申請日2014.11.06
公開(公告)日2015.03.25
IPC分類號C02F1/06; C01D5/00; C01D3/04
摘要
本發明提供一種用于高鹽有機廢水處理的蒸發結晶制鹽設備及廢水處理系統，該設備包括閃蒸罐，其具有第一循環水入口和位于第一循環水入口之下的循環水出口，循環水出口和第一循環水入口由循環管道連接，循環管道上設置有加熱裝置。蒸發結晶制鹽設備還包括與閃蒸罐的底部連接并貫通的鹽洗滌腿，鹽洗滌腿進一步包括：位于鹽洗滌腿內、入水方向朝下的上部入水口，位于上部入水口下方、構造為使鹽洗滌腿內的廢水產生旋流的中部入水口，以及位于中部入水口下方的排鹽口。本發明的蒸發結晶制鹽設備及廢水處理系統能夠在結晶鹽粒與廢水混合的狀態下對結晶鹽粒進行多次洗滌，結構簡單，廢水處理效率高、成本低，所得到的結晶鹽粒純度高。
權利要求書
1.一種用于高鹽有機廢水處理的蒸發結晶制鹽設備，包括閃蒸罐，其具有 第一循環水入口和位于所述第一循環水入口之下的循環水出口，所述循環水出 口和所述第一循環水入口由循環管道連接，所述循環管道上設置有加熱裝置， 其中，所述蒸發結晶制鹽設備還包括與所述閃蒸罐的底部連接并貫通的鹽洗滌 腿，所述鹽洗滌腿進一步包括：
位于所述鹽洗滌腿內、入水方向朝下的上部入水口;
位于所述上部入水口下方的中部入水口，所述中部入水口構造為使所述鹽 洗滌腿內的廢水產生旋流;和
位于所述中部入水口下方的排鹽口。
2.如權利要求1所述的蒸發結晶制鹽設備，其中，所述鹽洗滌腿內、所述 排鹽口的下方還設置有入水方向朝下的底部入水口。
3.如權利要求1所述的蒸發結晶制鹽設備，其中，所述第一循環水入口的 下方還設置有第二循環水入口，所述第二循環水入口與所述循環管道連接，用 于向所述閃蒸罐的底部和/或所述鹽洗滌腿的頂部噴入經所述加熱裝置加熱的 廢水。
4.如權利要求1所述的蒸發結晶制鹽設備，其中，所述第一循環水入口和 所述循環水出口之間設置有阻擋二者直接相對的再循環擋板。
5.如權利要求1所述的蒸發結晶制鹽設備，其中，所述鹽洗滌腿與所述閃 蒸罐直接連接。
6.如權利要求1所述的蒸發結晶制鹽設備，其中，所述鹽洗滌腿內的上部 設置有沿所述鹽洗滌腿的縱向延伸的引流件，所述引流件的外周壁和所述鹽洗 滌腿的內周壁限定出一環形流體通道。
7.如權利要求1所述的蒸發結晶制鹽設備，其中，所述中部入水口構造為 沿所述鹽洗滌腿內壁的切線方向延伸。
8.如權利要求1所述的蒸發結晶制鹽設備，其中，所述循環管道上設置有 至少一個母液排放通道，所述母液排放通道具有母液入口和位于所述母液入口 上方的母液出口。
9.如權利要求1所述的蒸發結晶制鹽設備，其中，所述第一循環水入口位 于所述閃蒸罐的縱向軸線上且入水方向朝下。
10.一種處理高鹽有機廢水的廢水處理系統，其包括如權利要求1-9之一 所述的蒸發結晶制鹽設備。
說明書
用于高鹽有機廢水處理的蒸發結晶制鹽設備及廢水處理系統
技術領域
本發明涉及一種用于含鹽有機廢水處理的蒸發結晶設備及廢水處理系統; 更具體地講，本發明涉及一種用于高鹽有機廢水處理的蒸發結晶制鹽設備及廢 水處理系統。
背景技術
在各種大型工業生產中，如石油煉化、煤化工、電力、精細化工、印染及 制藥等，會產生大量的含鹽有機廢水。由于我國是水資源極度匱乏的國家，通 常這些廢水會被要求回用，但這些廢水在被回用后，會產生少量的高鹽有機廢 水，廢水中主要含有各種無機鹽分和有機物等污染物。由于這些高鹽廢水中含 有上述污染物，一般不能直接排放，而需要將廢水繼續濃縮，實現廢水的零排 放或近零排放。目前，實現廢水零排放的常見工藝流程如下：
工業廢水→預處理及生化→超濾→反滲透(RO)→RO濃水膜濃縮系統→蒸發 →結晶。
在以上工藝中，經反滲透處理和膜濃縮系統處理后，廢水中總含鹽量(TDS) 的質量分數提高到5%-8%，廢水量大大減少。非常少量的廢水則進入蒸發器中進 一步蒸發，使廢水濃縮至其中TDS的質量分數達到21%以上。最后，經蒸發器蒸 發后的高鹽水送至結晶器中進行再蒸發，形成結晶鹽，實現廢水的零排放。
例如，中國專利201310205628.0公開了一種濃鹽水蒸發液體零排放裝置及 工藝方法，該裝置包括濃鹽水泵、空氣預熱裝置、蒸發裝置、鹽泥泵和固液分 離裝置，其中，濃鹽水泵通過管道與蒸發裝置相連接，蒸發裝置通過管道與鹽 泥泵相連接，鹽泥泵通過管道與固液分離裝置相連接，空氣預熱裝置與蒸發裝 置之間通過管道相連接，固液分離裝置通過管道與蒸發裝置相連接。
中國專利201320744380.0公開了一種處理高鹽廢水的蒸發結晶設備，其包 括：稠厚器;蒸發結晶器，蒸發結晶器具有結晶室，蒸發結晶器上設有進料口; 進料管，進料管的一端與結晶室連通，且進料管的進水方向為結晶室內壁的切 線方向;出料管，出料管的一端與結晶室連通;三向控制閥，三向控制閥的三 個接口分別與稠厚器、進料管的另一端以及出料管的另一端連通;以及水泵， 水泵連接在進料管與出料管之間。
對于高鹽有機廢水來說，雖然經過預處理和生化處理，但是其中仍然含有 一定量的有機物，利用以上濃鹽水蒸發液體零排放裝置或者處理高鹽廢水的蒸 發結晶設備對高鹽廢水進行蒸發結晶，所得到結晶鹽中包括大量的有機物，難 以進一步處理和回收利用，只能作為固體廢棄物進行特殊的填滿。以某一中大 型煤化工企業為例，一年產20億立方米煤制天然氣的企業，每小時產生的固體 廢棄物超過3噸，按每噸危險固體廢棄物填埋需3000元計算，每年的填埋費用 為7200萬(按每年運行8000小時計)。這對于企業來說，已不能承受如此巨額 的填埋費用。
通過對廢水零排放產生的固體廢棄物進行成分分析，我們發現，其中無機 鹽占絕對多數，特別是NaCl和Na2SO4組份，一般這兩種鹽的含量超過90%。因 此，如果將NaCl和Na2SO4與其他物質進行分離，則可以減少90%以上的固體廢 棄物，大大降低固體廢棄物填埋的費用，同時得到NaCl、Na2SO4混合鹽作為鹽硝 聯產工業的原料，變廢為寶，產生一定的經濟效益。要實現這一點，需要滿足 以下要求：1、分離出來的NaCl、Na2SO4必須非常純凈，達到國家及行業的有關 標準;2、控制其他污染物的濃度，不能與NaCl、Na2SO4同時結晶，而同時又必 須保證廢水母液的排出量很小，即其他污染物的濃度足夠濃。
中國專利CN201220674349.X公開了一種酮連氮法生產水合肼的廢水處理及 提鹽的裝置，該裝置包括順次連接的含鹽廢水儲存罐、換熱器、蒸發結晶器、 第一離心機、飽和鹽水洗滌器、第二離心機，蒸發結晶器的結晶母液出口與反 應器的入口連接，反應器的出口與廢水儲存罐的入口連接，蒸發結晶器的冷凝 水出口與冷水儲存罐入口連接，冷水儲存罐的出口與生化處理站的入口相連接， 第一離心機的離心母液出口與蒸發結晶器的入口連接，第二離心機的離心母液 出口與飽和鹽水洗滌器的入口連接。
雖然該裝置可以通過對結晶鹽進行洗滌而提高結晶鹽的純度，但其只能對 經第一離心機離心分離所得到的濕鹽進行清洗，導致其結構復雜，處理效率低。 而且，該專利也沒有公開飽和鹽水洗滌器的具體結構。
發明內容
針對現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種用于高鹽有機廢水處理的 蒸發結晶制鹽設備及廢水處理系統，其能夠在結晶鹽粒與廢水混合的狀態下對 結晶鹽粒進行洗滌。
為了實現上述的發明目的，一方面，本發明提供一種用于高鹽有機廢水處 理的蒸發結晶制鹽設備，包括閃蒸罐，其具有第一循環水入口和位于第一循環 水入口之下的循環水出口，循環水出口和第一循環水入口由循環管道連接，循 環管道上設置有加熱裝置。蒸發結晶制鹽設備還包括與閃蒸罐的底部連接并貫 通的鹽洗滌腿，鹽洗滌腿進一步包括：位于鹽洗滌腿內、入水方向朝下的上部 入水口，位于上部入水口下方、構造為使鹽洗滌腿內的廢水產生旋流的中部入 水口，以及位于中部入水口下方的排鹽口。
本發明的蒸發結晶制鹽設備適用于處理鈉鹽含量為其常溫下溶解度的50% 以上、其他污染物含量為其常溫下溶解度的5%以下的高鹽有機廢水。從提高效 率、降低能耗的角度考慮，本發明的蒸發結晶制鹽設備優選用于處理鈉鹽含量 為其常溫下溶解度的60%以上的高鹽有機廢水，更優選用于處理鈉鹽含量為其常 溫下溶解度的75%以上的高鹽有機廢水。
本發明的蒸發結晶制鹽設備的工作流程如下：
使用例如強制循環換熱器等的加熱裝置加熱循環管道內的廢水，加熱得到 的過熱廢水經循環管道輸送至閃蒸罐中進行閃蒸，由于水分的蒸發，濃縮后的 熱廢水中NaCl和Na2SO4達到過飽和狀態，析出NaCl、Na2SO4晶粒。由于其密度 要大于廢水的密度，晶粒隨著熱廢水的流動和重力作用向下運動進入鹽洗滌腿 內，在運動過程中不斷相互碰撞、結合而“長大”。
由閃蒸罐進入的結晶鹽粒和熱廢水與由上部入水口噴入的待處理廢水在鹽 洗滌腿內充分混合。由于待處理廢水中NaCl、Na2SO4的含量較高，甚至接近其飽 和濃度，而其他污染物的濃度遠未達到飽和，因此NaCl、Na2SO4可基本保持形成 的晶粒，而達到飽和附著在晶粒表面的其他污染物可以重新溶解，也就是說， 由上部入水口噴入的廢水可以對初步形成的NaCl、Na2SO4晶粒起到洗滌作用，從 而得到純凈的NaCl、Na2SO4晶粒。
經洗滌后的結晶鹽粒繼續向下運動，在由中部入水口所噴入的待處理廢水 的帶動下作離心運動，由于離心作用，粒徑較大的結晶鹽粒運動到鹽洗滌腿的 內壁，并作圓周運動到達排鹽口，從而排出鹽洗滌腿，而較細的結晶鹽粒則繼 續向鹽洗滌腿的底部運動。同時，由中部入水口噴入的廢水也會對結晶鹽粒起 到進一步的洗滌作用。
因此，本發明的蒸發結晶制鹽設備可以在結晶鹽粒與廢水混合的狀態下對 結晶鹽粒進行洗滌，具有結構簡單、處理效率高的優點。
本發明中，上部入水口優選位于鹽洗滌腿的縱向軸線上，形成圓錐型水流 噴入，使由閃蒸罐進入的結晶鹽粒和熱廢水與由上部入水口噴入的廢水具有更 為充分的混合效果。
本發明中，中部入水口可以是渦線形曲面入口、切線形入口、螺旋線形入 口、同心圓環形入口、漸開線形入口、弧線形入口或者阿基米德螺旋線形入口， 從而使鹽洗滌腿內的廢水產生旋流。
根據本發明的一具體實施方式，鹽洗滌腿內、排鹽口的下方還設置有入水 方向朝下的底部入水口。優選地，底部入水口位于鹽洗滌腿的縱向軸線上，向 下噴入廢水。
如上所述，未由排鹽口排出的較細結晶鹽粒向鹽洗滌腿的底部運動，而由 底部入水口噴入的廢水使結晶鹽粒向上運動，在向上運動的過程中，與向下運 動的結晶鹽粒碰撞、結合形成更大顆粒的結晶鹽粒，從而可從排鹽口排出，因 此，可以得到粒度較為均勻的結晶鹽粒。特別是當底部入水口向下噴入廢水時， 廢水首先推動較細的結晶鹽粒向下運動至鹽洗滌腿底部后再反向朝上運動，顯 著提升結晶鹽粒碰撞、結合的幾率，使結晶鹽粒更快地長大并從排鹽口排出。 同時，由底部入水口噴入的廢水同樣對結晶鹽粒具有清洗作用，更進一步降低 結晶鹽粒中有機物的含量。
根據本發明的另一具體實施方式，第一循環水入口的下方還設置有第二循 環水入口，第二循環水入口與循環管道連接，用于向閃蒸罐的底部和/或鹽洗滌 腿的頂部噴入經加熱裝置加熱的廢水。例如，經加熱裝置加熱后，5-15%體積的 過熱廢水由第二循環水入口進入閃蒸罐的底部和/或鹽洗滌腿的頂部，85-95%體 積的過熱廢水由第一循環水入口進入閃蒸罐內。
本發明中，第二循環水入口可以設置在閃蒸罐和鹽洗滌腿的交界處，也可 以設置在閃蒸罐的底部或者鹽洗滌腿的頂部。由第二循環水入口進入的過熱廢 水在閃蒸罐的底部和/或洗滌腿的頂部釋放，形成的蒸汽透過熱廢水釋放至閃蒸 罐的上部，蒸汽在上升的過程中，形成氣泡，如“刷子”一樣對其上部熱廢水 中形成的NaCl、Na2SO4晶粒進行擦洗，使附著在NaCl、Na2SO4晶粒表面的有機物 等其他污染物重新溶解于熱廢水中。擦洗后的NaCl、Na2SO4晶粒則進入鹽洗滌腿 內，并由上部入水口噴入的廢水所洗滌。
由上可見，利用本發明的蒸發結晶制鹽設備進行廢水處理時，結晶鹽粒在 長大的過程中被多次清洗，因此，即使結晶鹽粒內部的其他污染物也得到有效 的清除。相反，現有技術中的廢水處理及提鹽裝置只有在結晶鹽粒與廢水分離 之后才能對其進行洗滌，因此現有技術只能清洗結晶鹽粒表面的其他污染物， 而對包裹在其內部的其他污染物則無能為力。
根據本發明的另一具體實施方式，第一循環水入口和循環水出口之間設置 有阻擋二者直接相對的再循環擋板。再循環擋板引導結晶鹽粒向鹽洗滌腿運動， 減少向循環水出口運動的結晶鹽粒數量，以防止結晶鹽粒堵塞循環水出口和/或 循環管道，避免廢水循環時產生短路現象。
優選地，再循環擋板從循環水出口的上方遮蓋循環水出口且具有斜向下朝鹽 洗滌腿頂部傾斜的傾斜表面，使廢水從再循環擋板之下進入循環水出口，避免 結晶鹽粒隨廢水直接沉降到循環水出口處。
根據本發明的另一具體實施方式，鹽洗滌腿與閃蒸罐直接連接，簡化設備 結構，并使閃蒸罐內的結晶鹽粒迅速進入鹽洗滌腿，提高廢水處理效率。
根據本發明的另一具體實施方式，鹽洗滌腿內的上部設置有沿鹽洗滌腿的 縱向延伸的引流件，引流件的外周壁和鹽洗滌腿的內周壁限定出一環形流體通 道。優選地，引流件由鹽洗滌腿的頂部延伸至與上部入水口大致平齊的位置。 環形流體通道的橫截面積優選為鹽洗滌腿內腔橫截面積的1/8-7/8，更優選為 1/4-1/2。
本發明中，環形流體通道的橫截面積小于鹽洗滌腿內腔的橫截面積，因此， 與沒有設置引流件的情形相比，結晶鹽粒能夠由閃蒸罐更快地向鹽洗滌腿的下 部運動。此外，結晶鹽粒在環形流體通道內靠近鹽洗滌腿的內壁向下運動，可 以更快地由排鹽口排出，提高廢水的處理效率。
根據本發明的另一具體實施方式，中部入水口采用結構簡單的切線形入口 設計，構造為沿鹽洗滌腿內壁的切線方向延伸。
根據本發明的另一具體實施方式，排鹽口采用結構簡單的切線形出口設計， 構造為沿鹽洗滌腿內壁的切線方向延伸，從而使得結晶鹽�？梢愿斓貜柠}洗 滌腿內排出。
根據本發明的另一具體實施方式，循環管道上設置有至少一個母液排放通 道，其具有母液入口和位于母液入口上方的母液出口。
本發明的蒸發結晶制鹽設備用于廢水處理時，閃蒸罐內閃蒸后的廢水進入 循環管道的過程中，或多或少地會夾帶部分結晶鹽粒進入到循環管道內。本發 明中將母液入口設置在母液出口的下方，由于結晶鹽粒的比重大于廢水母液的 比重，當排放廢水母液時，在重力作用下，結晶鹽粒向下運動，而廢水母液則 可從高點的母液出口排出，通過簡單的重力分離，可將結晶鹽粒與廢水母液進 行分離，有效防止結晶鹽粒隨母液排出。
根據本發明的另一具體實施方式，第一循環水入口位于閃蒸罐的縱向軸線 上，且入水方向朝下，使過熱廢水沿閃蒸罐的徑向均勻分布，充分利用閃蒸罐 的閃蒸面積，使閃蒸過程均勻穩定地進行而不發生劇烈的沸騰現象，降低磨蝕。
優選地，循環水入口在其入水方向上具有逐漸增大的橫截面積，使循環管 道內的過熱廢水經減速后進入閃蒸罐內，避免液沫夾帶和短路。
另一方面，為了實現本發明的目的，本發明還提供了一種處理高鹽有機廢 水的廢水處理系統，其包括如上所述的任意一種蒸發結晶制鹽設備。
根據本發明的一具體實施方式，廢水處理系統還包括與排鹽口連接的固液 分離裝置，其分離由排鹽口排出的結晶鹽粒與廢水。
與現有技術相比，本發明的蒸發結晶制鹽設備及廢水處理系統能夠在結晶 鹽粒與廢水混合的狀態下對結晶鹽粒進行多次洗滌，結構簡單，廢水處理效率 高、成本低，所得到的結晶鹽粒純度高。
以下結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
