CN112093954A

CN112093954A - 空气接触循环废水的浓缩分离装置

Info

Publication number: CN112093954A
Application number: CN201910519933.4A
Authority: CN
Inventors: 李化成
Original assignee: Mianyang Jihua Environmental Engineering Technology Co ltd
Current assignee: Dongfang Electric Machinery Co Ltd DEC
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-12-18

Abstract

一种空气接触循环废水的浓缩分离设备，由废水母液循环雾化装置、空气循环装置和浓缩过饱和液体固液分离装置构成，其中：废水母液循环雾化装置涉及底部为母液池（12）的蒸发塔（11），蒸发塔（11）中部分布有喷雾头（17），喷雾头（17）与喷雾管路（16）连接，喷雾管路（16）上装有循环泵（15）；空气循环装置涉及空气管路（21），空气管路（21）上装有风机（22）、空气冷凝室（23）、空气加热室（26），空气冷凝室（23）进风口与蒸发塔（11）的顶部连通，出风口与空气加热室（26）连通，空气加热室（26）与蒸发塔（11）连通；浓缩过饱和液体固液分离装置涉及过滤管路（31），过滤管路（31）上装有过滤泵（32）和固液分离器（33）。

Description

空气接触循环废水的浓缩分离装置

技术领域

本发明涉及含高浓度有机物和/或盐的废水蒸发脱水的技术。也同样适用于其它混合液的蒸发脱水分离。

背景技术

在工业和城市生活中常常遇到含高浓度有机物和/或盐的废水需要蒸发浓缩处理，如膜分离技术浓缩后含固率10%-15%的废液的浓缩蒸发、盐湖高浓度盐水提取其中稀有盐组份的浓缩蒸发等等。现有技术基本采用将需浓缩的液体与加热源通过换热器间接加热方式进行蒸发浓缩，如常用的多效蒸发装置和MVR蒸发技术等等。由于高浓度含盐废水、盐湖卤水接近饱和，以及含可溶性有机物的混合盐水，在蒸发浓缩时不仅容易在换热器内结晶结垢，有机物与盐通常还会形成混合胶体物质固形物，极易腐蚀和堵塞换热器，影响蒸发设备的正常运行，降低设备的热效率，增加设备的维修成本，情况严重时还会使设备的使用寿命大大缩短。有的方式需要设备在高温高压下运行，更是对设备及其材质有特别高的耐高温高压和耐腐蚀要求；有的方式需要设备在具有一定真空度的低温低压下运行，同样对设备及其材质有特别高的耐压和耐腐蚀要求。

为此，相关科研和生产单位研发出了多种新型的脱水浓缩技术。如：

CN108910997A就公开了一种高盐废水节能蒸发结晶系统，其采用单效内循环装置，既整个蒸发结晶系统，采用一套加热器和一个蒸发室。溶液进入空气加热室和蒸发室后，不断的加热、闪蒸循环。有晶体析出后，分离晶体，母液继续循环蒸发。关键部位空气加热室和蒸发室采用一体式设计，空气加热室的顶部直接进入蒸发室的内部，提升液体闪蒸效率，蒸发后，气液分离，气体从顶部出去，液体自动流到底部，从底部经循环泵再进入空气加热室，浓缩液体在该系统内形成内循环，直到开始结晶。

CN104926011A也公开了一种高COD废水的蒸发结晶零排放处理系统，包括预热器、蒸发器、结晶器、离心分离机以及母液罐，其中：所述预热器的入水口和出水口分别与废水原水及蒸发器的进水口相连，蒸发器蒸发产生的浓缩液进入到结晶器中，结晶器结晶产生的晶浆进入到离心分离机中，离心分离机离心分离产生的母液经母液罐返回至结晶器中，分离产生的结晶盐外排或回收。

上述专利申请都是采用将含盐废水升温至80-100℃进行蒸发，依然存在蒸发浓缩时容易在换热器内结晶结垢，以及有机物与盐形成的混合胶体物质，都极易腐蚀堵塞换热器，对设备的材质有较高的耐腐蚀及光洁度要求，大大增加设备成本和维护难度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的基本思路是，采用一种不直接对母液进行高温加热蒸发的方式，而是利用冷热饱和空气的含水率不同（饱和空气温度越高含水率越高）这一科学原理，设计一种既能实现对含高浓度有机物和/或盐的废水进行蒸发浓缩固液分离，又能降低蒸发浓缩设备腐蚀堵塞风险的含高浓度有机物和/或盐的废水蒸发浓缩装置，而且除无腐蚀忧患的空气管路需要在较高温度下运行外，其余设备能在较低温度（40-80°C）和常压下与热空气接触蒸发的循环废水浓缩固液分离装置。

本发明是这样实现的：

一种空气接触循环废水的浓缩分离设备，其特征在于该设备由废水母液循环雾化装置、空气循环装置和浓缩过饱和液体固液分离装置三部分构成，其中：

废水母液循环雾化装置涉及底部为母液池的蒸发塔，母液池上连接有母液注入管，母液注入管上装有母液控制阀，在蒸发塔内中部分布有一个或多个喷雾头（单层或多层或错层设置均可），喷雾头与喷雾管路连接，喷雾管路上装有循环泵，循环泵的取水口位于母液池内，其中母液控制阀也可以用注入泵等效代替；

空气循环装置涉及空气管路，空气管路上装有风机、带进风口和出风口的空气冷凝室、带进风口和出风口的空气加热室，空气冷凝室底部设有冷凝水积水腔，冷凝水积水腔连接有冷凝水排水管，冷凝水排水管上装有冷凝水控制阀，空气冷凝室的进风口通过空气管路与蒸发塔的顶部连通，空气冷凝室的出风口通过空气管路与空气加热室的进风口连通，空气加热室的出风口通过空气管路与蒸发塔连通且连通点位于喷雾头下方；

浓缩过饱和液体固液分离装置涉及过滤管路，过滤管路上装有过滤泵和固液分离器。

进一步的方案是：蒸发塔内位于喷雾头上方处装有除雾器，以防止含有机物和/或的水雾被吸入空气冷凝室。

更进一步的方案是：空气循环装置中装有热泵，且热泵的蒸发器位于空气冷凝室内，热泵的冷凝器位于空气加热室内。当然也可以分别采用其它制冷或制热设施，若现场有冗余冷源和/或者冗余热源，则空气冷凝室还可单独或协同利用冗余冷源，空气加热室可单独或协同利用冗余热源。冗余热源包括工厂乏汽、废热水、太阳能等。

再进一步的方案是：固液分离器入液端还可以设置水冷室，水冷室与冷凝水排水管连通，以降低浓缩液的温度，提高含盐废水的结晶度，同时使浓缩过饱和液体固液分离装置工作在较低的温度下，延长装置使用寿命。

本发明的工作原理是：加热室加热的不饱和热空气在风机的作用下，强制进入蒸发塔中，与此同时，母液池中的母液通过废水母液循环雾化装置在蒸发塔中被雾化，雾化后的部分水分被热空气吸收形成饱和热空气，其余含盐废水回流到母液池。饱和热空气经过除雾器除雾后从蒸发塔顶部吸入空气管路并强制进入空气冷凝室，在空气冷凝室中，热空气随着温度的降低，形成水珠不断滴入积水腔聚集形成冷凝水，降温后的空气又被强制吸入空气加热室加热形成不饱和热空气。由此循环往复，母液池中的母液就逐步被脱水浓缩。积水腔聚集的水位达到设定上限时，冷凝水控制阀开启排水，冷凝水排出后冷凝水控制阀及时关闭，防止循环空气泄漏。浓缩后的过饱和母液就会逐步结晶并与有机物形成固形物。浓缩后的过饱和母液通过浓缩过饱和液体固液分离装置的固液分离器就能分离出固形物，分离后的液体回流到母液池中再次进行蒸发浓缩循环过程。

本发明中：母液池的液位应当保持在合适的高度范围，液位太高会过多占用蒸发塔的有效空间，液位太低时影响循环泵和过滤泵吸入母液，装置无法正常工作；因此液位的高度范围应当根据实际情况确定，并由母液控制阀（或注入泵）控制。空气冷凝室底部的冷凝水积水腔的液位太高会过多占用空气冷凝室的有效空间，需适时通过冷凝水控制阀排除积水腔中的冷凝水（但又不能让空气从冷凝水排水管泄漏出去）。

本发明与现有技术相比，这种热空气接触循环废水的浓缩分离装置，不需要母液通过换热器加热蒸发，而是利用冷热饱和空气的含水率不同（饱和空气温度越高含水率越高）这一科学原理，设计了一种既能实现对含高浓度有机物和/或盐的废水进行浓缩分离，又能降低蒸发浓缩设备的腐蚀堵塞风险的蒸发浓缩装置；装置除无腐蚀忧患的空气管路需要在较高温度下运行外，其余设备能在较低温度（40-80°C）和常压下工作。空气循环使用，确保不外排污染环境。本发明含有机物和/或盐的废水不与换热器接触，不会对换热器造成腐蚀和结垢；能极大提高设备运行的可靠性和换热效率的稳定性，能保证系统长期稳定运行，节约设备维护成本；同时，由于对热源温度要求不高，可单独或联合使用低温废弃热源、可再生热源，实现低品质能量的利用，节约蒸发浓缩过程的能源成本。本发明方法简单，易于实施，工作温度宽广，可选择多种温度梯度的能源，增加了热源的可选择性；大多部件可采用无须耐高温和承压的材料，具有很好的工业应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例的设备运行图。

图中：11、蒸发塔，12、母液池，13、母液注入管，14、母液控制阀，15、循环泵，16、喷雾管路，17、喷雾头，18、除雾器，21、空气管路，22、风机，23、空气冷凝室，24、冷凝水控制阀，25、冷凝水排水管，26、空气加热室，31、过滤管路，32、过滤泵，33、固液分离器，34、（固态的有机物和盐类结晶混合物等）固形物排放口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但并不意味着对本发明内容的任何限定。

废水母液循环雾化装置涉及底部为母液池12的蒸发塔11，母液池12上连接有母液注入管13，母液注入管13上装有母液控制阀14，在蒸发塔11内中部分布有一个或多个喷雾头17，喷雾头17与喷雾管路16连接，喷雾管路16上装有循环泵15，循环泵15的取水口位于母液池12内；蒸发塔11内位于喷雾头17上方处装有除雾器18。

空气循环装置涉及空气管路21，空气管路21上装有风机22、带进风口和出风口的空气冷凝室23、带进风口和出风口的空气加热室26，空气冷凝室23底部设有冷凝水积水腔，冷凝水积水腔连接有冷凝水排水管25，冷凝水排水管25上装有冷凝水控制阀24，空气冷凝室23的进风口通过空气管路21与蒸发塔11的顶部连通，空气冷凝室23的出风口通过空气管路21与空气加热室26的进风口连通，空气加热室26的出风口通过空气管路21与蒸发塔11连通且连通点位于喷雾头17下方；空气循环装置中装有热泵，且热泵的蒸发器位于空气冷凝室23内，热泵的冷凝器位于空气加热室26内。

浓缩过饱和液体固液分离装置涉及过滤管路31，过滤管路31上装有过滤泵32和固液分离器33。固形物从固形物排放口34排出。

本设备还可进一步这样：固液分离器入液端设置水冷室，水冷室与冷凝水排水管连通。

Claims

1.一种空气接触循环废水的浓缩分离设备，其特征在于该设备由废水母液循环雾化装置、空气循环装置和浓缩过饱和液体固液分离装置三部分构成，其中：

废水母液循环雾化装置涉及底部为母液池（12）的蒸发塔（11），母液池（12）上连接有母液注入管（13），母液注入管（13）上装有母液控制阀（14），在蒸发塔（11）内中部分布有一个或多个喷雾头（17），喷雾头（17）与喷雾管路（16）连接，喷雾管路（16）上装有循环泵（15），循环泵（15）的取水口位于母液池（12）内；

空气循环装置涉及空气管路（21），空气管路（21）上装有风机（22）、带进风口和出风口的空气冷凝室（23）、带进风口和出风口的空气加热室（26），空气冷凝室（23）底部设有冷凝水积水腔，冷凝水积水腔连接有冷凝水排水管（25），冷凝水排水管（25）上装有冷凝水控制阀（24），空气冷凝室（23）的进风口通过空气管路（21）与蒸发塔（11）的顶部连通，空气冷凝室（23）的出风口通过空气管路（21）与空气加热室（26）的进风口连通，空气加热室（26）的出风口通过空气管路（21）与蒸发塔（11）连通且连通点位于喷雾头（17）下方；

浓缩过饱和液体固液分离装置涉及过滤管路（31），过滤管路（31）上装有过滤泵（32）和固液分离器（33）。

2.根据权利要求1所述的空气接触循环废水的浓缩分离设备，其特征在于蒸发塔（11）内位于喷雾头（17）上方处装有除雾器（18）。

3.根据权利要求1所述的空气接触循环废水的浓缩分离设备，其特征在于空气循环装置中装有热泵，且热泵的蒸发器位于空气冷凝室（23）内，热泵的冷凝器位于空气加热室（26）内。

4.根据权利要求1所述的空气接触循环废水的浓缩分离设备，其特征在于在固液分离器（33）入液端还可以设置水冷室，水冷室与冷凝水排水管（25）连通。