CN201648161U - 一种向高含盐废水回收盐的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化工设备技术领域，涉及一种向高含盐废水回收盐的装置，为了解决现有向高含硫酸钠废水，特别是又同时含有某些腐蚀设备的物质的废水回收硫酸钠的装置使用寿命低的问题，本实用新型提供了一种向高含盐废水回收盐的装置，该装置包括拥有蒸发器的蒸发部件及冷却提取部件，所述蒸发部件中的蒸发器与冷却提取部件通过管道连接，所述回收盐的装置还包括与蒸发部件中的蒸发器通过管道连接的，至少向所述高含盐废水中加入处理剂的预处理部件，采用本实用新型所述向高含盐废水回收盐的装置即可有效解决上述技术问题。

Description

一种向高含盐废水回收盐的装置

技术领域

本实用新型属于化工设备技术领域，涉及一种向高含盐废水回收盐的装置，特别是一种针对向含有那些溶解度随着温度的升高先相应增加，随后又减少的无机盐(例如硫酸钠)废水回收盐的装置。

背景技术

生产咖啡因和可可碱的企业，在生产过程中含有大量的高含硫酸钠盐废水，在此种废水中硫酸钠的质量百分比达到10％以上，同时还含有2.5～3.5％的醋酸和一些大分子有机物，COD的含量达到20000～40000mg/l，PH值为2～4，根据理论推算1g醋酸相当于1.07g的COD，因此能够得出此种废水的COD主要成分是醋酸。

目前市场上对高含硫酸钠盐废水处理装置主要采用多效蒸发脱盐，它存在如下缺陷：

1.在废水进入系统前一般没有预处理装置，而且大多数高含硫酸钠盐废水是酸性废水，进入脱盐系统中后，随着温度的升高，加大了酸，特别是有机挥发酸对设备的腐蚀。这样，提高了设备的维护成本，缩短了设备的使用寿命。从而增加了处理的运行费用和投资费用；

2.在高含盐废水中，通常会伴有大量的有机酸和COD，目前市场上多效蒸发脱盐过程中，很少考虑到在脱盐的同时尽量减少COD的挥发，降低后续处理COD的费用；

3.目前市场上对此种废水多采用三效蒸发脱盐技术，投资费用较高；

4.目前，多效蒸发处理高浓度硫酸钠盐的过程中，会出现析出的硫酸钠晶体在热交换器上结垢，从而降低了热转换效率，导致运行成本的上升；

5.目前多效蒸发的换热器与料液的接触面积较小，蒸发效率不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的一个技术问题是现有向高含硫酸钠废水，特别是又同时含有某些腐蚀设备的物质的废水(例如本实用新型背景技术部分介绍的醋酸)回收硫酸钠的装置使用寿命低的问题，并针对该问题提供一种向高含盐废水回收盐的装置。

本实用新型通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种向高含盐废水回收盐的装置，包括拥有蒸发器的蒸发部件及冷却提取部件，所述蒸发部件中的蒸发器与冷却提取部件通过管道连接，所述回收硫酸钠的装置还包括与蒸发部件中的蒸发器通过管道连接的，至少向所述高含盐废水中加入处理剂的预处理部件。

正如本实用新型在背景技术部分介绍的，现有回收硫酸钠的装置使用寿命低的重要原因在于直接对硫酸钠废水进行蒸发结晶，而忽略了对硫酸钠废水中腐蚀物质的处理(即没有预处理装置)，即便意识到这一问题，现有技术也往往在完成对硫酸钠废水蒸发浓缩后再进行对腐蚀物质的处理，事实上，腐蚀物质在蒸发过程中会与废水同时浓缩，并且随着温度的升高，加大了挥发性腐蚀物对设备的腐蚀。

为此，本实用新型所述一种向高含盐废水回收盐的装置在蒸发部件前增设了向所述高含盐废水中加入处理剂的预处理部件，所述处理剂应当能够使腐蚀物质转化为非腐蚀性物质，例如对于背景技术所涉及的情况，所述处理剂为碱，从而能够和废水中含有的醋酸，有机挥发酸等腐蚀性物质进行中和反应，避免了对回收装置的腐蚀，极大的延长了回收装置的使用寿命。该技术方案的另一个有益效果是减少了腐蚀性物质的处理成本，这是因为腐蚀性物质在经过废水蒸发过程后，除了浓缩外，还可部分发生化学反应，形成更加难于处理的物质，进而增加处理成本。

本实用新型所要解决的另一个问题是现有向高含盐废水回收盐的装置回收效率不高的问题，其具体表现在单次蒸发脱盐不能回收较多的盐，往往需要多次使用蒸发脱盐技术(例如三效蒸发脱盐技术)才能达到较好的回收效果，造成这一问题的一个重要原因在于对废水的蒸发效果不理想，对此，本实用新型对蒸发器进行了设计，所述蒸发器内设有由若干换热板叠加而成的蒸发器核心部件，所述换热板包括上分板及下分板，所述上分板及下分板均呈伞形，上分板的边缘处位于上分板中部的下方，下分板的边缘处位于下分板中部的上方，所述下分板中部设有漏口。

这样设计后，废水可以依次以上分板中部，上分板边缘，下分板边缘，下分板中部漏口的顺序流过换热板，废水流过的面积(即蒸发面积)较大，至于蒸发所需的热量，可以直接由换热板提供以确保废水不会因为蒸发冷却而降低蒸发温度，同时确保受热均匀。

作为对换热板的一种改进，所述换热板中的上分板边缘处与下分板边缘处所构成的夹角为6°-10°，下分板的边缘处设有向上分板边缘处方向突起的突起部。这一改进主要是基于对提高蒸发器整体蒸发效率的考虑而做出的：为了废水的蒸发，应当使废水能够尽量长时间的停留在换热板上，但较长时间的停留(即蒸发时间较长)会不可避免的使废水析出部分盐颗粒并粘附在换热板上，从而影响换热板的热传导性能，降低蒸发器的整体蒸发效率。为此，在具体设计换热板时，本实用新型充分考虑了这两方面因素，也即当上分板边缘处与下分板边缘处所构成的夹角为6°-10°时可以在确保较高蒸发效率的同时防止在换热板表面形成盐颗粒吸附。同时下分板的边缘处设有向上分板边缘处方向突起的突起部的设计可以使下分板顺利的接住由上分板流下的废水，并且由于该突起部对从上分板边缘处掉落的废水有一个缓冲效应，因此在下分板边缘处不发生废水溅出的情况。

所述预处理部件包括废水预处理器，废水预处理器内设有对废水进行加热的加热装置，废水预处理器与蒸发部件中的蒸发器通过管道连接。

所述冷却提取部件包括对经蒸发器处理后废水进行初步冷却的预冷却装置，预冷却装置与蒸发器通过管道连接。

所述蒸发部件还包括与蒸发器顶部通过管道连接的抽真空装置。

所述冷却提取装置还包括冷却装置及与冷却装置通过管道连接的离心装置，冷却装置与预冷却装置通过管道连接，离心装置设有盐晶体排出口，离心装置通过管道与预处理部件通过管道连接。

所述预处理部件还包括向废水预处理器通入处理剂的管道，管道上设有处理剂计量装置。

附图说明

图1是实施例所述一种向高含盐废水回收盐的装置的结构示意图；

图2是实施例所述一种向高含盐废水回收盐的装置的蒸发器中换热板部分的结构放大图；

图3是硫酸钠的溶解度随温度变化的示意图；

图4是质量百分数为10％的硫酸钠水溶液的沸点随气压变化的示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例所述向高含盐废水回收盐的装置主要是向背景技术所提到的生产咖啡因和可可碱企业排出的高含硫酸钠盐废水中回收硫酸钠而特别设计的，由于该种高含硫酸钠盐废水含有醋酸，有机挥发酸等腐蚀性物质，因此本实施例所述一种向高含盐废水回收盐的装置除了包括拥有蒸发器的蒸发部件及冷却提取部件以外，还需要向所述高含盐废水中加入具有消除醋酸，有机挥发酸等腐蚀性物质功能的处理剂的预处理部件，并且蒸发部件中的蒸发器与冷却提取部件通过设有出料泵的管道连接，预处理部件与蒸发部件中的蒸发器通过设有进料泵的管道连接，从而使本实施例所述一种向高含盐废水回收盐的装置成为由预处理部件、蒸发部件、冷却部件构成的一个完整的蒸发脱盐处理系统。

本实施例所述处理剂为无机强碱氢氧化钠，正好能够消除高含硫酸钠盐废水中的醋酸，有机挥发酸等腐蚀性物质，这是因为向废水中加入氢氧化钠可以使废水中的有机、无机酸转化为有机盐或正盐，可以去除部分COD的同时阻止酸对后续设备的腐蚀。

另外，氢氧化钠中的氢氧根离子还能够对装置的腐蚀起到缓蚀作用，具体原理如下：

氢氧化钠能与装置表面阳极溶解下来的金属(例如铁)离子发生反应，生成难溶物，覆盖在装置表面上形成保护膜，以铁为例：

Fe²⁺+2OH^-＝Fe(OH)₂(S)

生成的难溶氢氧化物覆盖在装置表面阳极，阻止阳极反应继续进行，从而减缓装置表面的腐蚀速率。

综上，本实施例所述一种向高含盐废水回收盐的装置在增设了预处理部件后，整个设备的使用寿命得到了极大的提高。

为了提高对废水的蒸发效率，从而能够从废水中回收到尽量多的硫酸钠晶体，有必要对蒸发部件的蒸发器做出改进，具体改进措施为：

见图1和图2，蒸发器8内设有由若干换热板20叠加而成的蒸发器核心部件，换热板20包括上分板21及下分板22，所述下分板22中部设有漏口23。

进一步的，为了便于废水从上分板21及下分板22中流过且不会析出晶体，所述上分板21及下分板22均呈伞形，上分板21的边缘处位于上分板21中部的下方，下分板22的边缘处位于下分板22中部的上方，所述上分板21边缘处与下分板22边缘处所构成的夹角α为8°，下分板22的边缘处设有向上分板21边缘处方向突起的突起部24，并且下分板22边缘处所形成的空间能够整个包住上分板21，从而能够保证上分板21边缘处流下的废水能够通过下分板22边缘处进入下分板22。

正如本实用新型在实用新型内容部分介绍的，对蒸发器采用上述技术改进措施能够大幅的促进本实施例所述一种向高含盐废水回收盐的装置的蒸发效率的提高。

当然，蒸发效率的提高单单依靠对蒸发器的改进是不够的，例如将温度较低的废水直接送入蒸发器8，虽然该蒸发器也能正常工作，但此时蒸发器8的蒸发工作还包括了对废水的加热，这就减少了废水的蒸发时间，降低了蒸发效率，鉴于此，本实施例将对废水的加热工作安排给预处理部件中的废水预处理器，该废水预处理器内设有对废水进行加热至废水蒸发温度的加热装置，同时本实施例先前提到的氢氧化钠处理剂也可以直接加到废水预处理器内，所述废水预处理器与蒸发部件中的蒸发器通过管道连接。

到此为止，本实施例介绍了向高含盐废水回收盐的装置中最主要部件(蒸发部件及预处理部件)中最为有效的技术改进方案，应当特别指出的是，这些技术改进方案也可以适用于其它向高含盐废水回收盐的装置(采用蒸发脱盐方式回收)中，这是因为本实施例所提到的增加预处理部件的技术方案适应性非常广泛，对于不同的工业废水，技术人员可以根据其废水的成分选择合适的处理剂，从而消除废水中的腐蚀，毒性等较大的物质，以利于对废水的后续处理及环保。

下面所提到的技术改进方案适用于具有硫酸钠相近物理性质盐的回收，这里可以提一下本实施例所涉及的硫酸钠的物理性质：

硫酸钠的溶解度随着温度的升高，先增加后减少，见图3(硫酸钠的溶解度随温度的变化示意图)，该图显示了硫酸钠在40-50℃时，溶解度最大，表一与图3对应。

表一、硫酸钠溶解度和温度的关系

摄氏度(℃)	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
												溶解度	4.9	9.1	19.5	40.8	48.8	47.1	45.3	44.5	43.7	42.7	42.5

硫酸钠溶液的沸点随压强的增大而增大，见图4(质量百分比浓度为10％的硫酸钠水溶液随压强的变化示意图)，表二与图4对应。

表二、10％硫酸钠溶液沸点与压强的关系

摄氏度(℃)	40	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50
												压强(kpa)	7.38	7.79	8.21	8.65	9.11	9.59	10.10	10.63	11.18	11.75	12.35

根据硫酸钠的这两条性质，本实施例选择在40-50℃的条件下蒸发高含硫酸钠废水，此时由于硫酸钠在废水溶液中的溶解度最大，因此可以蒸发出最多的水分而不会发生在蒸发过程中废水溶液析出硫酸钠晶体的现象，也即充分发挥了废水的可蒸发潜力；并且，本实施例还使高含硫酸钠废水的蒸发在一定的真空条件下进行，依据硫酸钠溶液沸点与压强的关系可得知，在40-50℃的条件下，将压强设置在7kpa以下可以确保硫酸钠废水沸腾，促进其蒸发的同时减少了蒸发所需的能量。

由此，本实施例所述向高含盐废水回收盐的装置在蒸发部件中增设了与蒸发器顶部通过管道连接的抽真空装置，显然，该抽真空装置只要能起到抽真空的作用即可，例如最为常见的是真空泵。对于本实施例而言，见图1，抽真空装置为真空泵10，并且为了收集由真空泵10抽出的蒸汽，以利于集中处理，所述抽真空装置还包括列管式冷凝器11以及冷凝集水箱12，列管式冷凝器11一端与真空泵10通过管道连接，另一端与冷凝集水箱12通过管道连接，当然，技术人员还可以在蒸发器8上设置真空度表，这样既可随时掌握蒸发器8内的真空条件是否符合既定要求，以便及时进行调整。

另外，本实施例还考虑了怎样使本实施例装置在硫酸钠废水降温析晶过程中尽量减少能耗的问题，见图1，采取的方案是在本实施例装置的冷却提取部件中增设对经蒸发器8处理后废水进行初步冷却的预冷却装置14，所述预冷却装置14与蒸发器8通过管道连接，该预冷却装置14以周围环境温度为冷却源，因此不需要像现有技术那样采用耗电的制冷装置进行冷却，当然，作为实施该方案的一个附加条件是应当合理的控制流入预冷却装置14的含硫酸钠废水中硫酸钠的浓度及预冷却的最终温度，防止在预冷却装置14中出现含硫酸钠废水的析晶现象。

含硫酸钠废水在经过预冷却装置处理后即进入与预冷却装置通过管道连接的冷却装置，该冷却装置通过管道与离心装置连接，含硫酸钠废水的析晶发生在冷却装置中，并用离心装置将析出的晶体与废水分离，晶体通过盐晶体排出口排出，由于经分离的废水中还含有硫酸钠，因此离心装置通过管道与预处理部件通过管道连接，从而对分离的废水重新进行新一轮的回收硫酸钠的过程。

下面在结合图1具体描述本实施例所述向高含盐废水回收盐的装置的工作过程：

先介绍下本实施例所述向高含盐废水回收盐的装置的具体组成及连接关系：

该装置包括预处理部件、蒸发部件及冷却部件；

所述预处理部件包括由PH值调节罐4及蒸汽加热恒温罐5组成的预处理器，向废水预处理器中的PH值调节罐4通入处理剂的管道。该管道与氢氧化钠储罐1连通，所述管道上设有氢氧化钠计量泵2；

所述蒸发部件包括蒸发器8，与蒸发器8顶部通过管道依次连通的列管式冷凝器11及冷凝集水箱12，其中蒸发器8顶部与列管式冷凝器11连通的管道上设有真空泵10；

所述冷却提取部件包括预冷却装置14(即闭式冷却塔，下用闭式冷却塔表示)，由冷冻水箱16、冷冻机18组成的冷冻装置以及设有盐晶体排出口的离心装置20(即离心机，下用离心机表示)，冷冻水箱16通过换热器17与冷冻机18连接，闭式冷却塔14与冷冻水箱16和离心机20依次通过管道连通，其中冷冻水箱16与离心机20连接的管道上设有渣浆泵19；

所述预处理部件中的蒸汽加热恒温罐5与蒸汽部件中的蒸发器8通过管道连接，该管道上设有进料泵6；所述蒸发部件中的蒸发器8通过管道与冷却提取部件中的闭式冷却塔14通过管道连接，该管道上设有出料泵15。

所述向高含盐废水回收盐的装置的具体工作过程为：

将含10％硫酸钠的废水通入到预处理部件中的PH调节罐4，同时启动氢氧化钠计量泵2从氢氧化钠储罐1向PH调节罐4中加入氢氧化钠，用搅拌机3进行搅拌，调节含硫酸钠废水的PH值为10～11后，将该废水通入到预处理部件中的蒸汽加热恒温罐5，并用蒸汽通过换热器7对其加热，通过温控控制蒸汽的加入量，使恒温罐5的水温保持在40～50℃。

随后再用进料泵6将蒸汽加热恒温罐5中的废水通入到蒸发部件中的蒸发器8(也叫蒸发浓缩塔)内，并均匀分布在伞形换热板9上，通过伞形换热板9加热，保持其蒸发温度(40～50℃)，同时开启真空泵10，使蒸发器8内的气压小于7kpa，废水的蒸发浓缩比控制在4∶1，生成含40％硫酸钠废水用出料泵15输送入冷却提取部件中的闭式冷却塔14，开启闭式冷却塔14中的搅拌器13，使含40％硫酸钠废水的温度降到30℃以下(可确保不发生晶体析出现象)后，再流入冷冻水箱16，开启冷冻机18，并通过换热器17换热制冷，控制冷冻水箱16的水温为10℃以下，再用渣浆泵19把冷冻废水浆送入离心机20进行固液分离，固体硫酸钠晶体通过盐晶体排出口回收或填埋，含9.1％以下的硫酸钠废水回流到PH值调节罐4中。

Claims (8)

1.一种向高含盐废水回收盐的装置，包括拥有蒸发器的蒸发部件及冷却提取部件，所述蒸发部件中的蒸发器与冷却提取部件通过管道连接，其特征在于所述回收盐的装置还包括与蒸发部件中的蒸发器通过管道连接的，至少向所述高含盐废水中加入处理剂的预处理部件。

2.根据权利要求1所述的一种向高含盐废水回收盐的装置，其特征在于所述蒸发器内设有由若干换热板叠加而成的蒸发器核心部件，所述换热板包括上分板及下分板，所述上分板及下分板均呈伞形，上分板的边缘处位于上分板中部的下方，下分板的边缘处位于下分板中部的上方，所述下分板中部设有漏口。

3.根据权利要求2所述的一种向高含盐废水回收盐的装置，其特征在于所述上分板边缘处与下分板边缘处所构成的夹角为6°-10°，所述下分板的边缘处设有向上分板边缘处方向突起的突起部。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种向高含盐废水回收盐的装置，其特征在于所述预处理部件包括废水预处理器，废水预处理器内设有对废水进行加热的加热装置，所述废水预处理器与蒸发部件中的蒸发器通过管道连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种向高含盐废水回收盐的装置，其特征在于所述冷却提取部件包括对经蒸发器处理后废水进行初步冷却的预冷却装置，所述预冷却装置与蒸发器通过管道连接。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种向高含盐废水回收盐的装置，其特征在于所述蒸发部件还包括与蒸发器顶部通过管道连接的抽真空装置。

7.根据权利要求5所述的一种向高含盐废水回收盐的装置，其特征在于所述冷却提取装置还包括冷却装置及与冷却装置通过管道连接的离心装置，冷却装置与预冷却装置通过管道连接，所述离心装置设有盐晶体排出口，离心装置通过管道与预处理部件通过管道连接。

8.根据权利要求4所述的一种向高含盐废水回收盐的装置，其特征在于所述预处理部件还包括向废水预处理器通入处理剂的管道，所述管道上设有处理剂计量装置。

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