CN207451846U - 一种用于高盐废水的快速蒸发*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于高盐废水的快速蒸发***,包括给料泵、电磁处理器、超声处理器、超声雾化器、超声短程蒸发室、汽水和物料分离器、空气除湿器、干风输送器、超声螺旋导流板及排渣器;所述超声螺旋导流板包括螺旋导流板和第一超声波换能器,所述螺旋导流板设于超声短程蒸发室内的中部,所述第一超声波换能器设于超声短程蒸发室的外壁并与螺旋导流板相连;所述电磁处理器设于螺旋导流板的上方,该电磁处理器包括纵向设置的钛合金管道。本实用新型可以克服高盐废水流动性差和极易结垢的问题,做到连续高效地将高盐废水一次性干燥到适合燃烧处理的含水率,彻底消除高盐废水的危害。
Description
技术领域
本实用新型属于废水蒸发浓缩领域,涉及一种用于用于高盐废水的快速蒸发***。
背景技术
随着我国现代化进程的加快,含盐废水的产量逐年增加,来源也更加广泛。 如印染、农药、化工生产、石油和天然气的开采、食品加工等行业。这些含盐废水中常含有高浓度有机物,如果直接采用生物法进行处理,盐类物质会进入生化过程,对微生物产生抑制作用,影响生化处理效果,导致出水难以达标排放。然而目前常用的处理方法存在能耗大、易结垢、浓缩率低以及膜法处理高浓盐水 时膜组件易污染、膜成本高等局限性,且高浓度盐水会对微生物产生抑制作用,无法用低成本的生物降解方法。
因此,实用新型一种能够有效高效解决上述高盐废水低能耗的快速脱水干燥的装置***显得尤为重要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的不足,提供一种用于高盐废水的快速蒸发***,以克服“高盐废水”流动性差和极易结垢的问题,做到连续高效地将“高盐废水”一次性干燥到适合燃烧处理的含水率,并做到燃烧时放出的热量大于吸收的热量,从而彻底消除“高盐废水”的危害;相应的,本实用新型还提供一种用于高盐废水的快速蒸发方法。
为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:
一种用于高盐废水的快速蒸发***,它包括给料泵、电磁处理器、超声处理器、超声雾化器、超声短程蒸发室、汽水和物料分离器、空气除湿器、干风输送器、超声螺旋导流板及排渣器;所述超声螺旋导流板包括螺旋导流板和第一超声波换能器,所述螺旋导流板设于超声短程蒸发室内的中部,所述第一超声波换能器设于超声短程蒸发室的外壁并与螺旋导流板相连;所述电磁处理器设于螺旋导流板的上方,该电磁处理器包括纵向设置的钛合金管道,该钛合金管道的外面缠绕有高频电磁线圈;所述的超声处理器包括钛合金管道及与该钛合金管道相连的第二超声波换能器,该第二超声波换能器位于所述高频电磁线圈的下侧;所述超声雾化器由钛合金管道及设于该钛合金管道出口端的螺旋喷嘴构成;所述汽水和物料分离器设于超声短程蒸发室的顶部,该汽水和物料分离器包括依次连接的高速电机、针轮,以及内部设有过滤网的夹套导流槽;所述夹套导流槽具有固体出口和液体出口,该固体出口与电磁处理器的入口相连,以便分离出的固体重新进入电磁处理器,该液体出口用于将分离出的液体排出;所述超声短程蒸发室的下侧壁设有干风切线旋流入口;所述干风输送器的输入端与空气除湿器相连,其输出端分为两路,一路连接超声雾化器的入口,另一路连接超声短程蒸发室的干风切线旋流入口;所述排渣器底部设于超声短程蒸发室的底部;所述超声短程蒸发室外壁还设有与汽水和物料分离器相连的第三超声波换能器;所述给料泵用于将高盐废水输送进入电磁处理器,并提供超声雾化器所需要的压力。
进一步地,所述螺旋导流板的间距为5mm~50mm,且选用耐腐蚀的钛合金材料。
进一步地,所述电磁处理器的电功率大小根据计划处理常高盐废水的量,以及最后固体残渣的含水率来确定。
进一步地,所述干风输送器为轴流风机或离心风机。
进一步地,所述超声短程蒸发室的外壁至少设有两个与螺旋导流板相连的第一超声波换能器。
进一步地,所述的第一超声波换能器、第二超声波换能器及第三超声波换能器均由磁致伸缩材料制成,超声频率设置在12~60kHz之间。
进一步地,所述排渣器包括管板及与该管板相连的绞龙。
进一步地,固态颗粒的干燥程度通过干风进风量和高盐废水进料量的比例进行控制。
本实用新型所提出用于高盐废水的快速蒸发***,可以克服高盐废水流动性差和极易结垢的问题,做到连续高效地将高盐废水一次性干燥到适合燃烧处理的含水率,并做到燃烧时放出的热量大于吸收的热量,从而彻底消除高盐废水的危害。具体而言:
(1)适用的物料范围广泛,各种高盐废水、粘稠液体、泥浆、乳浊液,糊状物或熔融物,甚至是滤饼等均可处理。
(2)采用超声喷雾和超声短程蒸发技术可以实现较高的蒸发效率。
(3)蒸发能耗低,本实用新型采用超重力除湿技术,不使用热源,只需干燥空气做干燥介质。
(4)本实用新型的操作灵活性大,同一个快速蒸发***,依据输入条件的不同,蒸发干燥能力变化范围大。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的运行流程图。
图中:1-电磁处理器,2-超声处理器,3-超声雾化器,4-超声短程蒸发室,5-汽水和物料分离器,6-空气除湿器,7-干风输送器,8-给料泵,9-排渣器,10-超声螺旋导流板,11-夹套导流槽,12-第三超声波换能器。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
请参阅图1和2,本实用新型公开了一种用于高盐废水的快速蒸发***,它包括给料泵8、电磁处理器1、超声处理器2、超声雾化器3、超声短程蒸发室4、汽水和物料分离器5、空气除湿器6、干风输送器7、超声螺旋导流板10及排渣器9;所述超声螺旋导流板10包括螺旋导流板和第一超声波换能器,所述螺旋导流板设于超声短程蒸发室4内的中部,所述第一超声波换能器设于超声短程蒸发室的外壁并与螺旋导流板相连;所述电磁处理器1设于螺旋导流板的上方,该电磁处理器1包括纵向设置的钛合金管道,该钛合金管道的外面缠绕有高频电磁线圈;所述的超声处理器2包括钛合金管道及与该钛合金管道相连的第二超声波换能器,该第二超声波换能器位于所述高频电磁线圈的下侧;所述超声雾化器3由钛合金管道及设于该钛合金管道出口端的螺旋喷嘴构成;所述汽水和物料分离器5设于超声短程蒸发室4的顶部,该汽水和物料分离器5包括依次连接的高速电机、针轮,以及内部设有过滤网的夹套导流槽11;所述夹套导流槽11具有固体出口和液体出口,该固体出口与电磁处理器的入口相连,以便分离出的固体重新进入电磁处理器1,该液体出口用于将分离出的液体排出;所述超声短程蒸发室4的下侧壁设有干风切线旋流入口;所述干风输送器7的输入端与空气除湿器6相连,其输出端分为两路,一路连接超声雾化器的入口,另一路连接超声短程蒸发室的干风切线旋流入口;所述排渣器9设于超声短程蒸发室4的底部;所述超声短程蒸发室4的外壁还设有与汽水和物料分离器5相连的第三超声波换能器;所述给料泵8用于将高盐废水输送进入电磁处理器1,并提供超声雾化器3所需要的压力。
作为优选方案,所述螺旋导流板10的间距为5mm~50mm,且选用耐腐蚀的钛合金材料。
作为优选方案,所述电磁处理器1的电功率大小根据计划处理高盐废水的量,以及最后固体残渣的含水率来确定。
作为优选方案,所述干风输送器7为轴流风机或离心风机。
作为优选方案,所述超声短程蒸发室4的外壁至少设有两个与螺旋导流板相连的第一超声波换能器。
作为优选方案,所述的第一超声波换能器、第二超声波换能器及第三超声波换能器12均由磁致伸缩材料制成,超声频率设置在12~60kHz之间。
作为优选方案,所述排渣器9包括管板及与该管板相连的绞龙。
现分别介绍本实用新型各组成部分的技术特点和工作原理:
1、电磁处理器:该部分有两个作用,一是快速高效的给进来的高盐废水加温,二是对高盐废水进行电磁处理。
电磁处理器采用钛合金材质的管道,并在该管道外面缠绕高频电磁线圈,高盐废水在管道的内部通过,由于管道内的高盐废水的含盐非常高,即带电粒子和离子非常多,带电粒子和离子与磁的相互移动,产生感应电流转变为热量,迅速加热所述的高盐废水,同时所述的高盐废水在洛伦兹力的作用下,弱极性的水分子和其他杂质的带电离子做反向运动。该过程中,正负离子和颗粒相互碰撞形成一定数量的“离子缔合体”,这种缔合体具有足够的稳定性,在水中形成了大量的结晶核心,为后续的蒸发结晶做好了准备。
另外,在高频电磁能量的作用下,所述高盐废水中的水分子作为耦合极子发生定向极化作用,被不断反复极化而产生扭曲、变形、反转、振动,造成氢键的弯曲和局部断裂,且与外加电磁场共振使其分子运动加强,减弱水分子或缔合水分子的之间的束缚状态,从而使原来缔合形成的各种综合链状、团状大分子(H2O)n解离成单个水分子,最后形成比较稳定的双水分(H2O)2,使单个水分子的数量增多,使水的表面张力减小,使水的整体性能发生变化,增加了水的活性,改变了水分子与其他离子的结合状态,为后续的水蒸气溢出蒸发做好了准备。
电磁处理器的电功率大小根据计划处理高盐废水的量,以及最后固体残渣的含水率来确定。
2、超声处理器:该部分是电磁处理器只对带电微粒和离子有效作用的一个补充,它们使用的是同一个钛合金管道,在管道的电磁线圈旁边安装有一个超声波换能器,组成一个管道聚焦式超声波反应器,超声使高盐废水产生超声空化,这既造成了液体内部之间非常剧烈的湍动,又降低高盐废水的表面张力,促进其内部能量交换,不论是带电微粒或离子还是不带电的有机物都有很好的作用,超声空化效应在打破高盐废水原来粘稠状的同时,超声聚合又有利于高盐废水晶核的团聚长大,有利于后续的蒸发结晶。超声处理器还有一个作用就是确保流通高盐废水的钛合金管道永远不会结垢,而始终保持畅通,避免了一般管道流通浓缩液时很快结垢堵塞的情况。
3、超声雾化器:近年来喷雾蒸发技术用于浓盐水的深度处理,其原理是将浓盐水在热空气中雾化并迅速蒸发,在相变过程中实现盐水分离过程,所产生的水蒸汽可被冷凝回收。常用的喷雾方式有直接压力喷雾式、气液两相式、旋转式、对冲式、振动式以及经典雾化式等。由于高盐废水的特殊性,上述这些喷雾方式都无法确保长期稳定的喷雾效果,或是无法使用。为此本实用新型中设置了超声雾化器,本实用新型中的超声雾化器是在螺旋喷嘴的基础上加装超声波能量设计的,在超声作用下,使浓缩液产生超声空化,而且使液体与周围气体压力差幅度加大,每秒反复压缩和膨胀万次以上,从而会引起显著的蒸发效果。
超声雾化器中所使用的螺旋喷嘴是目前使用非常普遍的一种,它以水等低粘度的液体喷雾时,具有流量大雾化效果好不易堵塞的优点,但要处理高浓度的浓缩液,由于成分复杂、成粘稠状态、流动性极差、极易结垢,虽然在前段工序进行了电磁处理和超声处理,一般的螺旋喷嘴无法保证把浓缩液进行有效雾化,同时也无法保证长期稳定运行,因为以往在除尘领域和脱硫领域使用的螺旋喷嘴经常发生堵塞的问题。所以本实用新型中设计了在螺旋喷嘴的基础上叠加功率超声能量,形成超声雾化器。螺旋喷嘴进口端紧密安装在上述的超声处理器的钛合金管道的出口端,螺旋喷嘴的出口端是螺旋形渐变的自由谐振端,非常有利于超声能量的有效传递和放大,超声能量来自超声处理器的功率超声波***,没有单独设计超声装置,在保证蒸发功能的前提下没有增加超声设备,这也是本实用新型的一个特点。本实用新型的超声雾化器具有脉冲频带宽、适应各种类型的浓缩液喷雾、永不结垢和堵塞、雾化量大和雾化微粒小等诸多优点。
螺旋喷嘴需要流体一定的流动和压力才能有效进行喷雾,本实用新型中的高盐废水流动和压力主要来自给料泵泵和干风输送器来的干风,以及干风和电磁处理器的热量产生的压力。
研究发现,超声频率越高,雾化微粒越细,就和热空气有更大的接触面积,蒸发速度越快,但高盐废水不易发生空化,反过来又影响雾化微粒细度,需要增大超声功率,为了得到较小的喷雾微粒,以及较小的超声功率消耗,对于超声蒸发的超声频率,可以选在12~60kHz之间。
4、超声短程蒸发室:该超声短程蒸发室是本实用新型独有的一种设计,在国内外的所有资料以及实践中没有发现此种设计方式。上面所述的电磁处理器、超声处理器和超声雾化器都设置在蒸发室的上部,在蒸发室的中部设置有超声螺旋导流板,在蒸发室的下中部设有干风切线旋流入口,在蒸发室的最下部设有排渣器。
干风输送器送来的干风以旋流方式进入超声短程蒸发室的下中部进行旋流向上流动,超声短程蒸发室中设有的超声螺旋导流板,产生高频微振,从而带动旋转的干风产生超声干风压缩波(以下简称干风波),此干风波同时向超声螺旋导流板的上下方向传递,使蒸发室空间充满旋转的干风波,该干风波具有每秒1.2万到6万次 的压缩振动,具有很好传热、传质、团聚功能。
超声雾化器喷出的水雾和微粒自由下落,首先和超声螺旋导流板上部的旋流干风波接触,100微米及以下的雾滴和微粒可以迅速蒸发和干燥,被蒸发的蒸汽被后续的汽水分离器进行分离,被干燥的微粒在旋流的作用下被离心到蒸发室的最边缘,然后一边螺旋下降、一边再继续被干燥,直到掉落到排渣器里面。另外还有一部分没有被立即干燥的浓缩液雾滴和微粒进入到了超声螺旋导流板里面,螺旋导流板之间的距离优选设置在20mm左右,干风在螺旋导流板之间的流速较快,对降落的雾滴和微粒具有一定的悬浮作用,所以延长了雾滴和微粒在其中的停留干燥时间;另外,超声螺旋导流板之间的超声能量更强,传质和传热效果更好,快速被干燥的微粒就会沿着外层螺旋导流板螺旋向下移动,内层的水蒸气向上移动,由于两边只有20mm左右的距离,再加上干风波的强烈扰动作用,固液分离的效果会非常好。进入超声短程蒸发室的干风的旋转方向和螺旋导流板向外的旋转方向一致。微粒掉落入螺旋导流板后在蒸发室的下部再持续被新干风继续干燥,直到掉落进排渣器为止,可见掉落到排渣里的固体残渣含水率已经非常低了。
超声短程蒸发室的螺旋导流板选用耐腐蚀的钛合金材料,超声波设备选用磁致伸缩材料制成的超声波换能器。
该超声短程蒸发室具有蒸发干燥效率高,而且不存在结垢的问题,能够持续保持高效的蒸发干燥功能,适合快速干燥一切一般蒸发设备无法蒸发干燥的粘稠高浓度的浓缩液(各种高盐废水、粘稠液体、泥浆、乳浊液,糊状物或熔融物等)。
5、汽水和物料分离器:该部分设置在蒸发室的上部,采用超重力原理对汽水和物料进行分离。具体采用一种针轮超重力技术,即在高速电机的带动下,针轮高速旋转产生超重力效应,含雾和微粒气流切向进入针轮里面高速旋转,一些粗大的雾粒或结晶颗粒在惯性、拖动旋转影响下到达边壁,快速实现分离。比较细小雾粒或结晶颗粒在针轮高速旋转带动下,雾粒或结晶颗粒受到巨大的离心作用到达夹套导流槽内;另外在高速的超重力离心作用使旋转气流的外周形成压缩,气体分压显著增大,一些非饱和气体逐渐达到饱和、过饱和,而析出液粒,分离进入夹套导流槽内,具有很好的除湿效果。干净的气流穿过,进入到二级汽水分离器。夹套导流槽内设有过滤网,将分离出来的固液进行分离,分离出来的水进入到冷凝水余热回收器,分离出的固体重新进入到电磁处理器入口,重新干燥处理。
在该分离器的外壁上安装了超声波换能器,使超重力分离器处在超声压缩波的空间内,可以进一步加强分离效果,同时可以有效避免分离出来的浓缩液体产生结垢问题产生管道堵塞,保证本实用新型装置的长期稳定运行。
该汽水分离器具有分离效率高、分离颗粒细(具有分离1μm以下颗粒的效果)、不受负荷波动影响、除水雾效果好、分离路径短等很多优点。
6、空气除湿器:该部分也采用超重力的针轮除湿技术,在具体的结构设计方面有所不同,工作原理同上述的汽水和物料分离器。
7、干风输送器:该部分选用轴流风机或离心风机都可以。干风分两路输送,一路送入超声雾化器入口,一路送入超声短程蒸发室入口,为蒸发提供热源。
风机的形式没有限制,只要能保证一定的进风量和进风压力就可以。
8、给料泵:该部分用来将高盐废水输送到电磁处理器的入口,并提供满足超声雾化器所需要的压力。
9、排渣器:该部分设置在超声短程蒸发室的最下端,设有管板和绞龙,承担储存固体残渣、排渣和保温的作用。被干燥的固体残渣掉落进排渣器后,不是立即排出,而是达到一定数量后通过管板和绞龙排出,这样可以有效利用残渣的温度,同时有效减少热量散失。
本实用新型适合不同温度的干燥介质,来高效蒸发干燥高盐废水;而且还可以用来干燥泥浆、乳浊液、糊状物或熔融物,甚至是滤饼等均可处理。
一种用于高盐废水的快速蒸发方法,它包括采用如上所述的快速蒸发***进行高盐废水的快速蒸发的步骤。
具体而言,高盐废水由给料泵8依次进入电磁处理器1和超声处理器2,经电磁处理器2和超声处理器2处理后,高盐废水改变晶体结构、降粘、初步聚合结晶,再经过超声雾化器3变成微型水雾和微粒,喷射到超声短程蒸发室4上方,干风输送器7送来的干风以旋流方式进入超声短程蒸发室内,微型水雾和微粒在蒸发室4内进行高效传热和传质分离;分离出的固态颗粒旋转掉落到蒸发室的底部排渣器9内,分离出的水蒸汽和微粒排到蒸发室的上部首先被汽水和物料分离器5进行分离,分离出的液体被排出,分离出的固体进入电磁处理器1的入口再重新处理,分离出的干净气体直接排空;空气除湿器6不断的将干空气送到干风输送器7内,再由干风输送器7续不断的将干风送入超声短程蒸发室4内;被干燥后掉落到排渣器9里的固态颗粒定期排放。
固态颗粒的干燥程度通过干风进风量和高盐废水进料量的比例进行控制。
以上对本实用新型的描述和应用是说明性的,并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下,可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (7)
1.一种用于高盐废水的快速蒸发***,其特征在于:包括给料泵、电磁处理器、超声处理器、超声雾化器、超声短程蒸发室、汽水和物料分离器、空气除湿器、干风输送器、超声螺旋导流板及排渣器;所述超声螺旋导流板包括螺旋导流板和第一超声波换能器,所述螺旋导流板设于超声短程蒸发室内的中部,所述第一超声波换能器设于超声短程蒸发室的外壁并与螺旋导流板相连;所述电磁处理器设于螺旋导流板的上方,该电磁处理器包括纵向设置的钛合金管道,该钛合金管道的外面缠绕有高频电磁线圈;所述的超声处理器包括钛合金管道及与该钛合金管道相连的第二超声波换能器,该第二超声波换能器位于所述高频电磁线圈的下侧;所述超声雾化器由钛合金管道及设于该钛合金管道出口端的螺旋喷嘴构成;所述汽水和物料分离器设于超声短程蒸发室的顶部,该汽水和物料分离器包括依次连接的高速电机、针轮,以及内部设有过滤网的夹套导流槽;所述夹套导流槽具有固体出口和液体出口,该固体出口与电磁处理器的入口相连,以便分离出的固体重新进入电磁处理器,该液体出口用于将分离出的液体排出;所述超声短程蒸发室的下侧壁设有干风切线旋流入口;所述干风输送器的输入端与空气除湿器相连,其输出端分为两路,一路连接超声雾化器的入口,另一路连接超声短程蒸发室的干风切线旋流入口;所述排渣器底部设于超声短程蒸发室的底部;所述超声短程蒸发室的外壁还设有与汽水和物料分离器相连的第三超声波换能器;所述给料泵用于将高盐废水输送进入电磁处理器,并提供超声雾化器所需要的压力。
2.根据权利要求1所述的用于高盐废水的快速蒸发***,其特征在于:所述螺旋导流板的间距为5mm~50mm,且选用耐腐蚀的钛合金材料。
3.根据权利要求1所述的用于高盐废水的快速蒸发***,其特征在于:所述电磁处理器的电功率大小根据计划处理高盐废水的量,以及最后固体残渣的含水率来确定。
4.根据权利要求1所述的用于高盐废水的快速蒸发***,其特征在于:所述干风输送器为轴流风机或离心风机。
5.根据权利要求1所述的用于高盐废水的快速蒸发***,其特征在于:所述超声短程蒸发室的外壁至少设有两个与螺旋导流板相连的第一超声波换能器。
6.根据权利要求1所述的用于高盐废水的快速蒸发***,其特征在于:所述的第一超声波换能器、第二超声波换能器及第三超声波换能器均由磁致伸缩材料制成,超声频率设置在12~60kHz之间。
7.根据权利要求1所述的用于高盐废水的快速蒸发***,其特征在于:所述排渣器包括管板及与该管板相连的绞龙。
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CN107555699A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-01-09 | 上海辨洁环保科技有限公司 | 用于高盐废水的快速蒸发***及方法 |
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Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
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