CN113562914A - 高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置，解决了现有技术中目前采用的方法实际使用中能耗都很高，虽然机械压缩式蒸发浓缩系统已有了较大的改善，但仍给企业废水处理造成了很大的支出负担，并且设备在高温下运行，而硫酸铵在高温下具有较强的腐蚀性，对系统的维护和保养也有较高的要求的问题。高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置，包括原料罐、蒸馏水预热器、蒸汽预热器、蒸馏水罐、降膜换热器、降膜分离器、压缩机、循环水预冷器、冷冻母液预冷器。本发明能耗低、设备投资小，降膜换热器效率高，蒸发浓缩阶段只浓缩不结晶，减少物料堵管风险，操作简单，低温蒸发，便于选材，节能降耗。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置。
背景技术
硫酸铵的用途极为广泛：主要用作肥料，适用于各种土壤和作物；还可用于纺织、皮革、医药等方面；食用硫酸铵由工业硫酸铵加入蒸馏水溶解后，加入除砷剂和除重金属剂进行溶液净化、过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离、干燥制得，用作食品添加剂、面团调节剂、酵母养料。
很多行业涉及使用和产生硫酸铵废水，比如硫酸法生产钛白粉的工艺中使用硫酸铵，产生硫酸铵废水；锂电池回收行业中产生硫酸铵废水；医药生产行业中也会产生硫酸铵废水。目前，硫酸铵废水的处理主要采用加热蒸发水分的方法，较为常用的有多效蒸发浓缩和机械压缩式蒸发浓缩系统。
但是，目前采用的方法实际使用中能耗都很高，虽然机械压缩式蒸发浓缩系统已有了较大的改善，但仍给企业废水处理造成了很大的支出负担，并且设备在高温下运行，而硫酸铵在高温下具有较强的腐蚀性，对系统的维护和保养也有较高的要求。
发明内容
本发明的目的是提供高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置，解决了现有技术中目前采用的方法实际使用中能耗都很高，虽然机械压缩式蒸发浓缩系统已有了较大的改善，但仍给企业废水处理造成了很大的支出负担，并且设备在高温下运行，而硫酸铵在高温下具有较强的腐蚀性，对系统的维护和保养也有较高的要求的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置，包括原料罐、蒸馏水预热器、蒸汽预热器、蒸馏水罐、降膜换热器、降膜分离器、压缩机、循环水预冷器、冷冻母液预冷器、强制循环冷却器、OLSO结晶器、冷冻机组、稠厚器、离心机和母液罐。
优选的，所述原料罐和蒸馏水预热器之间设置有原料泵，所述原料泵的输入端与原料罐的出料口连通，所述原料泵的输出端与蒸馏水预热器的进料管连通。
优选的，所述蒸汽预热器的一端与蒸馏水预热器连通，所述蒸汽预热器的另一端与降膜换热器连通，所述蒸馏水预热器远离原料罐的一端通过蒸馏水泵与蒸馏水罐连通。
优选的，所述降膜分离器安装在降膜换热器的一侧，所述压缩机的两端分别与降膜分离器和降膜换热器连接，所述降膜换热器的一侧设置有降膜循环泵。
优选的，所述降膜换热器与所述循环水预冷器之间设置有浓缩出料泵，所述浓缩出料泵的输入端与降膜换热器的出料口连通，所述浓缩出料泵的输出端与循环水预冷器的进料口连通。
优选的，所述循环水预冷器与冷冻母液预冷器连通，所述冷冻母液预冷器与强制循环冷却器连通，所述强制循环冷却器与冷冻机组通过辅助强制循环泵相互连通。
优选的，所述强制循环冷却器与OLSO结晶器相连通，所述OLSO结晶器的一端设置有强制循环泵，另一端设置有晶浆泵，所述晶浆泵的输出端与稠厚器连通，所述稠厚器的出料口连通有离心机，所述离心机的一侧设置有母液罐，所述母液罐的出料口连通有母液泵。
本发明至少具备以下有益效果：
生产产生的硫酸铵废水约10％浓度，由进料泵打入蒸馏水预热器3、蒸汽预热器4分别与系统蒸发产生的蒸馏水和饱和鲜蒸汽预热达到蒸发温度后，进入降膜换热器8进行蒸发浓缩，蒸发浓缩4倍后，约40％的硫酸铵废水排出蒸发系统，此时硫酸铵废水为接近饱和结晶状态，高温的硫酸铵废水溶液打出蒸发系统，进入循环水预冷器12、冷冻结晶系统产生的母液进行预冷，预冷后硫酸铵溶液进入一级强制循环冷却器15，约40％浓度硫酸铵废水溶液在强制循环冷却器15中，循环并与壳程中冷冻液进行热量交换，降温至-20℃后进入OLSO结晶器16中结晶，OLSO结晶器16中结晶颗粒打入稠厚器20进行增稠，再从稠厚器20底部进入离心机21进行固液分离，得到硫酸铵盐固体和冷冻母液，冷冻母液经过与浓缩液换热后，返回蒸发浓缩系统继续蒸发浓缩，蒸发浓缩段采用MVR降膜换热器，能耗低、设备投资小，降膜换热器效率高，蒸发浓缩阶段只浓缩不结晶，减少物料堵管风险，操作简单，低温蒸发，便于选材，节能降耗。
本发明还具备以下有益效果：
冷冻结晶收率高，硫酸铵结晶晶体较大，品质高，连续冷冻结晶，操作稳定，设计灵活，规格齐全，实用针对性强，节约资金，市场需求量大，如今新能源行业大力发展，硫酸铵废水是电池回收生产工艺中主要废水之一。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明处理流程示意图。
图中：1、原料罐；2、原料泵；3、蒸馏水预热器；4、蒸汽预热器；5、蒸馏水泵；6、蒸馏水罐；7、降膜循环泵；8、降膜换热器；9、降膜分离器；10、压缩机；11、浓缩出料泵；12、循环水预冷器；13、冷冻母液预冷器；14、强制循环泵；15、强制循环冷却器；16、OLSO结晶器；17、辅助强制循环泵；18、冷冻机组；19、晶浆泵；20、稠厚器；21、离心机；22、母液罐；23、母液泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
参照图1，高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置，包括原料罐1、蒸馏水预热器3、蒸汽预热器4、蒸馏水罐6、降膜换热器8、降膜分离器9、压缩机10、循环水预冷器12、冷冻母液预冷器13、强制循环冷却器15、OLSO结晶器16、冷冻机组18、稠厚器20、离心机21和母液罐22。
根据上述实施例可知：生产产生的硫酸铵废水约10％浓度，由进料泵打入蒸馏水预热器3、蒸汽预热器4分别与系统蒸发产生的蒸馏水和饱和鲜蒸汽预热达到蒸发温度后，进入降膜换热器8进行蒸发浓缩，蒸发浓缩4倍后，约40％的硫酸铵废水排出蒸发系统，此时硫酸铵废水为接近饱和结晶状态，高温的硫酸铵废水溶液打出蒸发系统，进入循环水预冷器12、冷冻结晶系统产生的母液进行预冷，预冷后硫酸铵溶液进入一级强制循环冷却器15，约40％浓度硫酸铵废水溶液在强制循环冷却器15中，循环并与壳程中冷冻液进行热量交换，降温至-20℃后进入OLSO结晶器16中结晶，OLSO结晶器16中结晶颗粒打入稠厚器20进行增稠，再从稠厚器20底部进入离心机21进行固液分离，得到硫酸铵盐固体和冷冻母液，冷冻母液经过与浓缩液换热后，返回蒸发浓缩系统继续蒸发浓缩，蒸发浓缩段采用MVR降膜换热器，能耗低、设备投资小，降膜换热器效率高，蒸发浓缩阶段只浓缩不结晶，减少物料堵管风险，操作简单，低温蒸发，便于选材，节能降耗。
实施例二：
参照图1，原料罐1和蒸馏水预热器3之间设置有原料泵2，原料泵2的输入端与原料罐1的出料口连通，原料泵2的输出端与蒸馏水预热器3的进料管连通，蒸汽预热器4的一端与蒸馏水预热器3连通，蒸汽预热器4的另一端与降膜换热器8连通，蒸馏水预热器3远离原料罐1的一端通过蒸馏水泵5与蒸馏水罐6连通，降膜分离器9安装在降膜换热器8的一侧，压缩机10的两端分别与降膜分离器9和降膜换热器8连接，降膜换热器8的一侧设置有降膜循环泵7，降膜换热器8与循环水预冷器12之间设置有浓缩出料泵11，浓缩出料泵11的输入端与降膜换热器8的出料口连通，浓缩出料泵11的输出端与循环水预冷器12的进料口连通，循环水预冷器12与冷冻母液预冷器13连通，冷冻母液预冷器13与强制循环冷却器15连通，强制循环冷却器15与冷冻机组18通过辅助强制循环泵17相互连通，强制循环冷却器15与OLSO结晶器16相连通，OLSO结晶器16的一端设置有强制循环泵14，另一端设置有晶浆泵19，晶浆泵19的输出端与稠厚器20连通，稠厚器20的出料口连通有离心机21，离心机21的一侧设置有母液罐22，母液罐22的出料口连通有母液泵23，冷冻结晶收率高，硫酸铵结晶晶体较大，品质高，连续冷冻结晶，操作稳定，设计灵活，规格齐全，实用针对性强，节约资金，市场需求量大，如今新能源行业大力发展，硫酸铵废水是电池回收生产工艺中主要废水之一。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置，其特征在于，包括原料罐(1)、蒸馏水预热器(3)、蒸汽预热器(4)、蒸馏水罐(6)、降膜换热器(8)、降膜分离器(9)、压缩机(10)、循环水预冷器(12)、冷冻母液预冷器(13)、强制循环冷却器(15)、OLSO结晶器(16)、冷冻机组(18)、稠厚器(20)、离心机(21)和母液罐(22)。
2.根据权利要求1所述的高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置，其特征在于，所述原料罐(1)和蒸馏水预热器(3)之间设置有原料泵(2)，所述原料泵(2)的输入端与原料罐(1)的出料口连通，所述原料泵(2)的输出端与蒸馏水预热器(3)的进料管连通。
3.根据权利要求1所述的高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置，其特征在于，所述蒸汽预热器(4)的一端与蒸馏水预热器(3)连通，所述蒸汽预热器(4)的另一端与降膜换热器(8)连通，所述蒸馏水预热器(3)远离原料罐(1)的一端通过蒸馏水泵(5)与蒸馏水罐(6)连通。
4.根据权利要求1所述的高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置，其特征在于，所述降膜分离器(9)安装在降膜换热器(8)的一侧，所述压缩机(10)的两端分别与降膜分离器(9)和降膜换热器(8)连接，所述降膜换热器(8)的一侧设置有降膜循环泵(7)。
5.根据权利要求1所述的高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置，其特征在于，所述降膜换热器(8)与所述循环水预冷器(12)之间设置有浓缩出料泵(11)，所述浓缩出料泵(11)的输入端与降膜换热器(8)的出料口连通，所述浓缩出料泵(11)的输出端与循环水预冷器(12)的进料口连通。
6.根据权利要求5所述的高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置，其特征在于，所述循环水预冷器(12)与冷冻母液预冷器(13)连通，所述冷冻母液预冷器(13)与强制循环冷却器(15)连通，所述强制循环冷却器(15)与冷冻机组(18)通过辅助强制循环泵(17)相互连通。
7.根据权利要求6所述的高浓度硫酸铵废水浓缩冷冻结晶装置，其特征在于，所述强制循环冷却器(15)与OLSO结晶器(16)相连通，所述OLSO结晶器(16)的一端设置有强制循环泵(14)，另一端设置有晶浆泵(19)，所述晶浆泵(19)的输出端与稠厚器(20)连通，所述稠厚器(20)的出料口连通有离心机(21)，所述离心机(21)的一侧设置有母液罐(22)，所述母液罐(22)的出料口连通有母液泵(23)。
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