CN105565411B - 一种废水直接蒸发浓缩处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废水直接蒸发浓缩处理方法和装置，对废水进行蒸发浓缩；采用热风蒸发废水中的水分，使废水中的固体成分分离。所述装置包括气水混合器、热风炉、除雾器。本发明的有益效果是：通过废水与高温热空气直接接触蒸发，将水与水中的废固分离。采用直接蒸发技术，废水中有机物含量及性质对废水的处理效果基本没有影响，与常规工艺相比，设备投资及运行费用较低，整套设施占地小、运行维护简单。对于废水中悬浮/溶解物含量高硬度高废水的处理可直接处理，不需预处理，与多效蒸发及MBR相比设备投资低，运行维护简单。
Description
技术领域
本发明属于悬浮/可溶固体固液分离设备，尤其涉及一种废水直接蒸发浓缩处理方法和装置。将液体中有机污染含量较高且不易生化降解或液体中硬度较高容易产生结垢倾向的可溶/悬浮固体固液分离，适用于垃圾渗透液处理、电厂脱硫脱硝废液处理、油田废水处理、化工及钢铁零排放废水处理。
背景技术
随着我国城市化进程加快,产生的垃圾也随之增多,垃圾渗透液也逐年增加。垃圾渗透液的特点是含有种类繁杂的有机污染物、COD浓度高，从一万到十几万毫克/升；尤其是难直接被生物降解的羧基苯、杂环类及多联苯大分子有限化合物含量高，达数千毫克/升。
垃圾渗滤液目前的处理方法包括物理化学法和生物法。物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法，目前的处理方法投资高，占地大，运行复杂，维护费用高。
为达到环保要求目前火电厂烟气都采用脱硫脱硝处理，其中采用石灰法的较多，但该方法产生的废液较难处理，该废液的特点是硬度高、总固体及溶解固体含量高，目前采用较多处理方法是多效蒸发、MVR(机械式蒸汽再压缩技术)。目前的处理方法投资高，运行复杂，维护费用高。
发明内容
本发明的目的是提出一种废水直接蒸发浓缩处理方法和装置的技术方案。将液体中有机污染含量较高且不易生化降解或液体中硬度较高容易产生结垢倾向的可溶/悬浮固体固液分离。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种废水直接蒸发浓缩处理方法，过程是：产生高温热风，将产生的热风送入混合区，在混合区与送入的废水混合形成混合蒸汽，然后对混合蒸汽进行除雾排放回收处理，所述形成混合蒸汽的过程是：首先将热风送入一个管径逐渐缩小的区域将热风压缩，同时将经去除颗粒处理的一次废水通过喷嘴喷入该区域与压缩的热风混合；然后，携带一次废水的压缩热风经管径逐渐缩小的区域出口马上进入一个口径逐渐增大的区域，形成所述混合蒸汽，然后混合蒸汽经与口径逐渐增大的区域出口连接的管道进入除雾器；
所述除雾排放回收处理的过程是：除雾器对混合蒸汽进行汽水分离，分离后的气体经排放管道排放，分离后的水体中的沉淀物作为废渣排除做后续处理，而水体作为二次废水持有处理后的余温被送入所述口径逐渐增大区域出口参与再次混合。
更进一步，为了充分利用热能，所述方法进一步包括：当二次废水参与再次混合的流量大于一次废水的喷入流量时，减少一次废水的喷入流量。
更进一步，送入的去除颗粒处理后的所述一次废水的温度不低于20℃，所述高温热风的温度是500℃～600℃。
更进一步，为了提高高温风的蒸发效率，，所述一次废水通过喷嘴喷入该区域，是一次废水喷嘴从中央向管径逐渐缩小的区域出口侧轴向呈90度至120度圆锥角水雾状喷射。
更进一步，所述气体经排放管道排放的过程中包括冷凝收集冷凝水的步骤和对排放的气体进行检测增加过滤网再次过滤的步骤。
一种废水直接蒸发浓缩处理装置，包括气水混合器、热风发生炉、除雾器；所述气水混合器设有进气口、出气口、第一进水口, 进气口通过一条热风管道与热风发生炉热风出口连接，出气口通过管路与除雾器进口连接，进气口和出气口之间为垂直于地面设置的热气压缩锥段和气水混合锥段两个圆锥体段，所述热气压缩锥段和气水混合锥段的小直径端的直径相同并互相连接，进气口为所述热气压缩锥段的大直径端，出气口为气水混合锥段的大直径端，在所述热气压缩锥段设置有一次废水喷头，所述一次废水喷头连接第一进水口，所述出气口与除雾器进口连接管路的起始端设置有二次废水喷头，二次废水喷头连接一个第二进水口；一次废水的水源连接第一进水口，所述除雾器的出风口通过一条排放管道连接一个排放烟囱，在所述排放管道上设有引风机；所述除雾器的出水口连通一只循环沉淀水箱，所述循环沉淀水箱通过循环水泵和一条循环管道连接所述第二进水口，所述循环沉淀水箱通过一条排渣管道和一条回水管道连接一台废渣浓缩机，在所述排渣管道上设有将废渣从所述循环沉淀水箱输往所述废渣浓缩机的废渣供给泵。
更进一步，为了满足蒸发废水的需要，所述热风发生炉是产生温度高于500℃热风的热风炉，在所述热风管道上设有风量调节开关，在所述废水的水源与第一进水口之间以及循环管道与第二进水口之间设置有流量计。
更进一步，为了提高蒸发效率，所述一次废水喷头设置在所述热气压缩锥段中央，喷头的喷嘴为多个环绕喷头圆周设置，圆周设置的喷嘴口径和方向是在锥段向小直径端口侧轴向呈90度至120度圆锥角水雾状喷射的方式设置。
更进一步，所述热气压缩锥段的锥度为0.25～0.33，所述气水混合锥段的锥度为0.14～0.17，所述一次废水喷头至所述热气压缩锥段小直径端的距离是热气压缩锥段小直径端直径的0.5～1.5倍。
更进一步，所述热风发生炉是燃煤炉或燃气炉，所述除雾器是正弦交错型除雾器，所述引风机是离心风机，所述废渣浓缩机是重力浓缩机或带式压滤机或板框压滤机或离心分离机，废渣供给泵是泥浆泵。
本发明的有益效果是：通过废水与高温热空气直接接触蒸发，将水与水中的废固分离。采用直接蒸发技术，废水中有机物含量及性质对废水的处理效果基本没有影响，与常规工艺相比，设备投资及运行费用较低，整套设施占地小、运行维护简单。对于废水中悬浮/溶解物含量高硬度高废水的处理可直接处理，不需预处理，与多效蒸发及MBR相比设备投资低，运行维护简单。
下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
附图说明
图1是本发明原理图；
图2是本发明装置结构平面示意图；
图3是本发明装置结构立面示意图；
图4是本发明气水混合器结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
一种废水直接蒸发浓缩处理方法，过程是：产生高温热风，将产生的热风送入混合区，在混合区与送入的废水混合形成混合蒸汽，然后对混合蒸汽进行除雾排放回收处理，所述形成混合蒸汽的过程是：首先将热风送入一个管径逐渐缩小的区域将热风压缩，同时将经去除颗粒处理的一次废水通过喷嘴喷入该区域与压缩的热风混合；然后，携带一次废水的压缩热风经管径逐渐缩小的区域出口马上进入一个口径逐渐增大的区域，形成所述混合蒸汽，然后混合蒸汽经与口径逐渐增大的区域出口连接的管道进入除雾器；
所述除雾排放回收处理的过程是：除雾器对混合蒸汽进行汽水分离，分离后的气体经排放管道排放，分离后的水体中的沉淀物作为废渣排除做后续处理，而水体作为二次废水持有处理后的余温被送入所述口径逐渐增大区域出口参与再次混合。
当二次废水参与再次混合的流量大于一次废水的喷入流量时，减少一次废水的喷入流量。
送入的去除颗粒处理后的所述一次废水的温度不低于20℃，所述高温热风的温度是500℃～600℃。
所述一次废水通过喷嘴喷入该区域，是一次废水喷嘴从中央向管径逐渐缩小的区域出口侧轴向呈90度至120度圆锥角水雾状喷射。
所述气体经排放管道排放的过程中包括冷凝收集冷凝水的步骤和对排放的气体进行检测增加过滤网再次过滤的步骤。
如图1至图4，一种废水直接蒸发浓缩处理装置，包括气水混合器10、热风发生炉20、除雾器30；所述气水混合器设有进气口11、出气口12、第一进水口13,进气口通过一条热风管道21与热风发生炉热风出口24连接，出气口通过管路与除雾器进口31连接，进气口和出气口之间为垂直于地面设置的热气压缩锥段15和气水混合锥段16两个圆锥体段，所述热气压缩锥段和气水混合锥段的小直径端的直径相同并互相连接，进气口为所述热气压缩锥段的大直径端，出气口为气水混合锥段的大直径端，在所述热气压缩锥段设置有一次废水喷头18，所述一次废水喷头连接第一进水口，所述出气口与除雾器进口连接管路的起始端17设置有二次废水喷头19，二次废水喷头连接一个第二进水口14；一次废水的水源连接第一进水口，所述除雾器的出风口32通过一条排放管道35连接一个排放烟囱36，在所述排放管道上设有引风机37；所述除雾器的出水口33连通一只循环沉淀水箱40，所述循环沉淀水箱通过循环水泵42和一条循环管道41连接所述第二进水口，所述循环沉淀水箱通过一条排渣管道43和一条回水管道44连接一台废渣浓缩机50，在所述排渣管道上设有将废渣从所述循环沉淀水箱输往所述废渣浓缩机的废渣供给泵45。
所述热风发生炉是产生温度高于500℃热风的热风炉，在所述热风管道上设有风量调节开关22，在所述废水的水源与第一进水口之间以及循环管道与第二进水口之间设置有流量计70。
所述一次废水喷头设置在所述热气压缩锥段中央，喷头的喷嘴为多个环绕喷头圆周设置，圆周设置的喷嘴口径和方向是在锥段向小直径端口侧轴向呈90度至120度圆锥角水雾状喷射的方式设置。
所述热气压缩锥段的锥度为0.25～0.33，所述气水混合锥段的锥度为0.14～0.17，所述一次废水喷头至所述热气压缩锥段小直径端的距离L2是热气压缩锥段小直径端直径D2的0.5～1.5倍。
所述热风发生炉是燃煤炉或燃气炉，所述除雾器是正弦交错型除雾器，所述引风机是离心风机，所述废渣浓缩机是重力浓缩机或带式压滤机或板框压滤机或离心分离机，废渣供给泵是泥浆泵。
实施例二：
如图1至图4，一种废水直接蒸发浓缩处理装置，包括气水混合器10、热风发生炉20、除雾器30。
如图4，气水混合器用于将热空气与水混合，使水被加热生成水蒸气。气水混合器设有进气口11、出气口12、第一进水口13；进气口和出气口之间为垂直于地面设置的热气压缩锥段15和气水混合锥段16两个圆锥体段，热气压缩锥段和气水混合锥段的小直径端的直径相同并互相连接，进气口为热气压缩锥段的大直径端，出气口为气水混合锥段的大直径端，在热气压缩锥段设置有一次废水喷头18，一次废水喷头连接第一进水口。一次废水喷头设置在所述热气压缩锥段中央，即圆锥体的轴线上。喷头的喷嘴为多个环绕喷头圆周设置，圆周设置的喷嘴口径和方向是在锥段向小直径端口侧轴向呈90度至120度圆锥角水雾状喷射的方式设置。
本实施例中，热气压缩锥段的大直径端的直径D1=1500mm，小直径端的直径D2=1000mm，热气压缩锥段的长度L1=1500mm，热气压缩锥段的锥度为0.33。气水混合锥段的大直径端的直径D3=1500mm，小直径端的直径D2=1000mm，气水混合锥段的长度L3=3000mm，气水混合锥段的锥度为0.17，一次废水喷头至进气段小直径端的距离L2=500mm，是进气段小直径端直径D2的0.5倍，水雾喷头的喷洒角度ɑ=90°。
本实施例中设有三台气水混合器。
气水混合器的第一进水口连接一次废水的水源，一次废水来自一个废水调节水箱60；废水调节水箱通过一条废水管道61连接气水混合器的第一进水口。在废水管道中设有两台废水供水泵62。
本实施例设有一台热风发生炉，产生的高温热风供给三台气水混合器。热风发生炉是一台燃烧炉，热风发生炉产生温度高于500℃的高温热风，热风发生炉每小时产生质量3000kg的 500℃高温热风。气水混合器的进气口通过一条热风管道21与热风发生炉热风出口24连接。
除雾器是正弦交错型除雾器，除雾器设有进风口31、出风口32、出水口33。本实施例设有三台除雾器，每台除雾器对应于一台气水混合器。气水混合器的出气口通过管路与除雾器进口31连接。
除雾器的出风口32通过一条排放管道35连接一个排放烟囱36，在所述排放管道上设有引风机37；引风机是离心风机。本实施例中，三台除雾器分别设有各自的排放管道、排放烟囱和引风机。
在每条排放管道与除雾器进风口之间设有热气回用管道38，热气回用管道的一端与引风机出气口侧的排放管道连通，热气回用管道的另一端与除雾器的进风口连通。
气水混合器的出气口与除雾器进口连接管路的起始端17设置有二次废水喷头19，二次废水喷头连接一个第二进水口14。
每台除雾器的出水口连接一只循环沉淀水箱40；本实施例中，循环沉淀水箱设置在除雾器的下方，除雾器产生的自行水流入循环沉淀水箱。
循环沉淀水箱通过循环水泵42和一条循环管道41连接第二进水口，本实施例中，每台循环水箱配备两台循环水泵。
循环沉淀水箱通过一条排渣管道43和一条回水管道44连接一台废渣浓缩机50，废渣浓缩机是重力浓缩机。在排渣管道上设有将废渣从所述循环沉淀水箱输往所述废渣浓缩机的废渣供给泵45。废渣供给泵是泥浆泵，每台循环水箱配备两台废渣供给泵。废渣浓缩机还设有排渣口51，废渣浓缩机将被脱水浓缩后的废渣从排渣口输出。
在热风管道上设有风量调节开关22，风量调节开关是将外界空气混入热风管道的风门。在热风管道上设有风量调节阀23。在一次废水的水源与第一进水口之间以及循环管道与第二进水口之间设置有流量计70。
采用本实施例的直接蒸发浓缩装置进行直接蒸发浓缩方法是：
热风发生炉产生高温热风，将产生的高温热风送入混合区，本实施例的混合区是气水混合器内的区域。在气水混合器内，高温热风与一次废水喷头送入的一次废水混合，一次废水被蒸发形成混合蒸汽。形成混合蒸汽的过程是：首先将热风送入管径逐渐缩小的热气压缩锥段将高温热风压缩，同时将一次废水通过喷嘴喷入该区域与压缩的高温热风混，一次废水喷嘴从中央向管径逐渐缩小的区域出口侧轴向呈90度至120度圆锥角水雾状喷射。然后，携带一次废水的压缩高温热风经管径逐渐缩小的热气压缩锥段出口马上进入一个口径逐渐增大的气水混合锥段，形成混合蒸汽。
然后混合蒸汽经管道进入除雾器，对混合蒸汽进行除雾排放回收处理。
除雾排放回收处理的过程是：在混合蒸汽中仍会含有一些水雾和水滴；除雾器对混合蒸汽进行汽水分离，分离后的气体经排放管道排放，分离后的水体进入循环沉淀水箱，在循环沉淀水箱中出水体中的废渣被沉淀分离。循环沉淀水箱中的沉淀物作为废渣排除做后续处理，而水体作为二次废水持有处理后的余温被送入第二进水口，通过二次废水喷头，再次与高温热风混合进行蒸发。
当循环沉淀水箱中的二次废水的存量过多，二次废水参与再次混合的流量大于一次废水的喷入流量时，减少一次废水的喷入流量。
送入气水混合器的一次废水的温度不低于20℃，高温热风的温度是500℃～600℃。当热风发生炉产生高温热风的温度高于600℃时，开启风量调节开关，将外界空气混入热风管道。高温热风蒸发用量的参考值为：蒸发1kg20℃的废水采用不少于质量为8kg的高温热风。
经除雾器分离后的气体通过设有引风机的排放管道经排放烟囱排放。在排放的气体中只含有水蒸汽，已不含有污染物质成分。被排放的气体仍含有较高的热量热气体，可以被利用；当排放的热气体中的蒸汽为不饱和状态时，可以将不饱和状态的热气体再次利用。方法是通过热气回用管道将部分不饱和状态的热气体送回蒸发管道，在除雾器中对未蒸发的水雾和水滴再次蒸发。被排放的热气体也可以通过换热器或冷凝器回收利用所含热量。
气体经排放管道排放的过程中还可以设置冷凝装置收集冷凝水。还可采用对排放的气体进行检测增加过滤网再次过滤的步骤。
循环沉淀水箱中的沉淀物作为废渣排除的后续处理包括：将废渣进行浓缩，进一步分离出废渣中的二次废水。废渣通过设有废渣供给泵排渣管道输送到废渣浓缩机，废渣浓缩机对废渣中含有的二次废水作进一步的分离。将分离出的二次废水通过回水管道被送回循环沉淀水箱，与循环沉淀水箱中的二次废水混合，然后再次进行高温蒸发。将浓缩处理后的废渣输出，被输出的废渣的含水量已达到要求，可进行更进一步的综合处理。
本实施例的装置和处理方法对废水进行蒸发浓缩；采用热风蒸发废水中的水分，使废水中的固体成分分离，实现综合处理，无害排放。
Claims (10)
1.一种废水直接蒸发浓缩处理方法，过程是：产生高温热风，将产生的热风送入混合区，在混合区与送入的废水混合形成混合蒸汽，然后对混合蒸汽进行除雾排放回收处理，其特征在于，所述形成混合蒸汽的过程是：首先将热风送入一个管径逐渐缩小的区域将热风压缩，同时将经去除颗粒处理的一次废水通过喷嘴喷入该区域与压缩的热风混合；然后，携带一次废水的压缩热风经管径逐渐缩小的区域出口马上进入一个口径逐渐增大的区域，形成所述混合蒸汽，然后混合蒸汽经与口径逐渐增大的区域出口连接的管道进入除雾器；
所述除雾排放回收处理的过程是：除雾器对混合蒸汽进行汽水分离，分离后的气体经排放管道排放，分离后的水体进入循环沉淀水箱，在循环沉淀水箱中水体中的废渣被沉淀分离，废渣通过设有废渣供给泵排渣管道输送到废渣浓缩机，废渣浓缩机对废渣中含有的二次废水作进一步的分离，将浓缩处理后的废渣输出，而水体作为二次废水持有处理后的余温被送入所述口径逐渐增大区域出口参与再次混合。
2.根据权利要求1所述的一种废水直接蒸发浓缩处理方法：其特征在于，所述方法进一步包括：当二次废水参与再次混合的流量大于一次废水的喷入流量时，减少一次废水的喷入流量。
3.根据权利要求1所述的一种废水直接蒸发浓缩处理方法，其特征在于，送入的去除颗粒处理后的所述一次废水的温度不低于20℃，所述高温热风的温度是500℃～600℃。
4.根据权利要求1所述的一种废水直接蒸发浓缩处理方法，其特征在于，所述一次废水通过喷嘴喷入该区域，是一次废水喷嘴从中央向管径逐渐缩小的区域出口侧轴向呈90度至120度圆锥角水雾状喷射。
5.根据权利要求1所述的一种废水直接蒸发浓缩处理方法，其特征在于，所述气体经排放管道排放的过程中包括冷凝收集冷凝水的步骤和对排放的气体进行检测增加过滤网再次过滤的步骤。
6.一种废水直接蒸发浓缩处理装置，包括气水混合器、热风发生炉、除雾器；其特征在于，所述气水混合器设有进气口、出气口、第一进水口, 进气口通过一条热风管道与热风发生炉热风出口连接，出气口通过管路与除雾器进口连接，进气口和出气口之间为垂直于地面设置的热气压缩锥段和气水混合锥段两个圆锥体段，所述热气压缩锥段和气水混合锥段的小直径端的直径相同并互相连接，进气口为所述热气压缩锥段的大直径端，出气口为气水混合锥段的大直径端，在所述热气压缩锥段设置有一次废水喷头，所述一次废水喷头连接第一进水口，所述出气口与除雾器进口连接管路的起始端设置有二次废水喷头，二次废水喷头连接一个第二进水口；一次废水的水源连接第一进水口，所述除雾器的出风口通过一条排放管道连接一个排放烟囱，在所述排放管道上设有引风机；所述除雾器的出水口连通一只循环沉淀水箱，所述循环沉淀水箱通过循环水泵和一条循环管道连接所述第二进水口，所述循环沉淀水箱通过一条排渣管道和一条回水管道连接一台废渣浓缩机，在所述排渣管道上设有将废渣从所述循环沉淀水箱输往所述废渣浓缩机的废渣供给泵。
7.根据权利要求6所述的一种废水直接蒸发浓缩处理装置，其特征在于，所述热风发生炉是产生温度高于500℃热风的热风炉，在所述热风管道上设有风量调节开关，在所述废水的水源与第一进水口之间以及循环管道与第二进水口之间设置有流量计。
8.根据权利要求6所述的一种废水直接蒸发浓缩处理装置，其特征在于，所述一次废水喷头设置在所述热气压缩锥段中央，喷头的喷嘴为多个环绕喷头圆周设置，圆周设置的喷嘴口径和方向是在锥段向小直径端口侧轴向呈90度至120度圆锥角水雾状喷射的方式设置。
9.根据权利要求8所述的一种废水直接蒸发浓缩处理装置，其特征在于，所述热气压缩锥段的锥度为0.25～0.33，所述气水混合锥段的锥度为0.14～0.17，所述一次废水喷头至所述热气压缩锥段小直径端的距离是热气压缩锥段小直径端直径的0.5～1.5倍。
10.根据权利要求6所述的一种废水直接蒸发浓缩处理装置，其特征在于，所述热风发生炉是燃煤炉或燃气炉，所述除雾器是正弦交错型除雾器，所述引风机是离心风机，所述废渣浓缩机是重力浓缩机或带式压滤机或板框压滤机或离心分离机，废渣供给泵是泥浆泵。
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