CN112919718A - 一种低温常压双效蒸发高盐废水装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温常压双效蒸发高盐废水装置及其处理方法，该装置包括废液池、过滤器、废液加入泵、二级蒸发装置、废液加热装置、热废液加入泵、一级蒸发装置、固液分离器、蒸汽冷凝装置、循环风机、吸收装置。本发明将高盐废水加热至50~80℃，经循环蒸发水泵送至蒸发装置内，流经蒸发室内的填料，形成水膜，与湿空气混合，形成水蒸汽，与另一方向风机送来的风充分接触，被风带走水分后，流经吸收系统吸附掉部分挥发性有机物，进入冷凝装置，完成废水的蒸发与冷凝，盐浓度不断增大并形成结晶，通过固液分离器分离出结晶的盐。由于运行温度较低，具有不易结垢和不易堵塞系统，操作方便、能耗低的特点，易实现工业化。
Description
技术领域
本发明属于高盐废水处理技术领域，具体涉及一种低温常压双效蒸发高盐废水装置及其处理方法。
背景技术
高盐废水是指总含盐质量分数至少1%的废水，其主要来自于化工厂及石油和天然气加工等，其所含盐类物质多为Cl-、SO4 2-、Na+、Ca2+等盐类物质，这些离子浓度过高，会对微生物产生抑制和毒害作用，严重污染环境，其治理问题也日益受到人们的重视。
传统的生物技术虽然在处理高盐废水中有较广泛的应用，但由于高盐废水盐度过高，会改变微生物细胞的渗透压，抑制微生物细胞生长，破坏其代谢功能和降解能力，影响生物处理效率和生物系统稳定性的弊端。物理法和化学法由于高成本和二次污染的潜在影响，在高盐废水的处理过程中，也存在很多实际应用的困难。多效蒸发器（MED）和机械式蒸汽再压缩技术（MVR）要求更高的温度，热交换表面积大，极易结垢。因运行温度过高，结垢和腐蚀问题明显，需要定期清洗，维护和运行成本过高。另外，MED和MVR因蒸发温度过高，不能用于处理温敏性物质。
发明内容
针对现有技术中处理高盐废水过程中存在的处理效率低、稳定性差及高温处理过程温度高、容易结垢、能耗高的问题，本发明提供了一种低温常压双效蒸发高盐废水装置及其处理方法，在处理高盐废水过程中低温不结垢，具有防止阻垢和堵塞，高效节能的特点，容易实现工业化利用。
本发明通过以下技术方案实现：
一种低温常压双效蒸发高盐废水装置包括废液池、过滤器、废液加入泵、二级蒸发装置、废液加热装置、热废液加入泵、一级蒸发装置、固液分离器、蒸汽冷凝装置、循环风机、吸收装置；
所述的废液池的输出端与过滤器的输入端连接，过滤器输出端与废液加入泵的输入端连接，废液加入泵的输出端与二级蒸发装置的输入端连接，二级蒸发装置的蒸汽输出端与吸收装置的输入端连接，吸收装置的的料液输出端与废液加热装置的输入端连接，二级蒸发装置的料液输出端与废液加热装置的输入端连接，废液加热装置的输出端与热废液加入泵的输入端连接，热废液加入泵的输出端与一级蒸发装置的输入端连接，一级蒸发装置的蒸汽输出端与二级蒸发装置的蒸汽输入端连接，一级蒸发装置的出水端与固液分离器的输入端连接，固液分离器的废液输出端与废液加热装置输入端连接，蒸汽冷凝装置的蒸汽输出端与循环风机的输入端连接，循环风机的输出端与一级蒸发装置的蒸汽输入端连接。
进一步地，所述的固液分离器下端设置有固体输出口A和浓缩废液输出口B；所述的蒸汽冷凝装置设置有液体输出口C，所述的二级蒸发装置设置有冷凝液输出口D。
进一步地，所述的废液池设置有液位计；所述的废液加热装置设置有液位显示计和温度显示计；所述的一级蒸发装置、二级蒸发装置和蒸汽冷凝装置设置有温度显示计和压力显示计。
进一步地，所述的废液加热装置为电加热方式，设置有保温层。
进一步地，所述的一级蒸发装置和二级蒸发装置蒸发室内装有片状或波纹填料；所述的吸收装置内填充有吸附剂。
进一步地，所述的一级蒸发装置和二级蒸发装置上方装有除雾器。
本发明中，所述的低温常压双效蒸发高盐废水装置的使用方法，该低温常压双效蒸发高盐废水装置循环运转，具体包括以下步骤：
步骤1：废液池中的高盐废水经过滤器过滤后，由废液加入泵加入至二级蒸发装置，利用一级蒸发装置产生的蒸汽对高盐废水进行加热，高盐废水自上而下进入二级蒸发装置内的蒸发室内，热交换后产生的高盐废水浓缩液进入废液加热装置，一级蒸发装置进入二级蒸发装置内的冷凝的蒸汽经冷凝液输出口D排出，产生的水蒸气和/或挥发性有机物进入吸收装置；
步骤2：由二级蒸发装置和一级蒸发装置蒸出的水蒸气和/或挥发性有机物进入吸收装置内吸收掉易挥发的有机物或多余的酸/碱后，产生的液体进入废液加热装置，气体经蒸汽冷凝装置冷凝，由冷凝器下端口C收集冷凝液，
步骤3：废液加热装置中的高盐废水加热至50~80℃，由热废液加入泵加入至一级蒸发装置，蒸发后的浓缩液进入固液分离器中，产生的蒸汽进入二级蒸发装置；
步骤4：固液分离器中浓缩的高盐废水，经离心分离，析出的固体由固体输出口A排出，液体进入废液加热装置，当蒸出物很少、蒸发液浓度到达一定值后，由浓缩废液输出口B排出；
步骤5：循环风机分别与蒸汽冷凝装置和一级蒸发装置连接，为系统提供逆流风，使气液逆流接触。
进一步地，所述的废液加入泵和热废液加入泵的速率为2.5L/h。
进一步地，所述的加热后的高盐废水或高盐废水分别从一级蒸发装置和二级蒸发装置顶部喷洒而下。
进一步地，所述的二级蒸发装置中，汽液两相不直接接触，高盐废水走管程，来源于一级蒸发装置的蒸汽走壳程，双方走向为逆向。
本发明将高盐废水加热至50~80℃，经循环蒸发水泵送至蒸发装置内，从蒸发室的顶部喷洒而下，流经蒸发室内的填料，形成水膜，与湿空气混合，液滴表面的水分蒸发形成水蒸汽，与另一方向风机送来的风充分接触，热的液滴表面与风充分接触后，被风带走水分后，流经吸收系统吸附掉部分挥发性有机物，蒸汽流进冷凝装置，完成废水的蒸发与冷凝；在残留蒸发液中，随着蒸发的不断进行，盐浓度不断增大并形成结晶，最终通过固液分离器分离出结晶的盐。由于运行温度较低，具有不易结垢和不易堵塞系统，操作方便、能耗低等特点，不同于目前常见废水的蒸发处理工艺，是一种较为先进、成本低、能耗低，容易实现工业化的方法。
有益效果
（1）本发明低温常压双效蒸发高盐废水装置低温蒸发，无需将高盐废水煮沸，运行温度低，蒸发温度在50-80℃之间，不易产生水垢，蒸发室内的填料，散热性能高，阻力小，可使水滴形成水膜，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移效率和利用率，可处理温敏性高盐废水，产水量和产水水质稳定，采用两级蒸发方式，循环利用热源，能耗降低，规模可调，可自动化运行控制，使用方便；
（2）本发明低温常压双效蒸发高盐废水装置应用范围广，可用于染料、涂料、动物饲养、垃圾渗滤液、石油化工产品、制药、精细化工等行业的高盐废水处理；
（3） 本发明低温常压双效蒸发高盐废水装置增加吸收装置进行等温化学吸收（吸收酸/碱），测试酸碱度，并可添加吸附填料或吸附剂，吸附废液中的挥发性气体，降低对环境的危害。
附图说明
图1是本发明中低温常压双效蒸发高盐废水装置示意图；
图中：1废液池；2过滤器；3废液加入泵；4二级蒸发装置；5废液加热装置；6热废液加入泵；7一级蒸发装置；8固液分离器；9蒸汽冷凝装置；10循环风机；11吸收装置； A 固液分离器固体输出口；B 固液分离器浓缩废液输出口；C 蒸发冷凝装置液体输出口；D 二级蒸发装置冷凝液输出口；
图2是本发明低温常压双效蒸发高盐废水装置处理不同行业废水的TDS去除率和CODcr去除率结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例作详细说明。本案例仅为以本技术发明方案为前提下的详细实施方案和具体操作过程，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的原则内作的任何修改、改进等，均应包含在保护范围内。
图1为本发明中所述的低温常压双效蒸发高盐废水装置，包括废液池1、过滤器2、废液加入泵3、二级蒸发装置4、废液加热装置5、热废液加入泵6、一级蒸发装置7、固液分离器8、蒸汽冷凝装置9、循环风机10、吸收装置11；废液池1输出端与过滤器2输入端连接，过滤器2输出端与废液加入泵3的输入端连接，废液加入泵3的输出端与二级蒸发装置4的输入端连接，二级蒸发装置4的蒸汽输出端与吸收装置11的输入端连接，吸收装置的11的料液输出端与废液加热装置5的输入端连接，二级蒸发装置4的料液输出端与废液加热装置5的输入端连接，废液加热装置5的输出端与热废液加入泵6的输入端连接，热废液加入泵6的输出端与一级蒸发装置7的输入端连接，一级蒸发装置7的蒸汽输出端与二级蒸发装置4的蒸汽输入端连接，一级蒸发装置7的出水端与固液分离器8的输入端连接，固液分离器8的废液输出端与废液加热装置5输入端连接，蒸汽冷凝装置9的蒸汽输出端与循环风机10的输入端连接，循环风机10的输出端与一级蒸发装置7的蒸汽输入端连接。
所述的固液分离器8设置有固体输出口A和浓缩废液输出口B，蒸汽冷凝装置9设置有液体输出口C，二级蒸发装置4设置有冷凝液输出口D，废液池1设置有液位计，废液加热装置5设置有液位显示计和温度显示计，；一级蒸发装置7、二级蒸发装置4和蒸汽冷凝装置9设置有温度显示计和压力显示计。
一级蒸发装置和二级蒸发装置蒸发室内装有片状或波纹PVC填料，填料散热性能高，阻力小，可使水滴形成水膜，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移效率和利用率；所在一级蒸发装置和二级蒸发装置上方装有除雾器，除雾器利用气液两相离心力不同的原理进行分离气相中夹带的小液滴，减少进入冷凝室中的蒸汽中夹带的液沫。
所述的废液加热装置5为电加热方式，加热方式为螺旋管式加热，容器外加保温层，减少热量损失；所述的吸收装置10内填充有吸附剂活性炭，可吸附部分挥发性有机物，可等温化学吸收（吸收酸/碱），测试酸碱度；蒸汽冷凝装置9内采用不锈钢冷却盘管方式，其管程通自来水作冷媒。
固液分离器8依据离心分离原理，用于分离液体中可沉淀固体物，浓缩后的高盐废水加速旋流进入分离室，并根据离心原理，将较重颗粒分离并沉积到集污室，分离出固体颗粒的液体以螺旋状运动，形成涡流由出口排出。固液分离器8本体结构采用碳钢结构，内表面采用高分子材料进行涂层。固液分离器8设计出水及固体排放的三个管道接口，接口采用法兰接口。
所述的循环风机10为系统提供逆流风，达到气液逆流接触的目的。
实施例1
采用图1所装置进行蒸发处理高盐废水的方法包括以下步骤：
步骤1：废液池1中的高盐废水经过滤器2过滤后，由废液加入泵3加入至二级蒸发装置4，利用一级蒸发装置7产生的蒸汽对高盐废水进行加热，加热后的高盐废水经过散热性能高，阻力小的填料后，表面积被扩大形成水膜，高盐废水经喷洒自上而下进入二级蒸发装置4内的蒸发室内，与自下而上的冷空气混合，进行热量和质量的同时传递，形成湿空气（冷空气与高盐废水进行热交换时，温度上升，饱和蒸气压上升，水蒸气含量随温度的上升而上升，将废液中的水分带走）；热交换后产生的高盐废水浓缩液进入蒸发室底部后被螺杆泵送至废液加热装置5进行循环蒸发，直至有饱和盐分析出，一级蒸发装置7进入二级蒸发装置4内的冷凝的蒸汽经冷凝液输出口D排出，在循环风机10的推动作用下，产生的水蒸气和/或挥发性有机物进入吸收装置11；
步骤2：由二级蒸发装置4和一级蒸发装置7蒸出的水蒸气和/或有机物进入吸收装置11内，经等温化学吸收（吸收酸/碱），测试酸碱度，流经活性炭吸附材料，吸收料液中的挥发性有机物，产生的液体进入废液加热装置5，气体经蒸汽冷凝装置9冷凝（含有大量自下而上含有饱和蒸汽水的湿空气与来自自上而下的冷凝水在冷凝装置内进行热质传递，温度降低，饱和蒸气压迅速下降，空气中的饱和含水量迅速下降，导致空气中超过饱和含水量的水蒸气迅速变成液体），冷凝器下端口C收集冷凝液，检测其中CODcr值，达到生化处理水要求后，送至生化处理装置进行处理；蒸汽冷凝装置的空气经循环风机再次吹入蒸发装置吸收水蒸气；
步骤3：废液加热装置5中的高盐废水加热至50-80℃，由热废液加入泵6加入至一级蒸发装置7，在循环风机10风力引力下逐渐蒸发，被浓缩，浓缩后的高盐废水进行固液分离器8中，一级蒸发装置7产生的蒸汽进入二级蒸发装置；
步骤4：一级蒸发装置7高盐废水蒸发后的浓缩液进入固液分离器8，析出的固体由固体输出口A排出，液体进入废液加热装置5，当蒸出物很少、蒸发液浓度到达一定值后，高盐废水浓缩液由浓缩废液输出口B排出，送至有资质的环保部门处理；
步骤5：循环风机10分别与蒸汽冷凝装置9和一级蒸发装置7连接，为系统提供逆流风，使气液逆流接触。
采用上述的装置及方法对高盐废水进行处理，分别选用氯化钠、硫酸钠、氯化铵的甲烷废水和N,N-二甲基乙酰胺废水，其中1为TDS为250000mg/L，CODcr为55000 mg/L的含氯化钠的某高盐废水，2为TDS为37000mg/L，CODcr为9850 mg/L的含硫酸钠的高盐废水，3为TDS为22908mg/L，CODcr为3690 mg/L的含氯化铵的高盐废水，4为TDS为66100mg/L，CODcr为4430 mg/L的分别含有氯化钠、硫酸钠、氯化铵浓度的甲烷废水，5为TDS为464534mg/L，CODcr为5810 mg/L的分别含有氯化钠、硫酸钠、氯化铵浓度的N,N-二甲基乙酰胺废水，运行温度设定在50-80℃，进水量为2.5L/h、循环风速为2m/s，稳定运行180分钟，系统的TDS和CODcr去除率如图2所示，可以看出去除率维持在98%以上。结果表明，该系统具有很好的处理效果，并且为高盐废水减量化排放，以及结晶盐的回收利用提供了研究应用方向。
Claims (10)
1.一种低温常压双效蒸发高盐废水装置，其特征在于，包括废液池（1）、过滤器（2）、废液加入泵（3）、二级蒸发装置（4）、废液加热装置（5）、热废液加入泵（6）、一级蒸发装置（7）、固液分离器（8）、蒸汽冷凝装置（9）、循环风机（10）、吸收装置（11）；
所述的废液池（1）输出端与过滤器（2）输入端连接，过滤器（2）输出端与废液加入泵（3）的输入端连接，废液加入泵（3）的输出端与二级蒸发装置（4）的输入端连接，二级蒸发装置（4）的蒸汽输出端与吸收装置（11）的输入端连接，吸收装置的（11）的料液输出端与废液加热装置（5）的输入端连接，二级蒸发装置（4）的料液输出端与废液加热装置（5）的输入端连接，废液加热装置（5）的输出端与热废液加入泵（6）的输入端连接，热废液加入泵（6）的输出端与一级蒸发装置（7）的输入端连接，一级蒸发装置（7）的蒸汽输出端与二级蒸发装置（4）的蒸汽输入端连接，一级蒸发装置（7）的出水端与固液分离器（8）的输入端连接，固液分离器（8）的废液输出端与废液加热装置（5）输入端连接，蒸汽冷凝装置（9）的蒸汽输出端与循环风机（10）的输入端连接，循环风机（10）的输出端与一级蒸发装置（7）的蒸汽输入端连接。
2.根据权利要求1所述的低温常压双效蒸发高盐废水装置，其特征在于，所述的固液分离器（8）下端设置有固体输出口A和浓缩废液输出口B；所述的蒸汽冷凝装置（9）设置有液体输出口C，所述的二级蒸发装置（4）设置有冷凝液输出口D。
3.根据权利要求1所述的低温常压双效蒸发高盐废水装置，其特征在于，所述的废液池（1）设置有液位计；所述的废液加热装置（5）设置有液位显示计和温度显示计；所述的一级蒸发装置（7）、二级蒸发装置（4）和蒸汽冷凝装置（9）设置有温度显示计和压力显示计。
4.根据权利要求1所述的低温常压双效蒸发高盐废水装置，其特征在于，所述的废液加热装置（5）为电加热方式，设置有保温层。
5.根据权利要求1所述的低温常压双效蒸发高盐废水装置，其特征在于，所述的一级蒸发装置（7）和二级蒸发装置（4）蒸发室内装有片状或波纹填料；所述的吸收装置（11）内填充有吸附剂。
6.根据权利要求1所述的低温常压双效蒸发高盐废水装置，其特征在于，所述的一级蒸发装置（7）和二级蒸发装置（4）上方装有除雾器。
7.一种权利要求1~6任一项所述的低温常压双效蒸发高盐废水装置的处理方法，其特征在于，该低温常压双效蒸发高盐废水装置循环运转，具体包括以下步骤：
步骤1：废液池（1）中的高盐废水经过滤器（2）过滤后，由废液加入泵（3）加入至二级蒸发装置（4），利用一级蒸发装置（7）产生的蒸汽对高盐废水进行加热，高盐废水自上而下进入二级蒸发装置（4）内的蒸发室内，热交换后产生的高盐废水浓缩液进入废液加热装置（5），一级蒸发装置（7）进入二级蒸发装置（4）内的冷凝的蒸汽经冷凝液输出口D排出，产生的水蒸气和/或挥发性有机物进入吸收装置（11）；
步骤2：由二级蒸发装置（4）和一级蒸发装置（7）蒸出的水蒸气和/或挥发性有机物进入吸收装置（11）内吸收掉易挥发的有机物或多余的酸/碱后，产生的液体进入废液加热装置（5），气体经蒸汽冷凝装置（9）冷凝，由冷凝器下端口C收集冷凝液，
步骤3：废液加热装置（5）中的高盐废水加热至50~80℃，由热废液加入泵（6）加入至一级蒸发装置（7），蒸发后的浓缩液进入固液分离器（8）中，产生的蒸汽进入二级蒸发装置（4）；
步骤4：固液分离器（8）中浓缩的高盐废水，经离心分离，析出的固体由固体输出口A排出，液体进入废液加热装置（5），当蒸出物很少、蒸发液浓度到达一定值后，由浓缩废液输出口B排出；
步骤5：循环风机（10）分别与蒸汽冷凝装置（9）和一级蒸发装置（7）连接，为系统提供逆流风，使气液逆流接触。
8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述的废液加入泵和热废液加入泵的速率为2.5L/h。
9.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述的加热后的高盐废水或高盐废水分别从一级蒸发装置（7）和二级蒸发装置（4）顶部喷洒而下。
10.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述的二级蒸发装置（4）中，汽液两相不直接接触，高盐废水走管程，来源于一级蒸发装置（7）的蒸汽走壳程，双方走向为逆向。
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