CN110407277A - 一种低成本高盐废水固液分离的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废水处理及工业分离领域，特别涉及一种低成本高盐废水固液分离的装置与方法。目前国内外用于高盐废水的多种处理方法存在投资成本大或运行成本高或设备结垢严重或管道腐蚀或能耗高等缺点。本发明提供了一种低成本高盐废水固液分离的装置，包括蒸发器、冷凝器和辅热器，三者通过水管和蒸汽管道连接形成水汽和能量循环系统。蒸发器上通过蒸汽管道连接有冷凝器；蒸发器和冷凝器之间连接有辅热器；辅热器通过输入极少的能量就能够把冷凝器内的潜热转移回到蒸发器内为高盐废水蒸发提供所必需的热能；蒸发器底部连接有盐分收集罐；冷凝器底部连接有冷凝水收集池。该装置具有能耗低、无污堵、无腐蚀等优点。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理及工业分离领域，尤其涉及一种低成本高盐废水固液分离的装置与方法。
背景技术
近年来，冶金、石化、煤化工和盐化工等行业产生的污废水、循环冷却水等高盐废水造成的环境问题逐渐得到重视。这类废水中的盐和COD含量很高，而目前的处理方法多为直接排放入海洋、地下或污水处理系统，导致了海洋生物生存环境的破坏或排入地区土地盐碱化或市政管道和设备的腐蚀。
目前，国内外对于高盐废水的处理方法应用较为广泛的有反渗透、膜蒸馏、多效蒸发及MVR等。反渗透技术的操作压力大且高盐水对膜的腐蚀程度大，大大降低了膜的使用寿命，膜的更换成本较高。膜蒸馏技术存在膜成本高、蒸馏通量小及传递效率低等缺点。多效蒸发技术存在工程投资高、动力消耗大及运行成本高等缺点。MVR技术存在管道堵塞、结垢等问题，且该技术产生的浓缩废液市场上主流的处理方案是燃烧，耗能大的同时会产生大量的有害废弃，增加了新的污染源。因此，寻求一种低成本解决高盐废水处理的技术，是该领域当前急需完成的任务。
发明内容
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
本发明的目的是克服传统高盐废水处理技术的问题与不足，提供了一种低能耗、无污堵、无腐蚀的低成本高盐废水固液分离的装置，包括蒸发器，所述蒸发器的蒸汽出口通过蒸汽管道连接有冷凝器，所述蒸汽管道上连接有风机以用于将不含盐饱和水蒸汽会带走进入冷凝器中；所述蒸发器和冷凝器之间通过水管连接有辅热器，所述冷凝器通过热水泵与所述辅热器连接，所述辅热器通过热水泵以用于把所述冷凝器内的潜热转移回到所述蒸发器内为高盐废水蒸发提供所必需的热能；所述蒸发器的底部连接有盐分收集罐；所述冷凝器的底部连接有冷凝水收集池；
所述蒸发器内还设置有雾化模块，可以大大增加液体的蒸发面积，促进蒸发；
所述蒸发器的顶部还设置有除雾模块，其作用是阻止含盐水雾的通过，实现雾、汽分离；
所述冷凝器内还设置有冷凝和换热模块，不含盐的蒸汽在这里冷凝成水并将释放出来的潜热与自来水或除盐水进行交换并通过辅热器回收并转移到蒸发器之中。
其中，装置的材质为耐腐蚀金属、无机非金属或塑料。
本发明还提供了一种基于上述装置的高盐废水固液分离的方法，包含以下步骤：
1)待蒸发的高盐废水经过辅热器的加热进入到蒸发器中，经过雾化模块雾化后极大增加蒸发面积而快速蒸发成不含盐饱和水蒸汽，大量饱和水蒸汽被风机带走进入冷凝器中，而含盐的雾滴则被除雾模块阻挡在蒸发器中；
2)水蒸汽进入冷凝器后，在冷凝和换热模块的作用下迅速冷凝成水并释放大量的潜热，这些潜热被自来水或除盐水吸收并通过热水泵转移到辅热器中，并和外加热源一起用于给待蒸废水加热；
3)随着水分的不断蒸发，剩下的废液中盐分浓度升高而温度降低并逐渐接近饱和溶液，随着蒸发的继续，盐分结晶析出并进入蒸发器底部的盐分收集罐，冷凝器中冷凝的除盐水进入冷凝水收集池中。
其中，上述方法中所述蒸发器、冷凝器和辅热器内部均为常压或微压环境。
其中，步骤2)中外加热源为工业余热、废热、废气或废汽中的任一种或多种，或者由煤气、天然气、生蒸汽、电能、太阳能中的任一种或多种提供。
本发明的有益效果为：
1)由于采用雾化蒸发方式，不存在污堵等不良状况，设备运行效率高且寿命长，极大提高了蒸发效率并降低了成本投入；
2)由于冷凝器中不含盐蒸汽冷凝成水时释放出来的潜热与自来水或除盐水进行交换并通过辅热器回收并转移到蒸发器之中，并结合工业余热、废热、废气或废汽中的任一种或多种，或者由煤气、天然气、生蒸汽、电能、太阳能中的任一种或多种提供的外加热源，极大降低了能源消耗，符合国家环保政策要求；
3)盐分结晶及冷凝水均单独回收再利用，极大提高了资源利用率并降低了环保压力；
4)装置的材质为耐腐蚀金属、无机非金属或塑料，具有极好的耐腐蚀性能，极大延长了设备使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为水蒸气的汽化潜热值图。
图中数字表示：1.蒸发器；2.冷凝器；3.风机；4.辅热器；5.热水泵；6.盐分收集罐；7.冷凝水收集池
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种低成本高盐废水固液分离的装置，包括蒸发器1，蒸发器1上通过蒸汽管道连接有冷凝器2；冷凝器2连接有风机3；风机3与蒸发器1连接；蒸发器1底部连接有盐分收集罐6；冷凝器2底部连接有冷凝水收集池7。
蒸发器1内部有液体雾化模块，其作用是可以增大液体的比表面积，加速汽化；蒸发器1顶部有除雾模块，其作用是阻止含盐水雾的通过，实现雾、汽分离；冷凝器2内部设有蒸汽液化冷凝和换热模块，不含盐的蒸汽在这里冷凝成水并将释放出来的潜热与自来水或除盐水进行交换并传递到辅热器4；冷凝器2通过热水泵5与辅热器4连接；辅热器4将冷凝器2回收过来的蒸汽潜热连同外界补充的极少量热能用于给待蒸发废水加热，实现了能量的转移和补充；辅热器4通过水管与蒸发器1连接。
基于上述低成本高盐废水固液分离的装置，本发明提供的低成本高盐废水固液分离的方法为：待蒸发的高盐废水经过辅热器4的加热进入到蒸发器1中，经过雾化模块雾化后形成巨大的蒸发面积而快速蒸发成不含盐蒸汽，大量饱和水蒸汽会被风机3带走进入冷凝器2中，而含盐的雾滴则被除雾模块阻挡在蒸发器1中；水蒸汽进入冷凝器2后迅速冷凝成水并释放大量的潜热，这些潜热被自来水或除盐水转移到辅热器4中并和外加热源一起用于给待蒸废水加热。由此，随着水分的不断蒸发，剩下的废液中盐分浓度升高而温度降低，逐渐接近饱和溶液，随着蒸发的继续盐分结晶析出并进入蒸发器1底部的盐分收集罐6，冷凝器2中冷凝的除盐水进入冷凝水收集池7中。
实施例1
参考图1，每小时流量为M的高盐废水通过辅热器4升温获得热量Q之后进入蒸发器1进行蒸发，蒸发出的水蒸汽M1携带热值为Q的潜热被风机引入到冷凝器2中液化成水并释放出Q的热量，并随着蒸发的继续盐分结晶M2析出并进入蒸发器1底部的盐分收集罐6，冷凝器2中冷凝的除盐水M1进入冷凝水收集池7中。
由于系统散热以及热交换时的换热温差能够回收利用进入到辅热器4的热量会减少q(q＝(5％～10％)Q)，而研究发现在本体系中风机和热水泵总的功耗W只占相变潜热Q的1％～2％。因此，当外界热源q为工业废热时高盐废水的处理成本仅为系统功耗N＝W；当无外界废热时，全部以电能计高盐废水的处理成本为N＝q+W。
通过图2可知，水的汽化潜热平均约为2350kJ/kg＝653kw*h/t，则废水的处理成本在有废热利用时最低可为6.53kw*h/t，在全部使用电能时为39.2～78.4kw*h/t。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种低成本高盐废水固液分离的装置，其特征在于：包括蒸发器(1)，所述蒸发器(1)的蒸汽出口通过蒸汽管道连接有冷凝器(2)，所述蒸汽管道上连接有风机(3)以用于将不含盐饱和水蒸汽会带走进入冷凝器(2)中；所述蒸发器(1)和冷凝器(2)之间通过水管连接有辅热器(4)，所述冷凝器(2)通过热水泵(5)与所述辅热器(4)连接，所述辅热器(4)通过热水泵(5)以用于把所述冷凝器(2)内的潜热转移回到所述蒸发器(1)内为高盐废水蒸发提供所必需的热能；所述蒸发器(1)的底部连接有盐分收集罐(6)；所述冷凝器(2)的底部连接有冷凝水收集池(7)；
所述蒸发器(1)内还设置有雾化模块，可以大大增加液体的蒸发面积，促进蒸发；
所述蒸发器(1)的顶部还设置有除雾模块，其作用是阻止含盐水雾的通过，实现雾、汽分离；
所述冷凝器(2)内还设置有冷凝和换热模块，不含盐的蒸汽在这里冷凝成水并将释放出来的潜热与自来水或除盐水进行交换并通过辅热器(4)回收并转移到蒸发器(1)之中。
2.如权利要求1所述的一种低成本高盐废水固液分离的装置，其特征在于：装置的材质为耐腐蚀金属、无机非金属或塑料。
3.一种基于权利要求1或2所述装置的高盐废水固液分离的方法，其特征在于：包含以下步骤：
1)待蒸发的高盐废水经过所述辅热器(4)的加热进入到所述蒸发器(1)中，经过所述雾化模块雾化后极大增加蒸发面积而快速蒸发成不含盐饱和水蒸汽，大量饱和水蒸汽被所述风机(3)带走进入所述冷凝器(2)中，而含盐的雾滴则被所述除雾模块阻挡在所述蒸发器(1)中；
2)水蒸汽进入所述冷凝器(2)后，在所述冷凝和换热模块的作用下迅速冷凝成水并释放大量的潜热，这些潜热被自来水或除盐水吸收并通过所述热水泵(5)转移到所述辅热器(4)中，并和外加热源一起用于给待蒸废水加热；
3)随着水分的不断蒸发，剩下的废液中盐分浓度升高而温度降低并逐渐接近饱和溶液，随着蒸发的继续，盐分结晶析出并进入所述蒸发器(1)底部的所述盐分收集罐(6)，所述冷凝器(2)中冷凝的除盐水进入所述冷凝水收集池(7)中。
4.如权利要求3所述的一种低成本高盐废水固液分离的方法，其特征在于：所述蒸发器(1)、冷凝器(2)和辅热器(4)内部均为常压或微压环境。
5.如权利要求3所述的一种低成本高盐废水固液分离的方法，其特征在于：步骤2)中的外加热源为工业余热、废热、废气或废汽中的任一种或多种，或者由煤气、天然气、生蒸汽、电能、太阳能中的任一种或多种提供。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20191105 |