声波除垢技术运用到废水零排放中，解决了目前传统工艺的不足，同时优化工艺流程组合，使能源得到最大限度的重复利用，为节能减排提供了一个新的思路。

(2)针对含有高盐分的废水在换热交换时会出现换热器管排内部严重结垢现象的难题，采用高强声波水声换能器产生的声能振动对管内结垢现象进行除垢，可以有效解决废水预热器、废水加热器、低压蒸发器、输送管道管内结垢；

(3)克服烟气中灰尘含量高导致换热管表面积灰的难题，采用的可调频高强声波发生器对废水加热器管排表面以及浓缩液喷入烟道处的烟道内壁进行除灰除垢，可以有效解决烟道中废水加热器管排表面积灰以及浓缩液喷入烟道处的烟道内壁结垢的问题；

(4)采用集高强声波、气流、雾滴颗粒为一体的高声强二相流喷嘴，可以解决浓缩液在闪蒸处理时的喷嘴堵塞难题；

(5)在传统的低压蒸发浓缩技术基础上，通过高压喷嘴将液滴雾化成200～1000μm的颗粒，与低压蒸发器内的气体充分接触，提高蒸发效率可以达到30-40％。

(6)通过余热回收方法，将蒸发气体通过废水预热器，利用电厂脱硫废水为冷却水换热升温，在析出大量的冷凝水的同时，又对所需处理的废水进行预热升温，可以节约后期废水加热器加热的处理费用，实现最大效率的能源重复利用，预计节约运行成本30-40％。

(7)该发明还可以适用于煤化工、钢铁、冶金等需要进行废水处理的领域，对真正实现废水零排放的目标具有巨大的推动作用。

附图说明

图1为实施例1和实施例2所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置示意图；

图2为实施例3所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置示意图；

图3为实施例4所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置示意图；

以上图1-图3中，1为废水加热器，11为旁支管路，2为低压蒸发器，21为高压喷嘴，3为废水预热器，4为冷凝水回收器，5为浓缩水处理池，6为水声换能器，7为高声强二相流喷嘴，8为气动发生器，9为真空泵，10为输送泵。

具体实施方式：

以下结合实施例对本发明提供的技术方案进行进一步说明。

实施例1

本实施例提供了一种基于多效声波作用实现废水零排放的方法，通过将脱硫废水以雾化的形式进行低压蒸发，低压蒸发后产生的水蒸气经换热冷凝后回收，低压蒸发后未彻底蒸发的废水进行再次蒸发，其中低温蒸发在实际应用过程中可以包括并联设置的一个以上低压蒸发器或者串联设置的一个以上低压蒸发器，并联的低压蒸发器蒸发气体用于废水预热，未蒸发的废水进行加热后再喷入低压蒸发器循环蒸发；串联的低压蒸发器中前一级低压蒸发器蒸发后产生的高温蒸汽用于其后一级低压蒸发器的热源，前一级低压蒸发器未蒸发的废水通过管道以喷雾形式送入其后一级低压蒸发器中继续蒸发；系统运行产生水蒸气后，脱硫废水雾化前需要先经废水预热器预加热、再经废水加热器升温至70-130℃；脱硫废水雾化后的雾滴粒径为200-1000μm，低压蒸发的真空压力为-0.05～-0.09Mpa，该加热升温分为二个阶段，一是在系统运行产生水蒸气后，蒸发的水蒸气通过废水预热器冷却后产生冷凝水由真空泵输送至冷凝水回收器，在产生冷凝水的同时，将废水的温度预热提温，二是通过废水加热器进行再次升温到预定温度。

如图1所示，为本实施例提供的一种基于多效声波作用实现废水零排放的装置的示意图，包括废水加热器1、低压蒸发器2、废水预热器3、冷凝水回收器4、浓缩水处理池5和水声换能器6，其中废水预热器3的输出端通过管道与废水加热器1的入口连接，废水加热器1的出口通过管道与低压蒸发器2连接；低压蒸发器2的蒸气出口通过废水预热器3与冷凝水回收器4连接，低压蒸发器2的废水出口与浓缩水处理池5连接；水声换能器6设置于废水预热器3和废水加热器1之间。低压蒸发器2内部上方设置高压喷嘴21，高压喷嘴21通过管道与废水加热器1连接；废水预热器3和冷凝水回收器4之间设置有真空泵9。

以上装置在运行过程中，废水首先通过废水预热器3预加热、再经过废水加热器1升高温度，然后进入低压蒸发器2中进行低温蒸发，蒸发的水蒸气通过废水预热器冷却后产生冷凝水由真空泵输送至冷凝水回收器，在产生冷凝水的同时，将废水的温度预热；未蒸发的废水进入浓缩水处理池5进行处理，该装置能够很好地实现废水零排放。

实施例2

本实施例为在实施例1基础上的进一步改进，其中低压蒸发器2数量为一个以上，通过串联形式连接，前一个低压蒸发器的出水口通过管道与其后一个低压蒸发器的高压喷嘴连接，前一个低压蒸发器的出气口与其后一个低压蒸发器的进气口连接。废水预热器3和废水加热器1的管壁内部与用于管壁内部除垢的水声换能器6通过管道相连通，废水预热器3又为最后一级的低压蒸发器产生的蒸发气体的冷却换热器，通过输送泵10实现蒸发气体、废水的循环换热，蒸发气体冷却析出冷凝水、废水同时得到温度升温，在换热过程中可以将蒸气余热充分利用。废水加热器1的排管外部设置用于排管外部除灰以及浓缩液喷入烟道处的烟道内壁设置用于除灰除垢的气动发生器8；废水加热器1、低压蒸发器2、废水预热器3、冷凝水回收器4和浓缩水处理池5之间的液体输送通过输送泵进行。以上水声换能器6工作的频率范围为20kHz-50kHz，声压级大于180dB；高声强气动发生器8工作的频率范围为20Hz-10kHz，声压级大于160dB。

实施例3

本实施例为实施例2提供的基于多效声波作用实现废水零排放的装置在电厂脱硫废水处理中的具体应用，如图2所示，其中采用高温烟气管道中的高温烟气作为废水加热器1的热源，在电厂系统脱硝反应器与空气预热器之间的管道中至除尘器前设置一旁支管路11，废水加热器1设置于旁支管路11中，废水加热器1的排管外部设置用于排管外部除灰的气动发生器8，气动发生器8的频率范围为20Hz-10kHz，声压级大于160dB；浓缩水处理池5的废水出口通过管道连接高声强二相流喷嘴7，所述高声强二相流喷嘴7设置于旁支管路11中。

以上装置进行脱硫废水零排放处理时，第一步将脱硫废水通过输送泵输入废水预热器预热升温、再输入废水加热器在烟道旁支管路11中加温，第二步用输送泵将废水通过高压喷嘴雾化形成小颗粒的雾滴，喷入低压蒸发器进行低压蒸发，其中一部分废水通过低压蒸发形成水蒸气传入第二组低压蒸发器用于加热，一部分未蒸发的废水用输送泵通过高压喷嘴再次雾化形成小颗粒的雾滴，喷入第二组低压蒸发器进行低压蒸发，依次循环。第三步分两个分步骤同时进行：一个分步骤是未蒸发的废水在达到预计浓度时，经浓缩水处理池处理后，用高声强二相流喷嘴喷入烟道进行闪蒸处理；另一个分步骤是将蒸发的水蒸气通过废水预热器冷却后产生冷凝水由真空泵输送至冷凝水回收器，在产生冷凝水的同时，将废水的温度预热，实现能源重复利用。

在电厂系统脱硝反应器与空气预热器之间的管道中至除尘器前设置一旁支管路，旁支管路中设废水加热器；在空预器前至除尘器前设置一旁支管路，旁支管路中设废水加热器时，对废水加热器管排表面以及喷入烟道处的烟道内壁采用高声强气动发生器除灰除垢、内部的结垢采用高声强水声换能器进行除垢；通过上述方法，废水加热器输出废水的温度为70-130℃。

以某电厂脱硫废水处理为例，脱硫废水处理10t/h，先经废水预热器进行预热、再经过废水加热器加热到预定温度90℃，经压力为0.5MPa的高压输送泵用喷嘴雾化喷入第一低压蒸发器，喷入的小颗粒为500～1000μm的雾滴，进行闪蒸蒸发，剩余的未蒸发废水与蒸发的水蒸气通过不同的管道传入下一级低压蒸发器，依次连续循环，共采用5组低压蒸发器，最终90％的废水蒸发成水蒸汽，剩余10％的浓缩水经过滤掉大的颗粒，其它溶液用高声强二相流喷嘴喷入烟道闪蒸，浓缩水经高声强二相流喷嘴雾化形成小颗粒的雾滴喷入烟道，其小颗粒的雾滴直径在30-200μm之间，废水加热器的排管外部设置用于排管外部除灰以及浓缩液喷入烟道处的烟道内壁设置用于除灰除垢的气动发生器。最后的蒸发水蒸气经废水预热器冷却产生大量的冷凝水收集，废水预热器又是蒸发气体的冷却换热器，其冷却循环水为工厂需要处理的废水，在产生冷凝水的同时，将废水的温度预热，实现能源重复利用。所用的蒸发所需要的低压动力由真空泵提供，最大真空压力为-0.084Mpa，废水加热采用烟道旁支管路中加废水加热器的方法进行，收集的冷凝水作为工厂的回收补充水。

实施例4

本实施例为实施例3提供的基于多效声波作用实现废水零排放的装置在电厂脱硫废水处理中的具体应用，如图3所示，其中采用电厂的预热蒸汽作为废水加热器1的热源，蒸发浓缩水经高声强二相流喷嘴7雾化形成小颗粒的雾滴喷入空预器与除尘器之间的现有烟道中闪蒸，不需再设旁支管路。

以上装置进行脱硫废水零排放处理时，第一步将脱硫废水通过输送泵输入废水预热器预热升温、再输入废水加热器用电厂蒸汽加温，第二步用输送泵将废水通过高压喷嘴雾化形成小颗粒的雾滴，喷入低压蒸发器进行低压蒸发，其中一部分废水通过低压蒸发形成水蒸气传入第二组低压蒸发器用于加热，一部分未蒸发的废水用输送泵通过高压喷嘴再次雾化形成小颗粒的雾滴，喷入第二组低压蒸发器进行低压蒸发，依次循环。第三步分两个分步骤同时进行：一个分步骤是未蒸发的废水在达到预计浓度时，经浓缩水处理池处理后，用高声强二相流喷嘴7喷入空预器与除尘器之间的现有烟道中闪蒸处理；另一个分步骤是将蒸发的水蒸气通过废水预热器冷却后产生冷凝水由真空泵输送至冷凝水回收器，在产生冷凝水的同时，将废水的温度预热，实现能源重复利用。

废水加热器采用在电厂150℃的蒸汽加热，在废水预热器、废水加热器的管壁内部与设置用于管壁内部除垢的高声强水声换能器，管道与之相通；通过上述方法，废水加热器输出废水的温度为70-95℃。

以某电厂脱硫废水处理为例，脱硫废水处理20t/h，先经废水预热器进行预热、再经过废水加热器加热到预定温度130℃，经压力为0.6MPa的高压输送泵用喷嘴雾化喷入第一低压蒸发器，喷入的小颗粒为500-1000μm的雾滴，进行闪蒸蒸发，剩余的未蒸发废水与蒸发的水蒸气通过不同的管道传入第二低压蒸发器，依次连续循环，共采用5组低压蒸发器，最终90％的废水蒸发成水蒸汽，剩余10％的浓缩水经过滤掉大的颗粒，其它溶液用高声强二相流喷嘴喷入烟道闪蒸，浓缩水经高声强二相流喷嘴雾化形成小颗粒的雾滴喷入空预器与除尘器之间的烟道中闪蒸，其小颗粒的雾滴直径在30-200μm之间，对喷入烟道处采用高声强气动发生器对烟道内壁进行除灰除垢。最后的蒸发水蒸气经废水预热器冷却产生大量的冷凝水收集，废水预热器又是蒸发气体的冷却换热器，其冷却循环水为工厂需要处理的废水，在产生冷凝水的同时，将废水的温度预热，实现能源重复利用。所用的蒸发所需要的低压动力由真空泵提供，最大真空压力为-0.09Mpa，收集的冷凝水作为工厂的回收补充水。

Claims (18)

1.一种基于多效声波作用实现废水零排放的方法，其特征在于，通过将脱硫废水以雾化的形式进行低压蒸发，低压蒸发后产生的蒸气经换热冷凝后回收，低压蒸发后未彻底蒸发的废水进行再次蒸发，剩余浓缩液体经浓缩水处理池处理，通过喷雾形式喷入烟道或炉渣，由水声换能器防止和去除换热及蒸发过程中管排内部的结垢堵塞，气动发生器用于防止和去除废水加热器管排外部及浓缩液喷入烟道时烟道内壁的积灰、结垢堵塞。

2.根据权利要求1所述的基于多效声波作用实现废水零排放的方法，其特征在于，低压蒸发包括并联设置的一个以上低压蒸发器或者串联设置的一个以上低压蒸发器，并联的低压蒸发器蒸发气体用于废水预热，未蒸发的废水进行加热后再喷入低压蒸发器循环蒸发；串联的低压蒸发器中前一级低压蒸发器蒸发后产生的高温蒸汽用于其后一级低压蒸发器的热源，前一级低压蒸发器未蒸发的废水通过管道以喷雾形式送入其后一级低压蒸发器中继续蒸发。

3.根据权利要求1所述的基于多效声波作用实现废水零排放的方法，其特征在于，脱硫废水雾化前先预热、再加热升温；加热升温后，废水的温度为70-130℃。

4.根据权利要求1所述的基于多效声波作用实现废水零排放的方法，其特征在于，所述再次蒸发为低压状态下闪蒸。

5.根据权利要求1所述的基于多效声波作用实现废水零排放的方法，其特征在于，脱硫废水雾化后的雾滴粒径为200～1000μm。

6.根据权利要求1所述的基于多效声波作用实现废水零排放的方法，其特征在于，低压蒸发的真空压力为-0.05～-0.09Mpa。

7.一种基于多效声波作用实现废水零排放的装置，其特征在于，包括废水加热器（1）、低压蒸发器（2）、废水预热器（3）、冷凝水回收器（4）、浓缩水处理池（5）和水声换能器（6），其中废水预热器（3）的输出端通过管道与废水加热器（1）的入口连接，废水加热器（1）的出口通过管道与低压蒸发器（2）连接；低压蒸发器（2）的蒸气出口通过废水预热器（3）与冷凝水回收器（4）连接，低压蒸发器（2）的废水出口与浓缩水处理池（5）连接；水声换能器（6）设置于废水预热器（3）和废水加热器（1）之间。

8.根据权利要求7所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置，其特征在于，低压蒸发器（2）内部上方设置高压喷嘴（21），高压喷嘴（21）通过管道与废水加热器（1）连接。

9.根据权利要求8所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置，其特征在于，低压蒸发器（2）数量为一个以上，通过串联形式连接，前一个低压蒸发器的出水口通过管道与其后一个低压蒸发器的高压喷嘴连接，前一个低压蒸发器的出气口与其后一个低压蒸发器的进气口连接。

10.根据权利要求7所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置，其特征在于，冷凝水回收器（4）与真空泵（9）连接。

11.根据权利要求7所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置，其特征在于，废水预热器（3）和废水加热器（1）的管壁内部与用于管壁内部除垢的水声换能器（6）通过管道相连通。

12.根据权利要求7所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置，其特征在于，废水加热器（1）的排管外部设置用于排管外部除灰的气动发生器（8）；浓缩水处理池（5）的浓缩水出口通过管道连接高声强二相流喷嘴（7）。

13.根据权利要求11所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置，其特征在于，水声换能器（6）的频率范围为20kHz-50kHz，声压级大于180dB。

14.根据权利要求7所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置，其特征在于，废水预热器（3）、废水加热器（1）、低压蒸发器（2）、冷凝水回收器（4）和浓缩水处理池（5）之间的液体输送通过输送泵进行。

15.根据权利要求7所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置，其特征在于，通过自动控制系统对装置的运行情况进行监测和控制。

16.权利要求7-15任一项所述的基于多效声波作用实现废水零排放的装置在电厂脱硫废水零排放处理中的应用。

17.根据权利要求16所述的应用，其特征在于，采用高温烟气管道中的高温烟气作为废水加热器（1）的热源，在电厂系统脱硝反应器与空气预热器之间的管道中至除尘器前设置一旁支管路（11），废水加热器（1）设置于旁支管路（11）中，废水加热器（1）的排管外部设置用于排管外部除灰的气动发生器（8），气动发生器（8）的频率范围为20Hz-10kHz，声压级大于160dB；浓缩水处理池（5）的废水出口通过管道连接高声强二相流喷嘴（7），所述高声强二相流喷嘴（7）设置于旁支管路（11）中。

18.根据权利要求16所述的应用，其特征在于，采用电厂余热蒸汽作为废水加热器（1）的热源。