CN109052801A - 一种高盐废水低温蒸发结晶工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高盐废水低温蒸发结晶工艺及装置，包括pH调节装置，用于对废水酸碱性进行调节；预过滤装置，用于对高盐废水pH调节后，进行预过滤，除去废水中悬浮物；温控装置，连接于预过滤装置，用于对预过滤装置的产水进行温度调节使达到需要的温度范围；磁场处理装置，连接于温控装置，用于对温控装置的产水进行磁化处理；高压电场蒸发室，连接于磁场处理装置，用于对磁场处理装置的产水进行常压蒸发处理，高压电场蒸发室内设有空气分布器，用于对高压电场蒸发室中正在处理的废水进行吹扫；冷凝装置，连接于高压电场蒸发室，用于对高压电场蒸发室产生的蒸汽进行冷凝处理，得到冷凝水；冷凝水回收装置，用于回收冷凝装置产出的冷凝水。

Description

一种高盐废水低温蒸发结晶工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种高盐废水蒸发工艺及装置，尤其涉及一种高盐废水低温蒸发结晶工艺及装置。
背景技术
高盐废水是指含盐质量分数在1 %以上的废水，种类很多，石油、页岩气开采、电镀、制药、印染、发酵工业、海产品加工废水等都含有较高浓度的无机盐组分。由于高盐废水来源广泛，水量也逐年增加，如果直接排放，将会对周围土壤、水体环境造成严重的污染。
目前，用于高盐废水零排放的技术核心是蒸发工艺，国内外主要的蒸发技术有多效蒸发、热力蒸发再压缩蒸发、机械蒸汽再压缩蒸发、降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发等。这些技术均是通过高温蒸汽与高盐废水接触，通过热传递，促使水分以蒸汽的形式脱离废水，达到废液浓缩结晶的目的。基于热蒸汽的蒸发工艺的技术提升均是提高热蒸汽的利用率，如多效蒸发通过提高效体数提高蒸汽利用率，但是多效蒸发蒸发1000kg的水，效体数量为3时，仍需360kg蒸汽，蒸汽的利用效率仅为70~80%。机械蒸汽再压缩蒸发（即MVR蒸发）能够将二次蒸汽再压缩提升温度进行重复使用，理论上不需要消耗蒸汽，只消耗电能，而MVR蒸发器的工程造价为多效蒸发的1.5~2倍，且需要在较高压力下进行操作。
以电磁场作用为基础的蒸发技术是近几年才发展起来的一项新型水处理技术，其蒸发过程能耗低、成本低、易操作、无二次污染，是一项极具发展前景的技术。以电磁场为基础的蒸发技术，是基于在电场和磁场作用下水分子团结构的变化，导致废水性质变化，从而实现废水低温蒸发。水分子并不是以单分子形式存在的，而是几十个结成一个个的分子团。水分团形成后，水分子的结构并不是不变的，而是一种动态结构，每个水分子在结构中的稳定时间仅为10-12秒左右，它的排列和运动状态随时发生着变化。因此，水分子团和其他物质一样，存在着固有频率，当外加引起共鸣的能量场（如电场、磁场）时，水也会发生共鸣现象。这种共鸣现象会引起水的结构的变化，使其成为活性水。研究表明，水分子团的大小不仅与水的温度、离子浓度等有关，能量场如电场、磁场、声波、红外线等都可以对分子团的结构施加影响。据报道，电场和磁场的作用能够改变水分子中氢键的排列，甚至使其断裂，这样就能改变水的物理性质，可使水的黏度减小，加速水分子的蒸发。
中国发明专利CN106746140A、CN104743732A、CN105923884A、CN106904779A中均采用了电磁反应器用来处理高盐废水，利用废水在高频磁场作用下水中的正负离子受电磁场洛伦兹力的作用，从而废水中大量的离子能够聚集在一起起到除杂和促进水分蒸发的作用。
在本发明中，有机的集合了磁场和电场促进水分蒸发的原理，同时控制影响废水蒸发的物理因素，创造性的集成了一种高盐废水的低温蒸发装置，能够在低温、常压下快速的实现高盐废水的蒸发结晶，降低了操作难度和能耗成本，是一项清洁的高盐废水处理装置。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高盐废水低温蒸发结晶工艺及装置，能够在常压下进行蒸发，降低蒸发温度，降低能耗。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：包括：
pH调节装置，用于对高盐废水酸碱性进行调节，进行预过滤，除去废水中悬浮物；
预过滤装置，用于对pH调节后的废水进行预过滤，除去废水中悬浮物；
温控装置，连接于所述预过滤装置，用于对预过滤装置的产水进行温度调节使达到需要的温度范围；
磁场处理装置，连接于所述温控装置，用于对温控装置的产水进行磁化处理；
高压电场蒸发室，连接于所述磁场处理装置，用于对磁场处理装置的产水进行常压蒸发处理，所述高压电场蒸发室内设有空气分布器，用于对高压电场蒸发室中正在处理的废水进行吹扫；
冷凝装置，连接于所述高压电场蒸发室，用于对高压电场蒸发室产生的蒸汽进行冷凝处理，得到冷凝水；
冷凝水回收装置，连接于所述冷凝装置，用于回收冷凝装置产出的冷凝水。
作为优选方案，所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：还包括结晶盐回收装置，设置于所述高压电场蒸发室底部，用于回收高压电场蒸发室产生的结晶盐。
作为优选方案，所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：所述预过滤装置采用超滤膜过滤装置，超滤膜过滤装置的膜构型为管式。
作为优选方案，所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：所述温控装置温度控制范围为25 ~ 50℃。
作为优选方案，所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：所述磁场处理装置磁场强度范围为500 ~ 1500 KA/m。
作为优选方案，所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：所述高压电场蒸发室中电场为静电场，电场方向为由上向下，上极板电极类型为多针电极或板电极，下极板电极类型为板电极。
作为优选方案，所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：所述高压电场蒸发室中电场强度为500 ~ 1000 kV/m。
作为优选方案，所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于： 所述空气分布器的气嘴呈线性，气嘴离废水液面高度为10 ~ 15 cm，气流方向与废水液面角度为30度，气体流速为5 ~ 10 m/s。
本发明还提供一种高盐废水低温蒸发结晶工艺，其特征在于，包括：
（1）首先用酸、碱调节高盐废水至pH6 ~ 8，然后进行预过滤，除去废水中悬浮物；
（2）经预过滤的高盐废水进入温控装置，使废水温度达到25 ~ 50℃；
（3）温控装置出水进入磁场处理装置，对废水进行磁化处理；
（4）经磁化处理的废水进入高压电场蒸发室进行常压蒸发处理，蒸发室内有空气分布器对废水进行吹扫；
（5）蒸发室产生的蒸汽排出后进入冷凝装置，得到的冷凝水进行回用，蒸发室产生的结晶盐从底部排出再处理或再利用。
进一步的，所述的高盐废水低温蒸发结晶工艺，其特征在于：
所述高盐废水含盐量为1 ~ 25 %，COD为1000~10000 mg/L；
pH调节所用酸为硫酸，所用碱为氢氧化钠。
有益效果：本发明提供的一种高盐废水低温蒸发结晶工艺及装置，利用磁场和电场能够促进水分蒸发的特性，将磁场和电场进行有机结合，通过磁场和电场发生方式、磁场和电场强度调控，实现高盐废水的低温蒸发，降低了能耗，同时蒸发过程是在常压下进行操作，降低了对装置装备材料的要求。具有以下优点：
（1）本发明中磁场和电场属于清洁能源，过程不产生二次污染；
（2）本发明可以实现常压低温操作，对设备的材料要求低，同时降低能耗。
附图说明
图1是高盐废水低温蒸发装置及流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种高盐废水低温蒸发结晶装置，包括：
pH调节装置，用于对高盐废水进行酸碱性调节；
预过滤装置，用于对pH调节后的废水进行预过滤，除去废水中悬浮物；
温控装置，连接于所述预过滤装置，用于对预过滤装置的产水进行温度调节使达到需要的温度范围；
磁场处理装置，连接于所述温控装置，用于对温控装置的产水进行磁化处理；
高压电场蒸发室，连接于所述磁场处理装置，用于对磁场处理装置的产水进行常压蒸发处理，所述高压电场蒸发室内设有空气分布器，用于对高压电场蒸发室中正在处理的废水进行吹扫；
冷凝装置，连接于所述高压电场蒸发室，用于对高压电场蒸发室产生的蒸汽进行冷凝处理，得到冷凝水；
冷凝水回收装置，连接于所述冷凝装置，用于回收冷凝装置产出的冷凝水；
结晶盐回收装置，设置于所述高压电场蒸发室底部，用于回收高压电场蒸发室产生的结晶盐。
本发明还提供一种高盐废水低温蒸发结晶工艺，具体步骤如下：
（1）首先用酸、碱调节高盐废水pH，然后进行预过滤，除去废水中悬浮物；
（2）经预过滤的高盐废水进入温控装置，使废水温度达到处理要求；
（3）温控装置出水进入磁场处理装置，对废水进行磁化处理；
（4）经磁化处理的废水进入高压电场蒸发室进行常压蒸发处理，蒸发室内有空气分布器对废水进行吹扫；
（5）蒸发室产生的蒸汽排出后进入冷凝装置，得到的冷凝水进行回用，蒸发室产生的结晶盐从底部排出再处理或再利用。
上述步骤（1）中，高盐废水含盐量为1 ~ 25 %，COD为1000~10000 mg/L。
优选步骤（1）中，废水的pH调节范围为6 ~ 8，所用酸为硫酸，所用碱为氢氧化钠。
上述步骤（1）中，预过滤过程采用超滤膜进行过滤，膜构型为管式。
优选步骤（2）中，废水经过温控装置后温度控制范围为25 ~ 50℃，温控装置根据废水温度及特性选择性使用。
优选步骤（3）中，磁场处理装置磁场强度范围为500 ~ 1500 KA/m。
优选步骤（4）中，高压电场蒸发室中电场为静电场，电场方向为由上向下，上极板电极类型为多针电极或板电极，下极板电极类型为板电极。
优选步骤（4）中，高压电场蒸发室中电场强度为500 ~ 1000 kV/m。
上述的步骤（4）中，空气分布器气嘴呈线性，气嘴离废水液面高度为10 ~ 15 cm，气流方向与废水液面角度为30度，气体流速为5 ~ 10 m/s。
实施例1
某化工企业高盐废水水质如下：温度为30℃，pH为9，含盐量为5 %，COD为500 mg/L。采用该高盐废水低温蒸发装置，首先采用硫酸对废水进行pH调节至7.2，然后采用管式有机超滤膜对废水进行过滤，除去废水中悬浮物，然后废水经磁场强度为550 KV/m的磁场进行处理后，进入高压电场蒸发室进行处理。高压电场蒸发室上极板电极为石墨板电极，电场强度为500 KV/m，空气分布器气嘴离废水液面高度为15 cm，干燥空气流速为6 m/s。废水经循环运行21h后，废水零排放率为99.8%，产水COD≤1mg/L，设备运行稳定。
实施例2
某企业高盐废水水质如下：温度为18℃，pH为4.2，含盐量为15 %，COD为5000 mg/L。采用该高盐废水低温蒸发装置，首先采用氢氧化钠对废水进行pH调节至6.8，然后采用管式有机超滤膜对废水进行过滤，除去废水中悬浮物，然后废水进入温控装置调节废水温度至45℃，之后废水经磁场强度为900 KV/m的磁场进行处理后，进入高压电场蒸发室进行处理。高压电场蒸发室上极板电极为钛材多针电极，电场强度为800 KV/m，空气分布器气嘴离废水液面高度为13 cm，干燥空气流速为8 m/s。废水经循环运行18 h后，废水零排放率为99.6%，产水COD≤1mg/L，设备运行稳定。
实施例3
某企业高盐废水水质如下：温度为25℃，pH为7，含盐量为23 %，COD为9200 mg/L。采用该高盐废水低温蒸发装置，首先采用管式多通道无机超滤膜对废水进行过滤，除去废水中悬浮物，然后废水经磁场强度为1450 KV/m的磁场进行处理后，进入高压电场蒸发室进行处理。高压电场蒸发室上极板电极为不锈钢多针电极，电场强度为950 KV/m，空气分布器气嘴离废水液面高度为10 cm，干燥空气流速为10 m/s。废水经循环运行20 h后，废水零排放率为99.9 %，产水COD≤1mg/L，设备运行稳定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：包括：
pH调节装置，用于对高盐废水酸碱性进行调节；
预过滤装置，用于对pH调节后的废水进行预过滤，除去废水中悬浮物；
温控装置，连接于所述预过滤装置，用于对预过滤装置的产水进行温度调节使达到需要的温度范围；
磁场处理装置，连接于所述温控装置，用于对温控装置的产水进行磁化处理；
高压电场蒸发室，连接于所述磁场处理装置，用于对磁场处理装置的产水进行常压蒸发处理，所述高压电场蒸发室内设有空气分布器，用于对高压电场蒸发室中正在处理的废水进行吹扫；
冷凝装置，连接于所述高压电场蒸发室，用于对高压电场蒸发室产生的蒸汽进行冷凝处理，得到冷凝水；
冷凝水回收装置，连接于所述冷凝装置，用于回收冷凝装置产出的冷凝水。
2.根据权利要求1所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：还包括结晶盐回收装置，设置于所述高压电场蒸发室底部，用于回收高压电场蒸发室产生的结晶盐。
3.根据权利要求1所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：所述预过滤装置采用超滤膜过滤装置，超滤膜过滤装置的膜构型为管式。
4.根据权利要求1所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：所述温控装置温度控制范围为25 ~ 50℃。
5.根据权利要求1所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：所述磁场处理装置磁场强度范围为500 ~ 1500 KA/m。
6.根据权利要求1所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：所述高压电场蒸发室中电场为静电场，电场方向为由上向下，上极板电极类型为多针电极或板电极，下极板电极类型为板电极。
7.根据权利要求1所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于：所述高压电场蒸发室中电场强度为500 ~ 1000 kV/m。
8.根据权利要求7所述的高盐废水低温蒸发结晶装置，其特征在于： 所述空气分布器的气嘴呈线性，气嘴离废水液面高度为10 ~ 15 cm，气流方向与废水液面角度为30度，气体流速为5 ~ 10 m/s。
9.一种高盐废水低温蒸发结晶工艺，其特征在于，包括：
（1）首先用酸、碱调节高盐废水至pH6 ~ 8，然后进行预过滤，除去废水中悬浮物；
（2）经预过滤的高盐废水进入温控装置，使废水温度达到25 ~ 50℃；
（3）温控装置出水进入磁场处理装置，对废水进行磁化处理；
（4）经磁化处理的废水进入高压电场蒸发室进行常压蒸发处理，蒸发室内有空气分布器对废水进行吹扫；
（5）蒸发室产生的蒸汽排出后进入冷凝装置，得到的冷凝水进行回用，蒸发室产生的结晶盐从底部排出再处理或再利用。
10.根据权利要求9所述的高盐废水低温蒸发结晶工艺，其特征在于：
所述高盐废水含盐量为1 ~ 25 %，COD为1000~10000 mg/L；
pH调节所用酸为硫酸，所用碱为氢氧化钠。
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