申请日2018.10.18
公开(公告)日2018.12.18
IPC分类号B01D1/26; C02F1/04
摘要
一种基于高含盐废水的结晶盐分离提纯系统，蒸发器的外壳经由设置在其内部的至少包括本体、第一板体和第二板体的蒸发冷凝结构分隔为第一腔室和第二腔室，在沿外壳的径向方向上，第一板体和第二板体按照其各自的第一端部和第二端部均分别连接至本体和外壳且均呈螺旋状弯曲的形态的方式间隔排布以形成彼此不连通的第一空间和第二空间，其中，在第一板体和第二板体的表面上均设置有至少一个按照其延伸方向时刻不平行于外壳的径向方向的方式连通第一端部和第二端部的沟槽。本发明的蒸发器相比于垂直向下的流动过程具有更长的流动距离，且结构紧凑并具有更大的换热接触表面积，能够显著地增加蒸发器所产生的二次蒸汽的量。
权利要求书
1.一种基于高含盐废水的结晶盐分离提纯系统，至少包括由若干个蒸发器(1)限定的多效蒸发单元(2)，其特征在于，蒸发器(1)的外壳(12)经由设置在其内部的至少包括本体(11a)、第一板体(11b)和第二板体(11c)的蒸发冷凝结构(11)分隔为第一腔室(13)和第二腔室(14)，在所述本体(11a)按照与所述外壳(12)彼此的轴线共线的方式贯穿所述第一腔室和所述第二腔室的情况下，
在沿外壳(12)的径向方向上，所述第一板体(11b)和所述第二板体(11c)按照其各自的第一端部和第二端部均分别连接至所述本体(11a)和所述外壳(12)且均呈螺旋状弯曲的形态的方式间隔排布以形成彼此不连通的第一空间(11d)和第二空间(11e)，其中，
在所述第一板体(11b)和所述第二板体(11c)的表面上均设置有至少一个按照其延伸方向时刻不平行于所述外壳的径向方向的方式连通所述第一端部和所述第二端部的沟槽(29)。
2.如权利要求1所述的结晶盐分离提纯系统，其特征在于，在沿外壳(12)的轴向方向上，所述外壳(12)还内置有用于固定所述本体(11a)的安装腹板(18)和用于改变流体流动状态的分布器(17)，其中，
所述分布器(17)将所述第一腔室(13)分割为第一隔室(19)和第二隔室(20)，所述安装腹板(17)将所述第二腔室(14)分割为第三隔室(21)和第四隔室(22)，第一空间(11d)的靠近所述第一腔室的端部和第二空间(11e)的靠近所述第二腔室的端部均呈封闭状态，其中，
在所述第三隔室(21)和所述第四隔室(22)彼此不连通的情况下，本体(11a)的所述沟槽(29)与其接触的位置处按照设置开口的方式以实现第二隔室(20)、所述第二空间(11e)和所述第四隔室(22)的彼此连通。
3.如权利要求2所述的结晶盐分离提纯系统，其特征在于，所述本体(11a)按照一端固定至所述安装腹板(18)且另一端与所述分布器(17)活动连接的方式内置在所述外壳(12)中，所述分布器(17)至少包括经循环水流通道(17f)与进水口(17d)连通若干个排水口(17f)，其中，
在所述循环水流通道(17f)中的流体以加压的方式进行流动循环的情况下，所述排水口(17f)能够被设置为按照预设覆盖范围喷射所述流体的方式改变所述流体的流动方向状态。
4.如权利要求3所述的结晶盐分离提纯系统，其特征在于，所述第一隔室(19)上设置有至少一个第一开口(23)，所述第三隔室(21)上设置有至少一个第二开口(24)，其中，
在加热蒸汽经所述第二开口(24)进入所述第三隔室(21)以对所述第一板体(11b)和第二板体(11c)进行加热的条件下，流体能够经所述第一开口(23)进入所述第一隔室(19)并经所述分布器(17)进入所述第二隔室(20)，其中，
所述流体基于其自身重力的作用，能够在第一板体(11b)和第二板体(11c)的表面上沿所述沟槽(29)流动以形成蒸汽。
5.如权利要求4所述的结晶盐分离提纯系统，其特征在于，本体(11a)的所述沟槽(29)与其接触的位置处设置有第四开口(27)，所述第三隔室(21)和所述第四隔室(22)上还分别设置有至少一个第三开口(25)和至少一个第五开口(28)，其中，
加热蒸汽和/或加热蒸汽经降温冷凝形成的冷凝水能够经所述第三开口(25)排出所述蒸发器(1)，
经所述第一板体(11b)和所述第二板体(11c)蒸发浓缩后得到的浓缩液能够经所述第四开口(27)传输至所述第四隔室(22)中集存后再经所述第五开口(28)排出所述蒸发器(1)。
6.如权利要求5所述的结晶盐分离提纯系统，其特征在于，在平行于外壳(12)的轴向方向上，外壳(12)的一端上设置有用于密封所述第一隔室的密封板(30)，其中，
至少一个排气管(31)按照其两端分别连接至所述分布器(17)和所述密封板(30)的方式将所述第二隔室(20)与外界环境连通以使得所述流体经蒸发产生的蒸汽能够通过所述排气管(31)排出所述蒸发器(1)。
7.如权利要求1至6之一所述的结晶盐分离提纯系统，其特征在于，所述结晶盐分离提纯系统还包括预处理单元(32)和氧化单元(33)，其中，所述预处理单元(32)对所述高含盐废水的预处理至少包括步骤：
依次经均质罐(312)、混凝池(322)、絮凝池(323)和沉淀池(324)进行第一级处理以得到第一级处理液并将所述第一级处理液传输至砂滤池(325)进行第二级处理以得到第二级处理液;
所述氧化单元(33)对所述第二处理液进行氧化处理至少包括步骤：
在所述第二处理液经管道传输至臭氧接触池(334)的情况下，由臭氧发生器(332)产生臭氧并将所述臭氧传输至所述臭氧接触池(334)并使得所述臭氧按照曝气接触的方式与所述第二处理液充分接触以生成第三处理液。
8.如权利要求7所述的结晶盐分离提纯系统，其特征在于，所述结晶盐分离提纯系统还包括生化处理单元(34)，所述生化处理单元(34)对所述第三处理液进行生化处理至少包括步骤：
所述第三处理液传输至移动床生物膜反应器(341)中并按照经微生物进行厌氧反应处理和好氧反应处理的方式生成第四处理液。
9.如权利要求8所述的结晶盐分离提纯系统，其特征在于，所述结晶盐分离提纯系统还包括深度处理单元(35)，所述深度处理单元(35)对所述第四处理液进行浓缩处理至少包括步骤：
所述第四处理液按照经超滤膜装置(351)进行过滤处理后再传输进入反渗透装置(353)中进行反渗透处理以得到第五处理液和反渗透产水。
10.如权利要求9所述的结晶盐分离提纯系统，其特征在于，所述结晶盐分离提纯系统还包括电渗析单元(26)，所述电渗析单元对所述第五处理液进行浓缩处理至少包括步骤：
所述第五处理液传输至电渗析器(371)中进行浓缩处理以得到浓水室产水和淡水室产水，其中，所述浓水室产水经管道传输至所述多效蒸发单元(2)的第一效蒸发器(1a)的第一腔室(13)中。
说明书
一种基于高含盐废水的结晶盐分离提纯系统
技术领域
本发明属于废水处理装备技术领域，尤其涉及一种基于高含盐废水的结晶盐分离提纯系统。
背景技术
现有的蒸发器主要用来实现料液的蒸发浓缩，是工业中非常典型的化工单元操作设备，广泛使用在化工、轻工、食品、制药、海水淡化、污水处理等工业生产中。现有的蒸发器一般以水平管降膜和竖直管降膜为主，其中竖管降膜蒸发器一般是在蒸发腔室中加入料液，溶液通过布膜装置，被分配到各个换热管内，沿换热管内壁呈膜状向下流动，在薄膜状料液流动过程中，料液被换热管外壁的加热蒸汽加热发生汽化，形成浓缩液和二次蒸汽。降膜蒸发器是利用管外壁的加热蒸汽对降膜流动的料液进行加热的，因此降膜蒸发器的工作效率和工作性能都取决于液料的分布。但是传统的竖管降膜蒸发设备，多采用多层喷淋盘式分布器操作时，料液从进液管进入管板的上部安装的开有很多小孔的分布板内,利用料液本身的重力作用向下流动，使得液料通过多层分布板的再分布。落到管板的上表面上，料液溢流进换热管内部，最终在换热管内壁呈膜状流下，而产生的二次蒸汽由下部引出。设备经常存在有液膜成膜效果差、液膜稳定性不高等缺点，影响传热效率;蒸汽与呈膜状下流的液体在换热管内共同从下部排出，未充分利用蒸汽的汽提效应;另外蒸发浓缩操作的热源主要采用源源不断的锅炉生蒸汽。对于浓度低、处理量大的物料，蒸汽耗费的能源是相当可观的，对于需要外购蒸汽的企业，随着市场蒸汽价格的上涨，蒸汽运行成本越来越高，企业的负担急剧增大。如何提高设备稳定性、传热效率、减少装置蒸汽的运行成本、节约能源是目前蒸发器设计的难点。
公开号为CN107823903A的专利文献公开了一种螺旋降膜蒸发器，包括上筒体、蒸发原液进口、螺旋降膜管、上管板、壳体、加热蒸汽进口、冷凝水出口、下管板;上管板的上端连接上筒体，上筒体侧面上端设有蒸发原液进口，上管板下端连接壳体，壳体侧面中部设有加热蒸汽进口，壳体侧面底部设有冷凝水出口，壳体的下端连接下管板，上管板和下管板之间设有螺旋降膜管，螺旋降膜管的上管口超出上管板上部接近蒸发原液进口，螺旋降膜管的下管口超出下管板下部。其能够提高螺旋降膜蒸发器的蒸发浓缩效率。其并未充分利用蒸汽的汽提效应且液膜成膜效果差。
发明内容
如本文所用的词语“模块”描述任一种硬件、软件或软硬件组合，其能够执行与“模块”相关联的功能。
针对现有技术之不足，本发明提供一种基于高含盐废水的结晶盐分离提纯系统，至少包括由若干个蒸发器限定的多效蒸发单元，蒸发器的外壳经由设置在其内部的至少包括本体、第一板体和第二板体的蒸发冷凝结构分隔为第一腔室和第二腔室。在所述本体按照与所述外壳彼此的轴线共线的方式贯穿所述第一腔室和所述第二腔室的情况下，在沿外壳的径向方向上，所述第一板体和所述第二板体按照其各自的第一端部和第二端部均分别连接至所述本体和所述外壳且均呈螺旋状弯曲的形态的方式间隔排布以形成彼此不连通的第一空间和第二空间，其中，在所述第一板体和所述第二板体的表面上均设置有至少一个按照其延伸方向时刻不平行于所述外壳的径向方向的方式连通所述第一端部和所述第二端部的沟槽。
根据一种优选实施方式，在沿外壳的轴向方向上，所述外壳还内置有用于固定所述本体的安装腹板和用于改变流体流动状态的分布器，其中，所述分布器将所述第一腔室分割为第一隔室和第二隔室，所述安装腹板将所述第二腔室分割为第三隔室和第四隔室，第一空间的靠近所述第一腔室的端部和第二空间的靠近所述第二腔室的端部均呈封闭状态，其中，在所述第三隔室和所述第四隔室彼此不连通的情况下，本体的所述沟槽与其接触的位置处按照设置开口的方式以实现第二隔室、所述第二空间和所述第四隔室的彼此连通。
根据一种优选实施方式，所述本体按照一端固定至所述安装腹板且另一端与所述分布器活动连接的方式内置在所述外壳中，所述分布器至少包括经循环水流通道与进水口连通若干个排水口，其中，在所述循环水流通道中的流体以加压的方式进行流动循环的情况下，所述排水口能够被设置为按照预设覆盖范围喷射所述流体的方式改变所述流体的流动方向状态。
根据一种优选实施方式，所述第一隔室上设置有至少一个第一开口，所述第三隔室上设置有至少一个第二开口，其中，
在加热蒸汽经所述第二开口进入所述第三隔室以对所述第一板体和第二板体进行加热的条件下，流体能够经所述第一开口进入所述第一隔室并经所述分布器进入所述第二隔室，其中，所述流体基于其自身重力的作用，能够在第一板体和第二板体的表面上沿所述沟槽流动以形成蒸汽。
根据一种优选实施方式，本体的所述沟槽与其接触的位置处设置有第四开口，所述第三隔室和所述第四隔室上还分别设置有至少一个第三开口和至少一个第五开口，其中，加热蒸汽和/或加热蒸汽经降温冷凝形成的冷凝水能够经所述第三开口排出所述蒸发器，经所述第一板体和所述第二板体蒸发浓缩后得到的浓缩液能够经所述第四开口传输至所述第四隔室中集存后再经所述第五开口排出所述蒸发器。
根据一种优选实施方式，在平行于外壳的轴向方向上，外壳的一端上设置有用于密封所述第一隔室的密封板，其中，至少一个排气管按照其两端分别连接至所述分布器和所述密封板的方式将所述第二隔室与外界环境连通以使得所述流体经蒸发产生的蒸汽能够通过所述排气管排出所述蒸发器。
根据一种优选实施方式，所述结晶盐分离提纯系统还包括预处理单元和氧化单元，其中，所述预处理单元对所述高含盐废水的预处理至少包括步骤：依次经均质罐、混凝池、絮凝池和沉淀池进行第一级处理以得到第一级处理液并将所述第一级处理液传输至砂滤池进行第二级处理以得到第二级处理液。所述氧化单元对所述第二处理液进行氧化处理至少包括步骤：在所述第二处理液经管道传输至臭氧接触池的情况下，由臭氧发生器产生臭氧并将所述臭氧传输至所述臭氧接触池并使得所述臭氧按照曝气接触的方式与所述第二处理液充分接触以生成第三处理液。
根据一种优选实施方式，所述结晶盐分离提纯系统还包括生化处理单元，所述生化处理单元对所述第三处理液进行生化处理至少包括步骤：所述第三处理液传输至移动床生物膜反应器中并按照经微生物进行厌氧反应处理和好氧反应处理的方式生成第四处理液。
根据一种优选实施方式，所述结晶盐分离提纯系统还包括深度处理单元，所述深度处理单元对所述第四处理液进行浓缩处理至少包括步骤：所述第四处理液按照经超滤膜装置进行过滤处理后再传输进入反渗透装置中进行反渗透处理以得到第五处理液和反渗透产水。
根据一种优选实施方式，所述结晶盐分离提纯系统还包括电渗析单元，所述电渗析单元对所述第五处理液进行浓缩处理至少包括步骤：所述第五处理液传输至电渗析器中进行浓缩处理以得到浓水室产水和淡水室产水，其中，所述浓水室产水经管道传输至所述多效蒸发单元的第一效蒸发器的第一腔室中。
本发明的有益技术效果：
(1)本发明通过多效蒸发器对高含盐废水进行蒸发结晶处理，蒸发器的蒸发冷凝结构具有沟槽，经分布器分配产生并聚集在蒸发冷凝结构上的液滴能够沿沟槽进行螺旋状运动，相比于垂直向下的流动过程具有更长的流动距离，同时，在相同的外壳空间中，本发明的蒸发器冷凝结构紧凑且具有更大的换热接触表面积。从而能够显著地增加蒸发器所产生的二次蒸汽的量。
(2)本发明的第一板体和第二板体能够被设置为可拆卸的模块化连接方式，能够轻松的实现蒸发冷凝结构的拆除。
(3)本发明的结晶盐分离提纯系统通过对高含盐废水的多级处理，能够显著提高废水的回收利用率，实现废水的零排放。