CN110606604A - 含盐废水的冷却结晶系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理技术领域，具体公开了含盐废水的冷却结晶系统，包括从上到下依次设置的搅拌冷却机构、沉淀结晶机构和离心分离机构；搅拌冷却机构包括废水池、固定在废水池内的一次冷却管和转动套设在冷却管外的换热管，一次冷却管内通有冷却剂，换热管内通有换热剂，换热管包括主管以及与主管连通的若干个“U”形的支管，若干个支管沿主管周向分布，若干个支管形成搅拌臂；废水池下方依次固定连接有换热剂槽和冷却剂槽，换热剂槽与换热管连通，冷却剂槽与一次冷却管连通。采用本发明能解决现有含盐废水冷却结晶时结晶物容易在冷却管上挂壁的问题。

Description

含盐废水的冷却结晶系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及含盐废水的冷却结晶系统。

背景技术

结晶是化学生产中的基本和普通过程之一。结晶过程分为三大类：冷却结晶，蒸发结晶和真空结晶。通过降低温度，冷却结晶基本上将溶质从晶体形式的饱和溶液中分离出来。该方法不会除去溶剂，但溶液将被冷却成过饱和溶液。它也适用于溶解度随温度升高而明显增加的物质。冷却结晶成为广泛使用的工业结晶方法。

工业废水中往往含有大量的盐分，废水成分复杂。各组分的饱和浓度也不同。因此，传统的蒸发结晶方法不能分离晶体产品中的组分盐。换言之，所得的结晶产物不能作为最终产品获得。它仍然花费金钱和人力来处理。

在工业应用中，冷却结晶经常与浓缩技术结合，使溶液首先蒸发并浓缩形成饱和溶液。然后将饱和溶液冷却并结晶，通过离心分离获得溶质。

现有技术中冷却结晶时，通常采用通有液氮等冷却剂的冷却管通入含盐废水中，实现冷却剂与废水之间的换热，使废水冷却降温。但由于冷却剂与废水之间温差过大，结晶时，常常会发生结晶物在冷却管上挂壁的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供含盐废水的冷却结晶系统，以解决现有含盐废水冷却结晶时结晶物容易在冷却管上挂壁的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

含盐废水的冷却结晶系统，包括从上到下依次设置的搅拌冷却机构、沉淀结晶机构和离心分离机构；

搅拌冷却机构包括废水池、固定在废水池内的一次冷却管和转动套设在冷却管外的换热管，一次冷却管内通有冷却剂，换热管内通有换热剂，换热管包括主管以及与主管连通的若干个“U”形的支管，若干个支管沿主管周向分布，若干个支管形成搅拌臂；废水池下方依次固定连接有换热剂槽和冷却剂槽，换热剂槽与换热管连通，冷却剂槽与一次冷却管连通；

沉淀结晶机构包括与废水池连通的沉淀池，冷却剂槽还连通有通入沉淀池内的二次冷却管；

离心分离机构包括固定筒和转动连接在固定筒内的离心筒，离心筒与沉淀池连通离心筒连有旋转驱动机构，离心筒的壁上开设有离心孔。

本方案的原理在于：

冷却剂从一次冷却管中通过，换热剂作为中间换热介质，冷却剂先经过换热剂进行换热，换热剂温度下降，温度下降后的换热剂再与含盐废水进行热交换，对含盐废水进行冷却，此为含盐废水的一次冷却，避免了传统冷却结晶时直接采用冷却剂与含盐废水进行换热，由于冷却剂与含盐废水温差过大造成的冷却管外壁出现挂壁现象。

换热管设置为主管和多个“U”形的支管的结构，各个支管形成搅拌臂，通过换热管的旋转，能够实现各搅拌臂对废水的搅拌冷却，“U”形的支管结构，一方面便于实现废水的搅拌，另一方面经过与冷却剂换热后的支管与废水的额接触面积较大，能实现全方位对废水进行冷却。

经过一次冷却后的含盐废水进入沉淀池内进行静止沉淀结晶，经过与换热剂进行换热后的冷却剂再次进入沉淀池内对一次冷却后的废水进行二次冷却，废水冷却更加彻底。

结晶析出后的废水再进入离心筒内，通过离心筒的旋转，实现结晶物的分离。

采用本方案能达到如下技术效果：

1、通过设置换热管，一方面增加中间换热介质，另一方面通过换热管上支管的搅拌冷却，从两个方面解决了传统冷却管结晶挂壁的现象，效果更好。

2、冷却剂经过与换热剂进行换热后，其仍具有相当的冷能，再将经过换热后的冷却剂对经过换热剂进行一次冷却的含盐废水进行二次冷却，含盐废水冷却更加彻底，冷却剂的冷能得到充分利用，且由于二次冷却时，经过换热后的冷却剂与含盐废水温差没有过大，二次冷却管在沉淀池内也不容易出现结晶挂壁的现象。

进一步，换热管的主管为双层管，一次冷却管上开设有若干个倾斜的喷孔，若干个喷孔沿一次冷却管周向分布。一次冷却管内的冷却剂从一次冷却管上的喷孔喷射而出，对换热管内壁具有一个切向的分力，从而能够带动换热管旋转，即利用一次冷却管内的冷却剂的动能来带动换热管的旋转，无需额外的动力来带动换热管旋转。

进一步，换热管内壁上设有凸起。从喷孔喷出的冷却剂喷到换热管内壁上的凸起上，通过喷射的冷却剂对凸起的推动，更容易带动换热管旋转。

进一步，各个搅拌臂的搅拌高度和搅拌半径相异。采用此种结构的搅拌臂，能够实现对废水池内含盐废水的全方位搅拌冷却，冷却得更均匀。

进一步，搅拌臂的个数为四个。四个搅拌臂为较佳的搅拌臂数量。

进一步，换热管与驱动轴之间连有传动机构。传动机构能够实现换热管与驱动轴之间的动力传动，即通过换热管的旋转带动旋转轴的旋转，旋转轴无需额外的动力来带动。

进一步，传动机构包括固定在换热管底部的驱动轴、固定在驱动轴上的驱动齿轮、固定在离心筒上的旋转轴和固定在旋转轴上的加速齿轮，驱动齿轮与加速齿轮啮合，且加速齿轮的齿数大于驱动齿轮的齿数。换热管旋转时，带动驱动轴的旋转，驱动轴通过驱动齿轮和加速齿轮实现对旋转轴的加速，从而实现离心筒的快速旋转，传动结构简单有效。

进一步，二次冷却管在沉淀池内的部分呈螺旋状。螺旋状长度更长，对沉淀池内经过一次冷却后的含盐废水二次冷却更加均匀和彻底。

进一步，一次冷却管底部封闭。一次冷却管内的冷却剂只能从一次冷却管上的喷孔喷出，从喷孔喷出的冷却剂动力更大，并且冷却剂全部喷到换热管内壁上，避免冷却剂冷能的浪费。

进一步，一次冷却管底部位于废水池底部上方。一次冷却管内的冷却剂能够全部对废水池内的废水进行冷却，避免冷却剂冷能的浪费。

附图说明

图1为本发明实施例的主视图；

图2为图1中一次冷却管与换热管的截面图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：冷却泵1、换热泵2、冷却管3、换热管4、主管41、支管42、废水池5、换热剂槽6、换热剂回收管60、第一阀门61、冷却剂槽7、驱动轴8、驱动齿轮80、旋转轴9、加速齿轮90、盖板10、第五阀门11、废水管道12、固定筒13、支撑轴14、离心筒15、离心孔16、离心入口17、第二连通管18、第四阀门19、沉淀池20、二次冷却管21、第三阀门22、第一连通管23、第二阀门24、旋转密封套25。

如图1和图2所示，本实施例的含盐废水的冷却结晶系统，包括从上到下依次设置的搅拌冷却机构、沉淀结晶机构和离心分离机构。

搅拌冷却机构包括废水池5、设置在废水池5内的一次冷却管3和换热管4，换热管4套设在一次冷却管3外。

一次冷却管3底部封闭，且一次冷却管3底部位于废水池5底部上方，且一次冷却管3顶部连有冷却泵1，冷却泵1用于向一次冷却管3内泵入冷却剂，冷却剂为液氮。一次冷却管3上开设有多个倾斜的喷孔，多个喷孔沿一次冷却管3周向分布。

换热管4包括双层结构的主管41以及与主管41内部连通的多个“U”形的支管42，本实施例中支管42数量为四个，四个支管42沿主管41周向分布，四个支管42均形成搅拌臂，各个搅拌臂的搅拌高度和搅拌半径相异。换热管4内壁上设有凸起，一次冷却管3内的冷却剂通过喷孔喷射到换热管4内壁上。主管41上方设有换热泵2，换热泵2用于向主管41内泵入换热剂，换热剂为乙二醇溶液。

废水池5下方依次固定连接有换热剂槽6和冷却剂槽7，主管41底部依次穿过废水池5底部、换热剂槽6和冷却剂槽7，主管41与废水池5底部之间还设有旋转密封套25。主管41位于换热剂槽6内的部分中，其外层开有通孔，主管41内的换热剂能够通过该通孔进入换热剂槽6内，换热剂槽6还连通有换热剂回收管60，换热剂回收管60上设有第一阀门61。主管41位于冷却剂槽7内的部分为实心结构，且该部分主管41的壁上也开有通孔，主管41内侧的冷却剂能够通过该通孔进入冷却剂槽7内。

沉淀结晶机构包括沉淀池20，沉淀池20与废水池5通过第一连通管23连通，第一连通管23上设有第二阀门24。冷却剂槽7连通有二次冷却管21，二次冷却管21通入沉淀池20内再从沉淀池20穿出，二次冷却管21位于沉淀池20内的部分呈螺旋状，二次冷却管21穿出沉淀池20的部分设有第三阀门22。

离心分离机构包括固定筒13和位于固定筒13内的离心筒15，离心筒15底部固定有支撑轴14，支撑轴14底部转动连接在固定筒13内底部。离心筒15的壁上开设有多个离心孔16，离心筒15顶部通过螺栓可拆卸连接有盖板10，盖板10上开有离心入口17，第二连通管18底部对准离心入口17，且第二连通管18上设有第四阀门19。固定筒13与离心筒15之间的空间内连通有废水管道12，废水管道12上设有第五阀门11。

离心分离机构与换热管4之间连有传动机构，传动机构包括固定在换热管4底部的驱动轴8、固定在驱动轴8底部的驱动齿轮80、固定在盖板10上的旋转轴9和固定在旋转轴9顶部的加速齿轮90，驱动齿轮80与加速齿轮90啮合，且加速齿轮90的齿数大于驱动齿轮80的齿数。

本发明的具体实施过程如下：

先打开第一阀门61、第三阀门22和第五阀门11，关闭第二阀门24和第四阀门19。

冷却泵1向一次冷却管3内泵入冷却剂，换热泵2向换热管4内泵入换热剂，冷却剂从一次冷却管3中通过，并从一次冷却管3上的各个喷孔喷出，喷射在换热管4内壁的凸起上，给予凸起一个切向的分力，使得换热管4整体旋转，换热管4上的各个支管42旋转形成搅拌臂，对废水池5中的废水进行旋转搅拌。为了保证从一次冷却管3上的各个喷孔喷出的换热剂能够驱动换热管4整体旋转，可以根据实际情况调整换热管4内泵入的换热剂的压力大小，泵入换热剂的压力越大，则从一次冷却管3上的各个喷孔喷出的换热剂的推动力越强。

换热剂作为中间换热介质，冷却剂喷射到换热管4内壁上时，实现冷却剂与换热剂之间的换热，换热剂温度下降，温度下降后的换热剂再与含盐废水进行热交换，对含盐废水进行冷却，此为含盐废水的一次冷却，经过换热剂的中间换热，避免了传统冷却结晶时直接采用冷却剂与含盐废水进行换热，由于冷却剂与含盐废水温差过大造成的冷却管外壁出现挂壁现象。并且由于各个支管42对废水进行搅拌，进一步避免了冷却结晶物在换热管4外壁发生挂壁的现象。

一次冷却管3内的冷却剂从喷孔喷出后再进入冷却剂槽6内，换热剂经过换热后进入换热剂槽7内。

一次冷却完成后，打开第二阀门24，经过一次冷却后的含盐废水经过第一连通管23进入沉淀池20内进行静止沉淀结晶，冷却剂槽6内经过与换热剂进行换热后的冷却剂再次进入第二冷却管3内，对一次冷却后的废水进行二次冷却，废水冷却更加彻底，在沉淀池20内结晶物逐渐析出。

沉淀池20内结晶完成后，打开第四阀门19，沉淀池20内结晶析出后的废水再经过第二连通管18进入离心筒15内。由于在换热管4旋转时，换热管4带动驱动轴8和驱动齿轮80旋转，驱动齿轮80带动加速齿轮90旋转，加速齿轮90再带动离心筒15高速旋转，通过离心筒15的旋转，实现离心筒15内废水中结晶物的分离。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：本实施例中旋转轴9通过电机来带动。

实施例三

本实施例与实施例一的区别在于：为了保证从一次冷却管3上的各个喷孔喷出的换热剂能够成功驱动换热管4整体旋转，本实施例中额外设置一个电机来带动换热管4的旋转。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.含盐废水的冷却结晶系统，其特征在于：包括从上到下依次设置的搅拌冷却机构、沉淀结晶机构和离心分离机构；

所述搅拌冷却机构包括废水池、固定在废水池内的一次冷却管和转动套设在冷却管外的换热管，所述一次冷却管内通有冷却剂，所述换热管内通有换热剂，所述换热管包括主管以及与主管连通的若干个“U”形的支管，若干个支管沿主管周向分布，若干个支管形成搅拌臂；所述废水池下方依次固定连接有换热剂槽和冷却剂槽，所述换热剂槽与换热管连通，所述冷却剂槽与一次冷却管连通；

所述沉淀结晶机构包括与废水池连通的沉淀池，所述冷却剂槽还连通有通入沉淀池内的二次冷却管；

所述离心分离机构包括固定筒和转动连接在固定筒内的离心筒，所述离心筒与沉淀池连通所述离心筒连有旋转驱动机构，所述离心筒的壁上开设有离心孔。

2.根据权利要求1所述的含盐废水的冷却结晶系统，其特征在于：所述换热管的主管为双层管，所述一次冷却管上开设有若干个倾斜的喷孔，若干个喷孔沿一次冷却管周向分布。

3.根据权利要求2所述的含盐废水的冷却结晶系统，其特征在于：所述换热管内壁上设有凸起。

4.根据权利要求1所述的含盐废水的冷却结晶系统，其特征在于：各个搅拌臂的搅拌高度和搅拌半径相异。

5.根据权利要求4所述的含盐废水的冷却结晶系统，其特征在于：所述搅拌臂的个数为四个。

6.根据权利要求1-5任一项所述的含盐废水的冷却结晶系统，其特征在于：所述换热管与离心筒之间连有传动机构。

7.根据权利要求6所述的含盐废水的冷却结晶系统，其特征在于：所述传动机构包括固定在换热管底部的驱动轴、固定在驱动轴上的驱动齿轮、固定在离心筒上的旋转轴和固定在旋转轴上的加速齿轮，所述驱动齿轮与加速齿轮啮合，且加速齿轮的齿数大于驱动齿轮的齿数。

8.根据权利要求1所述的含盐废水的冷却结晶系统，其特征在于：所述二次冷却管在沉淀池内的部分呈螺旋状。

9.根据权利要求8所述的含盐废水的冷却结晶系统，其特征在于：所述一次冷却管底部封闭。

10.根据权利要求9所述的含盐废水的冷却结晶系统，其特征在于：所述一次冷却管底部位于废水池底部上方。