申请日2013.10.25
公开(公告)日2014.02.05
IPC分类号C02F1/04
摘要
本发明公开一种适用于对石油化工、造纸、有色金属、煤矿、油田等行业排放的盐度高、难降解、毒性大、成分复杂的工业废水进行处理的低能耗的水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统，由多效竖管降膜蒸发器和多效水平管降膜蒸发器组成，所述多效竖管降膜蒸发器中的末效蒸汽出口与多效水平管降膜蒸发器中的第一效蒸汽入口相接，所述多效水平管降膜蒸发器中的末效废水出口与多效竖管降膜蒸发器中的每一效的入料口相接。
权利要求书
1.一种水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统，其特征在于：由多效竖管降膜蒸发器和多效水平管降膜蒸发器组成，所述多效竖管降膜蒸发器中的末效蒸汽出口(1)与多效水平管降膜蒸发器中的第一效蒸汽入口(2)相接，所述多效水平管降膜蒸发器中的末效废水出口(3)与多效竖管降膜蒸发器中的每一效的入料口(4)相接。
2.根据权利要求1所述的水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统，其特征在于：所述多效水平管降膜蒸发器的每一效水平管降膜蒸发器均设有壳体(5)，所述壳体(5)的横向一端有蒸汽入口(2)，另一端有二次蒸汽出口(6)，在所述壳体(5)内设有与壳体(5)相接的全封闭竖直挡板(7)和竖直固定板(8)，全封闭竖直挡板(7)和竖直固定板(8)构成蒸发室(9)，全封闭竖直挡板(7)位于蒸汽入口(2)一侧，竖直固定板(8)上设有二次蒸汽通道口(10);所述蒸发室(9)内上端设有废水喷淋管(11)，所述蒸发室(9)内设有贯穿蒸发室(9)的蒸汽第一流程管(12)、蒸汽第二流程管(13)及蒸汽第三流程管(14)，蒸汽第一流程管(12)、蒸汽第二流程管(13)及蒸汽第三流程管(14)的出口向下倾斜3o设置，所述蒸发室(9)底部设有废水出口(3);在竖直固定板(8)外侧设有第一汽液分离室(15)及第三汽液分离室(16)，蒸汽第一流程管(12)管口及蒸汽第二流程管(13)管口置于第一汽液分离室(15)内，蒸汽第三流程管(14)管口置于第三汽液分离室(16)内，第一汽液分离室(15)底部有第一蒸馏水出口(17)，第三汽液分离室(16)底部设有置于第一汽液分离室(15)内的第一水封(18);在全封闭竖直挡板(7)外侧设有第二汽液分离室(19)，蒸汽第二流程管(13)及蒸汽第三流程管(14)的另一端管口置于第二汽液分离室(19)内，第二汽液分离室(19)的底部有第二水封(20)，在第二水封(20)下面的壳体(5)上有第二蒸馏水出口(21)。
3.根据权利要求2所述的水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统，其特征在于：所述蒸发室(9)还设有两端分别与全封闭竖直挡板(7)和竖直固定板(8)相接、上边与壳体(5)相接的轴向隔板(22)，轴向隔板(22)下边与壳体(5)之间水平设置有捕沫板(23)，轴向隔板(22)、壳体(5)及捕沫板(23)与二次蒸汽通道口(10)构成二次蒸汽通道(24)。
说明书
水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统
技术领域
本发明涉及一种高盐废水处理系统，尤其是一种适用于对石油化工、造纸、有色金属、煤矿、油田等行业排放的盐度高、难降解、毒性大、成分复杂的工业废水进行处理的低能耗的水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统。
背景技术
目前，对于工业废水的处理方法有混凝法、膜法、生化法及多效蒸发法等，多效蒸发法相对其它方法具有运行条件要求低、运行稳定的特点，并能使废水得到有效综合利用，具有显著的经济效益和环境效益。多效蒸发法所用废水处理装置是由多个蒸发/冷凝器组成，前一效蒸发/冷凝器产生的二次蒸汽作为下一效蒸发/冷凝器的热源，同时废水作为蒸汽冷凝的冷却剂。现有的多效蒸发废水处理装置一般采用竖管降膜蒸发器或水平管降膜蒸发器。在竖管降膜蒸发器中，废水由设备上部进入管箱，通过分液器流入管内，沿着管子内壁均匀向下流动，受管外蒸汽的加热作用，部分废水蒸发，所产生的蒸汽在上管箱或下管箱蒸汽汇集后进入下一效蒸发器;水平管降膜蒸发器中设置有水平管束，热源从水平管内流过，废水被均匀地喷淋在水平管束上，在管外形成降膜流动，同时受热蒸发，所产生的蒸汽汇集后进入下一效蒸发器。
竖管降膜蒸发器受传热机理和蒸发强度的限制，单效蒸发器内的温度差要不小于12℃，造成系统所需的加热蒸汽压力和温度参数高;同时为有效控制废水中结垢和腐蚀的发生，还要控制第一效蒸发器中的蒸发温度。这样使得竖管降膜多效蒸发系统的蒸发器效数一般最多为3效，加热蒸汽的热量循环利用次数有限，因此现有竖管降膜蒸发器存在着能耗成本高的问题。
水平管降膜蒸发是小温差、小流量条件下的高效相变换热技术，基本可以实现在50-65℃的温差范围内布置多个蒸发器。由于废水物性―沸点升高会随废水浓度的升高而显著增加(例如浓度3.5%、温度为65℃海水沸点升高为0.4℃，浓度10%和同样温度的废水沸点升高为1.2℃)，沸点升高的增加要求水平管内外的传热效率相应增大。然而，现有水平管降膜蒸发器的水平管均为单流程(长度较长)且出口与入口在同一水平线上，导致水平管内的冷凝液膜增厚，明显降低传热效率。为此，目前水平管降膜蒸发器主要用于浓度为3~4%的海水淡化，而不适用于对石油化工、造纸、有色金属、煤矿、油田等行业排放的盐度高(浓度为8~12%)、难降解、毒性大、成分复杂的工业废水进行处理。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种适用于对石油化工、造纸、有色金属、煤矿、油田等行业排放的盐度高、难降解、毒性大、成分复杂的工业废水进行处理的低能耗的水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统。
本发明的技术解决方案是：一种水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统，其特征在于：由多效竖管降膜蒸发器和多效水平管降膜蒸发器组成，所述多效竖管降膜蒸发器中的末效蒸汽出口与多效水平管降膜蒸发器中的第一效蒸汽入口相接，所述多效水平管降膜蒸发器中的末效废水出口与多效竖管降膜蒸发器中的每一效的入料口相接。
所述多效水平管降膜蒸发器的每一效水平管降膜蒸发器均设有壳体，所述壳体的横向一端有蒸汽入口，另一端有二次蒸汽出口，在所述壳体内设有与壳体相接的全封闭竖直挡板和竖直固定板，全封闭竖直挡板和竖直固定板构成蒸发室，全封闭竖直挡板位于蒸汽入口一侧，竖直固定板上设有二次蒸汽通道口;所述蒸发室内上端设有废水喷淋管，所述蒸发室内设有贯穿蒸发室的蒸汽第一流程管、蒸汽第二流程管及蒸汽第三流程管，蒸汽第一流程管、蒸汽第二流程管及蒸汽第三流程管的出口向下倾斜3o设置，所述蒸发室底部设有废水出口;在竖直固定板外侧设有第一汽液分离室及第三汽液分离室，蒸汽第一流程管管口及蒸汽第二流程管管口置于第一汽液分离室内，蒸汽第三流程管管口置于第三汽液分离室内，第一汽液分离室底部有第一蒸馏水出口，第三汽液分离室底部设有置于第一汽液分离室内的第一水封;在全封闭竖直挡板外侧设有第二汽液分离室，蒸汽第二流程管及蒸汽第三流程管的另一端管口置于第二汽液分离室内，第二汽液分离室的底部有第二水封，在第二水封下面的壳体上有第二蒸馏水出口。
所述蒸发室还设有两端分别与全封闭竖直挡板和竖直固定板相接、上边与壳体相接的轴向隔板，轴向隔板下边与壳体之间水平设置有捕沫板，轴向隔板、壳体及捕沫板与二次蒸汽通道口构成二次蒸汽通道。
本发明所处理的废水在水平管降膜蒸发器中被蒸发浓缩后又进入竖管降膜蒸发器，可大幅度减少竖管降膜蒸发器内进行蒸发结晶的废水量，有效降低了竖管降膜蒸发器消耗的高温高压蒸汽量，经过竖管降膜多效蒸发器的废热又输送至水平管降膜多效蒸发器内加以利用，提高了能量的利用效率。特别是对水平管降膜蒸发器的管束结构采用三流程布置，可以有效减少传热管长度，使得水平管内的冷凝液及时排出，减少管内液膜的厚度;改变水平管倾斜角，使得水平管蒸汽进口侧比出口侧略高，积聚在管内侧的冷凝液在重力的作用下加速向蒸汽出口侧流动，而过快的冷凝液流速会增加管内液膜的厚度，因此水平管进出口两侧倾斜角为3°，能最大程度降低管内液膜厚度，实现管内传热过程的最优化。