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含鹽廢水濃縮系統

發布時間:2021-1-23 9:03:53  中國污水處理工程網

申請日 2020.09.28

公開(公告)日 2021.01.15

IPC分類號 C02F9/10

摘要

本實用新型涉及高鹽廢水處理設備領域,特別涉及一種含鹽廢水濃縮系統,包括至少一個超重力濃縮裝置、熱泵機組和沉淀池;超重力濃縮裝置包括殼體,殼體的頂部設有進液管和第一出風口,殼體的底部分別設有進風口和出水口,第一出風口和進風口分別與熱泵機組的蒸發室連通,進液管和沉淀池分別與熱泵機組的冷凝室管道連通,出水口與沉淀池管道連通。與現有技術相比,本實用新型結合熱水冷風的傳質和離心霧化的方式,提高了傳質系數及傳質通量,大大超過傳統蒸發設備的蒸發量,利用干冷空氣將含鹽廢水中的水分帶走,使廢水中的含鹽量達到飽和濃度,避免了傳統的加熱界面,并且通過熱泵機組同時完成空氣制冷和鹽水的加熱,效率高、成本低。

權利要求書

1.一種含鹽廢水濃縮系統,其特征在于:包括至少一個超重力濃縮裝置(a)、熱泵機組(b)和沉淀池(c);所述超重力濃縮裝置(a)包括殼體(1),所述殼體(1)的頂部設有第一進液管(2)和第一出風口,所述殼體(1)的底部分別設有第一進風口(4)和濃縮液出口(5),所述第一出風口和所述第一進風口(4)分別與所述熱泵機組(b)的蒸發室(b1)連通,所述第一進液管(2)、所述沉淀池(c)分別與所述熱泵機組(b)的冷凝室管道連通,所述濃縮液出口(5)與所述沉淀池(c)管道連通,所述殼體(1)中從上至下設有多層水平動盤(6),多層所述水平動盤(6)的中心固定穿設有同一根中心轉軸(7),所述中心轉軸(7)的上端與殼體(1)頂部轉動連接,所述中心轉軸(7)的下端穿出所述殼體(1)的底部連接有動力裝置(8),所述水平動盤(6)的上方對應設有水平靜盤(9),所述水平靜盤(9)的外環壁與所述殼體(1)內壁固定連接,所述水平靜盤(9)與所述水平動盤(6)之間形成氣液流通通道。

2.根據權利要求1所述的一種含鹽廢水濃縮系統,其特征在于:所述水平動盤(6)包括盤體(61)和設置在所述盤體(61)上表面的多個動環(62),所述動環(62)上均勻開設有出液孔(63),多個所述動環(62)同軸心設置,位于最外側的所述動環(62)設有渦輪(64),所述第一進液管(2)的出水端位于最內側的所述動環(62)與所述中心轉軸(7)之間。

3.根據權利要求2所述的一種含鹽廢水濃縮系統,其特征在于:所述水平靜盤(9)包括環形板(91)和設置在所述環形板(91)下表面的多個靜環(92),多個所述靜環(92)同軸心設置,所述靜環(92)設置在相鄰的所述動環(62)之間。

4.根據權利要求1所述的一種含鹽廢水濃縮系統,其特征在于:所述第一出風口中固定安裝有支撐架(10),所述中心轉軸(7)的頂部與所述支撐架(10)通過軸承連接,所述第一進液管(2)依次穿過所述第一出風口和所述支撐架(10),進入所述殼體(1)中。

5.根據權利要求3所述的一種含鹽廢水濃縮系統,其特征在于:多個所述動環(62)的高度從內至外依次增大,多個所述靜環(92)的高度從內至外依次增大。

6.根據權利要求3或5所述的一種含鹽廢水濃縮系統,其特征在于:所述靜環(92)和所述動環(62)均為PP材質,所述盤體(61)和環形板(91)均為金屬材質,其表面涂覆PP塑料。

7.根據權利要求3所述的一種含鹽廢水濃縮系統,其特征在于:還包括工作室一(d)和工作室二(e),所述超重力濃縮裝置(a)和所述蒸發室(b1)位于所述工作室一(d)中,所述蒸發室(b1)位于所述超重力濃縮裝置(a)上方,所述蒸發室(b1)中設有蒸發器(b2),所述蒸發室(b1)上開設有第二進風口(b3)、第二出風口(b4)和冷凝水出口(b5),所述沉淀池(c)、所述熱泵機組(b)的壓縮機和冷凝室均位于所述工作室二(e)中。

8.根據權利要求3所述的一種含鹽廢水濃縮系統,其特征在于:所述冷凝室中設有冷凝器,所述冷凝室上開設有進水口(b6)和出水口(b7),所述第一進液管(2)與所述出水口(b7)管道連接,所述進水口(b6)與所述沉淀池(c)管道連通。

9.根據權利要求8所述的一種含鹽廢水濃縮系統,其特征在于:所述沉淀池(c)包括并排設置的一級沉淀池(c1)和二級沉淀池(c2),所述一級沉淀池(c1)中安裝有潷水器(f),所述潷水器(f)的出水端位于所述二級沉淀池(c2)中,所述一級沉淀池(c)與所述濃縮液出口(5)管道連接,所述二級沉淀池(c2)通過隔膜泵(g)與所述進水口(b6)管道連通。

說明書

一種含鹽廢水濃縮系統

技術領域

本實用新型涉及高鹽廢水處理設備領域,特別涉及一種含鹽廢水濃縮系統。

背景技術

高鹽廢水指總含鹽質量分數高于1%的廢水。屬于世界性難處理廢水,原因是鹽含量的提高使水的滲透壓變高、主流的生化處理中淡水微生物會因強滲透壓導致質膜分離,也就是脫水而很難維持其活性。現代工業發展日新月異,隨著國家環保要求提高,工廠含鹽水的排放也成了一件頭疼的事情。縱觀水處理行業,目前除鹽工藝不勝枚舉,但噸水處理成本及設備設施一次性投資的高門檻將多半的中小型企業拒之門外。

如最常見的多效蒸發(MED)設備,其一次性投資價格至少在50萬元/t·h,而運行費用則高達130元/t,并且材質是不銹鋼并非鈦合金的情況下。最新型的機械強制再壓縮(MVR)設備更是價格接近100萬元/t·h的建設費用,不包含蒸汽管路,儲液槽,離心機以及周轉罐等公用設施。雖然運行時噸水成本可以降低到50元/t,但存在濃縮液的高昂處置費用、技術性人才匱乏以及維護費用高等缺陷。其他多級閃蒸(MSF)等工藝需要大量余熱利用的前提條件限制了許多中小工廠的鹽水處理。

不僅如此,許多蒸發除鹽設備因其高昂的建設費用及維護費用顯得嬌貴。對水質要求頗高。比如,氯離子濃度過高的水會腐蝕設備主體。鈣鎂離子高可能堵塞設備。濃縮液中的硫酸鹽粘度變化高,會影響循環泵及管路等等原因,使得許多工廠對于投資蒸發除鹽設備時顧前慮后,信心不足。高鹽廢水就這樣形成了讓人頭疼又不得不面對的惡性循環。

實用新型內容

為解決以上技術問題,本實用新型提供一種造價低、運行費用低、維護保養技術要求不高且適用于所有水質的含鹽廢水濃縮系統。

本實用新型采用的技術方案如下:一種含鹽廢水濃縮系統,關鍵在于:包括至少一個超重力濃縮裝置、熱泵機組和沉淀池;所述超重力濃縮裝置包括殼體,所述殼體的頂部設有進液管和第一出風口,所述殼體的底部分別設有進風口和出水口,所述第一出風口和所述進風口分別與所述熱泵機組的蒸發室連通,所述進液管和所述沉淀池分別與所述熱泵機組的冷凝室管道連通,所述出水口與所述沉淀池管道連通,所述殼體中從上至下設有多層水平動盤,多層所述水平動盤的中心固定穿設有同一根中心轉軸,所述中心轉軸的上端與殼體頂部轉動連接,所述中心轉軸的下端穿出所述殼體的底部連接有動力裝置,所述水平動盤的上方對應設有水平靜盤,所述水平靜盤的外環壁與所述殼體內壁固定連接,所述水平靜盤與所述水平動盤之間形成氣液流通通道。

優選的,所述水平動盤包括盤體和設置在所述盤體上表面的多個動環,所述動環上均勻開設有出液孔,多個所述動環同軸心設置,多個所述動環的高度從內至外依次增大,位于最外側的所述動環設有渦輪,所述進液管的出水端位于最內側的所述動環與所述中心轉軸之間,所述動環為PP材質,所述盤體為金屬材質,其表面涂覆PP塑料。

優選的,所述水平靜盤包括環形板和設置在所述環形板下表面的多個靜環,多個所述靜環同軸心設置,多個所述靜環的高度從內至外依次增大,所述靜環設置在相鄰的所述動環之間,所述靜環為PP材質,所述環形板為金屬材質,其表面涂覆PP塑料。

優選的,所述第一出風口中固定安裝有支撐架,所述中心轉軸的頂部與所述支撐架通過軸承連接,所述進液管依次穿過所述第一出風口和所述支撐架,進入所述殼體中。

優選的,還包括工作室一和工作室二,所述超重力濃縮裝置和所述蒸發室位于所述工作室一中,所述蒸發室位于所述超重力濃縮裝置上方,所述蒸發室中設有蒸發器,所述蒸發室上開設有第二進風口、第二出風口和冷凝水出口,所述沉淀池、所述熱泵機組的壓縮機和冷凝室均位于所述工作室二中。

優選的,所述冷凝室中設有冷凝器,所述冷凝室上開設有進水口和出水口,所述第一進液管與所述出水口管道連接,所述進水口與所述沉淀池管道連通。

優選的,所述沉淀池包括并排設置的一級沉淀池和二級沉淀池,所述一級沉淀池中安裝有潷水器,所述潷水器的出水端位于所述二級沉淀池中,所述一級沉淀池與所述濃縮液出口管道連接,所述二級沉淀池與所述冷凝室通過隔膜泵管道連通。

一種高鹽廢水的濃縮方法,關鍵在于包括以下步驟:

步驟一、廢水進入熱泵機組的冷凝室中,通過冷凝器將其加熱至50℃以上;

步驟二、被加熱的鹽水經管道從超重力濃縮裝置的頂部進入,同時干冷空氣從從超重力濃縮裝置的底部進入,在強大離心作用下,位于最上層水平動盤的鹽水會從動環中向外撒出,形成高速細流,細流打在靜環上形成水霧,并順著環形板向下流動至下層的水平動盤,停留一瞬間,又被水平動盤的離心力作用而加速,如此循環至最后一層水平動盤后,濃縮液從濃縮液出口流出,每層水平動盤上都有渦輪,干冷空氣從第一進風口進入,經氣液流通通道,穿過多層水霧層,水流層,最后通過第一出風口排出,全過程中不斷的與水霧層,水流層接觸傳質傳熱,干燥的空氣會變成濕熱空氣排出設備,進入超重力濃縮裝置的含鹽廢水會變成濃縮液排出設備;

步驟三、濕熱空氣進入熱泵機組的蒸發室中,通過蒸發器將其冷卻,冷凝水從冷凝水出口排出,而干冷空氣繼續進入超重力濃縮裝置中與加熱的鹽水進行混合傳質;

步驟四、濃縮液濃縮液經管道進入一級沉淀池,鹽份結晶析出,清液經隔膜泵再次進入熱泵機組的冷凝室加熱后送入超重力濃縮裝置中;

步驟五、以上步驟一至步驟四,反復循環,源源不斷地從含鹽水中提取淡水,并使其結晶。

與現有技術相比,本實用新型提供的一種含鹽廢水濃縮系統,具有以下有益效果:

(1)本實用新型的超重力濃縮裝置屬于常溫設備,通過離心作用將溫度范圍在60-10℃之間的含鹽廢水變成微小液滴,利用干燥的冷空氣進行多次直接接觸換熱,將水分帶走,從而使廢水中的含鹽量達到飽和濃度,并使廢水溫度降低,鹽份結晶析出,極大提高了傳質系數及傳質通量,大大超過傳統蒸發設備的蒸發量,可達到完全處理廢水的目的;本實用新型采用的是低溫蒸發,沒有換熱界面,不會在傳熱界面上出現結垢和結焦現象,可承受高濃度氯離子,不怕沾壁而且運行維護成本低;與現有的MED,MVR及ED等除鹽設備比較,整體造價低,且理論運行費用可降低至18元/噸;設備不需要儲液槽,周轉桶等公共設施,安全性高,易操作好維護,對操作人員的要求也相對較低;

(2)本實用新型采用熱水冷風的傳質形式,相對于傳統的冷水熱風傳質形式,在同樣的循環水量和通風量下,本實用新型的蒸發量是傳統冷卻塔的1.3倍,因而,對蒸發而言,熱水冷風傳質更適合;

(3)本實用新型中熱泵機組的蒸發端提供的冷源,對超重力濃縮裝置排出的濕熱空氣進行冷卻卸水后送入超重力濃縮裝置中,干燥的冷空氣繼續與加熱后的含鹽水進行第二次的混合傳質,熱泵機組的冷凝端提供的熱源將含鹽廢水加熱后送入超重力濃縮裝置中進行蒸發處理,如此往復循環可以源源不斷地從含鹽水中提取淡水,并使其結晶。

(4)本實用新型還可以與熱泵或冷凍機組聯用,用于處理工業難處理廢水,例如:電鍍廢水、含鉻廢水、含重金屬廢水、高鹽廢水、酸水與堿水、高氯廢水和輻射廢水,利用熱泵的廉價熱搬運實現低能耗的處理此類廢水,此外許多原料均可回收,比如鹽類,金屬類以及高沸點的有機酸顏料等;

(5)本實用新型還可以與光量子氧化,活性炭吸附,生物洗滌塔等傳統廢氣處理設備聯用,代替大部分噴淋塔的角色,用于廢氣的集中處理,例如:脫硫、脫氨、除塵、消除臭味、PM2.5,氣液混合時HGT高速射流霧狀液膜層,可以極高效地截留粉塵顆粒,堿/酸液時可以針對氨氣或二氧化硫等酸堿氣體迅速吸收,總功率不超過4Kw的情況下處理1000㎡機加工車間的粉塵。

發明人 (寶吉雅;趙鵬;杜孝弟;魏建倫;)

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