CN117658257A - 高盐废水蒸发结晶处理***及方法 - Google Patents

高盐废水蒸发结晶处理***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种高盐废水蒸发结晶处理***及方法。高盐废水蒸发结晶处理***包括：预处理模块、蒸发结晶模块、蒸汽热泵模块和空气循环模块，所述蒸发结晶模块包括蒸发结晶装置和换热器，所述蒸汽热泵模块包括蒸汽热泵机组和蒸汽发生器，所述空气循环模块包括汽水分离器；所述换热器与所述蒸发结晶装置连接，所述换热器用于与所述蒸发结晶装置内的高盐废水进行热交换，所述蒸发结晶装置的进液口与所述预处理模块连接；本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***及方法，解决了现有技术的高盐废水处理方法中热能利用率低、蒸发结晶效率缓慢的缺陷，提升了高盐废水的浓缩结晶过程中的热量利用效率及分离效率。

Description

高盐废水蒸发结晶处理***及方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种高盐废水蒸发结晶处理***及方法。
背景技术
目前，国内外高盐废水处理方法包括：电渗析、膜处理、蒸发等，其中，蒸发法是目前达到零排放的主要方法之一。较为常见且在行业内有工程应用的蒸发工艺包括机械压缩再蒸发(MVR)、多效蒸发(MEC)和浸没式燃烧(SCE)。
然而，MVR或MEC工艺仍有一定量的母液不能实现结晶固化，处理不完全，必须配套后续的处置措施，且针对有机物浓度高、硬度高的高盐废水存在易结垢、清洗频繁的问题。浸没式燃烧工艺的运行稳定性优于MVR或MEC，且可直接实现高盐水结晶固化，但需要有天然气或沼气作为主要能源，且投资和运行成本非常高，不能满足市场需求。另外，近几年出现的负压真空式的刮板蒸发结晶装置用于高盐废水的处理，可使最终的产物结晶固化，装置结垢倾向小，长时间运行稳定，但是也存在热能利用率低，蒸发结晶效率缓慢、运行成本较高等问题。
因此，亟需一种高盐废水蒸发结晶处理***及方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种高盐废水蒸发结晶处理***及方法，用以解决现有技术的高盐废水处理方法中热能利用率低、蒸发结晶效率缓慢的缺陷，提升高盐废水的浓缩结晶过程中的热量利用效率及分离效率。
本发明一方面提供一种高盐废水蒸发结晶处理***，包括：预处理模块、蒸发结晶模块、蒸汽热泵模块和空气循环模块，所述蒸发结晶模块包括蒸发结晶装置和换热器，所述蒸汽热泵模块包括蒸汽热泵机组和蒸汽发生器，所述空气循环模块包括汽水分离器；
所述换热器与所述蒸发结晶装置连接，所述换热器用于与所述蒸发结晶装置内的高盐废水进行热交换，所述蒸发结晶装置的进液口与所述预处理模块连接；
所述蒸汽热泵机组的气源侧进口与所述蒸发结晶装置的出气口连接，所述蒸汽热泵机组的气源侧出口与所述汽水分离器的进口连接，所述汽水分离器的气相出口与所述蒸发结晶装置的进气口连接，所述蒸汽热泵机组的出液口与所述蒸汽发生器的进液口连接，所述蒸汽发生器的蒸汽出口与所述换热器的蒸汽进口连接，所述蒸汽发生器的出液口与所述蒸汽热泵机组的进液口连接。
根据本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，所述换热器的冷凝水出口与所述蒸汽热泵机组的进液口连接。
根据本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，所述蒸汽热泵模块还包括承压水罐，所述承压水罐的第一进液口与所述蒸汽发生器的出液口连接，所述承压水罐的第二进液口与所述换热器的冷凝水出口连接，所述承压水罐的出液口与所述蒸汽热泵机组的进液口连接。
根据本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，所述承压水罐的第一进液口与所述蒸汽发生器的出液口连接的管路上设有驱动泵。
根据本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，所述空气循环模块还包括循环风机，所述循环风机设置于所述汽水分离器的气相出口与所述蒸发结晶装置的进气口连接的管路上。
根据本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，还包括外排水模块，所述外排水模块包括依次连接的结晶产水箱和外排水处理器，所述汽水分离器的液相出口与所述结晶产水箱的进液口连接。
根据本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，所述预处理模块包括依次连接的原水箱、絮凝沉淀器和预浓缩器，所述预浓缩器的出液口与所述蒸发结晶装置的进液口连接。
根据本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，所述蒸发结晶装置内设有推流搅拌器。
根据本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，所述蒸发结晶模块还包括盐泥储存器，所述盐泥储存器与所述蒸发结晶装置的排渣口连接。
本发明另一发面提供一种基于上任一项所述的高盐废水蒸发结晶处理***的高盐废水蒸发结晶处理方法，包括：
将高盐废水原液通入预处理模块进行预处理，去除高盐废水原液中的悬浮物与COD并降低将高盐废水原液中的水含量，得到第一废水；
将第一废水通入蒸发结晶装置，蒸汽发生器对换热器内通入蒸汽对蒸发结晶装置中的第一废水进行加热，循环风机将汽水分离器的气相出口流出的循环空气导入蒸发结晶装置与第一废水直接接触传质传热，使得第一废水中的水分在所述汽水分离器的气相出口流出的循环空气携带作用下蒸发。
工作原理：
本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，废水处理时，将高盐废水原液预处理模块进行预处理，去除高盐废水原液中的悬浮物与COD并降低将高盐废水原液中的水含量。预处理完毕后将废水通入蒸发结晶装置，蒸汽发生器对换热器内通入蒸汽对蒸发结晶装置中的第一废水进行加热，同时，循环风机将汽水分离器的气相出口流出的气体导入所述蒸发结晶装置与第一废水直接接触传质传热，使得第一废水中的水分在所述汽水分离器的气相出口流出的循环空气携带作用下蒸发，吸收热量后的高温湿空气经蒸发结晶装置的出气口进入蒸汽热泵机组，蒸汽热泵机组提取并回收循环空气中的热量传递给蒸汽热泵机组热水通路中的循环热水，经过热量提取后的循环空气温度降低，冷凝析出水分，进入到汽水分离器，在汽水分离器的汽水分离作用下，循环空气再次进入到蒸发结晶装置，用于继续携带蒸发结晶装置中受热蒸发的水分，从而对废水进行浓缩结晶。
本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***及方法，解决了现有技术的高盐废水处理方法中热能利用率低、蒸发结晶效率缓慢的缺陷，提升了高盐废水的浓缩结晶过程中的热量利用效率及分离效率。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的高盐废水蒸发结晶处理***的示意图之一；
图2是本发明实施例提供的高盐废水蒸发结晶处理***的示意图之二；
图3是本发明实施例提供的高盐废水蒸发结晶处理的流程示意图。
附图标记：
1、预处理模块；101、原水箱；102、絮凝沉淀器；103、预浓缩器；104、原水泵；
2、蒸发结晶模块；201、蒸发结晶装置；202、换热器；203、推流搅拌器；204、盐泥储存器；205、除沫器；
3、蒸汽热泵模块；301、蒸汽热泵机组；302、蒸汽发生器；303、承压水罐；304、驱动泵；305、循环泵；
4、空气循环模块；401、汽水分离器；402、循环风机；
5、外排水模块；501、结晶产水箱；502、外排水处理器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
下面结合图1至图3描述本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***及方法。
如图1和图2所示，本发明一方面提供一种高盐废水蒸发结晶处理***，包括：预处理模块1、蒸发结晶模块2、蒸汽热泵模块3和空气循环模块4，蒸发结晶模块2包括蒸发结晶装置201和换热器202，蒸汽热泵模块3包括蒸汽热泵机组301和蒸汽发生器302，空气循环模块4包括汽水分离器401；
换热器202与蒸发结晶装置201连接，换热器202用于与蒸发结晶装置201内的高盐废水进行热交换，蒸发结晶装置201的进液口与预处理模块1连接；
蒸汽热泵机组301的气源侧进口与蒸发结晶装置201的出气口连接，蒸汽热泵机组301的气源侧出口与汽水分离器401的进口连接，汽水分离器401的气相出口与蒸发结晶装置201的进气口连接，蒸汽热泵机组301的出液口与蒸汽发生器302的进液口连接，蒸汽发生器302的蒸汽出口与换热器202的蒸汽进口连接，蒸汽发生器302的出液口与蒸汽热泵机组301的进液口连接。
具体地，如图2所示，本实施例中，预处理模块1包括依次连接的原水箱101、絮凝沉淀器102和预浓缩器103，预浓缩器103的出液口与蒸发结晶装置201的进液口连接。其中，原水箱101用于储存高盐废水原液，絮凝沉淀器102用于去除高盐废水原液中的悬浮物与COD，降低后续蒸发结晶装置201中物料的粘结程度，预浓缩器103能够对废水进行浓缩处理，降低高盐废水原液中的水含量，减少进入后续蒸发结晶装置201中物料的水分，加快废水处理效率。具体实施时，可以根据高盐废水中含盐物质的浓度及盐分类型，选择相应的预浓缩设备。
如图2所示，本实施例中，蒸发结晶装置201的进液口设置于装置的一侧，蒸发结晶装置201的出气口和出渣口设置于进液口相对的一侧，蒸发结晶装置201内设有推流搅拌器203，用于将废水从装置的一端(图2所示右端)推流至另一端(图2所示左端)，并使废水均匀混合。
如图2所示，本实施例中，蒸发结晶模块2还包括盐泥储存器204，盐泥储存器204与蒸发结晶装置201的排渣口连接，用于储存盐泥，并根据要求外运处置。
如图2所示，本实施例中，蒸发结晶装置201内设有除沫器205。由于经过传质传热后，高盐废水中的水分蒸发通过循环空气带出，高盐废水有可能产生的不凝气体携带液体，产生大量气泡，进而形成泡沫，为避免含有污染成分的泡沫随空气排出至外界，蒸发结晶装置201内部的顶端设置的除沫器205能够将泡沫截留在蒸发结晶装置201内，避免污染空气。
本实施例中，换热器202为热交换夹套，热交换夹套与蒸发结晶装置201连接，对热交换夹套内通入高温蒸汽时即可对蒸发结晶装置201内的高盐废水进行间接加热。蒸汽发生器302为闪蒸器。
本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，解决了现有技术的高盐废水处理方法中热能利用率低、蒸发结晶效率缓慢的缺陷，提升了高盐废水的浓缩结晶过程中的热量利用效率及分离效率。
如图2所示，在本发明实施例中，换热器202的冷凝水出口与蒸汽热泵机组301的进液口连接。通过将换热器202的冷凝水出口与蒸汽热泵机组301的进液口进行连接，能够将换热器202内生成的冷凝水重新通入蒸汽热泵机组301中循环利用。
如图2所示，在本发明实施例中，蒸汽热泵模块3还包括承压水罐303，承压水罐303的第一进液口与蒸汽发生器302的出液口连接，承压水罐303的第二进液口与换热器202的冷凝水出口连接，承压水罐303的出液口与蒸汽热泵机组301的进液口连接。通过设置承压水罐303，能够将蒸汽发生器302内未经蒸发的液体导入其中进行缓存，并在需要时通过循环泵305泵入蒸汽热泵机组301内回用。
如图2所示，在本发明进一步的实施例中，承压水罐303的第一进液口与蒸汽发生器302的出液口连接的管路上设有驱动泵304。通过在承压水罐303的第一进液口与蒸汽发生器302的出液口连接的管路上设置驱动泵304，便于在废水处理时将蒸汽发生器302内未蒸发的液体泵入压水罐内进行储存。
如图2所示，在本发明实施例中，空气循环模块4还包括循环风机402，循环风机402设置于汽水分离器401的气相出口与蒸发结晶装置201的进气口连接的管路上。通过在汽水分离器401的气相出口与蒸发结晶装置201的进气口连接的管路上设置循环风机402，便于在废水处理时将循环空气通入蒸发结晶装置201内与废水传质传热。
如图2所示，在本发明实施例中，高盐废水蒸发结晶处理***还包括外排水模块5。便于对经蒸发结晶装置201处理后的废水进行后续处理，使其满足排放要求。
具体地，本实施例中，外排水模块5包括依次连接的结晶产水箱501和外排水处理器502，汽水分离器401的液相出口与结晶产水箱501的进液口连接。结晶产水箱501用于将脱盐后的产水进行暂存，并在累积到一定量后将其通入排水处理器进行排放前处理，对废水进行脱氨、消毒等处理，以达到废水排放标准。
如图1至图3所示，本发明另一方面提供一种基于上任一项实施例所述的高盐废水蒸发结晶处理***的高盐废水蒸发结晶处理方法，包括：
将高盐废水原液通入预处理模块1进行预处理，去除高盐废水原液中的悬浮物与COD并降低将高盐废水原液中的水含量，得到第一废水；
将第一废水通入蒸发结晶装置201，蒸汽发生器302对换热器202内通入蒸汽对蒸发结晶装置201中的第一废水进行加热，循环风机402将汽水分离器401的气相出口流出的气体导入蒸发结晶装置201与第一废水接触传质传热，使得第一废水中的水分在汽水分离器401的气相出口流出的气体携带作用下蒸发。
下面结合图1至图3对本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理方法进行具体说明。
高盐废水原液通过原水泵104由原水箱101中提升进入絮凝沉淀器102，去除高盐废水原液中的悬浮物与COD，降低后续蒸发结晶装置201中物料的粘结程度。絮凝沉淀处理后的高盐废水进入预浓缩器103进行预浓缩，降低将高盐废水原液中的水含量，减少进入后续蒸发结晶装置201中物料的水分，加快废水处理效率。其中，预浓缩处理后得到的高盐废水的电导率为250ms/cm至400ms/cm，本实施例优选为350ms/cm。
预处理完毕后的高盐废水通入蒸发结晶装置201，高盐废水在推流搅拌器203的作用下均匀混合，并从蒸发结晶装置201的一端逐步移动到另外一端，最后以固态结晶盐泥的形态从蒸发结晶装置201的排渣口进入盐泥储存箱，根据要求外运处置。
高盐废水在蒸发结晶装置201内的蒸发结晶过程中，循环空气由汽水分离器401的气相出口进入循环风机402，在循环风机402的驱动作用下，将循环空气压强提升至设定值后进入蒸发结晶装置201内，循环空气从蒸发结晶装置201一端向另外一端流动时，与高盐废水进行充分接触传质传热，经过传质传热后，高盐废水中的水分蒸发并在循环空气的携带作用下进入蒸汽热泵机组301。此过程中，由于高盐废水可能产生不凝气体携带液体，产生大量气泡并形成泡沫，为避免含有污染成分的泡沫随空气排出至外界，蒸发结晶装置201内顶部设置的除沫器205能够将泡沫截留在蒸发结晶装置201内，防止其污染空气。
吸收热量后的高温湿空气由蒸发结晶装置201的出气口排出，循环空气经过蒸汽热泵机组301的进气口进入蒸汽热泵机组301。蒸汽热泵机组301提取并回收循环空气中的热量传递给蒸汽热泵机组301热水通路中的循环热水。
经过热量提取后的循环空气温度降低，冷凝析出水分后进入汽水分离器401，在汽水分离器401的汽水分离作用下，循环空气经过循环风机402再次进入到蒸发结晶装置201，冷凝水则由汽水分离器401的液相出口进入到结晶产水箱501，之后进入到外排水处理设备，达标处理后外排。
从蒸汽热泵机组301吸收热量后的循环热水进入蒸汽发生器302，蒸汽发生器302产生的蒸汽从其蒸汽出口排出至换热器202，用于与蒸发结晶装置201中的高盐废水换热，使高盐废水持续升温至设定温度(60℃至95℃，本实施例优选85℃)，未蒸发的热水从蒸汽发生器302的液体出口排出，在驱动泵304的提升作用下进入承压水罐303，与换热器202内排出的蒸汽冷凝水混合后，承压热水从承压水罐303的出水口排出，在循环泵305的提升作用下进入蒸汽热泵机组301的热水通路。
重复以上操作直至所有高盐废水处理完毕。
通过以上实施方式的描述可知，本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***至少具备如下优点：
(1)、本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，解决了现有技术的高盐废水处理方法中热能利用率低、蒸发结晶效率缓慢的缺陷，提升了高盐废水的浓缩结晶过程中的热量利用效率及分离效率。
(2)、本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，能够实现高盐废水的全量化处理，实现废水的零排放；
(3)、本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，以循环空气为载体，提取高盐废水中的水分，处理过程的连续稳定运行，有效的提高了蒸发结晶的效率；
(4)、本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，能够在只有电能，无其他热源的情况下，充分对***的热量进行提取回收利用，节约能源；
(5)、本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，可常压运行，相对于真空装置，设备密封要求低，运行维护方便；
(6)、本发明提供的高盐废水蒸发结晶处理***，结构简单，操作简便，可实现无人值守，占地面积小，空间利用率高，不需要添加外源药剂，可适用于各类高盐废水的处理。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高盐废水蒸发结晶处理***，其特征在于，包括：预处理模块、蒸发结晶模块、蒸汽热泵模块和空气循环模块，所述蒸发结晶模块包括蒸发结晶装置和换热器，所述蒸汽热泵模块包括蒸汽热泵机组和蒸汽发生器，所述空气循环模块包括汽水分离器；
所述换热器与所述蒸发结晶装置连接，所述换热器用于与所述蒸发结晶装置内的高盐废水进行热交换，所述蒸发结晶装置的进液口与所述预处理模块连接；
所述蒸汽热泵机组的气源侧进口与所述蒸发结晶装置的出气口连接，所述蒸汽热泵机组的气源侧出口与所述汽水分离器的进口连接，所述汽水分离器的气相出口与所述蒸发结晶装置的进气口连接，所述蒸汽热泵机组的出液口与所述蒸汽发生器的进液口连接，所述蒸汽发生器的蒸汽出口与所述换热器的蒸汽进口连接，所述蒸汽发生器的出液口与所述蒸汽热泵机组的进液口连接。
2.根据权利要求1所述的高盐废水蒸发结晶处理***，其特征在于，所述换热器的冷凝水出口与所述蒸汽热泵机组的进液口连接。
3.根据权利要求1所述的高盐废水蒸发结晶处理***，其特征在于，所述蒸汽热泵模块还包括承压水罐，所述承压水罐的第一进液口与所述蒸汽发生器的出液口连接，所述承压水罐的第二进液口与所述换热器的冷凝水出口连接，所述承压水罐的出液口与所述蒸汽热泵机组的进液口连接。
4.根据权利要求3所述的高盐废水蒸发结晶处理***，其特征在于，所述承压水罐的第一进液口与所述蒸汽发生器的出液口连接的管路上设有驱动泵。
5.根据权利要求1所述的高盐废水蒸发结晶处理***，其特征在于，所述空气循环模块还包括循环风机，所述循环风机设置于所述汽水分离器的气相出口与所述蒸发结晶装置的进气口连接的管路上。
6.根据权利要求1所述的高盐废水蒸发结晶处理***，其特征在于，还包括外排水模块，所述外排水模块包括依次连接的结晶产水箱和外排水处理器，所述汽水分离器的液相出口与所述结晶产水箱的进液口连接。
7.根据权利要求1所述的高盐废水蒸发结晶处理***，其特征在于，所述预处理模块包括依次连接的原水箱、絮凝沉淀器和预浓缩器，所述预浓缩器的出液口与所述蒸发结晶装置的进液口连接。
8.根据权利要求1所述的高盐废水蒸发结晶处理***，其特征在于，所述蒸发结晶装置内设有推流搅拌器。
9.根据权利要求1所述的高盐废水蒸发结晶处理***，其特征在于，所述蒸发结晶模块还包括盐泥储存器，所述盐泥储存器与所述蒸发结晶装置的排渣口连接。
10.一种基于如权利要求1至9任一项所述的高盐废水蒸发结晶处理***的高盐废水蒸发结晶处理方法，其特征在于，包括：
将高盐废水原液通入预处理模块进行预处理，去除高盐废水原液中的悬浮物与COD并降低将高盐废水原液中的水含量，得到第一废水；
将第一废水通入蒸发结晶装置，蒸汽发生器对换热器内通入蒸汽对蒸发结晶装置中的第一废水进行加热，循环风机将汽水分离器的气相出口流出的循环空气导入蒸发结晶装置与第一废水直接接触传质传热，使得第一废水中的水分在汽水分离器的气相出口流出的循环空气携带作用下蒸发。
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