申请日2014.05.04
公开(公告)日2015.11.25
IPC分类号C02F1/04; C02F9/10
摘要
本发明提供了一种废水零排放蒸发式处理系统，该系统包括I效蒸发单元(1)、II效蒸发单元(2)和III效蒸发单元(3)，还包括浓盐水单元(4)、储水单元(5)和盐泥收集单元(6)，所述I效蒸发单元(1)、II效蒸发单元(2)和III效蒸发单元(3)分别包括I效加热器(11)、II效加热器(21)、III效加热器(31)和I效蒸发分离器(12)、II效蒸发分离器(22)、III效蒸发分离器(32)。该处理系统结构简单、能耗低、处理效果好，可实现废水零排放的效果，尤其适用于处理含盐量较高的煤气化废水。
权利要求书
一种废水零排放蒸发式处理系统，其特征在于，该系统包括I效蒸 发单元(1)、II效蒸发单元(2)和III效蒸发单元(3)，还包括浓盐水单 元(4)、储水单元(5)和盐泥收集单元(6)，所述I效蒸发单元(1)、II 效蒸发单元(2)和III效蒸发单元(3)分别包括I效加热器(11)、II效加 热器(21)、III效加热器(31)和I效蒸发分离器(12)、II效蒸发分离器 (22)、III效蒸发分离器(32);
所述浓盐水单元(4)的出口分别通过I效循环泵(13)、II效循环泵(23) 和III效循环泵(33)与I效加热器(11)、II效加热器(21)和III效加热 器(31)的底部入口连通;
所述I效加热器(11)的上部出口与所述I效蒸发分离器(12)的下部 入口连通，所述I效加热器(11)设置有中部入口，用于通入低压蒸汽， 所述I效蒸发分离器(12)的上部出口与II效加热器(21)的中部入口连 通，底部出口通过所述I效循环泵(13)与所述I效加热器(11)的底部入 口连通;
所述II效加热器(21)的上部出口与所述II效蒸发分离器(22)的下 部入口连通，所述II效蒸发分离器(22)的上部出口与III效加热器(31) 的中部入口连通，底部出口通过所述II效循环泵(23)与所述II效加热器 (21)的底部入口连通;
所述III效加热器(31)的上部出口与所述III效蒸发分离器(32)的 下部入口连通，所述III效蒸发分离器(32)的上部出口与储水单元(5) 连通，下部出口通过所述III效循环泵(33)与所述III效加热器(31)的 底部入口连通，底部出口与所述盐泥收集单元(6)连通;
所述I效加热器(11)、II效加热器(21)、III效加热器(31)的底部 入口是顺次连通的。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述I效蒸发分离 器(12)、II效蒸发分离器(22)和III效蒸发分离器(32)的邻近上部出 口的区域均设置有除沫器(8)。
3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述除沫器为折流 板式除沫器。
4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述盐泥收集单元 (6)包括离心分离机(61)，所述离心分离机(61)的一个出口与盐泥池 (62)连通，另一个出口与滤液桶(63)连通，所述滤液桶(63)的出口 与所述浓盐水单元(4)连通。
5.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述浓盐水单元(4) 按浓盐水的流动顺序包括依次连通的酸液混料桶(41)、预热器(42)、脱 气器(43)和碱液混料桶(44)，所述碱液混料桶(44)的出口与所述I效 加热器(11)、II效加热器(21)和III效加热器(31)的底部入口分别连 通。
6.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述II效蒸发分离 器(22)的上部出口还与II效加热器(21)的中部入口连通，和/或所述III 效蒸发分离器(32)的上部出口还与III效加热器(31)的中部入口连通。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的处理系统，其特征在于，所述 I效加热器(11)、II效加热器(21)和III效加热器(31)均设置有中部出 口，分别与I效冷凝水槽(14)、II效冷凝水槽(24)和III效冷凝水槽(34) 的入口连通;所述I效冷凝水槽(14)、II效冷凝水槽(24)和III效冷凝水 槽(34)的上部出口分别与所述I效加热器(11)、II效加热器(21)和III 效加热器(31)的中部入口连通，下部出口均与冷凝水储桶(7)连通。
8.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述冷凝水储桶(7) 的出口分别与I效循环泵(13)、II效循环泵(23)和III效循环泵(33)的 底部入口管连通。
说明书
一种废水零排放蒸发式处理系统
技术领域
本发明涉及一种废水处理系统，具体涉及一种蒸发式的废水零排放处 理系统。
背景技术
我国资源特点为富煤少油。近年来，我国以煤基为源头的煤制天然气、 煤制烯烃和煤制甲醇等产业蓬勃发展。
煤气化技术过程中产生的废水中含有大量的氨氮、酚类物质、单环芳 烃和多环芳烃以及含氮、硫、氧的杂环化合物，还有部分油类及氰化物， CODCr(即采用重铬酸钾(K2Cr2O7)作为氧化剂测定出的化学耗氧量)浓度 很高，成分较为复杂。其中，含盐量较高的煤气化废水可称为浓盐水。煤 气化废水具有废水排放量大、难降解有机污染物浓度高、处理难度大等特 点，是公认的难处理工业废水之一。
值得注意的是，由于目前的许多新型的煤化工企业所处地区多数生态 较为脆弱，水资源较为缺乏，因此，为实现节能减排，减少相关产业对环 境的污染，还需要研发一种新型的废水处理系统或工艺。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种新式的结构简单、能耗低、处理效果 好的废水处理系统，可实现废水零排放的效果，尤其适用于处理浓盐水(即 含盐量较高的煤气化废水)。
本发明提供了一种废水零排放蒸发式处理系统，该系统包括I效蒸发 单元1、II效蒸发单元2和III效蒸发单元3，还包括浓盐水单元4、储水单 元5和盐泥收集单元6，所述I效蒸发单元1、II效蒸发单元2和III效蒸发 单元3分别包括I效加热器11、II效加热器21、III效加热器31和I效蒸 发分离器12、II效蒸发分离器22、III效蒸发分离器32;
所述浓盐水单元4的出口分别通过I效循环泵13、II效循环泵23和III 效循环泵33与I效加热器11、II效加热器21和III效加热器31的底部入 口连通;
所述I效加热器11的上部出口与所述I效蒸发分离器12的下部入口连 通，所述I效加热器11设置有中部入口，用于通入低压蒸汽，所述I效蒸 发分离器12的上部出口与II效加热器21的中部入口连通，底部出口通过 所述I效循环泵13与所述I效加热器11的底部入口连通;
所述II效加热器21的上部出口与所述II效蒸发分离器22的下部入口 连通，所述II效蒸发分离器22的上部出口与III效加热器31的中部入口连 通，底部出口通过所述II效循环泵23与所述II效加热器21的底部入口连 通;
所述III效加热器31的上部出口与所述III效蒸发分离器32的下部入 口连通，所述III效蒸发分离器32的上部出口与储水单元5连通，下部出 口通过所述III效循环泵33与所述III效加热器31的底部入口连通，底部 出口与所述盐泥收集单元6连通;
所述I效加热器11、II效加热器21和III效加热器31的底部入口是顺 次连通的。本领域技术人员理解，在实际实施过程中，所述I效加热器11、 II效加热器21和III效加热器31在邻近各自底部入口的区域可以是顺次连 通的。通过采用该结构，可调整浓盐水在各效蒸发单元中供给量，并结合 浓盐水在各效蒸发单元之间的顺流流动，不断地调控各效蒸发单元所处理 的浓盐水的浓度，从而平衡系统的整体蒸发强度，可提高II、III效蒸发单 元的浓盐水浓度，促进III效蒸发单元浓盐水结晶，减轻对蒸发单元设备的 腐蚀，并源源不断地得到处理后的可回用的水(如纯净水)。
本发明所采用的多效蒸发技术，是根据蒸汽温度随压强降低而降低和 温度差会导致热量传递的原理，当加热器内溶液沸点低于二次蒸汽的温度 (且有一定温差，此时二次蒸汽作为加热器的热源)，就可以使溶液沸腾而 蒸发，并且使二次蒸汽冷凝放热，而降低溶液沸点的方法是降低该加热器 溶液的压强。在多效蒸发过程中，增大加热蒸汽压强和降低末效二次蒸汽 压强，使各效间形成逐步降低的压强阶梯，则各效溶液的沸点逐渐降低， 效与效间形成温度差，达到各效溶液吸收前效的二次蒸汽潜热而沸腾蒸发 的目的。
根据本发明的处理系统，其中，所述I效蒸发分离器12、II效蒸发分 离器22和III效蒸发分离器32的邻近上部出口的区域均设置有除沫器8。 除沫器是一种用于分离气体中夹带的液滴的设备，以保证传质效率，确保 产品冷凝水质量。
根据本发明的处理系统，其中，所述除沫器为折流板式除沫器。在本 领域中，折流板除沫器是一种由大量平行的V型折流板组成的气沫分离装 置，使具有较大惯性的液滴和固体颗粒与折流板壁碰撞而从流动的气体中 分离出来。这种结构不易结垢，具有良好的分离性能。
根据本发明的处理系统，其中，所述盐泥收集单元6包括离心分离机 61，所述离心分离机61的一个出口与盐泥池62连通，另一个出口与滤液 桶63连通，所述滤液桶63的出口与所述浓盐水单元4连通。
根据本发明的处理系统，其中，所述浓盐水单元4按浓盐水的流动顺 序包括依次连通的酸液混料桶41、预热器42、脱气器43和碱液混料桶44， 所述碱液混料桶44的出口与所述I效加热器11、II效加热器21和III效加 热器31的底部入口分别连通。作为优选的方案，在本发明中，将浓盐水在 酸液混料桶41中通过加酸(如硫酸)调节pH值至4～5后，进入预热器42 (如两级水-水预热器)，加热后的浓盐水进入脱气器43，真空脱除浓盐水 中的氧气和二氧化碳以及其他不凝性气体，然后在碱液混料桶44中将浓盐 水调节pH值至8～9，最后通入I、II、III效加热器中。
根据本发明的处理系统，其中，所述II效蒸发分离器22的上部出口还 与II效加热器21的中部入口连通，和/或所述III效蒸发分离器32的上部 出口还与III效加热器31的中部入口连通。通过采用该结构，本效的蒸发 分离器产生的二次蒸汽可回用于本效的加热器作为热源。作为优选的方案， 可以通过热泵回收约20%的二次蒸汽通入本效的加热器作为热源。
根据本发明的处理系统，其中，所述I效加热器11、II效加热器21和 III效加热器31均设置有中部出口，分别与I效冷凝水槽14、II效冷凝水槽 24和III效冷凝水槽34的入口连通;所述I效冷凝水槽14、II效冷凝水槽 24和III效冷凝水槽34的上部出口分别与所述I效加热器11、II效加热器 21和III效加热器31的中部入口连通，下部出口均与冷凝水储桶7连通。 通过采用该结构，在I、II、III效加热器中用于加热的蒸汽可被进一步分离， 即，将带有热量的蒸汽回用于本效的加热器，并将冷凝后的液体(即水) 通入冷凝水储桶7。
根据本发明的处理系统，其中，所述冷凝水储桶7的出口分别与I效 循环泵13、II效循环泵23和III效循环泵33的底部入口管连通。该结构可 通过注入冷凝水进一步调整或稀释各效蒸发单元中的浓盐水的浓度，防止 由于浓盐水中结晶量过多而可能导致的结垢、堵塞等问题，也可用于刷洗I 效加热器11、II效加热器21和III效加热器31内加热管并冲洗循环管路、 蒸发单元器壁等。
本发明的处理系统采用蒸发结晶技术对煤气化废水，尤其是浓盐水加 以处理。通过对煤气化废水进行针对性的研发和优化，选择了三效蒸发浓 缩工艺，使废水中具有结晶性能的溶质浓度超过其溶度积达到过饱和状态， 形成许多微小的晶核，晶核长大形成晶体析出，再进行固液分离，可获得 固态结晶体。同时，废水中的水份经吸热后汽化形成二次蒸汽，二次蒸汽 冷凝后获得较纯净的水，从而可实现浓盐水中混杂溶质与溶剂水的分离， 达到处理煤气化废水，同时获得较为纯净的水的目的。此外，蒸发结晶后 产生含结晶物的悬浮液，经固液分离后，其滤液返回蒸发装置进一步蒸发 结晶，结晶物(即盐泥)作为固废处置。
本发明的处理系统可有效地利用煤气化工艺本身所产生的蒸汽，以及 各效蒸发单元所产生的二次蒸汽作为热源，减少了整个处理系统的能耗， 降低了生产成本。同时，通过采用三效蒸发工艺、热泵技术和轴向进料工 艺，使整个处理系统的处理能力得到大幅提升，处理效率也得到相应的提 高，进一步节约了能源。此外，本发明的处理系统还选择了强制循环蒸发 工艺，与电压缩蒸发和降膜蒸发工艺相比，能耗更低，操作更简单，减少 了设备腐蚀和结垢，具有良好的经济性。