CN108217794A - 一种可同时结晶处理多种废液的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可同时浓缩结晶处理多种废液的方法，以及这种方法所用的装置。本发明的方法是将不同的待处理废液分别引入不同的蒸发器内进行蒸发浓缩和结晶处理，各蒸发器的二次蒸汽送入一台蒸汽压缩机进行压缩使其热焓增加后再用于加热各蒸发器。本发明的可同时结晶处理多种废液的方法中，至少有部分待处理废液在送入蒸发器前先利用烟道余热进行加热。本发明使用经压缩后二次蒸汽为各蒸发器的工作热源，同时充分利用了烟道余热，即可充分回收利用资源，同时可对废液进行有效处理。

Description

一种可同时结晶处理多种废液的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种蒸发处理的方法及其装置，确切讲，本发明涉及一种可同时浓缩结晶处理多种废液的方法，以及这种方法所用的装置。本发明的蒸发处理方法与相有的蒸发处理方法有相似之处，且其装置中包括有蒸发器和蒸汽压缩机组成的MVR蒸发装置，以及连通二次蒸汽与蒸汽压缩机间的管路、新鲜蒸汽源的管路、蒸馏冷凝水输出管、待处理废液输入管路、经处理后的浓废液排放管路，及输送各种液体的泵和设置于管路上的控制阀。

背景技术

在我国，水资源的严重不足和短缺是一个客观的现实情况，同时水资源的重复利用和污染治理面临着严峻的考验。虽然随着国家环境治理政策和检查力度的加大，取得了一些可喜的成果，但是，废水外排是一个不得不面临的尴尬现实，公众仍然感到水质污染加剧，环境治理的压力仍然很大，没有根本性的改变。一方面，我国外排的废水成因非常复杂，治理难度较大；另一方面，普遍认为滞后的标准限值过于宽松，外排污染物的种类和成分过于单一，该限制的物质没有纳入到标准之中，而且标准规定的主要污染物排值仅仅考虑了对人体的伤害，很多不能与环境需求相对接，导致排放污水污染环境、恶化水质。当然，国家非常重视关于标准的建设，这就意味着一旦新的标准出台，原先合格排放的污水将不再合格，各个生产企业需要积极进行技术升级，提高污水处理的技术水平。

目前，工业污水处理的主要方法有膜浓缩和蒸发结晶等处理工艺。膜浓缩是一种高效纯化浓缩的技术，它利用有效成分与液体的分子量的不同实现定向的分离，达到浓缩的作用，但是一旦污水中无机盐浓度达到一定的程度后将不能形成有效的渗透压，因此使用的范围很窄，加之投资成本过高， 目前不能满足工业需要；蒸发结晶是将污水蒸发形成蒸馏水和浓盐水，浓盐水再经固液分离，不管是采用传统多效的***还是采用MVR蒸发***，处理后的水质均非常优良，固废能够集中装袋，处理结果比较彻底，但是，废水中的钙、镁、硅离子含量很高，而且含有大量的碳酸钙等固体悬浮物和过量灰，将会在蒸发器内迅速结垢，因此在设备运转一段时间后需要停机除垢，否则会造成设备无法正常运行。

传统MVR蒸发***由于其具有操作简单、占地空间小，节能效果好等诸多有点得到了广泛的应用，但是它是一个独立的单元，工艺性能比较差，一套MVR蒸发***只能处理一种介质。然而一些企业产生的污水种类很多，而且每一种污水水量均不是很大，如果对每一种污水都需要配套不同的蒸发***，分类处理，这样的运行方式所产生的投资和管理费用让企业不堪重负。

通常在工业生产中广泛使用锅炉来产生蒸汽以满足工艺需要，燃料燃烧后外排的烟道气仍然具有相当高的温度，目前将锅炉烟气经脱硫处理后直排大气，这部分热能没有得到有效利用。

发明内容

本发明提供了一套可解决现有技术不足的技术方案。本发明的技术方案克可服现有技术的不足，同时，大大降级了设备的运行成本，使得节能降耗措施能够得以顺利实现。

本发明的一种可同时结晶处理多种废液的方法，是将不同的待处理废液分别引入不同的蒸发器内进行蒸发浓缩和结晶处理，各蒸发器的二次蒸汽送入一台蒸汽压缩机进行压缩使其热焓增加后再用于加热各蒸发器。

本发明的可同时结晶处理多种废液的方法中，至少有部分待处理废液在送入蒸发器前先利用烟道余热进行加热。

用于实现本发明方法的一种可同时结晶处理多种废液的蒸发装置包括：蒸发器和蒸汽压缩机，以及连通新鲜蒸汽源的管路、蒸馏冷凝水输出管、待处理废液输入管路、经处理后的浓废液排放管路，及输送各种液体的泵和设置于管路上的控制阀，所述装置中分列设置有与待处理废液种类数量相同的蒸发器和晶种输送机构，各蒸发器的二次蒸汽管输出管均与一个蒸汽压缩机的输入管连通，各蒸发器的蒸汽输入管与蒸汽压缩机的蒸汽输出管以及连通新鲜蒸汽源的管路联通，各蒸发器分别设置有连通被蒸发液体输出端与被蒸发液体输入端间的、且其上带有循环泵的循环连通管路，不同的待处理废液输入管路分别各与一个蒸发器的进料管连通，各蒸发器的蒸发腔的下半部分别各与一个晶种输送机构连通，各蒸发器的下锥体处分别设置有盐晶收集装置，各盐晶收集装置分别与其上带有出料控制阀的出料排放管连通。

优选地，本发明的可同时结晶处理多种废液的蒸发装置中分列设置有与待处理废液种类数量相同的表面冷凝器，各待处理废液经表面冷凝器处理后分别送入各蒸发器。本发明工作时，其各蒸发器中会有部分蒸汽、不凝性气体和空气的混合物逸出，因为不凝性气体和空气都是热的不良导体，在加热器内聚集后将阻碍蒸发、降低换热效率。因此本发明中设置了表面冷凝器，利用蒸发器中溢出的部分蒸汽、不凝性气体和空气的混合物在表面冷凝器中与待处理废液进行间接换热，其蒸汽被冷凝，形成冷凝水排出，而不凝性气体和空气混合物则向大气排放，利用待处理废液作为表面冷凝器的冷却介质，进一步节省能耗，本发明的这一结构依靠冷却快速形成压力梯度使混合气体的排放更为容易，解决了现有技术从蒸发器中逸出蒸汽、不凝性气体和空气的混合物直排时因***压差不够造成直接的困难。通过表面冷凝器后就将蒸发器中的不凝性气体和空气连续排出，保证了蒸发***的高效，平稳和持续运行，并进一步节省了能耗。

优选地，本发明的可同时结晶处理多种废液的蒸发装置中，送入各表面冷凝器的待处理废液至少有一部分分别先通过预热器进行预热处理，所述的预热器利用烟道余热加热。

优选地，本发明的可同时结晶处理多种废液的蒸发装置，各个蒸发器的下锥体分别设置一个垂直管，沿垂直管高度方向分别依次连通盐晶筒、其上设置有出料控制阀的出料管、其上设置有冲洗控制阀的冲洗管、和冲洗总管。

本发明的可同时结晶处理多种废液的蒸发装置的最佳实施例中，分列设置有两台蒸发器和两个晶种输送机构。

本发明分列设置与待处理废液种类数量相同的多台蒸发器，例如分列设置三台蒸发器以处理三种待处理废液，各蒸发器使用同一台蒸汽压缩机，将式、分列布置的蒸发器所产生的二次蒸汽一并进行升温加压后又返回输送给每一台蒸发器组作为热源使用。各蒸发器对引入其中的被处理的液体进行蒸发浓缩度，在其接近或等于饱和浓度后，通过晶种输送机构向废液中引入晶种，促进其结晶。

本发明设置烟气余热回用装置，配置烟气换热器，将烟道气收集汇总后送入到烟气换热器中，利用烟道的余热烟气对至少一部分蒸发***形成的部分冷凝水进行间接传热，部分冷凝水被加热汽化变成蒸汽，换热后的烟气回排放***高空外排，形成的蒸汽进入到蒸汽预热器中将至少一部分废液加热升温，当然也可对所用的各待处理废液进行预加热处理。本发明的这一做法和结构即为最初处理提供条件，同时也可充分回收利用资源。

本发明在各蒸发器下部布置称之为盐晶筒的筒形盐晶沉降结构，蒸发器内废液中的无机盐由于蒸发浓缩而达到饱和后不断结晶，形成盐晶，因重力关系向下沉降运动，从锥体逐步落入到盐晶筒，含有盐晶的过饱和废水从盐晶筒下部出料，送离心***进行固液分离。本发明将离心后的盐滤液作为冲洗液从盐晶筒下部的不同位置多接口送入，冲洗盐滤液进入到盐晶筒后沿筒壁上升与盐晶逆流洗涤，产生类似于沸腾的现象，将石膏、微小的结晶盐颗粒再次带入蒸发器内继续参与循环，饱和无机盐以此微小晶粒为核心而附着长大，同时可将可溶性杂质溶解去除，有利于形成具有一定体积的结晶颗粒，粒度提高，方便离心机高效工作。冲洗盐滤液与盐晶逆向运行的同时将进行热量的平衡交换和分配，使得出料的结晶浓盐水温度降低，减少了热量损失，有利于离心分离。试验表明，将出料浓盐水量与冲洗盐滤液的体积比设定为1:1.2-1.3之间，也就是说冲洗液的流量要略微大于浓盐水的出料量，这样能更好地实现自下而上的冲洗过程，并充分进行热交换，进出量通过管路上的出料阀门和冲洗液控制阀而实现精确调整控制。本发明中的冲洗液来自于蒸发器出料离心后的盐滤液和废液的混合物，其浓度接近于饱和，而温度低于蒸发器内浓盐水，是非常理想的冲洗介质。

本发明设置晶粒接种***，通过晶种罐向蒸发器内间断或连续的输送添加以硫酸钙或选择性的物质为基础添加物，即人为控制晶核数量，当废水的无机盐趋于饱和时，无机盐附着在这些添加的晶粒种子表面上并不断长大，结晶的颗粒保持悬浮在水里，不会附着在换热元件表面结垢，从而使得蒸发能够持续稳定运行。

附图说明

附图1为本发明的分列设置两组蒸发器可同时结晶处理多种废液的装置实施例示意图。

附图2为本发明实施例中利用烟气余热加热废水的装置连接示意图。

附图3为盐晶冲洗与沉降机构实施例示意图。

图中：图中：1为低温烟气排放管，2为烟气换热器，3为烟气换热器进水控制阀，4为烟气换热器进水管，5为废液供液管，6为蒸馏冷凝水送水管，7为向第二蒸发器供第二种废液的第二供液管，8为高温烟道送气管，9为高温烟道气收集管，10为预热器冷凝水泵，11为烟气换热器蒸汽排出管，12为蒸汽预热器，13为蒸汽预热器冷凝水排放管，14为预热器冷凝水罐，15为表面冷凝器，16为表面冷凝器冷凝水排放管，17为蒸汽预热器出液管，18为表面冷凝器出液管，19为不凝气混合管，20为第一蒸发器不凝气出口管， 21为第一蒸发器进料控制阀，22为第一蒸发器循环泵，23为第一蒸发器，24为第一蒸发器出料控制阀，25为第一蒸发器二次蒸汽出口管，26为第一蒸发器蒸汽进口管，27为第一蒸发器冷凝水排放管，28为蒸发器冷凝水罐，29为蒸发器冷凝水泵，30为蒸汽压缩机蒸汽入口管，31为蒸汽压缩机，32为蒸汽压缩机蒸汽出口管，33为分气缸，34为第二蒸发器不凝气出口管，35为第二蒸发器蒸汽进口管，36为第二蒸发器冷凝水排放管，37为第二蒸发器，38为第二蒸发器二次蒸汽出口管，39为第二蒸发器进料控制阀，40为第二蒸发器循环泵，41为第二蒸发器出料控制阀，42为B蒸发器出料排放管，43为新鲜蒸汽管网，44为第一蒸发器出料排放管，45为第二蒸发器下锥体，46为第一蒸发器下锥体，47为晶种接种口控制阀，48为晶种输送管，49为晶种输送泵，50为晶种罐，51为加药口，52为盐晶筒，53为上冲洗管，54为冲洗液控制阀门，55为下冲洗管，56为冲洗总管，57为排空口。

具体实施方式

本发明以下结合附图给出的装置实施例进行解说。

附图1的实施例中，由分列设置有第一蒸发器23和第二蒸发器37两台蒸发器，第一蒸发器23和第二蒸发器37的二次蒸汽出口25和38与蒸汽压缩机31的进气口30连通。蒸汽压缩机31的排气口32与分气缸33连通。分气缸33分别用管路26和35分别连通第一蒸发器23和第二蒸发器37，由图可见在管路26和35上还分别设置有阀门，同时分气缸33还连通新鲜蒸汽管43，以满足装置在起始工作时由动力锅炉提供动力蒸汽。第一蒸发器23和第二蒸发器37的冷凝水出水口分别用冷凝水管27和36连通冷凝水罐28，由图可见在管路27和36上也分别设置有阀门。第一蒸发器23与第二蒸发器37的被蒸发液体输出端与被蒸发液体输入端分别用其上带有循环泵40和22的管路连通，在循环泵40的上游分别与输入待处理的废液的管路连通。

本发明的装置中输入待处理的废液可直接用连通废液缸管路连通，但在本发明的最佳实施例中，是在装置中设置有表面冷凝器15，第一待处理废液经表面冷凝器处理后再分别送入各蒸发器。蒸发器的不凝气及蒸汽的混合物集中进入到表面冷凝器中发生热交换，蒸汽冷却后形成冷凝水经表面冷凝器冷凝水排放管排出，最终不凝性气体和空气混合物向大气排空。因为不凝性气体和空气都是热的不良导体，在加热器内聚集后将阻碍蒸发、减少换热。本发明通过设置表面冷凝器，可将蒸发器中的不凝性气体和空气连续排出，保证了蒸发***的高效，平稳和持续运行。

为充分利用能源，本发明的装置中，送入表面冷凝器15的第一待处理废液先通过预热器进行预热处理，所述的预热器利用烟道余热加热，再用废液管路17送入冷凝器15，经表面冷凝器15处理后再分别送入第一或第二蒸发器23或37内，参见附图2。附图给出的本发明实施例中第二种待处理废液不经预先的处理，直接通过第二供液管7被 送入第二蒸发器37内进行处理。需要说明的是根据具体的情况也可以再为第二蒸发器设置一套如附图1中所示第一蒸发器23前的表面冷凝器，以及其前端的余热加热设施，对第二种待处理废液进行预先加热。

本发明的蒸发***的蒸发装置的第二蒸发器的蒸发腔下部设置有由加药口51、晶种罐50、晶种输送泵49、及其上带有晶种接种口控制阀47的晶种输送管构成的晶种输送机构。需说明的是在附图1中未表示第一蒸发器23与晶种输送机构的细节，在具体装置也可以根据需要给第一蒸发器设置如同附图2中的第二蒸发器上设置的晶种输送机构。在各蒸发器的下锥体46或45处分别设置有盐晶收集装置。以第二蒸发器37为例，参见附图3，在其蒸发器的下锥体45上设置的由垂直管上沿垂直高度方向分别依次连通盐晶筒52、其上设置有出料控制阀41的出料管42、其上设置有冲洗控制阀的上冲洗管53、和冲洗总管56构成的盐晶收集装置。上冲洗管53的上游设置有下冲洗管55和冲洗控制阀54。第一蒸发器23的下锥体46上所设置的盐晶收集装置与第二蒸发器37所设置的盐晶收集装置是相同的，其蒸发器出料排放管为44，其上的出料控制阀为24，参见附图1图示。

本实施例的工作过程如下：来自于不同排烟道废气从高温烟道送气管8汇总到高温烟道气收集管9后进入到烟气换热器2内，同时经烟气换热器进水管4向烟气换热器2内送入清水，本实施例向烟气换热器供应的清水来自于蒸发产生的冷凝水，具有一定的温度和热焓。在烟气换热器2内，清水和高温烟气充分换热，清水被汽化形成蒸汽后由烟气换热器蒸汽排出管11排出，进入到蒸汽预热器12内。通过烟气换热器进水控制阀3控制进入烟气换热器2内的清水量，从而保证了蒸汽的稳定排出。换热后的烟气由低温烟气排放管1送回烟气排放***外排。

待处理的第一种废液经废液供液管5进入到蒸汽预热器12内，和烟气产生的蒸汽发生热交换，废液被初步加热，烟气所产生的蒸汽被冷凝，形成冷凝水后经由蒸汽预热器冷凝水排放管13进入到预热器冷凝水罐14暂时储存。

被初步加热后的第一种废液从蒸汽预热器出液管17排出进入到表面冷凝器15中，与来自第一蒸发器不凝气出口管20和第二蒸发器不凝气出口管34的不凝性气体和蒸汽的混合物在不凝气混合管19中汇合，集中进入到表面冷凝器15中发生热交换，蒸汽冷却后形成冷凝水经表面冷凝器冷凝水排放管16进入到预热器冷凝水罐14中，和蒸汽预热器形成的冷凝水混合，用预热器冷凝水泵10送生产回用。废液Ⅰ再次被加热，由表面冷凝器出液管18排出，进入到第一蒸发器23中去完成浓缩处理。

第二种待处理废液直接从其储罐中用第二供液管7引入到第二蒸发器37中进行处理

当废液通过不同管路进入分别进入到第一、第二蒸发器23和37后满足蒸发所需的工作液位后分别启动第一蒸发器循环泵22，第二蒸发器循环泵40，废液即被分别均匀分配到各自的换热元件表面不断循环流动。经新鲜蒸汽管网43向分气缸33中供应蒸汽，蒸汽经由第一蒸发器蒸汽进口管26和第二蒸发器蒸汽进口管35分别进入到第一蒸发器23和第二蒸发器37的换热元件内，蒸汽和废液充分进行热交换后蒸汽被冷凝，形成冷凝水，分别经由第一蒸发器冷凝水排放管27和第二蒸发器冷凝水排放管36进入到蒸发器冷凝水罐28，再经蒸发器冷凝水泵29从蒸馏冷凝水送水管6送走回用，同时向烟气换热器2内不断补充清水。废液在第一蒸发器23第二蒸发器37中被不断加热，继而到达剧烈的沸腾状态，产生大量的二次蒸汽，经第一蒸发器二次蒸汽出口管25和第二蒸发器二次蒸汽出口管38汇集到蒸汽压缩机蒸汽入口管30中进入蒸汽压缩机31，采用高压电力驱动电动机旋转，继而带动蒸汽压缩机工作，二次蒸汽被升温加压，并且增加热焓后由蒸汽压缩机蒸汽出口管32送入到分气缸33内代替新鲜蒸汽工作，此后不再需要新鲜蒸汽，蒸汽压缩机31不断循环压缩蒸汽，蒸发持续平稳进行。

位于两个蒸发器内的液体分别随着蒸发浓缩的持续进行，其浓度升高，在达到饱和后会形成盐晶，并因重力关系向下沉降运动。以第二蒸发器37为例，这时向第二蒸发器37内输送晶种，即可促进其内的结晶过程，盐晶从蒸发器下锥体45逐步落入到盐晶筒52中，来自于冲洗总管56中的冲洗液从上冲洗管53和下冲洗管54进入到盐晶筒52中，冲洗液进入到盐晶筒52后沿筒壁上升与盐晶逆流洗涤，产生类似于沸腾的现象，将石膏、微小的结晶盐颗粒再次带入蒸发器内继续参与循环，饱和无机盐以此微小晶粒为核心而附着长大，同时可将可溶性杂质溶解去除，有利于形成具有一定体积的结晶颗粒，粒度提高，方便离心机高效工作。冲洗盐滤液与盐晶逆向运行的同时将进行热量的平衡交换和分配，使得出料的结晶浓盐水温度降低，减少了热量损失，有利于离心分离。通常可将出料浓盐水量与冲洗盐滤液的体积比设定为1:1.2-1.3之间，通过第二蒸发器出料控制阀41和冲洗液控制阀门55而实现精确调整控制。本实施例中的用于第二蒸发器的冲洗液来自于第二蒸发器出料离心后的盐滤液和废液的混合物，浓度接近饱和，温度低于蒸发器内浓盐水，是非常理想的冲洗介质。同理，第一蒸发器内经历着相同的工况。

为了更加有效、快速地形成结晶颗粒，防止废液在设备表面形成污垢层，以第二蒸发器为例，本发明还可通过向将来自于晶种罐50的以硫酸钙或选择性的具有一定粒度的物质为基础添加物，用晶种输送泵49通过晶种输送管48向B蒸发器37定量输送接种物，可以人为控制晶核数量和结晶物的粒度大小，为固液分离提供基本条件。当废水的无机盐趋于饱和并产生结晶趋势时，无机盐就附着在这些添加的晶粒种子上不断长大，并保持悬浮在水里，不会附着在换热元件表面结垢，从而使得蒸发能够持续稳定运行。

本实施例中蒸发浓缩后形成冷凝水和高浓高饱和盐水，进一步离心分离后固体装袋回用或作为工业制剂，从而实现了一个资源回收利用，废液处理零排放的先进工艺案例。

对于企业生产中产生更多种类的待处理废液，可根据具体的情况分别分列设置与待处理废液种类数量相同的蒸发器，以同时进行处理。

Claims (7)

1.一种可同时结晶处理多种废液的方法，将不同的待处理废液分别引入不同的蒸发器内进行蒸发浓缩和结晶处理，其特征在于各蒸发器的二次蒸汽送入一台蒸汽压缩机进行压缩使其热焓增加后再用于加热各蒸发器。

2.根据权利要求1所述的可同时结晶处理多种废液的方法，其特征在于至少有部分待处理废液在送入蒸发器前先利用烟道余热进行加热。

3.实现权利要求1或2的方法的可同时结晶处理多种废液的蒸发装置，包括蒸发器和蒸汽压缩机，以及连通新鲜蒸汽源的管路、蒸馏冷凝水输出管、待处理废液输入管路、经处理后的浓废液排放管路，及输送各种液体的泵和设置于管路上的控制阀，其特征在于装置中分列设置有与待处理废液种类数量相同的蒸发器和晶种输送机构，各蒸发器的二次蒸汽管输出管均与一个蒸汽压缩机的输入管连通，各蒸发器的蒸汽输入管与蒸汽压缩机的蒸汽输出管以及连通新鲜蒸汽源的管路联通，各蒸发器分别设置有连通被蒸发液体输出端与被蒸发液体输入端间的、且其上带有循环泵的循环连通管路，不同的待处理废液输入管路分别各与一个蒸发器的进料管连通，各蒸发器的蒸发腔的下半部分别各与一个晶种输送机构连通，各蒸发器的下锥体处分别设置有盐晶收集装置，各盐晶收集装置分别与其上带有出料控制阀的出料排放管连通。

4.根据权利要求3所述的可同时结晶处理多种废液的蒸发装置，其特征在于装置中设置有与待处理废液种类数量相同的表面冷凝器，各待处理废液经表面冷凝器处理后分别送入各蒸发器。

5.根据权利要求4所述的可同时结晶处理多种废液的蒸发装置，其特征在于送入各表面冷凝器的待处理废液至少有一部分分别先通过预热器进行预热处理，所述的预热器利用烟道余热加热。

6.根据权利要求3或4或5所述的可同时结晶处理多种废液的蒸发装置，其特征在于各个蒸发器的下锥体分别设置一个垂直管，沿垂直管高度方向分别依次连通盐晶筒、其上设置有出料控制阀的出料管、其上设置有冲洗控制阀的冲洗管、和冲洗总管。

7.根据权利要求6所述的可同时结晶处理多种废液的蒸发装置，其特征在于装置中分列设置有两台蒸发器和两个晶种输送机构。