CN209052424U - 一种高盐废水节能蒸发结晶系统 - Google Patents

一种高盐废水节能蒸发结晶系统 Download PDF

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本实用新型提供的高盐废水节能蒸发结晶系统,它包括废水预热器、加热室、蒸发室、蒸汽压缩机、真空系统、固液分离设备、循环泵、进料泵、冷凝水泵。高盐废水经过预热,进入加热室,经蒸汽加热,进入到蒸发室,在真空低压状态下进行闪蒸,蒸发出的蒸汽进入到蒸汽压缩机,进行压缩升温,压缩后的蒸汽再进入到加热室对废水加热,冷凝水再用来预热高盐废水,对蒸发水分带走的热量进一步回收。本实用新型加热室和蒸发室采用一体结构,废水经加热后直接进入蒸发室内部闪蒸,浓缩液经蒸发室底部进入循环泵循环到加热室继续加热,液体形成内循环,直到开始结晶。本实用新型具有节能高效、设备占地小、设备投资少等优点,最终实现废水零排放。

Description

一种高盐废水节能蒸发结晶系统
技术领域
本实用新型涉及环保节能技术领域,具体是一种高盐废水处理过程中蒸发潜热、显热回收利用的系统,适用于高盐废水处理过程中蒸发结晶的工序。
背景技术
高盐废水成分复杂、毒性大,治理比较困难,若不加以处理会对环境造成严重污染。蒸发结晶技术处理高盐废水可以有效实现盐从溶液中分离,蒸发的水分和分离得到的盐都可以实现回收利用,达到高盐废水零排放的要求。同时含盐废水在进行浓缩结晶过程中,有大量水分蒸发,蒸发的水分带走了大量的热量,将排放的蒸汽进行余热回收,最终实现节能蒸发结晶。
现有的高盐废水蒸发结晶工艺通常采用多效蒸发,然后结晶,或者直接蒸发然后结晶,以上工艺主要有以下缺点:1、能耗高,能量利用率不高,导致废水单位处理量能耗高、成本高;2、使用设备多,系统占地大,设备投资较高;3、现有的结晶设备对高盐废水的处理没有针对性,在材质选用上存在许多不足。
发明内容
本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足,提供一种高效、节能、环保的高盐废水处理系统。
为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,包括:
废水预热器1,用于接收高盐废水,进行热交换后将高盐废水输送至加热室3,同时还接收来自加热室3的冷凝水并排出;
加热室3,用于接收来自废水预热器1的高盐废水和来自蒸发室4的浓缩液体,并将两种液体混合加热后输送至蒸发室4,同时加热室3壳程接收蒸汽压缩机2提供的高温高压蒸汽,蒸汽热交换后冷凝形成的冷凝水被输送至废水预热器1;
蒸发室4,用于接收来自加热室3加热后的高盐废水进行闪蒸蒸发,闪蒸蒸发后的气体被输送至蒸汽压缩机2,闪蒸蒸发后的浓缩液体被输送至加热室3,同时达到过饱和浓度的浓缩液体被输送至固液分离设备5;
蒸汽压缩机2,用于接收来自蒸发室4闪蒸蒸发后的气体,并将其压缩成高温高压蒸汽,所述高温高压蒸汽被输送至加热室3壳程作为加热室3的热源;
固液分离设备5,用于接收来自蒸发室4的达到过饱和浓度的浓缩液体,将饱和析出的结晶固体盐输出,同时将分离的饱和液体输送至加热室3。
上述的一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,所述加热室3和蒸发室4一体式设计,加热室3的顶部设有连接体10,该连接体10穿过蒸发室4的外壳并延伸至蒸发室4腔体的中部,连接体10内部中空并且其延伸的末端设有一开口,使加热室3管程与蒸发室4相连通,蒸发室4的底部设有管道与加热室3底部管程连通,所述来自废水预热器1的高盐废水通过所述管道输送至加热室3管程。
上述的一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,所述固液分离设备5的浓缩液体进口和饱和液体出口分别与所述管道连通。
上述的一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,还包括用于抽取系统中不凝气的真空系统9,所述真空系统9与加热室3连通。
上述的一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,所述蒸汽压缩机2设置特氟龙或同等耐腐蚀材料作为防腐层,所述废水预热器1、加热室3、蒸发室4、管道均设置316L不锈钢或304不锈钢或同等以上耐腐蚀材料作为防腐层。
本实用新型提供的一种高盐废水节能蒸发结晶系统,溶液蒸发采用单效内循环装置,既整个蒸发结晶系统,采用一套加热器和一个蒸发室。溶液进入加热室和蒸发室后,不断的加热、闪蒸循环。有晶体析出后,分离晶体,母液继续循环蒸发。关键部位加热室和蒸发室采用一体式设计,加热室的顶部直接进入蒸发室的内部,提升液体闪蒸效率,蒸发后,气液分离,气体从顶部出去,液体自动流到底部,从底部经循环泵再进入加热室,浓缩液体在该系统内形成内循环,直到开始结晶。
溶液蒸发出来的二次蒸汽,温度较低,直接利用价值不大,采用机械压缩的方式,提高二次蒸汽的品质,经提质的蒸汽,可以直接用于加热室的热源,充分利用蒸汽的潜热,冷凝后的蒸汽,可以经过板式换热器,预热原料溶液,进一步利用显热。经提质和两次换热后的二次蒸汽,最终排放温度接近物料的进料温度,带走系统的能量极少。
高盐废水对设备具有腐蚀性,因此系统材料也有特殊要求,蒸汽压缩机需要使用特氟龙或同等耐腐蚀材料作为防腐层。换热器、蒸发器、管道等部件需要根据废水的含盐种类选择,对含氯离子废水,需要用316L不锈钢或同等以上耐腐蚀材料,其他类型废水,可以采用304不锈钢或同等以上耐腐蚀材料。
蒸发室中的真空主要依靠蒸汽压缩机形成,系统配备的真空系统,主要用于抽取系统中的不凝气,防止不凝气对系统真空度和换热造成影响。
一种高盐废水节能蒸发结晶系统及其工艺,具体过程如下:
高盐废水经进料泵8输入系统,首先进入到废水预热器1,经过预热后进入加热室3,废水经列管换热后,从顶部进入到蒸发室4,在蒸发室4中,由于低压,液体闪蒸,闪蒸后剩余浓缩溶液再经循环泵6进入加热室3加热,加热后再进入蒸发室闪蒸,在循环蒸发过程中,补入新鲜的预加热废水,再经过多次循环后,物料达到高盐废水的过饱和浓度,开始有晶体析出,将过饱和废水引入固液分离设备5,分离的饱和液体再返回加热室3和蒸发室4循环浓缩,结晶固体盐作为产品输出。
废水进入系统经预热、加热和闪蒸后,蒸发的蒸汽部分进入蒸汽压缩机,经压缩后,二次蒸汽由低温低压蒸汽变成高温高压蒸汽,提质后的蒸汽进入加热室壳程,与废水换热,加热废水,而蒸汽冷凝成水,冷凝水再经过废水预热器1,给废水预热。最后冷凝水排出。
该方案系统具有如下优点:
1.该方案系统节能效果好。物料常温进入系统,最终加热、蒸发、压缩、冷凝、降温,蒸发出来的水分排出温度接近物料进入系统温度,带走能量较低。整个系统,只需要提供启动热量和过程中补充少量能量损耗即可正常运行;
2.系统投资小,占地面积小。该套系统采用真空单效蒸发,核心设备结构一体化集成,物料实现循环蒸发,实现同样的蒸发量,投资的设备数量少,占地小。设备采用循环系统,进料泵可连续进料,进料速度等于蒸发速度;
3.系统针对高盐废水处理专门设计,在材质的防腐要求上更能符合废水的处理要求。蒸汽压缩机需要使用特氟龙或同等耐腐蚀材料作为防腐层。换热器、蒸发器、管道等部件需要根据废水的含盐种类选择,对含氯离子废水,需要用316L不锈钢或同等以上耐腐蚀材料,其他类型废水,可以采用304不锈钢或同等以上耐腐蚀材料;
4.该方案系统针对高盐废水处理,能够实现零排放。该工艺系统可以实现盐和水分离并回收利用,可以有效的解决高盐废水难处理问题。
附图说明
图1是本实用新型提供的一种高盐废水节能蒸发结晶系统及工艺流程图。
其中1为废水预热器,2为蒸汽压缩机,3为加热室,4为蒸发室,5为固液分离设备,6为循环泵, 7为冷凝水泵,8为进料泵,9为真空系统,10为连接体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
实施例一,以含硫酸铵高盐废水为例:
硫酸铵废水经进料泵8输入系统,进入到废水预热器1预热到30-40℃,经过预热后进入加热室3内部设置的列管内,硫酸铵废水经列管换热后达到80-90℃,从加热室3顶部进入到蒸发室4,在蒸发室中闪蒸,闪蒸后剩余浓缩废水再经循环泵6进入加热室3加热,加热后再进入蒸发室4闪蒸,在循环蒸发过程中,补入硫酸铵废水,经过多次循环后,系统中硫酸铵溶液达到40%以上时,形成过饱和溶液并开始析出硫酸铵晶体,将有晶体析出的硫酸铵废水引入固液分离设备5进行固液分离,分离母液被循环泵6再返回加热室3和蒸发室4循环浓缩,结晶硫酸铵固体分离出系统。所述固液分离设备5为碟式离心机。优选的,所述加热室3和蒸发室4采用一体式设计,加热室3的顶部设有连接体10,该连接体10穿过蒸发室4的外壳并延伸至蒸发室4腔体的中部,连接体10内部中空并且其延伸的末端设有一开口,使加热室3管程与蒸发室4相连通,蒸发室4的底部设有管道与加热室3底部连通,所述来自废水预热器1的硫酸铵废水通过所述管道被循环泵6输送至加热室3管程。上述加热室3和蒸发室4的一体式设计,可以提升硫酸铵溶液闪蒸效率,液体蒸发后,气液分离,气体从蒸发室4的顶部排出,液体自动流到蒸发室4的底部,从该底部经循环泵6再进入加热室3底部,浓缩液体在该系统内形成内循环,直到形成过饱和溶液开始结晶。
硫酸铵废水进入系统经预热、加热和闪蒸后,蒸发的二次蒸汽70-80℃,将这部分二次蒸汽用蒸汽压缩机2压缩,二次蒸汽由低温低压蒸汽变成90-95℃蒸汽,提质后的蒸汽进入加热室3壳程,与原料换热,将硫酸铵废水加热到80-90℃,而蒸汽冷凝成30-60℃热水,冷凝水再经冷凝水泵7进入废水预热器1,将硫酸铵废水预热到30-40℃。最后冷凝水排出,温度在20-30℃。
蒸发室4中的真空主要依靠蒸汽压缩机2形成,通常蒸发室真空度保持在0.03-0.05mpa,可以对废水进行有效闪蒸。系统还配备真空系统9,主要用于抽取系统中的不凝气,防止不凝气对系统真空度和换热造成影响。所述真空系统9为水环式真空系统。
实施例二,以含氯化钠废水为例:
氯化钠废水经进料泵8输入系统,进入到废水预热器1预热到30-40℃,经过预热后进入加热室3,氯化钠废水经列管换热后达到80-90℃,从顶部进入到蒸发室4,在蒸发室中闪蒸,闪蒸后剩余浓缩废水再经循环泵6进入加热室3加热,加热后再进入蒸发室4闪蒸,在循环蒸发过程中,补入氯化钠废水,经过多次循环后,系统中氯化钠溶液达到28%以上时,形成过饱和溶液并开始析出氯化钠晶体,将有晶体析出的氯化钠废水引入固液分离设备5进行固液分离,分离母液被循环泵6再返回加热室3和蒸发室4循环浓缩,氯化钠固体分离出系统。所述固液分离设备5为双级活塞推料离心机。优选的,所述加热室3和蒸发室4采用一体式设计,加热室3的顶部设有连接体10,该连接体10穿过蒸发室4的外壳并延伸至蒸发室4腔体的中部,连接体10内部中空并且其延伸的末端开口,使加热室3的顶部与蒸发室4相连通,蒸发室4的底部设有管道与加热室3底部连通,所述来自废水预热器1的氯化钠废水通过所述管道被循环泵6输送至加热室3管程。上述加热室3和蒸发室4的一体式设计,可以提升氯化钠溶液闪蒸效率,液体蒸发后,气液分离,气体从蒸发室4的顶部排出,液体自动流到蒸发室4的底部,从该底部经循环泵6再进入加热室3底部,浓缩液体在该系统内形成内循环,直到形成过饱和溶液开始结晶。
氯化钠废水进入系统经预热、加热和闪蒸后,蒸发的二次蒸汽70-80℃,将这部分二次蒸汽用蒸汽压缩机2压缩,二次蒸汽由低温低压蒸汽变成90-95℃蒸汽,提质后的蒸汽进入加热室3壳程,与原料换热,将氯化钠废水加热到80-90℃,而蒸汽冷凝成30-60℃热水,冷凝水再经冷凝水泵7进入废水预热器1,将氯化钠废水预热到30-40℃。最后冷凝水排出,温度在20-30℃。
蒸发室4中的真空主要依靠蒸汽压缩机2形成,通常蒸发室真空度保持在0.03-0.05mpa,可以对废水进行有效闪蒸。系统还配备真空系统9,主要用于抽取系统中的不凝气,防止不凝气对系统真空度和换热造成影响。所述真空系统9为水环式真空系统。
实施例三,以含葡萄糖酸钠废水为例:
葡萄糖酸钠废水经进料泵8输入系统,进入到废水预热器1预热到30-40℃,经过预热后进入加热室3,葡萄糖酸钠废水经列管换热后达到80-90℃,从顶部进入到蒸发室4,在蒸发室中闪蒸,闪蒸后剩余浓缩废水再经循环泵6进入加热室3加热,加热后再进入蒸发室4闪蒸,在循环蒸发过程中,补入葡萄糖酸钠废水,经过多次循环后,系统中葡萄糖酸钠溶液达到55%以上时,形成过饱和溶液并开始析出葡萄糖酸钠晶体,将有晶体析出的葡萄糖酸钠废水引入固液分离设备5进行固液分离,分离母液被循环泵6再返回加热室3和蒸发室4循环浓缩,葡萄糖酸钠固体分离出系统。所述固液分离设备5为双级活塞推料离心机。优选的,所述加热室3和蒸发室4采用一体式设计,加热室3的顶部设有连接体10,该连接体10穿过蒸发室4的外壳并延伸至蒸发室4腔体的中部,连接体10内部中空并且在其延伸的末端开口,使加热室3与蒸发室4相连通,蒸发室4的底部设有管道与加热室3底部连通,所述来自废水预热器1的葡萄糖酸钠废水通过所述管道被循环泵6输送至加热室3管程。上述加热室3和蒸发室4的一体式设计,可以提升葡萄糖酸钠溶液闪蒸效率,液体蒸发后,气液分离,气体从蒸发室4的顶部排出,液体自动流到蒸发室4的底部,从该底部经循环泵6再进入加热室3底部,浓缩液体在该系统内形成内循环,直到形成过饱和溶液开始结晶。
葡萄糖酸钠废水进入系统经预热、加热和闪蒸后,蒸发的二次蒸汽70-80℃,将这部分二次蒸汽用蒸汽压缩机2压缩,二次蒸汽由低温低压蒸汽变成90-95℃蒸汽,提质后的蒸汽进入加热室3壳程,与原料换热,将葡萄糖酸钠废水加热到80-90℃,而蒸汽冷凝成30-60℃热水,冷凝水再经冷凝水泵7进入废水预热器1,将葡萄糖酸钠废水预热到30-40℃。最后冷凝水排出,温度在20-30℃。
蒸发室4中的真空主要依靠蒸汽压缩机2形成,通常蒸发室真空度保持在0.03-0.05mpa,可以对废水进行有效闪蒸。系统还配备真空系统9,主要用于抽取系统中的不凝气,防止不凝气对系统真空度和换热造成影响。所述真空系统9为低温式真空系统。
以上所述的具体实施例,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,包括:
废水预热器(1),用于接收高盐废水,进行热交换后将高盐废水输送至加热室(3),同时还接收来自加热室(3)的冷凝水,将冷凝水显热回收后排出;
加热室(3),用于接收来自废水预热器(1)的高盐废水和来自蒸发室(4)的浓缩液体,并将两种液体混合加热后输送至蒸发室(4),同时加热室(3)壳程接收蒸汽压缩机(2)提供的高温高压蒸汽,蒸汽热交换后冷凝形成的冷凝水被输送至废水预热器(1);
蒸发室(4),用于接收来自加热室(3)加热后的高盐废水进行闪蒸蒸发,闪蒸蒸发后的气体被输送至蒸汽压缩机(2),闪蒸蒸发后的浓缩液体被输送至加热室(3),同时达到过饱和浓度的浓缩液体被输送至固液分离设备(5);
蒸汽压缩机(2),用于接收来自蒸发室(4)闪蒸蒸发后的气体,并将其压缩成高温高压蒸汽,所述高温高压蒸汽被输送至加热室(3)壳程作为加热室(3)的热源;
固液分离设备(5),用于接收来自蒸发室(4)的达到过饱和浓度的浓缩液体,将饱和析出的结晶固体盐输出,同时将分离的饱和液体输送至加热室(3)。
2.根据权利要求1所述的一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,所述加热室(3)和蒸发室(4)一体式设计,加热室(3)的顶部设有连接体(10),该连接体(10)穿过蒸发室(4)的外壳并延伸至蒸发室(4)腔体的中部,连接体(10)内部中空并且其延伸的末端设有一开口,使加热室(3)管程与蒸发室(4)相连通,蒸发室(4)的底部设有管道与加热室(3)底部管程连通,所述来自废水预热器(1)的高盐废水通过所述管道输送至加热室(3)管程。
3.根据权利要求2所述的一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,所述固液分离设备(5)的浓缩液体进口和饱和液体出口分别与所述管道连通。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,还包括用于抽取系统中不凝气的真空系统(9),所述真空系统(9)与加热室(3)连通。
5.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,所述蒸汽压缩机(2)设置特氟龙或同等耐腐蚀材料作为防腐层,所述废水预热器(1)、加热室(3)、蒸发室(4)、管道均设置316L不锈钢或304不锈钢或同等以上耐腐蚀材料作为防腐层。
6.根据权利要求4所述的一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,所述蒸汽压缩机(2)设置特氟龙或同等耐腐蚀材料作为防腐层,所述废水预热器(1)、加热室(3)、蒸发室(4)、管道均设置316L不锈钢或304不锈钢或同等以上耐腐蚀材料作为防腐层。
7.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,所述固液分离设备(5)为碟式离心机或双级活塞推料离心机。
8.根据权利要求4所述的一种高盐废水节能蒸发结晶系统,其特征在于,所述真空系统(9)为水环式真空系统或低温式真空系统。
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