申请日2018.08.16
公开(公告)日2018.12.21
IPC分类号C02F9/10
摘要
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及工业废水喷雾冷冻处理系统及应用，该处理系统包括喷雾蒸发塔，喷雾蒸发塔包括第一输出端和第二输出端，第一输出端连通有喷雾冷凝塔，第二输出端依次连通有喷雾结冰塔、离心机脱冰塔、喷雾脱硝塔及离心机脱硝塔，离心机脱硝塔包括第三输出端和第四输出端，第三输出端依次连通有第一喷雾升温塔、第一喷雾流化煅烧塔及第一流化床冷却塔，第四输出端依次连通有流化床融硝塔、第二喷雾升温塔、第二喷雾流化煅烧塔及第二流化床冷却塔，第一喷雾流化煅烧塔、第一流化床冷却塔、第二喷雾流化煅烧塔及第二流化床冷却塔均设有气管，该系统应用到印染、电镀、造纸、制药领域，实现污染零排放且能有效节约能源。
权利要求书
1.一种工业废水喷雾冷冻处理系统，其特征在于，包括喷雾蒸发塔，所述喷雾蒸发塔包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连通有喷雾冷凝塔，所述第二输出端依次连通有喷雾结冰塔、离心机脱冰塔、喷雾脱硝塔及离心机脱硝塔，所述离心机脱硝塔包括第三输出端和第四输出端，所述第三输出端依次连通有第一喷雾升温塔、第一喷雾流化煅烧塔及第一流化床冷却塔，所述第四输出端依次连通有流化床融硝塔、第二喷雾升温塔、第二喷雾流化煅烧塔及第二流化床冷却塔，所述第一喷雾流化煅烧塔、第一流化床冷却塔、第二喷雾流化煅烧塔及第二流化床冷却塔均设有与喷雾蒸发塔的输入端连通的气管。
2.根据权利要求1所述的一种工业废水喷雾冷冻处理系统，其特征在于：所述喷雾蒸发塔输入端还连通有换热器，所述换热器的输入端连通有空压机及废水收集塔，所述换热器设有输水管，输水管与所述喷雾蒸发塔相连通。
3.根据权利要求2所述的一种工业废水喷雾冷冻处理系统，其特征在于：所述换热器还设有输气管，所述输气管的末端连通有膨胀机，所述膨胀机的末端与喷雾结冰塔以及喷雾脱硝塔相连通。
4.根据权利要求1所述的一种工业废水喷雾冷冻处理系统，其特征在于：所述离心机脱冰塔的输出端还连通有流化床融冰塔。
5.根据权利要求4所述的一种工业废水喷雾冷冻处理系统，其特征在于：所述喷雾结冰塔、流化床融冰塔、喷雾脱硝塔、第一喷雾升温塔和第二喷雾升温塔均连通有回流气管，回流气管的输出端与所述喷雾冷凝塔相连通。
6.根据权利要求1所述的一种工业废水喷雾冷冻处理系统，其特征在于：还包括燃烧发电机，所述燃烧发电机的输出端与喷雾蒸发塔、第一喷雾流化煅烧塔及第二喷雾流化煅烧塔相连通。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的工业废水喷雾冷冻处理系统的应用，其特征在于：所述工业废水喷雾冷冻处理系统在工业废水处理的应用。
说明书
一种工业废水喷雾冷冻处理系统及应用
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种工业废水喷雾冷冻处理系统及应用。
背景技术
目前我国各类重污染工业废水包括造纸，印染，皮革，医化，农化，煤化，电镀，电子，路板，食品，化糖等各行业，年产生量估算达标排放量最低量大于十亿吨年。
在经过各级处理，初级膜浓缩后，一般值是35℃，COD<300，总盐 TDS<3000，以及各类重金属等等。目前直接排入废水站，再处理后排入环境，但依然是一种污染及资源浪费，例如，水资源每年消耗约十亿吨;总盐量每年 30亿公斤即30万吨，其中芒硝平均80%计，24万吨，相当于中国芒硝年生产能力一半，其余是工业氯化钠约6万吨年;有机污染物热焓：COD计3万吨年，近似相当于7000大卡标煤1000万吨的热值;还会有各类重金属Cu、Ni、 Cr等及一些贵重化工原料;温度显热：35℃温水排入25℃环境中，10℃温差相当于150万吨标煤，不仅是热污染，还浪费能源。
随着近年来环保意识增强及能源紧缺现象显现，回收工业废水中各种资源，实现近乎零排放，一直是人们的追求。
目前工业上使用的方法，有间接冷冻法、直接丁烷冷冻法以及喷雾蒸发法等，但每种方法都有一定的局限性。例如，间接冷冻法是把废水装入有夹套冷冻器中废水在冷冻器中搅拌，而致冷剂在夹套中流动进出，于是废水便冷冻刮成冰粒，过滤出冰粒回收水，而废水则被浓缩成高盐水进一步去蒸发结晶，这个方法能有效结冰，但控制不了结冰率，夹套壁上会结一层厚冰，使冷传热效果很差;直接丁烷冷冻法是把致冷剂丁烷直接注入废水中，丁烷气化吸热，废水形成冰粒，它不存在冷冻器壁上结冰难刮除难题，但需要再回收已气化而昂贵又易燃易爆的丁烷，这很难做到，而且冰粒夹带丁烷，使回收水被污染;喷雾蒸发法是在真空负压条件下，把水喷雾，与加热空气接触，水便迅速蒸发成浓缩高盐水，冷凝排出的空气中水分，实现回收水。但空气的传热效果很差，使传热器面积非常大。再就水蒸汽冷凝热是650大卡/kg水，而冷却水比热仅是 1大卡/(kg℃)，即使温度升10℃，冷凝一公斤水蒸汽则要65kg水，动力消耗得不偿失。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种工业废水喷雾冷冻处理系统，该系统无需加入化学品，且能有效降低废水处理成本及能耗，不用管式换热蒸发器，杜绝加热管内泡沫，管壁结垢，不凝性气体阻碍;本发明的另一目的在于提供工业废水喷雾冷冻处理系统的应用，将该处理系统应用到化工、造纸、医药、电镀及印染行业的污水处理，操作简单，能实现零排放的同时收集氯化钠和硫酸钠干粉。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种工业废水喷雾冷冻处理系统，包括喷雾蒸发塔，所述喷雾蒸发塔包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连通有喷雾冷凝塔，所述第二输出端依次连通有喷雾结冰塔、离心机脱冰塔、喷雾脱硝塔、离心机脱硝塔，所述离心机脱硝塔包括第三输出端和第四输出端，所述第三输出端依次连通有第一喷雾升温塔、第一喷雾流化煅烧塔及第一流化床冷却塔，所述第四输出端依次连通有流化床融硝塔、第二喷雾升温塔、第二喷雾流化煅烧塔及第二流化床冷却塔，所述第一喷雾流化煅烧塔、第一流化床冷却塔、第二喷雾流化煅烧塔及第二流化床冷却塔均设有与喷雾蒸发塔的输入端连通的气管。
实际使用时，将收集的工业废水以及400-500℃的高温气体同时通入到喷雾蒸发塔内混合后，在喷雾蒸发塔内产生大于35℃的湿蒸汽和残余浓液。
大于35℃的湿蒸汽进入喷雾冷凝塔中与-5℃接触后，冷却液化成小水滴，对水分直接回收，空气直接排出，经检测此时排出的空气不含VOC等污染物;残余浓液经过减压喷雾后降温至0℃，在喷雾结冰塔中与(-35)～(-20)℃的低温空气混合后形成冰晶浆粒，再经过离心机脱冰塔离心分离冰粒后剩余硝盐混合浓缩液，硝盐混合浓缩液进入喷雾脱硝塔与(-35)～(-20)℃的低温空气接触后产生芒硝晶浆，芒硝晶浆进入离心机脱硝塔，通过离心分离硝晶，即余下约-10℃的氯化钠浓缩液。
氯化钠浓缩液通过离心机脱硝塔的第三输出端进入到第一喷雾升温塔进行升温且控制出气温度为(-8)～(-3)℃后直接排出，控制氯化钠溶液的温度为5-15℃后进入第一喷雾流化煅烧塔，此时向第一喷雾流化煅烧塔鼓入 400-500℃的高温气体，形成高温饱和氯化钠浆料和高温水气，高温饱和氯化钠浆料进入第一流化床冷却塔进行降温处理，水分同时被吹干，剩余氯化钠干粉;通过离心得到的硝晶通过离心机脱硝塔的第四输出端进入流化床融硝塔进行融冰依次通过第二喷雾升温塔、第二喷雾流化煅烧塔及第二流化床冷却塔进行升温、燃烧、降温及吹干后得到硫酸钠干粉。
本发明通过上述处理系统来处理工业废水，使得废水中的COD直接在 400-500℃的高温气体中燃烧，最终生成CO2和H2O，并分离出氯化钠干粉和硫酸钠干粉，实现工业废水污染物零排放的同时也能有效回收氯化钠干粉和硫酸钠干粉，在整个水处理过程中无需加入化学药剂，能有效降低水处理成本及能耗。
进一步的，所述喷雾蒸发塔的输入端还连通有换热器，所述换热器的输入端连通有空压机及废水收集塔，所述换热器设有输水管，输水管与所述喷雾蒸发塔相连通。
实际使用时，将废水收集到废水收集塔后流入到换热器内，同时将空压机里的110-130℃的压缩空气输入到换热器内，使得废水与压缩空气进行热交换，控制废水升温到80-95℃后通过输水管流入所述喷雾蒸发塔内，能有效节约400-500℃的高温气体用量，从而起到节约能源的效果。
进一步的，所述换热器还设有输气管，所述输气管的末端连通有膨胀机，所述膨胀机的末端与喷雾结冰塔以及喷雾脱硝塔相连通。
实际使用时，空压机内的110-130℃的压缩空气通过换热器换热后，温度降低到40-50℃后通过输气管进入膨胀机后，随着气体压力的释放温度也随着降低，控制膨胀气流在(-35)～(-20)℃范围内，将膨胀气流流入到喷雾结冰塔和喷雾脱硝塔内作为冷却气流，让能源循环利用，从而使得整个废水处理系统达到节约能源的目的。
进一步的，所述离心机脱冰塔的输出端还连通有流化床融冰塔。
本发明通过在离心机脱冰塔的输出端连通有流化床融冰塔，能使得离心后的冰粒快速融化、分离为水和洁净空气，进行收集水和排出空气，能有效提高废水处理的效率。
进一步的，所述喷雾结冰塔、流化床融冰塔、喷雾脱硝塔、第一喷雾升温塔和第二喷雾升温塔均连通有回流气管，回流气管的输出端与所述喷雾冷凝塔相连通。
实际使用时，喷雾结冰塔、流化床融冰塔、喷雾脱硝塔、第一喷雾升温塔和第二喷雾升温塔所产生的低温气体通过回流气管通入到喷雾冷凝塔内，能为喷雾冷凝塔提供冷空气，达到能源循环利用的目的，从而使得整体废水处理系统能有效的节约能源。
进一步的，所述工业废水喷雾冷冻处理系统还包括燃烧发电机，所述燃烧发电机的输出端与喷雾蒸发塔、第一喷雾流化煅烧塔及第二喷雾流化煅烧塔相连通。
本发明通过设置燃烧发电机，实际使用时，在燃烧发电机内通入LNG和空气，燃烧后产生400-500℃的高温气体后流入到喷雾蒸发塔、第一喷雾流化煅烧塔及第二喷雾流化煅烧塔，为喷雾蒸发塔、第一喷雾流化煅烧塔及第二喷雾流化煅烧塔提供高温热源，另外燃烧发电机可带动空压机运转对空气进行压缩。
将所述工业废水喷雾冷冻处理系统应用于印染废水处理。
将所述工业废水喷雾冷冻处理系统应用于电镀废水处理。
将工业废水喷雾冷冻处理系统应用于造纸废水处理。
将工业废水喷雾冷冻处理系统应用于制药废水处理。
本发明的有益效果在于：本发明通过上述处理系统来处理工业废水，使得废水中的COD直接在400-500℃的高温气体中燃烧，最终生成CO2和H2O，并分离出氯化钠干粉和硫酸钠干粉，实现工业废水污染物零排放的同时也能有效回收氯化钠干粉和硫酸钠干粉，在整个水处理过程中无需加入化学药剂，能有效降低水处理成本及能耗。