CN115465989A - 一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统及方法，系统包括：用于向系统内鼓入空气的鼓风机；用于对待处理废水进行预热的预热器；用于使预热后废水进一步蒸发的蒸发器；用于收集蒸发产水的冷凝器；用于对蒸发后饱和浓缩液进一步减量化的结晶器；用于将结晶盐分进行固液分离的离心机；所述的鼓风机向系统内鼓入空气，空气从预热器进入，经蒸发器、冷凝器后排出，空气也从结晶器进入并回到鼓风机；待处理废水在所述的预热器内预热后进入蒸发器浓缩，溶液达到饱和状态后流至结晶器，在结晶器内进一步浓缩析出结晶盐分，析出的结晶盐分进入离心机进行分离。与现有技术相比，本发明避免了负压系统带来的问题，使得出水水质好，投资成本低，设备长期稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统及方法。
背景技术
制药废水大多数具有有机物浓度高、色度高、含难降解和对微生物有毒性的物质、水质成分复杂、可生化性差等特点。当使用常规的物化、生化工艺无法满足处理要求时，多采用蒸发结晶工艺进行预处理。现有蒸发结晶技术处理高浓高有机废水一般采用多效蒸发器和机械式蒸汽再压缩蒸发器，但是，现有技术原理均采用在负压下降低溶液的沸点，来实现低温蒸发。因此负压的操作条件导致设备的材质需要耐负压的金属材质，常用的有钛、哈氏合金、石墨等，造价大。
发明内容
本发明的目的是提供一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统，包括：
用于向系统内鼓入空气的鼓风机；
用于对待处理废水进行预热的预热器；
用于使预热后废水进一步蒸发的蒸发器；
用于收集蒸发产水的冷凝器；
用于对蒸发后饱和浓缩液进一步减量化的结晶器；
用于将结晶盐分进行固液分离的离心机；
所述的鼓风机向系统内鼓入空气，空气从预热器进入，经蒸发器、冷凝器后排出，空气也从结晶器进入并回到鼓风机；
待处理废水在所述的预热器内预热后进入蒸发器浓缩，溶液达到饱和状态后流至结晶器，在结晶器内进一步浓缩析出结晶盐分，析出的结晶盐分进入离心机进行分离。
优选地，所述的预热器连接有第二能量回收器，蒸发器出水的热量作为第二能量回收器的热源，第二能量回收器热侧出水从冷凝器的顶部喷下。
进一步优选地，所述的蒸发器连接有第一加热器，预热器连接有第一能量回收器，第一加热器热侧出水作为第一能量回收器的热源。
更进一步优选地，所述的结晶器连接有第二加热器，第二加热器热侧出水作为第一能量回收器的热源。
优选地，所述的结晶器与离心机之间设有固液分离器。
进一步优选地，所述的固液分离器为固液分离器为旋流分离器。
优选地，所述的离心机的上清母液循环至结晶器内，当离心机的上清母液达到足够的浓度时，间歇排放母液。
进一步优选地，所述的结晶器与离心机之间设有循环泵。
优选地，所述的预热器、蒸发器和冷凝器为柱状塔体，直径为0.6-4m、高度6-10m，预热器和蒸发器内含填料。
一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶方法，采用上述系统进行。
优选地，所述的高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶方法，包括以下步骤：
S1：鼓风处理：采用鼓风机分别对蒸发器和结晶器进行鼓风，通过空气带走水分，实现水分的转移；
S2：预热处理：待处理废水进入预热器加热；
S3：蒸发处理：废水进行预热处理后进入蒸发器，通过蒸汽加热使溶液蒸发，70-80％的水分随着空气进入冷凝器；
S4：结晶处理：蒸发至饱和状态的浓缩液进入结晶器，在结晶器里进一步蒸发，盐分进入离心机进行固液分离，离心上清母液进一步回流至结晶器内。
优选地，待处理废水预热后的温度为70-75℃；蒸发器及结晶器内温度低于沸腾温度。
现有技术原理均采用在负压下降低溶液的沸点，来实现低温蒸发。负压的操作条件导致设备的材质需要耐负压的金属材质，常用的有钛、哈氏合金、石墨等，造价大。现有技术蒸发时溶液均处理沸腾状态，此时会产生大量的硬垢，随着强制循环包裹换热器材料，影响了热量传递，使得蒸发效率降低。现有技术在溶液沸腾时，易产生泡沫，泡沫进入冷凝相，使得出水水质差。多效蒸发技术需要大功率的真空泵，且真空泵易容溶液溶剂的影响。机械式蒸汽再压缩蒸发器需要大功率蒸汽压缩机，投资巨大。本发明采用正压蒸发的方式，避免了负压系统带来的问题，使得出水水质好，投资成本低，设备长期稳定运行。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明采用正压蒸发的方式，不需要常规蒸发的需要提供蒸发动力的真空发生设备；
2.本发明蒸发结晶系统均属于正压系统，因此设备塔体可选用耐高温，耐腐蚀的塑料材质；
3.本发明蒸发温度在70-80℃，系统内未发生沸腾，不易发生由于剧烈的沸腾相变界面产生硬垢；
4.本发明结晶器系统通过循环泵的作用，使得结晶液呈湍流状态，有效避免了晶体团聚的现象；
5.本发明结晶系统设置旋流分离器，可梳理结晶液的流场分布，使得颗粒物、粘度大的物质沉积在旋流器内，避免了粘度和固体颗粒对换热器的影响，其次，固液分离器及时分离出盐分，促进了盐分在结晶器内的连续结晶；
6.本发明离心上清液进一步返回至结晶器，有效的降低了母液委外量；
7.本发明系统内设备热量回收装置，分别回收产水的热量和蒸汽冷凝水的热量，有效的降低能耗30-50％；
8.本发明以风带走水分的方式设计了高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统，通过正压的方式避免了负压蒸发产生的问题，通过热量回收的方式降低了能耗，通过内循环的方式有效的控制蒸发速率和结晶盐分的析出。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图；
图中：1-鼓风机，2-预热器，3-蒸发器，4-冷凝器，5-结晶器，6-离心机，7-第二能量回收器，8-第一加热器，9-第一能量回收器，10-第二加热器，11-固液分离器，12-进液泵，13-第一循环泵，14-第二循环泵，15-第三循环泵，16-第四循环泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统，如图1所示，包括鼓风机1、预热器2、蒸发器3、结晶器5和离心机6，鼓风机1用于向系统内鼓入空气，预热器2用于对从进液泵12进入的待处理废水进行预热，蒸发器3用于使预热后废水进一步蒸发，冷凝器4用于收集蒸发产水，结晶器5用于对蒸发后饱和浓缩液进一步减量化，离心机6用于将结晶盐分进行固液分离，
一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶方法，采用上述系统进行，包括以下步骤：
S1：鼓风处理：采用鼓风机1分别对蒸发器3和结晶器5进行鼓风，通过空气带走水分，实现水分的转移；
S2：预热处理：待处理废水进入预热器2加热；
S3：蒸发处理：废水进行预热处理后进入蒸发器3，通过蒸汽加热使溶液蒸发，70-80％的水分随着空气进入冷凝器4；
S4：结晶处理：蒸发至饱和状态的浓缩液进入结晶器5，在结晶器5里进一步蒸发，盐分进入离心机6进行固液分离，离心上清母液进一步回流至结晶器5内。
实施例2
一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统，预热器2连接有第一能量回收器9和第二能量回收器7，蒸发器3连接有第一加热器8，结晶器5连接有第二加热器10，在结晶器5与离心机6之间设有固液分离器11。
系统内设有多个循环泵，在预热器2和能量回收器之间的管路上设有第一循环泵13，在蒸发器3与第一加热器8之间的管路上设有第二循环泵14，在冷凝器4和能量回收器之间的管路上设有第三循环泵15，在结晶器5与离心机6之间的管路上设有第四循环泵16。其余与实施例1相同。
实施例3
一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统，如图1所示，包括鼓风机1、预热器2、蒸发器3、冷凝器4、结晶器5、离心机6、第二能量回收器7、第一加热器8、第一能量回收器9、第二加热器10和固液分离器11，
本发明方案通过鼓风机1向系统内鼓入空气，通过空气在不同温度下的含湿率不同，通过热空气带走水分的蒸发方式使得废水在预热器2中升温，升温后的溶液通过连通管继续在蒸发器3中浓缩，达到结晶饱和状态后，出水的热量作为第二能量回收器7的热源，将原水(即废水)加热，热侧出水从冷凝器4的顶部喷下，达到降温冷凝的目的，当溶液达到饱和时，从蒸发器3底部排出浓缩液至结晶器5，进一步通过正压蒸发结晶的方式，料液在结晶器5内进一步浓缩析出结晶盐分，析出的盐分通过固液分离器11进入离心机6进行分离，离心机6的上清母液进一步循环至结晶器5内，当离心机6的上清达到足够的浓度时，间歇排放母液。
鼓风系统采用鼓风机1，为蒸发器3和结晶器5提供所需要的风，进风从预热器2的底部进入，依次经过蒸发器3、冷凝器4后从冷凝器4顶部排出(优选操作为空气从鼓风机1到预热器2底部，预热器2顶到蒸发器3底部，蒸发器3顶到冷凝器4底，冷凝器4顶出风)，鼓风机1也为结晶器5供风，结晶器5顶的出风回到鼓风机1进，结晶器5顶的温度较高，这部分能量回收给预热器2用。
预热器2、蒸发器3、冷凝器4为柱状塔体，直径为0.6-4m、高度6-10m，材质为高分子材料或玻璃钢、金属等耐腐蚀材料。
预热器2、蒸发器3内含填料，巨大的表面积为进风和进水的接触提供条件，有利于加快蒸发。填料可选用球状圆形填料的波纹填料，材质可选用PPH、FRPP、PVDF、金属等。
冷凝器4收集到的出水作为第二能量回收器7的热源，对原水进行预热，可降低20-50％的热量。
第一加热器8和第二加热器10的热源可以为生蒸汽、二次蒸汽、高温烟气等，其热侧出水可作为第一能量回收器9的热源，进一步加热原水。
结晶器5为锥状桶体，直径为2-5m、高度6-10m，材质为玻璃钢、钢衬四氟、搪玻璃等。
原水预热后的温度优选为70-75℃。
蒸发器3及结晶器5内温度低于沸腾温度。
原水通过蒸发工艺后可浓缩4-8倍，通过结晶器5后可进一步浓缩1.5-3倍。
一种难降解工业废水的蒸发结晶方法，采用上述系统进行，包括如下步骤：
1)鼓风处理：分别对蒸发器3和结晶器5进行鼓风，通过空气带走水分，实现水分的转移；
2)预热处理：待处理废水经进液泵12进入预热器2，通过能量回收器对原水进行加热；
3)蒸发处理：废水进行预热处理后进入蒸发器3，通蒸汽加热使溶液最大量的蒸发，70-80％的水分随着空气进入冷凝器4，蒸汽冷凝水随着冷凝管道作为第二能量回收器7的热源继续利用；
4)结晶处理：蒸发至饱和状态的浓缩液进入结晶器5，在结晶器5里进一步蒸发，盐分通过固液分离器11进入离心机6进行固液分离，离心上清母液进一步回流至结晶器5内，第二加热器10的蒸汽冷凝水随着冷凝管道作为第一能量回收器9的热源继续利用，结晶后产生的盐分可进一步干化或者委外处理。
实施例4
一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶方法，采用上述系统进行。设备处理量1t/h，30℃，浓度为10％的氯化钠，氯化镁，有机物含量5％的废水。
控制蒸发鼓风量为1500-2000m3/h结晶器鼓风量为200-500m3/h，通过预热器后的温度为75℃，热源为蒸发和结晶系统回用的蒸汽冷凝水和蒸发系统的冷凝水的潜热；预热后的盐水进入蒸发器，热源为生蒸汽，控制蒸发器内温度为85℃，原液在蒸发器内可浓缩4倍达到饱和状态。浓缩液进入结晶器，热源为生蒸汽，控制结晶器内温度为95℃，溶液在结晶器内析出盐分，盐分通过固液分离器进入离心机，从离心机出来的湿料含水率3％，离心机上清回流至结晶器，最终在结晶器内浓缩2倍，
系统总蒸汽耗量为0.4-0.6t蒸汽/t水，最终可达到8倍的浓缩，最终母液量为0.125t/h。
实施例5
一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶方法，采用上述系统进行。设备处理量0.5t/h，30℃，30℃，浓度为20％的重油废水。
控制蒸发鼓风量为500-1000m3/h，结晶器鼓风量为200-500m3/h，通过预热器后的温度为75℃，热源为蒸发和结晶系统回用的蒸汽冷凝水和蒸发系统的冷凝水的潜热；预热后的盐水进入蒸发器，控制蒸发器内温度为85℃，原液在蒸发器内可浓缩2倍达到饱和状态。浓缩液进入结晶器，控制结晶器内温度为95℃，溶液在结晶器内析出盐分，盐分通过固液分离器进入离心机，从离心机出来的湿料含水率3％，离心机上清回流至结晶器，最终在结晶器内浓缩2倍。
系统总蒸汽耗量为0.4-0.6t蒸汽/t水，最终可达到4倍的浓缩，最终母液量为0.125t/h。
实施例6
一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶方法，采用上述系统进行。设备处理量2t/h，30℃，浓度为5％的溴化钾废水。
控制蒸发鼓风量为4000-6000m3/h,结晶器鼓风量为300-600m3/h，通过预热器后的温度为75℃，热源为蒸发和结晶系统回用的蒸汽冷凝水和蒸发系统的冷凝水的潜热；预热后的盐水进入蒸发器，控制蒸发器内温度为85℃，原液在蒸发器内可浓缩6倍达到饱和状态。30％的溴化钾浓缩液进入结晶器，控制结晶器内温度为95℃，溶液在结晶器内析出盐分，盐分通过固液分离器进入离心机，从离心机出来的湿料含水率3％，离心机上清回流至结晶器，最终在结晶器内浓缩6倍。
系统总蒸汽耗量为0.4-0.6t蒸汽/t水，最终可达到12倍的浓缩，最终母液量为0.17t/h。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统，其特征在于，包括：
用于向系统内鼓入空气的鼓风机(1)；
用于对待处理废水进行预热的预热器(2)；
用于使预热后废水进一步蒸发的蒸发器(3)；
用于收集蒸发产水的冷凝器(4)；
用于对蒸发后饱和浓缩液进一步减量化的结晶器(5)；
用于将结晶盐分进行固液分离的离心机(6)；
所述的鼓风机(1)向系统内鼓入空气，空气从预热器(2)进入，经蒸发器(3)、冷凝器(4)后排出，空气也从结晶器(5)进入并回到鼓风机(1)；
待处理废水在所述的预热器(2)内预热后进入蒸发器(3)浓缩，溶液达到饱和状态后流至结晶器(5)，在结晶器(5)内进一步浓缩析出结晶盐分，析出的结晶盐分进入离心机(6)进行分离。
2.根据权利要求1所述的高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统，其特征在于，所述的预热器(2)连接有第二能量回收器(7)，蒸发器(3)出水的热量作为第二能量回收器(7)的热源，第二能量回收器(7)热侧出水从冷凝器(4)的顶部喷下。
3.根据权利要求2所述的高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统，其特征在于，所述的蒸发器(3)连接有第一加热器(8)，预热器(2)连接有第一能量回收器(9)，第一加热器(8)热侧出水作为第一能量回收器(9)的热源。
4.根据权利要求3所述的高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统，其特征在于，所述的结晶器(5)连接有第二加热器(10)，第二加热器(10)热侧出水作为第一能量回收器(9)的热源。
5.根据权利要求1所述的高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统，其特征在于，所述的结晶器(5)与离心机(6)之间设有固液分离器(11)。
6.根据权利要求1所述的高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统，其特征在于，所述的离心机(6)的上清母液循环至结晶器(5)内，当离心机(6)的上清母液达到足够的浓度时，间歇排放母液。
7.根据权利要求1所述的高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶系统，其特征在于，所述的预热器(2)、蒸发器(3)和冷凝器(4)为柱状塔体，直径为0.6-4m、高度6-10m，预热器(2)和蒸发器(3)内含填料。
8.一种高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶方法，其特征在于，采用如权利要求1～7任一项所述的系统进行。
9.根据权利要求8所述的高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：鼓风处理：采用鼓风机(1)分别对蒸发器(3)和结晶器(5)进行鼓风，通过空气带走水分，实现水分的转移；
S2：预热处理：待处理废水进入预热器(2)加热；
S3：蒸发处理：废水进行预热处理后进入蒸发器(3)，通过蒸汽加热使溶液蒸发，70-80％的水分随着空气进入冷凝器(4)；
S4：结晶处理：蒸发至饱和状态的浓缩液进入结晶器(5)，在结晶器(5)里进一步蒸发，盐分进入离心机(6)进行固液分离，离心上清母液进一步回流至结晶器(5)内。
10.根据权利要求9所述的高盐高有机制药废水的正压蒸发结晶方法，其特征在于，待处理废水预热后的温度为70-75℃；蒸发器(3)及结晶器(5)内温度低于沸腾温度。
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