CN210117305U - 一种热泵低温分盐的废水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种热泵低温分盐的废水处理装置，使用热泵的热源加热蒸发浓缩废水，使用热泵的冷源冷冻降温废水，利用硫酸钠溶解度随温度变化而变化的特性，使硫酸钠析出，并使用二次蒸汽进行氯化钠的蒸发结晶、硫酸钠的热熔提纯结晶。本实用新型采用分别充分利用热泵的热源和冷源进行废水分盐处理，耗能极低；由于是低压低温蒸发，对设备要求低，可大量使用非金属材料，投入更少；并具有低震动、低噪音的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及废水处理领域，特别涉及一种热泵低温分盐的废水处理装置。
背景技术
工业废水具有含盐量高、成分复杂、污染性大等特点，必须合理处置，高盐废水零排放已逐渐成为环保的必然要求，当前我国工业废水的处理成本很高，通常是通过耗能很高的蒸发结晶工艺形成难以利用、几无价值的固体杂盐废物，然后花费数千元委外处理，并且国内仅有少数危废处理中心能够处理这些杂盐，导致处理成本高昂，企业负担重。
而工业废水中，常常含有大量的硫酸钠和氯化钠，特别是在矿井尾水/煤化工废水中，有85％～95％的组分为氯化钠和硫酸钠。因此，在工业废水中分离提取氯化钠和硫酸钠晶体，有重大的应用价值。
目前分离提取氯化钠和硫酸钠晶体的装置，蒸发浓缩时要求达到一个较高的浓度，均需长时间加热蒸发，工艺链条较长，投资和运行成本高，不适应企业的需求，不利于大面积推广应用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种热泵低温分盐的废水处理装置，投入更低、且更加节能。
为达到上述目的，本实用新型公开了一种热泵低温分盐的废水处理装置，包括：
热泵，所述热泵具有高温端和低温端；
蒸发浓缩器，所述蒸发浓缩器包括用于容纳废水的升温腔，所述升温腔与所述高温端换热连接；
冷冻结晶器，所述冷冻结晶器包括用于容纳废水的降温腔，所述降温腔与所述低温端换热连接；
冷冻离心机，所述冷冻离心机与所述降温腔连通，使所述降温腔内的固液混合物进入所述冷冻离心机内进行固液分离；
硫酸钠蒸发结晶器，所述硫酸钠蒸发结晶器包括硫酸钠蒸发结晶腔和用于升高硫酸钠蒸发结晶腔内温度的硫酸钠加热装置，所述硫酸钠蒸发结晶腔与所述冷冻离心机的固体出料口连通，使所述冷冻离心机分离得到的固体进入所述硫酸钠蒸发结晶腔；
硫酸钠离心机，所述硫酸钠离心机与所述硫酸钠蒸发结晶腔连通，使所述硫酸钠蒸发结晶腔内的固液混合物进入所述硫酸钠离心机进行固液分离；
氯化钠蒸发结晶器，所述氯化钠蒸发结晶器包括氯化钠蒸发结晶腔和用于升高氯化钠蒸发结晶腔内温度的氯化钠加热装置，所述氯化钠蒸发结晶腔与所述冷冻离心机的液体出料口连通，使所述冷冻离心机分离得到的废水进入所述氯化钠蒸发结晶腔；
氯化钠离心机，所述氯化钠离心机与所述氯化钠蒸发结晶腔连通，使所述氯化钠蒸发结晶腔内的固液混合物进入所述氯化钠离心机进行固液分离。
优选的，所述硫酸钠离心机的液体出料口与所述升温腔连通，使所述硫酸钠离心机分离出的废水进入所述升温腔进行再次循环，所述氯化钠离心机的液体出料口与所述升温腔连通，使所述氯化钠离心机分离出的废水进入所述升温腔进行再次循环。
优选的，所述高温端与所述升温腔通过第一换热器进行换热连接，所述低温端与所述降温腔通过第二换热器进行换热连接。
优选的，连通所述硫酸钠离心机液体出料口与所述升温腔的管道上设置有硫酸钠釜底液排出口，连通所述氯化钠离心机液体出料口与所述升温腔的管道上设置有氯化钠釜底液排出口。
优选的，所述硫酸钠加热装置与所述升温腔连通，使所述升温腔内的二次蒸汽通过所述硫酸钠加热装置对所述硫酸钠蒸发结晶腔内的物质进行加热，所述氯化钠加热装置与所述升温腔连通，使所述升温腔内的二次蒸汽通过所述氯化钠加热装置对所述氯化钠蒸发结晶腔内的物质进行加热。
优选的，所述硫酸钠加热装置包括设置在所述硫酸钠蒸发结晶腔外壁的硫酸钠加热夹层，所述硫酸钠加热夹层与所述升温腔连通，所述氯化钠加热装置包括设置在所述氯化钠蒸发结晶腔外壁的氯化钠加热夹层，所述氯化钠加热夹层与所述升温腔连通。
本实用新型实现低温分盐的过程为：使用所述高温端对所述升温腔进行升温，废水在所述升温腔内升温蒸发浓缩后进入所述降温腔，使用所述低温端对所述降温腔进行降温，废水在所述降温腔内降温结晶后进入所述冷冻离心机，使用所述离心机离心分离得到十水硫酸钠和氯化钠母液；
十水硫酸钠从所述冷冻离心机的固体出料口进入所述硫酸钠蒸发结晶腔，使用所述硫酸钠加热装置使所述硫酸钠蒸发结晶腔升温，所述十水硫酸钠升温热熔蒸发结晶后进入所述硫酸钠离心机，使用所述硫酸钠离心机分离得到硫酸钠晶体和硫酸钠残液；
氯化钠母液从所述冷冻离心机的液体出料口进入所述氯化钠蒸发结晶腔，使用所述氯化钠加热装置使所述氯化钠蒸发结晶腔升温，所述氯化钠母液升温蒸发浓缩结晶后进入所述氯化钠离心机，使用所述氯化钠离心机分离得到氯化钠晶体和氯化钠残液。
相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：
利用热泵的热源对废水进行升温蒸发浓缩，利用热泵的冷源对浓度适中的废水降温结晶，根据硫酸钠溶解度随温度降低而降低的特性，使硫酸钠从适中浓度的废水中析出，从而得到十水硫酸钠晶体，冷热源分别充分利用，能耗相比现有工艺降低50％以上；
利用蒸发浓缩器的二次蒸汽对含有全部氯化钠和部分硫酸钠的母液进行蒸发浓缩，根据硫酸钠溶解度随温度升高而升高的特性，和氯化钠溶解度不随温度变化而影响的特性，使氯化钠浓缩析出，而硫酸钠由于溶解度升高远未达到析出浓度，从而得到氯化钠晶体，不额外耗能；
热泵的高温端、低温端分别通过换热器与蒸发结晶***连接，热泵不与废水接触，运行更稳定，维护周期、运行寿命都更长；
蒸发过程为低温、常压蒸发，对蒸发设备要求低，可以大量使用非金属材料，投入更小，并且具有低噪音、低震动的优点。
附图说明
图1为本实用新型实施例整体结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合图1的附图对本实用新型作进一步地详细描述。
参照图1所示，一种热泵低温分盐的废水处理装置，包括：
热泵1，热泵1具有持续制热的高温端11和持续制冷的低温端12；
蒸发浓缩器3，蒸发浓缩器3包括升温腔31，废水通过废水入口32进入升温腔31，升温腔31通过第一换热器2A与高温端11换热连接，将高温端11的热量通过第一换热器2A传递到升温腔31内从而使升温腔内的废水升温蒸发浓缩，但均无需达到硫酸钠和氯化钠的结晶浓度，蒸发时长更短、温度更低、耗能更少；
冷冻结晶器4，冷冻结晶器4包括降温腔41，降温腔41通过第二换热器2B 与低温端12换热连接，在蒸发浓缩器3升温蒸发浓缩后的废水通过第一输送管 33和第一输送泵34运送到降温腔41内快速降温，由于硫酸钠溶解度随温度降低而降低，在废水降温过程中析出大量十水硫酸钠晶体；
冷冻离心机5，冷冻离心机5与降温腔41连通，使降温腔41内的固液混合物进入冷冻离心机5内进行固液分离得到十水硫酸钠晶体和氯化钠母液，氯化钠母液含有全部的氯化钠和小部分硫酸钠；
硫酸钠蒸发结晶器6，硫酸钠蒸发结晶器6包括硫酸钠蒸发结晶腔61和用于升高硫酸钠蒸发结晶腔61内温度的硫酸钠加热装置，硫酸钠蒸发结晶腔61 与冷冻离心机5的固体出料口51连通，使冷冻离心机5分离得到的十水硫酸钠晶体进入硫酸钠蒸发结晶腔61；硫酸钠加热装置包括设置在硫酸钠蒸发结晶腔 61外壁的硫酸钠加热夹层62，硫酸钠加热夹层62与升温腔31连通，升温腔31 内蒸发产生的二次蒸汽通过第二输送管35和第二输送泵36输送到硫酸钠加热夹层62中，从而对硫酸钠蒸发结晶腔61外壁进行加热，二次蒸汽在硫酸钠蒸发结晶腔61外壁产生的冷凝水通过第一冷凝水排出口63排出；十水硫酸钠在硫酸钠结晶腔61内受热升温热熔蒸发结晶形成无水硫酸钠晶体
硫酸钠离心机7，硫酸钠离心机7与硫酸钠蒸发结晶腔61连通，使硫酸钠蒸发结晶腔61内的固液混合物进入硫酸钠离心机7进行固液分离得到无水硫酸钠晶体和硫酸钠残液；
氯化钠蒸发结晶器8，氯化钠蒸发结晶器8包括氯化钠蒸发结晶腔81和用于升高氯化钠蒸发结晶腔81内温度的氯化钠加热装置，氯化钠蒸发结晶腔81 与冷冻离心机5的液体出料口52连通，使冷冻离心机5分离得到的氯化钠母液进入氯化钠蒸发结晶腔81；氯化钠加热装置包括设置在氯化钠蒸发结晶腔81外壁的氯化钠加热夹层82，氯化钠加热夹层82与升温腔31连通，升温腔31内蒸发产生的二次蒸汽通过第二输送管35和第二输送泵38输送到氯化钠加热夹层 82中，从而对氯化钠蒸发结晶腔81外壁进行加热，二次蒸汽在氯化钠蒸发结晶腔81外壁产生的冷凝水通过第一冷凝水排出口83排出；氯化钠母液含有全部的氯化钠和少部分硫酸钠，氯化钠母液在氯化钠蒸发结晶腔81内受热蒸发浓缩结晶，由于硫酸钠含量较少，且硫酸钠溶解度随温度增大而增大，因此硫酸钠远未达到结晶浓度，不会析出，而氯化钠溶解度不随温度变化而变化，随着蒸发的进行浓度增大，达到氯化钠结晶浓度，析出氯化钠晶体；
氯化钠离心机9，氯化钠离心机9与氯化钠蒸发结晶腔81连通，使氯化钠蒸发结晶腔81内的固液混合物进入氯化钠离心机9进行固液分离得到氯化钠晶体和氯化钠残液。
硫酸钠离心机7的液体出料口71与升温腔31通过第三输送管37和第三输送泵38连通，使硫酸钠离心机7分离出的硫酸钠残液进入升温腔31进行再次循环；氯化钠离心机9的液体出料口91与升温腔31通过第三输送管37和第三输送泵38连通，使氯化钠离心机9分离出的氯化钠残液进入升温腔31进行再次循环。
硫酸钠离心机7液体出料口71与第三输送管37之间设置有硫酸钠釜底液排出口72用于排出硫酸钠残液中粘稠的釜底液；氯化钠离心机9液体出料口91 与第三输送管37之间设置有氯化钠釜底液排出口92用于排出氯化钠残液中粘稠的釜底液。
参照图1，本实用新型实施例实现低温分盐的过程为：
废水进入升温腔31，利用热泵1高温端11的产热升温进行初级蒸发浓缩，属于低温低压蒸发，并且耗时不长，耗能更少；
初级蒸发浓缩完毕的废水进入降温腔41，利用热泵1低温端12的产冷对废水进行冷冻降温，由于硫酸钠溶解度随温度降低而降低，而氯化钠溶解度不随温度变化而变化，因此析出大量十水硫酸钠而不析出氯化钠，废水在冷冻离心机5中分离得到十水硫酸钠晶体和氯化钠母液；
十水硫酸钠晶体进入硫酸钠蒸发结晶腔61，升温腔31产生的二次蒸汽用于加热硫酸钠蒸发结晶腔61，十水硫酸钠晶体在硫酸钠蒸发结晶腔61受热热熔蒸发结晶，使用硫酸钠离心机7分离得到无水硫酸钠晶体和硫酸钠残液，硫酸钠残液剔除釜底液之后回到升温腔31进行再次循环；
氯化钠母液进入氯化钠蒸发结晶腔81，升温腔31产生的二次蒸汽用于加热氯化钠蒸发结晶腔81，含有所以氯化钠和部分硫酸钠的氯化钠母液在氯化钠蒸发结晶腔81内受热蒸发浓缩结晶，由于硫酸钠含量较少，且硫酸钠溶解度随温度增大而增大，因此硫酸钠远未达到结晶浓度，不会析出，而氯化钠溶解度不随温度变化而变化，随着蒸发的进行浓度增大，达到氯化钠结晶浓度，析出氯化钠晶体，使用氯化钠离心机9分离得到氯化钠晶体和氯化钠残液，氯化钠残液剔除釜底液之后回到升温腔31进行再次循环。
当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种热泵低温分盐的废水处理装置，其特征在于，包括：
热泵，所述热泵具有高温端和低温端；
蒸发浓缩器，所述蒸发浓缩器包括用于容纳废水的升温腔，所述升温腔与所述高温端换热连接；
冷冻结晶器，所述冷冻结晶器包括用于容纳废水的降温腔，所述降温腔与所述低温端换热连接；
冷冻离心机，所述冷冻离心机与所述降温腔连通，使所述降温腔内的固液混合物进入所述冷冻离心机内进行固液分离；
硫酸钠蒸发结晶器，所述硫酸钠蒸发结晶器包括硫酸钠蒸发结晶腔和用于升高硫酸钠蒸发结晶腔内温度的硫酸钠加热装置，所述硫酸钠蒸发结晶腔与所述冷冻离心机的固体出料口连通，使所述冷冻离心机分离得到的固体进入所述硫酸钠蒸发结晶腔；
硫酸钠离心机，所述硫酸钠离心机与所述硫酸钠蒸发结晶腔连通，使所述硫酸钠蒸发结晶腔内的固液混合物进入所述硫酸钠离心机进行固液分离；
氯化钠蒸发结晶器，所述氯化钠蒸发结晶器包括氯化钠蒸发结晶腔和用于升高氯化钠蒸发结晶腔内温度的氯化钠加热装置，所述氯化钠蒸发结晶腔与所述冷冻离心机的液体出料口连通，使所述冷冻离心机分离得到的废水进入所述氯化钠蒸发结晶腔；
氯化钠离心机，所述氯化钠离心机与所述氯化钠蒸发结晶腔连通，使所述氯化钠蒸发结晶腔内的固液混合物进入所述氯化钠离心机进行固液分离。
2.根据权利要求1所述的热泵低温分盐的废水处理装置，其特征在于，所述硫酸钠离心机的液体出料口与所述升温腔连通，使所述硫酸钠离心机分离出的废水进入所述升温腔进行再次循环，所述氯化钠离心机的液体出料口与所述升温腔连通，使所述氯化钠离心机分离出的废水进入所述升温腔进行再次循环。
3.根据权利要求2所述的热泵低温分盐的废水处理装置，其特征在于，所述高温端与所述升温腔通过第一换热器进行换热连接，所述低温端与所述降温腔通过第二换热器进行换热连接。
4.根据权利要求3所述的热泵低温分盐的废水处理装置，其特征在于，连通所述硫酸钠离心机液体出料口与所述升温腔的管道上设置有硫酸钠釜底液排出口，连通所述氯化钠离心机液体出料口与所述升温腔的管道上设置有氯化钠釜底液排出口。
5.根据权利要求1－4任一项所述的热泵低温分盐的废水处理装置，其特征在于，所述硫酸钠加热装置与所述升温腔连通，使所述升温腔内的二次蒸汽通过所述硫酸钠加热装置对所述硫酸钠蒸发结晶腔内的物质进行加热，所述氯化钠加热装置与所述升温腔连通，使所述升温腔内的二次蒸汽通过所述氯化钠加热装置对所述氯化钠蒸发结晶腔内的物质进行加热。
6.根据权利要求5所述的热泵低温分盐的废水处理装置，其特征在于，所述硫酸钠加热装置包括设置在所述硫酸钠蒸发结晶腔外壁的硫酸钠加热夹层，所述硫酸钠加热夹层与所述升温腔连通，所述氯化钠加热装置包括设置在所述氯化钠蒸发结晶腔外壁的氯化钠加热夹层，所述氯化钠加热夹层与所述升温腔连通。
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| CN113845262A (zh) * | 2021-10-14 | 2021-12-28 | 北京华源泰盟节能设备有限公司 | 废液处理***及废液处理方法 |
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