低温喷淋蒸发的废水处理装置及废水处理方法

　　申请日2015.11.30

　　公开(公告)日2016.02.24

　　IPC分类号B01D1/00; B01D1/30; C02F1/04

　　摘要

　　本发明公开了一种低温喷淋蒸发的废水处理装置及废水处理方法，包括蒸发浓缩器与换热系统，所述的蒸发浓缩器包括带有废水入口的蒸发室、带有净水出口的冷凝室;所述蒸发室和冷凝室分别通过顶部通道和底部通道连通形成气体循环通道，在顶部通道内设有用于将蒸发室热空气吹向冷凝室的风机;热量回用换热器冷介质进口与蒸发室连接，热量回用换热器冷介质出口与蒸发室布水层的布水管连接;所述放热换热器的冷介质进口与冷凝室净水循环出水口连接，放热换热器冷介质出口与热量回用换热器热介质进口连接;热量回用换热器热介质出口与吸热换热器热介质进口连接;吸热换热器热介质出口与冷凝室布水层布水管连接。本发明能耗低，适用范围广。

　　权利要求书

　　1.一种低温喷淋蒸发的废水处理装置，包括蒸发浓缩器与换热系统，其特征在于：所述的蒸发浓缩器包括带有废水入口的蒸发室、带有净水出口的冷凝室;

　　所述蒸发室和冷凝室分别通过顶部通道和底部通道连通形成气体循环通道，在顶部通道内设有用于将蒸发室热空气吹向冷凝室的风机;所述蒸发室和冷凝室的上部分别设有布水层;

　　所述的换热系统包括卡诺制热循环装置、热量回用换热器;所述的卡诺制热循环装置包括通过管道循环连接的放热换热器和吸热换热器;

　　热量回用换热器冷介质进口与蒸发室连接，热量回用换热器冷介质出口与蒸发室布水层的布水管连接;所述放热换热器的冷介质进口与冷凝室净水循环出水口连接，放热换热器冷介质出口与热量回用换热器热介质进口连接;热量回用换热器热介质出口与吸热换热器热介质进口连接;吸热换热器热介质出口与冷凝室布水层布水管连接。

　　2.根据权利要求1所述的低温喷淋蒸发的废水处理装置，其特征在于：

　　所述的蒸发室由上至下依次包括：缓冲一层、布水层、蒸发层、缓冲二层、浓缩室;

　　所述的冷凝室由上至下依次包括：缓冲一层、布水层、冷凝层、缓冲二层、净水室;

　　所述气体循环通道的顶部通道连通在蒸发室和冷凝室的缓冲一层之间;

　　所述气体循环通道的底部通道连通在蒸发室和冷凝室的缓冲二层之间;

　　所述蒸发层和冷凝层分别为空腔或者装有填料。

　　3.根据权利要求2所述的低温喷淋蒸发的废水处理装置，其特征在于：所述浓缩室由上至下依次包括浓水循环室与浓水沉淀室;

　　所述浓水循环室设有浓水循环出水口，浓水循环出水口通过浓水循环泵与热量回用换热器冷介质进口连接;

　　所述浓水循环室还设有废水入口，与废水管路连接。

　　4.根据权利要求3所述的低温喷淋蒸发的废水处理装置，其特征在于：所述浓水循环室由上至下内径渐小，浓水沉淀室底部设有出盐口。

　　5.根据权利要求3所述的低温喷淋蒸发的废水处理装置，其特征在于：所述浓水沉淀室内设置有斜板沉淀器。

　　6.根据权利要求1所述的低温喷淋蒸发的废水处理装置，其特征在于：所述净水循环出水口位于净水室底部，净水循环出水口通过净水循环泵与放热换热器的冷介质进口连接;净水出口位于净水室侧壁。

　　7.根据权利要求2所述的低温喷淋蒸发的废水处理装置，其特征在于：所述填料为金属或非金属鲍尔环。

　　8.根据权利要求1所述的低温喷淋蒸发的废水处理装置，其特征在于：所述热量回用换热器为钛板式换热器。

　　9.根据权利要求1所述的低温喷淋蒸发的废水处理装置的废水处理方法，其特征在于，包括向蒸发室通入废水，废水作为冷介质经热量回用换热器升温后返回至蒸发室的布水层;

　　蒸发室的热空气在风机的作用下循环至冷凝室，冷凝室得到的净水一部分通过净水出口外排，另一部分通过净水循环出水口依次作为冷介质进入放热换热器、作为热介质进入热量回用换热器、作为热介质经吸热换热器后返回至冷凝室的布水层。

　　10.根据权利要求9所述的废水处理方法，其特征在于：

　　废水作为冷介质排出热量回用换热器时的温度为40～80℃

　　净水作为热介质排出吸热换热器时的温度为10～40℃;

　　净水冷介质进入放热换热器前的温度为25～75℃。

　　说明书

　　一种低温喷淋蒸发的废水处理装置及废水处理方法

　　技术领域

　　本发明涉及高浓度易结焦含盐废水处理技术领域，具体涉及一种低温喷淋蒸发的废水处理装置及废水处理方法。

　　背景技术

　　随着我国工业的发展，高浓度含盐废水的产生途径日益广泛，废水量也逐年增加，对生态环境产生了诸多危害。针对高浓度含盐废水，此前工业上主要利用加水稀释、生化处理后排放，采用此类处理方式，不仅浪费了大量的水资源，而且不能从总量上控制排入环境中的盐分，难以实现对废水的有效处理。

　　除上述处理方法外，近年来又出现了许多其它的处理技术，例如多效蒸发(MED)、蒸汽压缩冷凝(VC)、多级闪蒸(MSF)等。多效蒸发是让加热后的含盐废水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发处理的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。多效蒸发是蒸馏法中最节能的方法之一，但其存在的主要问题在于：装置单机处理能力低、易结垢，高浓度废水易结焦，设备的工程造价高以及传热效率低等。蒸汽压缩冷凝脱盐是将含盐废水预热后，进入蒸发器并在蒸发器内部进行蒸发，其所产生的二次蒸汽经压缩机提高压力后引入到蒸发器的加热侧，蒸汽冷凝后作为产品引出，以此实现热能的循环利用。然而，采用这种处理工艺，对设备材质的要求极高，且系统运行过程中需要消耗大量的热量，存在一次性投入和运行费用高的缺点。多级闪蒸技术是针对多效蒸发工艺中结焦较为严重的缺点而发展起来的，其问世就得到了广泛的应用及发展，具有设备简单可靠、运行安全性高、防垢性能好、操作弹性大等优点，但其存在能耗相对较高，热量重复利用率等不足。

　　公开号为CN103550941A的中国专利文献公开了一种低温蒸发浓缩装置，包括卡诺制热循环装置、一蒸发浓缩器，所述的卡诺制热循环装置包括通过管道循环连接的压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器;冷凝器加热侧进口连接进料管道;蒸发浓缩器内设有一空气循环通道，空气循环通道包括一料液浓缩区和一冷凝水生成区，空气循环通道底部设有一将冷凝水生成区中的冷空气吹向料液浓缩区的风机。该装置将废水用卡诺制热循环装置加热，然后在冷空气下吹扫低温蒸发、冷凝得到处理水，该装置没有充分利用物质的热能，能耗较大。

　　如何降低蒸发浓缩过程中的能量消耗、提高热能的重复利用率、降低运行成本，防止设备结焦堵塞，实现系统的高效稳定运行以及具有一定通用性的系统单元一直是本领域技术人员亟待解决的问题。

　　发明内容

　　本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用蒸出的净水中的热量，能在相对较低的温度下对各类含盐废水进行蒸发浓缩的处理装置及处理方法，该装置及方法实现了废水中盐和水的低温、高效分离。

　　为实现上述目的，本发明采用以下实施方案：

　　一种低温喷淋蒸发的废水处理装置，所述的蒸发浓缩器包括带有废水入口的蒸发室、带有净水出口的冷凝室;

　　所述的换热系统包括卡诺制热循环装置、热量回用换热器;所述的卡诺制热循环装置包括通过管道循环连接的放热换热器和吸热换热器;

　　热量回用换热器冷介质进口与蒸发室连接，热量回用换热器冷介质出口与蒸发室布水层的布水管连接;所述放热换热器的冷介质进口与冷凝室的净水循环出水口连接，放热换热器冷介质出口与热量回用换热器热介质进口连接;热量回用换热器热介质出口与吸热换热器热介质进口连接;吸热换热器热介质出口与冷凝室布水层布水管连接。

　　本发明适用于高浓度、易结焦、高盐的废水处理。

　　所述的蒸发室由上至下依次包括：缓冲一层、布水层、蒸发层、缓冲二层、浓缩室;

　　所述的冷凝室由上至下依次包括：缓冲一层、布水层、冷凝层、缓冲二层、净水室;

　　所述气体循环通道的顶部通道连通在蒸发室和冷凝室的缓冲一层之间;

　　所述气体循环通道的底部通道连通在蒸发室和冷凝室的缓冲二层之间;

　　蒸发室的缓冲一层为一空腔，在其侧壁上开有出风口，所述的冷凝室的缓冲一层为一空腔，在其侧壁上开有进风口，蒸发室的出风口与所述的冷凝室的进风口构成所述顶部通道，所述风机设置在顶部通道之间。如，蒸发室的出风口与所述风机的进风口连接，冷凝室的进风口与风机出风口连接。

　　蒸发层的缓冲二层为一空腔，在其侧壁上开有进风口，冷凝层的缓冲二层为一空腔，在其侧壁上开有出风口;蒸发室的进风口与冷凝室的出风口连接构成所述的底部通道。

　　气体在风机的驱动下在所述气体循环通道内循环，气体循环通道的风速由风机控制。

　　所述蒸发层和冷凝层分别为空腔或者装有填料。

　　作为优选，所述填料为金属或非金属鲍尔环。

　　作为优选，所述蒸发室缓冲一层设有除泡设施，除泡设施为气流能够快速通过的多孔型无机材质板。

　　所述浓缩室由上至下依次包括浓水循环室与浓水沉淀室;

　　所述浓水循环室设有浓水循环出水口，浓水循环出水口通过浓水循环泵与热量回用换热器冷介质进口连接;

　　所述浓水循环室还设有废水入口，与废水管路连接。

　　所述浓水循环室和缓冲二层连通;作为优选，所述的浓水循环室为内径渐小的腔体，其一端宽度和缓冲二层下部的宽度相同并紧密结合，另一端宽度与浓水沉淀室顶部宽度相同并紧密结合。浓水循环室的腔体内设置有导流装置，所述导流装置为两端宽度不同的明渠。

　　所述浓水沉淀室内设置有斜板沉淀器。浓水沉淀室底部设有出盐口。出盐口通过泵与采盐槽连接。

　　所述净水循环出水口位于净水室底部，净水循环出水口通过净水循环泵与放热换热器的冷介质进口连接;净水出口位于净水室侧壁。

　　本发明还包括一种采用上述的低温喷淋蒸发的废水处理装置的废水处理方法，包括向蒸发室通入废水，废水作为冷介质经热量回用换热器升温后返回至蒸发室的布水层;

　　作为优选，所述的卡诺制热循环装置包括通过管道循环连接的压缩机、吸热换热器、膨胀阀、放热换热器。卡诺制热循环装置内的循环回路中有制冷剂。放热换热器热介质为制冷剂，冷介质为冷凝室净水循环出水口回用的净水，净水循环出水口通过净水循环泵与放热换热器冷介质进口连接，放热换热器冷介质出口与热量回用换热器热介质进口连接，回用的净水经过放热换热器升温后回流至热量回用换热器内作为热源加热废水。吸热换热器冷介质为制冷剂，热介质为换热后的净水。吸热换热器热介质进口与热量回用换热器热介质出口连接，换热后的净水经过吸热换热器的进一步冷却。放热换热器热介质出口与冷凝室布水层布水管连接，进一步冷却后的废水返回至冷凝室作为冷凝剂冷凝有蒸发室循环来的热空气。

　　所述的热量回用换热器的冷介质为浓水循环出水口出来的浓水。热量回用换热器冷介质出口与蒸发室布水层布水管连接，经过换热升温后的废水泵至蒸发室低温蒸发。

　　作为优选，所述热量回用换热器为钛板式换热器。该放热气的换热效率高，防腐性能良好。

　　作为优选，还设有整个低温蒸发浓缩装置的自动控制系统。

　　本方法还包括一种采用上述的低温喷淋蒸发的废水处理装置的废水处理方法，包括向蒸发室通入废水，废水作为冷介质经热量回用换热器升温后返回至蒸发室的布水层;

　　蒸发室的热空气在风机的作用下循环至冷凝室，冷凝室得到的净水一部分通过进水出口外排，另一部分通过净水循环出水口依次作为冷介质进入放热换热器、作为热介质进入热量回用换热器、作为热介质吸热换热器返回至冷凝室的布水层。

　　作为优选，废水作为冷介质排出热量回用换热器时的温度为40～80℃

　　净水作为热介质排出吸热换热器时的温度为10～40℃;

　　净水冷介质进入放热换热器前的温度为25～75℃。

　　浓水(废水)经泵提升至热量回用换热器中换热升温到40～80℃后进入蒸发室喷淋，气流在风机的作用下在气体循环通道内强制循环，气流在蒸发室内携带水气与热量至冷凝室中，并被来自吸热换热器降温的10～40℃的低温净水喷淋降温冷凝，喷淋的低温净水吸收气相中的水汽与热量，并产成温度较高的净水(25～75℃)。冷凝室产生的净水(25～75℃)进入到卡诺制热循环装置放热换热器进行加热，之后进入热量回用换热器作为热源加热浓水，实现热量回用。净水经热量回用换热器后还有一部分的热量没有被利用，之后，净水进入卡诺制热循环装置吸热换热器回收热量并降温，降温后的净水(10～40℃)作为冷凝介质返回至冷凝室再次进行喷淋、冷凝。

　　本发明的有益效果在于：

　　1)本系统有效的利用了蒸出的净水中的热量，因此相对于现有的含盐废水处理系统，本系统的能耗低，运行费用少。

　　2)由于利用的是低品味的蒸出的净水中的热量，因此本发明的系统不受区域限制，特别适用于资源及能源相对缺乏的地区或偏远山区等地区的含盐废水的处理。

　　3)蒸发系统的运行温度在80℃以下低温运行，具有高效、安全、稳定可靠的优势，且采用的是喷淋的方式蒸发，可有效避免高浓度废水在高温条件下在设备上的结焦现象。

　　4)蒸发室内出来的蒸汽(热空气)通过在冷凝室内喷淋冷凝，可将水气所携带的能量转移到净水里，升温后的净水进入到换热器组中给浓水循环加热，进而显著提高了能量的重复利用率。

　　5)本系统处理彻底，过程中不产生任何污染物，经本系统处理的各种高浓度易结焦含盐废水，其最终产物是结晶盐和净水，结晶盐可进入下一提纯分离单元进行回收，而净水可直接回用，因此真正实现了含盐废水的“零排放”、资源化及无害化处理要求，同时，处理过程中不产生任何废气，不向空气中排放任何气体，不污染环境。