CN116022826A - 从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置及方法。该装置包括冷却罐，所述冷却罐用于冷却高盐废水来制取硫酸钠晶体，所述冷却罐的底端设有电机，所述冷却罐的内腔底部设有转盘，所述电机与转盘连接且电机用于带动转盘转动，所述冷却罐的底部设有两个以上用来进气的进气孔，进气孔处设有气体与液体单向通过的单向阀；本发明利用自然环境中温度较低且源源不断的冷空气来对高温的高盐废水进行快速冷却，减少了能源的使用，从而降低了生产成本，同时，冷空气被加热后变成热空气，热空气中的热能再次被用于对高盐废水的加热，可对热能做最大程度的利用，且冷却罐内废水与冷空气充分接触，有助于对废水温度的控制。
Description
技术领域
本发明属于加工设备技术领域，具体涉及从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置及方法。
背景技术
高盐废水中分盐结晶过程的分离对象主要是氯化钠和硫酸钠。这是因为废水中的阴离子通常以氯离子和硫酸根离子占绝大多数，一价阳离子则以钠离子为主，二价阳离子经过一系列处理后，也已经在化学软化或离子交换等过程置换成了钠离子。分盐结晶工艺主要有两种思路：一是直接利用废水中不同无机盐的浓度差异和溶解度差异，通过在结晶过程中控制合适的运行温度和浓缩倍数等来实现盐的分离，即通常所说的热法分盐结晶工艺；二是利用氯离子和硫酸根离子的离子半径或电荷特性等的差异，通过膜分离过程在结晶之前实现不同盐之间的分离或富集，再用热法结晶过程得到固体，即膜法分盐结晶工艺。
热法分盐结晶工艺主要包括直接蒸发结晶工艺、盐硝联产分盐结晶工艺和低温结晶工艺。将含有硫酸钠和氯化钠混合盐的高盐废水在较高温度下浓缩至一定程度，然后迅速降温，可以结晶析出大量的十水硫酸钠(芒硝)固体。这就是低温结晶实现分盐的基本原理。该工艺的不足之处在于温度变化区间较大，降温升温过程导致能耗更高。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述背景技术中提出的问题而提供从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置及方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置，包括冷却罐，所述冷却罐用于冷却高盐废水来制取硫酸钠晶体，所述冷却罐的底端设有电机，所述冷却罐的内腔底部设有转盘，所述电机与转盘连接且电机用于带动转盘转动，所述冷却罐的底部设有两个以上用来进气的进气孔，进气孔处设有气体与液体单向通过的单向阀，所述转盘上设有两个以上的通道组，每个通道组包括两个彼此交叉用于进气的气道，所述冷却罐的顶端设有出气管，所述出气管远离冷却罐的一端连接有储气罐。
优选的，所述转盘的顶部中心位置设有驱水机构，驱水机构包括转轴以及安装于转轴上用于带动水流向下移动的螺旋叶片。
优选的，所述冷却罐的内侧壁沿其周向设有两个以上用于控制水流移动方向的竖直方向的扰流板。
优选的，所述出气管处设有扇叶，所述扇叶通过皮带连接有设于冷却罐顶端的主动轮，所述冷却罐的顶端设有两个以上沿其周向布置的从动轮，两个以上的从动轮之间设有同步带，所述主动轮通过同步带带动从动轮转动，所述从动轮的底端设有导杆，所述导杆上设有带动水流上升的螺旋条。
优选的，所述导杆的底端设有打碎气泡的矩形板，所述矩形板位于气道的上方。
优选的，所述矩形板上设有供水流和气泡通过的切割孔。
一种利用上述任一所述从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置进行硫酸钠和氯化钠提取的方法，包括以下步骤：
S1：将高盐废水经过预处理，去除废水中的有机物；
S2：对去除有机物的高盐废水进行加热，然后将加热后的废水通入至冷却罐内；
S3：对冷却罐内通入冷空气，利用冷空气对高温的高盐废水进行快速的制冷，得到硫酸钠晶体，在冷空气与废水进行换热的过程中利用电机带动转盘转动，利用气道的导向作用使得冷空气均匀的分散在废水中，使得冷空气与高温的废水充分接触，经过加热的冷空气被存储在储气罐中；
S4：将S3中剩下的废水通过蒸发结晶的方法得到氯化钠晶体。
本发明的有益效果在于：
本发明利用自然环境中温度较低且源源不断的冷空气来对高温的高盐废水进行快速冷却，减少了能源的使用，从而降低了生产成本，同时，冷空气被加热后变成热空气，热空气中的热能再次被用于对高盐废水的加热，可对热能做最大程度的利用，且冷却罐内废水与冷空气充分接触，有助于对废水温度的控制。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中主动轮和从动轮的位置关系示意图；
图3是本发明中转盘的俯视图；
图4是本发明中A-A处剖视示意图。
图中：1、冷却罐；2、电机；3、转盘；4、进气孔；5、气道；6、出气管；7、储气罐；8、转轴；9、螺旋叶片；10、扰流板；11、扇叶；12、主动轮；13、从动轮；14、同步带；15、导杆；16、螺旋条；17、矩形板。
具体实施方式
下面对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1-4所示，从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置，包括冷却罐1，所述冷却罐1用于冷却高盐废水来制取硫酸钠晶体，所述冷却罐1的底端设有电机2，所述冷却罐1的内腔底部设有转盘3，所述电机2与转盘3连接且电机2用于带动转盘3转动，所述冷却罐1的底部设有两个以上用来进气的进气孔4，进气孔4处设有气体与液体单向通过的单向阀，所述转盘3上设有两个以上的通道组，每个通道组包括两个彼此交叉用于进气的气道5，所述冷却罐1的顶端设有出气管6，所述出气管6远离冷却罐1的一端连接有储气罐7。
在上述实施例中，因低温结晶工艺需要在工作过程中对高温的废水进行迅速的降温，通过制冷系统进行制冷会消耗大量的能源，并且制冷过程废水的冷却速度和均匀程度不同，容易影响制盐的纯度和数量。本发明将制盐设备设于寒冷地区，利用寒冷地区的冷空气对高温的废水进行制冷。具体为：将冷空气从进气孔4处通入到冷却罐1内，冷空气进入冷却罐1后与冷却罐1中的高温废水接触过程中产生换热，使得高温废水的温度下降，同时使得冷空气的温度上升。冷空气变成热空气后通过出气管6进入到储气罐7中暂时存储。单向阀能够阻止废水回流，避免废水的外流。在冷空气不断进入时启动电机2，电机2带动转盘3转动，使得转盘3上的气道5不断的转动。冷空气在在进入气道5后从气道5的上方进入废水，使得冷空气能够充分分布在高温废水中，减少废水间的温差，使得高温废水均匀的冷却。同时，转盘3在转动时能够带动高温废水产生旋转，能够使得废水得到搅拌，使得废水的温度更加的均匀。可在冷却罐1的内侧壁上设置多个温度传感器，通过测量多点的温度来判断废水的冷却程度。废水冷却后得到大量的硫酸钠晶体，将废水放掉取出硫酸钠晶体即可。
其中，气道5与进气孔4的间歇性错开过程中使得冷空气在进气孔4集聚，从而造成冷空气压力的增加。当进气孔4和气道5连通后被加压的冷空气快速进入到废水中，加剧了废水的激荡程度，从而使得废水在冷却罐1中产生内部的水流，水流加剧了冷热水的融合，使得废水得到充分的冷却。
作为本发明的进一步方案，所述转盘3的顶部中心位置设有驱水机构，驱水机构包括转轴8以及安装于转轴8上用于带动水流向下移动的螺旋叶片9。
在上述实施例中，因冷空气在向上移动的过程中温度逐渐上升，对于冷却罐1上方的废水起到的冷却效果有限或者没有效果，从而导致冷却罐1内的废水温度呈阶梯状分布。通过设置有螺旋叶片9，转盘3在转动时带动螺旋叶片9转动，使得螺旋叶片9能够带动高温废水向下移动，即输送废水。螺旋叶片9将冷却罐1中部的高温废水向下输送，使得冷却罐1边缘的废水向上流动，从而形成水流。水流的产生使得冷却罐1顶部温度较高的废水向下流动，经过冷空气的优先冷却后温度下降。
作为本发明的进一步方案，所述冷却罐1的内侧壁沿其周向设有两个以上用于控制水流移动方向的竖直方向的扰流板10。
在上述实施例中，通过设置有扰流板10，废水在流动时被控制只能竖直流动，废水水平方向的转动受到扰流板10的影响，从而使得废水的上下交换更加的迅速和有效。
作为本发明的进一步方案，所述出气管6处设有扇叶11，所述扇叶11通过皮带连接有设于冷却罐1顶端的主动轮12，所述冷却罐1的顶端设有两个以上沿其周向布置的从动轮13，两个以上的从动轮13之间设有同步带14，所述主动轮12通过同步带14带动从动轮13转动，所述从动轮13的底端设有导杆15，所述导杆15上设有带动水流上升的螺旋条16。
在上述实施例中，进入的冷空气在温度上升后进入到储气罐7中暂时存储，在后续废水需要加热的过程中可用作废水的热源。冷空气经过冷却罐1后经过扇叶11，使得扇叶11产生旋转。扇叶11旋转时带动皮带以及主动轮12转动，使得同步带14转动，从而使得从动轮13转动。从动轮13转动时带动导杆15以及螺旋条16转动，螺旋条16转动时能够加速废水向上流动的速度，从而能够加快废水的冷却速度。
作为本发明的进一步方案，所述导杆15的底端设有打碎气泡的矩形板17，所述矩形板17位于气道5的上方。
作为本发明的进一步方案，所述矩形板17上设有供水流和气泡通过的切割孔。
在上述实施例中，导杆15转动时带动矩形板17转动，矩形板17在转动的过程中能够对进入的冷空气形成切割效果，使得冷空气形成的大气泡被打成小气泡，小气泡中的空气和废水之间的热交换更加的快速和彻底。
其中，矩形板17上的切割孔降低了矩形板17移动时受到的阻力，同时能够提升对大气泡的切割效果。
一种利用上述任一所述从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置进行硫酸钠和氯化钠提取的方法，包括以下步骤：
S1：将高盐废水经过预处理，去除废水中的有机物；
S2：对去除有机物的高盐废水进行加热，然后将加热后的废水通入至冷却罐1内；
S3：对冷却罐1内通入冷空气，利用冷空气对高温的高盐废水进行快速的制冷，得到硫酸钠晶体，在冷空气与废水进行换热的过程中利用电机2带动转盘3转动，利用气道5的导向作用使得冷空气均匀的分散在废水中，使得冷空气与高温的废水充分接触，经过加热的冷空气被存储在储气罐7中；
S4：将S3中剩下的废水通过蒸发结晶的方法得到氯化钠晶体。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置，其特征在于：包括冷却罐(1)，所述冷却罐(1)用于冷却高盐废水来制取硫酸钠晶体，所述冷却罐(1)的底端设有电机(2)，所述冷却罐(1)的内腔底部设有转盘(3)，所述电机(2)与转盘(3)连接且电机(2)用于带动转盘(3)转动，所述冷却罐(1)的底部设有两个以上用来进气的进气孔(4)，进气孔(4)处设有气体与液体单向通过的单向阀，所述转盘(3)上设有两个以上的通道组，每个通道组包括两个彼此交叉用于进气的气道(5)，所述冷却罐(1)的顶端设有出气管(6)，所述出气管(6)远离冷却罐(1)的一端连接有储气罐(7)。
2.根据权利要求1所述的从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置，其特征在于：所述转盘(3)的顶部中心位置设有驱水机构，驱水机构包括转轴(8)以及安装于转轴(8)上用于带动水流向下移动的螺旋叶片(9)。
3.根据权利要求2所述的从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置，其特征在于：所述冷却罐(1)的内侧壁沿其周向设有两个以上用于控制水流移动方向的扰流板(10)。
4.根据权利要求3所述的从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置，其特征在于：所述出气管(6)处设有扇叶(11)，所述扇叶(11)通过皮带连接有设于冷却罐(1)顶端的主动轮(12)，所述冷却罐(1)的顶端设有两个以上沿其周向布置的从动轮(13)，两个以上的从动轮(13)之间设有同步带(14)，所述主动轮(12)通过同步带(14)带动从动轮(13)转动，所述从动轮(13)的底端设有导杆(15)，所述导杆(15)上设有带动水流上升的螺旋条(16)。
5.根据权利要求4所述的从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置，其特征在于：所述导杆(15)的底端设有打碎气泡的矩形板(17)，所述矩形板(17)位于气道(5)的上方。
6.根据权利要求5所述的从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置，其特征在于：所述矩形板(17)上设有供水流和气泡通过的切割孔。
7.一种利用权利要求1-6任一所述从高盐废水中提取硫酸钠和氯化钠的装置进行硫酸钠和氯化钠提取的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将高盐废水经过预处理，去除废水中的有机物；
S2：对去除有机物的高盐废水进行加热，然后将加热后的废水通入至冷却罐(1)内；
S3：对冷却罐(1)内通入冷空气，利用冷空气对高温的高盐废水进行快速的制冷，得到硫酸钠晶体，在冷空气与废水进行换热的过程中利用电机(2)带动转盘(3)转动，利用气道(5)的导向作用使得冷空气均匀的分散在废水中，使得冷空气与高温的废水充分接触，经过加热的冷空气被存储在储气罐(7)中；
S4：将S3中剩下的废水通过蒸发结晶的方法得到氯化钠晶体。
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