CN212799705U - 利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置 - Google Patents

Abstract

实用新型公开了一种利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，包括设有废水池的填料式蒸发浓缩塔、淡水回收塔、连接风管、废水循环泵、废水加热器、冷却循环泵、蓄热水箱和冷却器；废水池通过排污管连接至污泥脱水车间；淡水收集池将淡水输送至淡水用户；表冷器的入口与冷却循环泵的出口相连，表冷器的出口顺次与蓄热水箱和冷却器相连，冷却器冷侧与厂区冷却塔冷却系统相连。本实用新型利用非金属弹性体填料式蒸发方式来蒸发浓缩废水，利用厂区丰富的中低品位余热资源来为蒸发设备提供热源，回收部分淡水凝结热用于生活热水，回收淡水给厂区淡水用户，达到节能环保、节约废水蒸发浓缩系统投资和节省运行能耗费用的目的。

Description

利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置

技术领域

本实用新型涉及工厂节能减排技术领域，尤其涉及一种利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置。

背景技术

工业废水蒸发浓缩零排放已成为环保领域的一个重要课题。采用热蒸法浓缩末端高盐废水几乎成了实现废水零排放绕不开的环节。传统蒸发浓缩设备存在以下缺陷:(1)能耗大； (2)普遍以昂贵的防氯离子腐蚀的钛材作为蒸发器换热管材料，增加了设备投资，且受制于前处理工艺出水水质波动的约束，表面腐蚀和结垢风险仍然存在，维护工作量大；(3)对进蒸发器的高盐废水水质要求较高，增加了系统水处理费用，系统运行可靠性和稳定性不足； (4)当采用低温烟气蒸发法时，虽然蒸发成本有所下降，但废水中的固形物被收集到烟尘当中，废水中有害的固形物没有进行收集集中而是随烟尘扩散到环境中，成为潜在危害。

研究开发新一代高盐废水蒸发浓缩技术和淡水回收设备，降低废水蒸发浓缩成本，实现废水零排放工艺的危废可控和淡水全回收，提高末端废水零排放系统运行可靠性具有很强的实践意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有废水蒸发技术的不足，提供一种利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，该装置利用工厂低品位废热为蒸发浓缩热源，采用填料式蒸发技术浓缩高盐废水和湿式表面式冷却回收淡水实现高盐废水零排放处理。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，包括填料式蒸发浓缩塔、淡水回收塔，

所述填料式蒸发浓缩塔的塔内底部设有废水池，所述废水池上方设有蒸发填料，所述蒸发填料将所述填料式蒸发浓缩塔的塔内空间分割成上腔体和下腔体且所述蒸发填料的上方设有布水器，所述布水器通过管道与所述废水池连通且其连通管道上设有废水循环泵和废水加热器；

所述淡水回收塔的塔内底部设有淡水收集池，所述淡水收集池的上方设有湿式表面冷却器，所述湿式表面冷却器将所述淡水回收塔的塔内空间分割成上腔体和下腔体；

其中，所述填料式蒸发浓缩塔的下腔体与所述淡水回收塔的下腔体通过引风管道连通，所述引风管道内设有循环风机，所述填料式蒸发浓缩塔的上腔体与所述淡水回收塔的上腔体通过连接风管连通，所述循环风机用于驱动所述填料式蒸发浓缩塔和所述淡水回收塔之间的空气和热风循环，所述湿式表面冷却器的热媒侧设有入口和出口均连接在湿式表面冷却器上的热水流出管，所述热水流出管上设有储热水箱、冷却器和冷却循环泵，在冷却循环泵的驱动下，热水流出管中的热媒水先进入储热水箱释放热量后进入冷却器冷却，最后回流至湿式表面冷却器；所述淡水收集池送至淡水用户；所述储热水箱中的水送至生活热水用户。

如上所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，进一步地，所述引风管道的入风口设有第一挡水板，所述淡水回收塔的出风口设置有第二挡水板。

如上所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，进一步地，所述废水池通过排污管连接有污泥浓缩池，所述污泥浓缩池的出口通过污泥管连接至污泥脱水车间，所述污泥管上设置有污泥泵，所述冷却器还连接至厂区循环水冷却的冷却塔。

如上所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，进一步地，所述蒸发填料采用具有耐酸腐蚀及耐温性能的弹性体材料；所述布水器采用具有耐废水腐蚀及耐温性能的塑料喷嘴。

如上所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，进一步地，所述湿式表面冷却器采用盘管式或管板式换热芯体，其材质采用316L不锈钢。

如上所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，进一步地，所述废水加热器采用管壳式或板式换热器。

如上所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，进一步地，所述废水加热器中与废水直接接触的部件均采用防氯离子腐蚀材质，与废水非直接接触的部件采用不锈钢材质。

如上所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，进一步地，所述废水加热器采用板式换热器时，所述废水加热器采用钛材制成；所述废水加热器采用管壳式换热器时，所述管壳式换热器采用无折流板三维强化换热管紧凑式换热器形式。

如上所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，进一步地，所述废水加热器的热源来自工厂中余热回收生产的85～95℃热水或乏汽；当采用乏汽时，乏汽压力0.1MPa。

如上所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，进一步地，所述湿式表面冷却器的入口热媒水的温度范围为40～45℃，所述热媒水为软化水。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：本实用新型利用工厂废热为蒸发浓缩热源，利用不同温度下饱和空气所载水蒸气能力的差异，采用填料式蒸发技术浓缩高盐废水和湿式表面式冷却除湿方式回收空气携带的淡水来达到高盐废水零排放处理和回收淡水的目的。由于利用了工厂废热资源和部分回收了淡水冷凝热，大大降低了系统能源成本；又由于利用了不同温度下饱和空气含水质量分数的差异，通过提升废水表面蒸发温度达到蒸发浓缩目的，通过间壁式湿式表面冷凝器降低空气温度继而降低空气含水质量分数去湿，回收淡水，并进一步通过热风循环方式实现废气零排放，通过蓄热水箱将部分表面式冷却器吸收的淡水凝结潜热回收转移到生活热水中，降低循环冷却系统的冷却能耗和水耗，从而降低整个系统能耗和进一步降低能源成本。由于采用了填料式表面蒸发和大流量塑料喷嘴，废水进入蒸发浓缩过程对废水水质没有特别要求，甚至无需软化处理，大大降低系统水处理运行成本，但未软化处理时对废水循环泵的选材有抗结垢要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图中附图标记含义：1、进风口；2、蒸发填料；3、布水器；401、第一挡水板；402、第二挡水板；5、连接风管；6、湿式表面冷却器；7、循环风机；8、蒸发浓缩塔；9、淡水回收塔；10、废水池；11、废水循环泵；12、废水加热器；13、储热水箱；14、冷却器；15、冷却循环泵；16、淡水收集池；A、来自厂区废热(热水/乏汽)；B、预处理系统来废水；C、浓水至污泥浓缩池；D、至冷却塔；E、至生活热水用户；F、至淡水用户。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。

实施例：

参阅图1，一种利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，包括填料式蒸发浓缩塔8、淡水回收塔9、连接风管5、废水循环泵11、废水加热器12、储热水箱13，冷却器14和冷却循环泵15；蒸发浓缩塔8包括蒸发填料2、布水器3、第一挡水板401，蒸发浓缩塔8通过连接风管5与淡水回收塔9相连，蒸发浓缩塔8的下部设有废水池10；蒸发填料2位于蒸发浓缩塔8内部，位于蒸发填料2上方的蒸发浓缩塔8上设有布水器3；淡水回收塔9内设有换热芯体，为盘管式/管板式湿式表面冷却器6，淡水回收塔9的出风口设置有第二挡水板402。填料式蒸发浓缩塔与淡水回收塔通过引风管道连通，引风管道内设有循环风机7，循环风机7用于驱动填料式蒸发浓缩塔和淡水回收塔之间的空气和热风循环，引风管道与蒸发浓缩塔8连接的为蒸发浓缩塔8的进风口1，引风管道与淡水回收塔9连接的为淡水回收塔9的出风口，箭头表示风向。

废水循环泵11的入口通过连接管与废水池10相连，废水循环泵11的出口通过连接管与废水加热器12连通，废水加热器12的出口与布水器3连通；废水池10通过排污管连至污泥脱水车间的污泥浓缩池。淡水收集池16设有淡水输送出口，淡水输送出口将淡水通过水泵输送至淡水用户；湿式表面冷却器6的入口与冷却循环泵15的出口相连，湿式表面冷却器6的出口通过出流管顺次与储热水箱13和冷却器14相连；储热水箱13的冷侧进出口则分别连接至厂区生活热水系统；冷却器14的热侧出口与冷却循环泵15的入口相连，冷却器14的冷侧进出口则分别连接至厂区循环水冷却的冷却塔的出口和入口。本实用新型的盘管式/管板式湿式表面冷却器6为湿式表面冷却器6。参阅图1，图中的箭头或字母分别表示为：A、来自厂区废热(热水/乏汽)；B、预处理系统来废水；C、浓水至污泥浓缩池；D、至冷却塔；E、至生活热水用户；F、至淡水用户，箭头表示风向。

废水通过废水循环泵11先经过废水加热器12，吸收厂区低温余热回收系统回收的废热后，温度升高至80℃～90℃，再通过布水器3喷淋进入蒸发填料2并形成水膜蒸发，废水在不断的循环喷淋和蒸发中得到浓缩；废水池10底部设有污泥或浓水排放管，将脓稠废液先泵送至污泥脱水车间的污泥浓缩池，进一步浓缩后进脱水机进行脱水，脱出的水可回到蒸发浓缩塔8的废水池10，脱水后的固形物则另行处置。废水在填料式蒸发浓缩塔8中蒸发后，空气在蒸发填料完成载气萃取过程，空气增温增湿后在循环风机7的驱动下通过连接风管5进入淡水回收塔9，部分气体在湿式表面冷却器6表面凝结，最后汇入淡水回收塔9下部的淡水收集池16，未液化的部分气体从引风管道重新进入填料式蒸发浓缩塔8，完成空气和热风的闭式循环。

蒸发填料2为采用具有耐酸腐蚀及耐温性能材料制成的填料，如聚四氟乙烯材料等制成弹性体填料。所选用的填料，既能增加表面蒸发能力，又便于冲洗不易堵塞，制成弹性体填料可便于定期检修时通过振打清除表面污垢水垢。本实施例中的填料的耐温性能选用耐中温级别的材料，喷淋的热废水大部分在填料表面形成水膜状，水膜表面水蒸气分压与空气流中的水蒸气分压存在压差，形成水膜蒸发驱动力，促进废水蒸发；少部分水滴在与气流的碰撞中发生水滴表面蒸发。

布水器3采用具有耐酸腐蚀及耐温性能的塑料喷嘴。塑料喷嘴的选用要求，布水分散性好，抗腐蚀能力强，不易堵塞。布水器3的塑料喷嘴采用大流量耐中温级别的材料，如ABS 材质无堵塞喷嘴。

湿式表面冷却器6采用盘管式或管板式冷凝器，其材质采用316L不锈钢。

废水加热器12的热源来自厂区低温烟气余热回收换热器生产的热水或乏汽；当采用乏汽时，乏汽压力0.1MPa；当采用低温烟气余热回收换热器供应的热水时，其热水温度85～95℃。

废水加热器12采用管式或板式换热器；与废水直接接触的部件均采用防氯离子腐蚀材质如钛材，其它非直接接触废水的部件采用不锈钢材质；废水加热器12采用板式换热器时，加热器全采用钛材制成；废水加热器12采用管壳式换热器时，管壳式换热器采用无折流板三维强化换热管紧凑式换热器形式。

废水经过废水加热器12加热后，温度提升到80～90℃，再通过布水器3散布到蒸发填料2，进行表面蒸发浓缩。

湿式表面冷却器6入口冷却水的温度40～45℃，优选42℃，出水温度57～62℃，热媒水采用的冷却水为软化水。

蒸发浓缩塔8的废水蒸发所采用的载体介质为空气，在吸收水蒸汽后进入淡水回收塔9 完成淡水冷凝回收后通过循环风机7再回到蒸发浓缩塔8。蒸发浓缩塔8与淡水回收塔9采用简单易取的空气作为载体介质，利用不同温度下饱和空气含湿量的差异和水蒸汽分压与填料层/湿式壁面水膜表面水蒸汽分压力差作为驱动力，实现废水蒸发浓缩和淡水冷凝回收。

本实施例的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，目的是开发一种采用填料式蒸发技术浓缩高盐废水和湿式表面式冷却回收淡水的末端废水零排放处理的方法技术，使用工厂“廉价”的废热作为废水蒸发浓缩热源，从而大大降低蒸发浓缩用能成本；采用填料式蒸发低温蒸发技术，通过大流量塑料喷嘴将温热的废水喷淋至填料表面形成水膜表面蒸发，以水膜表面水蒸气分压力与空气中的水蒸气分压力的差作为蒸发驱动力，由空气将蒸发的水分带至淡水回收塔9；采用湿式表面式冷却冷凝技术，通过降温降湿回收淡水，并通过蓄热水箱回收其部分冷凝潜热，多余的低温废热通过厂区冷却塔冷却系统散发。

本实用新型实施例的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，与以多效蒸发或MVR蒸发为代表的蒸发浓缩系统相比，其蒸发过程对用热的品质要求更低，可以利用工厂大量存在的中低温废热资源，无需高品质的鲜蒸汽，回收水蒸汽凝结潜热的过程也无需压缩功，仅需要驱动中间媒介(空气或循环水)的风机和水泵耗电，其废水吨水蒸发浓缩耗电量仅为15～20kWh/t废水(约为MVR系统吨水蒸发能耗的40％～50％)；此外，蒸发浓缩过程在中低温下完成，采用了氟塑料等耐腐蚀的材料，废水可以无需软化处理，废水预处理费用大大降低，且采用的弹性体塑料填料易于冲洗和振动清理，无需担心换热器结垢堵塞问题，系统运行可靠性大大提高，同时维护费用大大降低。与烟道蒸发式废水处理零排放技术相比，虽然设备投资有所增加，但不用担心喷嘴堵塞问题，不存在烟道蒸发工艺担心的对后系统如除尘器和脱硫塔的运行性能影响问题，也不用担心烟道堵塞问题，对工厂单位产品生产煤耗也几乎不会造成影响，更不存在烟道式蒸发因废水蒸发后固形物进入烟尘后造成烟尘中盐分提高影响烟尘资源化利用的担忧。本实施案例，无废气排放，废水实现了100％回收利用，高品位能耗极少，是典型的节能环保技术。设备初投资介于MVR蒸发浓缩系统和旁路烟气蒸发系统之间，但由于无需软化处理，节约了大部分水处理成本，实际运行综合成本相当于MVR蒸发结晶废水零排放处理系统的三分之一左右。

需要特别说明的是，本实施例的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其废水蒸发浓缩方式同样适合于其它具备废热资源的工业废水蒸发浓缩和零排放工艺。

本实用新型采用了空气闭式循环系统，采用工厂废热加热废水，在蒸发和冷却过程中，载气流程采用闭式循环，避免潮湿空气散发到周围环境造成污染；淡水凝结热回收方式实现回收潜热量更可控和利用方式更灵活；淡水回收热媒水的部分余热用于生活热水，既减少循环冷却系统负荷，提高系统能效水平，又增强了淡水回收系统的调节灵活性；本实用新型采用弹性体填料，易于冲洗和振动清理。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，包括填料式蒸发浓缩塔、淡水回收塔，其特征在于，

所述填料式蒸发浓缩塔的塔内底部设有废水池，所述废水池上方设有蒸发填料，所述蒸发填料将所述填料式蒸发浓缩塔的塔内空间分割成上腔体和下腔体且所述蒸发填料的上方设有布水器，所述布水器通过管道与所述废水池连通且其连通管道上设有废水循环泵和废水加热器；

所述淡水回收塔的塔内底部设有淡水收集池，所述淡水收集池的上方设有湿式表面冷却器，所述湿式表面冷却器将所述淡水回收塔的塔内空间分割成上腔体和下腔体；

其中，所述填料式蒸发浓缩塔的下腔体与所述淡水回收塔的下腔体通过引风管道连通，所述引风管道内设有循环引风机，所述填料式蒸发浓缩塔的上腔体与所述淡水回收塔的上腔体通过连接风管连通，所述循环引风机用于驱动所述填料式蒸发浓缩塔和所述淡水回收塔之间的空气和热风循环，所述湿式表面冷却器的热媒侧设有入口和出口均连接在湿式表面冷却器上的热水流出管，所述热水流出管上设有储热水箱、冷却器和冷却循环泵，在冷却循环泵的驱动下，热水流出管中的热媒水先进入储热水箱释放热量后进入冷却器冷却，最后回流至湿式表面冷却器；所述淡水收集池送至淡水用户；所述储热水箱中的水送至生活热水用户。

2.根据权利要求1所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于，所述引风管道的入风口设有第一挡水板，所述淡水回收塔的出风口设置有第二挡水板。

3.根据权利要求1所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于，所述废水池通过排污管连接有污泥浓缩池，所述污泥浓缩池的出口通过污泥管连接至污泥脱水车间，所述污泥管上设置有污泥泵，所述冷却器还连接至厂区循环水冷却的冷却塔。

4.根据权利要求1所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于，所述蒸发填料采用具有耐酸腐蚀及耐温性能的弹性体材料；所述布水器采用具有耐废水腐蚀及耐温性能的塑料喷嘴。

5.根据权利要求1所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于，所述湿式表面冷却器采用盘管式或管板式换热芯体，其材质采用316L不锈钢。

6.根据权利要求1所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于，所述废水加热器采用管壳式或板式换热器。

7.根据权利要求6所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于，所述废水加热器中与废水直接接触的部件均采用防氯离子腐蚀材质，与废水非直接接触的部件采用不锈钢材质。

8.根据权利要求6所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于，所述废水加热器采用板式换热器时，所述废水加热器采用钛材制成；所述废水加热器采用管壳式换热器时，所述管壳式换热器采用无折流板三维强化换热管紧凑式换热器形式。

9.根据权利要求1所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于，所述废水加热器的热源来自工厂中余热回收生产的85～95℃热水或乏汽；当采用乏汽时，乏汽压力0.1MPa。

10.根据权利要求1所述的利用工业中低温余热的高盐废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于，所述湿式表面冷却器的入口热媒水的温度范围为40～45℃，所述热媒水为软化水。

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