CN102838180B - 一种稀有金属废水零排放工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀有金属废水零排放工艺，包括以下步骤：1）将待处理废水送入换热器中预热；2）将预热后的废水导入降膜蒸发器进行一级蒸发浓缩；3）将上步得到的不饱和的浓缩废水导入强制循环蒸发器中进行二级蒸发浓缩；4）将二次蒸汽送至蒸汽洗涤塔中经蒸汽冷凝水洗涤后再经机械压缩机压缩并送入降膜蒸发器及强制循环蒸发器的加热室中；5）将步骤3）中得到的结晶饱和浓缩废水进行固液分离，得到结晶物与母液，母液循环送回强制循环蒸发器中继续蒸发。本发明的工艺中，蒸发过程产生的二次蒸汽通过机械压缩处理，使其再度应用于对蒸发器的加热，以降低蒸汽的补充量，节约能耗，降低了工艺成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种稀有金属废水零排放工艺。
背景技术
稀有金属工业从采矿、选矿到冶炼，以至成品加工的整个生产过程中，几乎所有工序都要用水，都有废水排放。随着废水处理工艺的提升，大多数稀有金属的废水都能得到有效的处理，但是能达到环保节能零排放的工艺技术却很少。无论是常用的中和法、硫化法、铁氧体法还是先进的膜技术，都无法完全实现废水的零排放，以先进的膜技术处理稀有金属废水为例，经过超滤、反渗透、纳滤处理的稀有金属废水，其中含有5%-12%的NaCl，高含盐的废水不能直接排放，且NaCl有可回收利用价值，蒸发结晶技术应用废水处理，可实现真正的零排放，而传统蒸发结晶过程为一高耗能过程，工艺选择不恰当则无法达到节能效果。
机械蒸汽再压缩循环蒸发器(MVR )技术是将蒸发器与蒸汽泵相结合，以消耗一部分高质能（热能、机械能、电能等）为代价，通过热力循环压缩过程，把蒸发器出来的二次低温位蒸汽转移到高温位蒸汽再送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。这样在处理含盐废水时，蒸发废水所需的热能，由蒸汽冷凝和冷凝水冷却时释放的热能所提供。在运作过程中，没有潜热的流失。运作过程中所消耗的，仅是驱动蒸发器内废水、蒸汽、和冷凝水循环和流动的水泵、蒸汽泵、和控制***所消耗的电能。结合机械蒸汽再压缩技术的蒸发结晶工艺相比较传统的蒸发工艺，优势较为明显。同样蒸发产生一吨冷凝水水，传统五效蒸发需要消耗0.24吨蒸汽与10度电，而蒸汽压缩技术仅消耗40度电，在通常市场价格比较中，蒸汽压缩技术节约的经济效益十分明显，而且全过程中没有产生废水，达到真正的环保节能零排放的要求。
发明内容
本发明的目的是一种稀有金属废水零排放工艺。
本发明所采取的技术方案是：
一种稀有金属废水零排放工艺，包括以下步骤：
1）将待处理的稀有金属废水送入换热器中与蒸汽冷凝水进行换热以预热废水；
2）将上步预热后的废水导入降膜蒸发器进行一级蒸发浓缩，产生了不饱和的浓缩废水、蒸汽冷凝水以及二次蒸汽；
3）将上步得到的不饱和的浓缩废水导入强制循环蒸发器中进行二级蒸发浓缩，得到结晶饱和浓缩废水、蒸汽冷凝水以及二次蒸汽；
4）将步骤2）、3）中得到的蒸汽冷凝水输送至蒸汽洗涤塔，步骤2）和3）中得到的二次蒸汽送至蒸汽洗涤塔中经蒸汽冷凝水洗涤后再经机械压缩机压缩并送入降膜蒸发器及强制循环蒸发器的加热室中；
5）将步骤3）中得到的结晶饱和浓缩废水进行固液分离，得到结晶物与母液，母液循环送回强制循环蒸发器中继续蒸发。
在降膜蒸发器获得二次蒸汽之前，向降膜蒸发器的加热室中打入生蒸汽对废水进行预蒸发。
步骤1）中，将废水预热至100-110℃。
步骤5）中，母液循环送回强制循环蒸发器前预热至100-110℃。
步骤5）中，所述的固液分离方法为离心分离。
本发明的有益效果是：利用机械蒸汽再压缩技术处理稀有金属含盐废水，通过蒸发含盐废水使盐结晶析出，饱和结晶浓缩液经离心后得到成品结晶物，饱和离心母液送至强制循环蒸发器中进行蒸发结晶。蒸发过程产生的二次蒸汽通过机械压缩处理，使其再度应用于对蒸发器的加热，以降低蒸汽的补充量，节约能耗，降低了工艺成本。同时产生的洁净蒸汽冷凝水用以预热物料以及回收再利用，实现零排放。
另外，蒸发器产生的蒸汽冷凝水也被有效地用来清洗二次蒸汽，整个工艺过程既实现了能耗的最大降低，也实现了零排放，同时也使各种物料的利用率达到最大限度。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种稀有金属废水零排放工艺，包括以下步骤：
1）将待处理的稀有金属废水送入板式换热器中预热至100-110℃；
2）将上步预热后的废水导入降膜蒸发器进行一级蒸发浓缩处理，在汽液分离室中分离为二次蒸汽与不饱和的浓缩废水，同时产生了蒸汽冷凝水； 蒸汽冷凝水通过管道分别输送至蒸汽洗涤塔与板式换热器（送入板式换热器中可与废水热交换，从而节约能源）；其中，不饱和的浓缩废水的输出流量为1404.68kg/h，二次蒸汽的输出量为5899.67kg/h，不饱和浓缩废水中的NaCl的质量浓度为26wt%，废水的温度为155.4℃；
3）将上步输出的不饱和的浓缩废水导入强制循环蒸发器中进行二级蒸发浓缩，在汽液分离室中分离为二次蒸汽与结晶饱和浓缩废水，同时产生了蒸汽冷凝水； 蒸汽冷凝水通过管道分别输送至蒸汽洗涤塔与板式换热器（送入板式换热器中可与废水热交换，从而节约能源）；其中，结晶饱和浓缩废水的输出流量为1304.35kg/h，二次蒸汽的输出量为100.33kg/h，废水的温度为116.5℃；
4）将步骤2）和3）中得到的二次蒸汽送至蒸汽洗涤塔中经蒸汽冷凝水洗涤后再经机械压缩机压缩并送入降膜蒸发器及强制循环蒸发器的加热室中；其中，经过压缩机压缩后，蒸汽的温度为124℃；
5）将步骤3）中输出的结晶饱和浓缩废水进行离心分离，得到结晶物（结晶物中的NaCl含量≥99.5wt%）与母液，母液循环送回强制循环蒸发器中继续蒸发。
在***运行的初始，蒸发器（降膜蒸发器与强制循环蒸发器）需通过生蒸汽（生蒸汽的温度为122.5℃，质量流量为6024.39kg/h）进行加热以保证蒸发器的温度，产生二次蒸汽经过洗涤并通过机械压缩处理，使其再度应用于对蒸发器的加热，二次蒸汽产出平衡后，不再需要生蒸汽的补充，即可切断生蒸汽的供应，节约能耗。
本发明中，待处理的稀有金属废水的特性如下表：
需要说明的是，表中的废水质量流量所指为：在步骤1）中，待处理的稀有金属废水送入板式换热器的质量流量。
最后，所得的结晶盐的水分含量＜0.5wt%。
需要说明的是，以上工艺适用于降膜蒸发器与强制循环蒸发器中的蒸发量之和为20-80t/h时；而当降膜蒸发器与强制循环蒸发器中的蒸发量在2t/h-20t/h时候，只需要强制循环蒸发器即可，具体来说，其工艺流程如下：
1）将待处理的稀有金属废水（稀有金属废水的特性如上表1）送入板式换热器中预热至100-110℃；
2）将上步预热后的废水导入强制循环蒸发器中进行蒸发浓缩处理，在汽液分离室中分离为二次蒸汽与结晶饱和浓缩废水，同时产生了蒸汽冷凝水； 蒸汽冷凝水通过管道分别输送至蒸汽洗涤塔与板式换热器中（送入板式换热器中可与废水热交换，从而节约能源）；其中，结晶饱和浓缩废水的输出流量为1304.35kg/h，二次蒸汽的输出量为6000kg/h，废水的温度为116.5℃；
3）将步骤2）中得到的二次蒸汽送至蒸汽洗涤塔中经蒸汽冷凝水洗涤后再经机械压缩机压缩并送入降膜蒸发器及强制循环蒸发器的加热室中；其中，经过压缩机压缩后，蒸汽的温度为124℃；
4）将步骤2）中得到的结晶饱和浓缩废水进行离心分离，得到结晶物中的NaCl含量≥99.5wt%）与母液，将母液预热至100-110℃再循环送回强制循环蒸发器中继续蒸发。
在***运行的初始，蒸发器（强制循环蒸发器）需通过生蒸汽（生蒸汽的温度为122.5℃，质量流量为6024.39kg/h）进行加热以保证蒸发器的温度，产生二次蒸汽经过洗涤并通过机械压缩处理，使其再度应用于对蒸发器的加热，二次蒸汽产出平衡后，不再需要生蒸汽的补充，即可切断生蒸汽的供应，节约能耗。
Claims (1)
1.一种稀有金属废水零排放工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1）将待处理的稀有金属废水送入预热器中预热；
2）将上步预热后的废水导入降膜蒸发器进行一级蒸发浓缩，产生了不饱和的浓缩废水、蒸汽冷凝水以及二次蒸汽；
3）将上步得到的不饱和的浓缩废水导入强制循环蒸发器中进行二级蒸发浓缩，得到结晶饱和浓缩废水、蒸汽冷凝水以及二次蒸汽；
4）将步骤2）、3）中得到的蒸汽冷凝水输送至蒸汽洗涤塔，步骤2）和3）中得到的二次蒸汽送至蒸汽洗涤塔中经蒸汽冷凝水洗涤后再经机械压缩机压缩并送入降膜蒸发器及强制循环蒸发器的加热室中；
5）将步骤3）中得到的结晶饱和浓缩废水进行固液分离，得到结晶物与母液，母液循环送回强制循环蒸发器中继续蒸发；在降膜蒸发器获得二次蒸汽之前，向降膜蒸发器的加热室中打入生蒸汽对废水进行预蒸发；所述的预热器为换热器；步骤1）中，将废水预热至100-110℃；步骤5）中，母液循环送回强制循环蒸发器前预热至100-110℃；步骤5）中，所述的固液分离方法为离心分离。
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