專利名稱：利用機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶器系統(tǒng)進行廢水處理的方法
利用機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶器系統(tǒng)進行廢水處理的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶器系統(tǒng)進行廢水處理的方法。
背景技術(shù)：
鉆井廢水是鉆井液、采出液、地下水或原油等與生產(chǎn)無水混合后的產(chǎn)物，其組成、 性質(zhì)及危害與鉆井液類型、處理劑組成有關(guān)，主要來源包括機械污水、沖洗污水、鉆井液污水、作業(yè)污水(固井、壓裂酸化、修井、洗井等井下作業(yè)產(chǎn)生的污水)。油氣田鉆井污水、廢棄泥漿已成為石油天然氣工業(yè)的主要污染源，如果不對這些污染物進行有效處理，將導致對土壤、地表和地下水的污染，對環(huán)境造成嚴重的影響和破壞，隨著國家對環(huán)保要求的日益嚴格，解決鉆井廢液的污染問題已成為石油工業(yè)環(huán)境保護的重要課題之一。
目前，鉆井廢水處理主要有化學處理法、電絮凝處理法、生化處理法——地層滲透處理法、鉆井廢水的深度處理法，鉆井廢水的噴霧干燥法，例如CN102642995A、CN I 02139971A、CN 102030435A等。但上述方法都各有一定的不足，都不能滿足以下要求(I)推行清潔生產(chǎn)依照循環(huán)經(jīng)濟的理念，廣泛開展清潔生產(chǎn)，從源頭和生產(chǎn)過程中控制和削減污染物的產(chǎn)生。
(2)開展廢水資源化將污染較輕的水(如蒸氣冷凝水，鍋爐排污水等)或經(jīng)處理后的中水進行回用，提高水資源重復利用率。
(3)強化末端治理在積極推行清潔生產(chǎn)和廢水資源化措施后，對無回用價值的廢水采用經(jīng)濟高效的處理技術(shù)進行有效的末端治理，做到達標排放。
同時，現(xiàn)有技術(shù)還存在以下難點CD由于大多數(shù)的石油井都是建在野外露天，沒有鍋爐、冷卻水等公用設(shè)施，只能利用電的能源。
@另外石油井也是比較分散的，產(chǎn)生的廢水有的量多、有的量少，這就決定了設(shè)備的利用率是個大問題。
@由于本系統(tǒng)是廢物處理，對系統(tǒng)的運行費用要求比較嚴格，同時也對設(shè)備投資、配套功率、設(shè)備材質(zhì)都有嚴格的要求。發(fā)明內(nèi)容
綜合以上因素和治標不治本的方法，本發(fā)明提供一種利用機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶器系統(tǒng)進行廢水處理的方法，這種方法解決了上述問題，能達到國家規(guī)定的零排放、循環(huán)經(jīng)濟和廢物利用的效果，蒸發(fā)出的蒸餾水達到國家一級排放標準。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種利用機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶器系統(tǒng)進行廢水處理的方法，所述方法包括如下步驟(1)預處理石油鉆井廢水進行前期生化、物化、膜過濾處理；(2)蒸發(fā)結(jié)晶將經(jīng)過預處理后的廢水打進機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中的儲料罐中，經(jīng)平衡罐緩沖后進入換熱器進行和冷凝水換熱，換熱后物料溫度升高5_8°C進入蒸發(fā)分離結(jié)晶裝置的加熱器中加熱，溫度達到沸點后進料，在負壓300-500mbar，溫度80-90°C下蒸發(fā)結(jié)晶，晶漿在離心機中進行高速分離，分離出的飽和溶液再回到蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中進行蒸發(fā)，分離出的固體顆粒進行包裝。
所述離心機為三足離心機或臥螺離心機，轉(zhuǎn)速為3000-5000rad/min。
所述分離出的固體顆粒含有3-5%的水分。
所述機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶器系統(tǒng)包括儲料罐、平衡罐、管式預熱器、冷凝水罐、蒸發(fā)分離結(jié)晶器、離心分離機，儲料罐的出料口經(jīng)管線與平衡罐的進料口連接，平衡罐的出料口經(jīng)管線與管式預熱器的進料口連接，管式預熱器的出料口經(jīng)管線與蒸發(fā)分離結(jié)晶器連接， 管式預熱器的進水口經(jīng)管線與冷凝水罐的出水口連接，冷凝水罐的進水口經(jīng)管線與蒸發(fā)分離結(jié)晶裝置的加熱器出水口連接，蒸發(fā)分離結(jié)晶裝置與離心分離機連接，離心分離機的母液出料口經(jīng)管線與儲料罐的進料口連接。
所述平衡罐與管式預熱器之間連接有進料流量計。
所述蒸發(fā)分離結(jié)晶裝置由蒸發(fā)分離結(jié)晶器、加熱器、機械壓縮機和強制循環(huán)軸流泵組成，強制循環(huán)軸流泵的輸入端經(jīng)管線分別與管式預熱器的出料口和蒸發(fā)分離結(jié)晶器的母液出口連接，強制循環(huán)軸流泵的輸出端經(jīng)管線與加熱器的進料口連接，加熱器的出料口經(jīng)管線與蒸發(fā)分離結(jié)晶器的進料口連接，蒸發(fā)分離結(jié)晶器的蒸汽出口經(jīng)管線與機械壓縮機的進氣端連接，機械壓縮機的出氣端經(jīng)管線與加熱器的進氣口連接，加熱器的出水口經(jīng)管線與冷凝水罐的進水口連接·，蒸發(fā)分離結(jié)晶器的晶漿出料口經(jīng)管線與離心分離機連接。
本方法解決了石油廢水經(jīng)過前期處理后，含有高鹽的濃廢水無法從根本上處理達到零排放的目的，同時本系統(tǒng)是全部用電，不需要鍋爐，就沒有廢棄和粉塵的排放，滿足環(huán)保要求。而且設(shè)備的產(chǎn)物為冷凝水(相當于蒸餾水)和固體晶體，滿足循環(huán)經(jīng)濟的要求。另外，本設(shè)備為全自動控制系統(tǒng)，所有的傳動電機部分都是變頻控制，這使生產(chǎn)能在高精度的控制和低的能量消耗下進行。


圖1為本發(fā)明機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為石油鉆井廢水零排放處理的工藝流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖詳細闡述本發(fā)明的技術(shù)方案，但并不限定本發(fā)明的保護范圍。
如圖1所示，機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)包括儲料罐1、平衡罐2、管式預熱器3、冷凝水罐4、蒸發(fā)分離結(jié)晶器、離心分離機5，儲料罐I的出料口經(jīng)管線與平衡罐2的進料口連接， 平衡罐2的出料口經(jīng)管線與管式預熱器3的進料口連接，所述蒸發(fā)分離結(jié)晶裝置由蒸發(fā)分離結(jié)晶器7、加熱器8、機械壓縮機9和強制循環(huán)軸流泵10組成，強制循環(huán)軸流泵10的輸入端經(jīng)管線分別與管式預熱器3的出料口和蒸發(fā)分離結(jié)晶器7的母液出口連接，強制循環(huán)軸流泵10的輸出端經(jīng)管線與加熱器8的進料口連接，加熱器8的出料口經(jīng)管線與蒸發(fā)分離結(jié)晶器7的進料口連接，蒸發(fā)分離結(jié)晶器7的蒸汽出口經(jīng)管線與機械壓縮機9的進氣端連接， 機械壓縮機9的出氣端經(jīng)管線與加熱器8的進氣口連接，加熱器8的出水口經(jīng)管線與冷凝水罐4的進水口連接，蒸發(fā)分離結(jié)晶器7的晶漿出料口經(jīng)管線分別與離心分離機5和強制循環(huán)軸流泵10出料口連接，離心分離機5的出料口經(jīng)管線與儲料罐I的進料口連接。
如圖2所示，石油鉆井廢水經(jīng)過前期生化、物化處理(曝氣池曝氣、絮凝除油、斜板沉降除污泥，活性碳脫色、膜法過濾等工藝)，除去絕大部分的油和大量的有機物、色度和全部的懸浮物，使溶液達到澄清透明，處理后變成了含高濃鹽氯化鈉和少量的氯化鈣、硫酸鈉的廢水，這部分廢水經(jīng)過膜過濾后，含鹽的濃度達到5%-8%。這種廢水再用化工泵打入機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶器系統(tǒng)中的儲料罐I中儲存，儲料罐I的作用是平衡緩沖物料、使系統(tǒng)能夠連續(xù)生產(chǎn)。儲料罐I中的物料由原液進料泵11打進帶有連續(xù)液位控制的小平衡罐2中進行緩沖，再由蒸發(fā)器進料泵12打出經(jīng)過進料流量計6進行進料計量后進入管式預熱器3進行和冷凝凝水換熱，85-90°C的冷凝水換熱到50-60°C排出，換熱后物料溫度升高5_8°C進入蒸發(fā)分離結(jié)晶器7中，待結(jié)晶器中的物料達到設(shè)定高度(此高度為料液一個循環(huán)量的高度， 也就是有效容積的300-500mm)后，開啟強制循環(huán)軸流泵10進行出料打入到加熱器8里面加熱，加熱到沸點溫度80-90°C，同時開啟機械壓縮機9開始工作，抽出蒸發(fā)分離結(jié)晶器7中的氣體進入機械壓縮機9，經(jīng)過機械壓縮機9壓縮溫度升高后的氣體由機械壓縮機9打入到加熱器8的殼體內(nèi)給加熱器管內(nèi)的物料加熱，同時本身水蒸氣發(fā)生相變后，變成高溫冷凝水，由冷凝水泵13打出和進料的物料進行換熱，回收顯熱后進入冷凝水罐4儲存，用戶可以根據(jù)要求進行回用或者直接排放。被高溫蒸汽加熱的物料在加熱器管內(nèi)以3m/s的流速進入到蒸發(fā)分離結(jié)晶器7中，在負壓300-500mbar，溫度80-90°C下開始蒸發(fā)，因為在蒸發(fā)分離結(jié)晶器中的氣體連續(xù)的被機械壓縮機9抽出，器內(nèi)會產(chǎn)生一定的負壓，這樣物料進入蒸發(fā)分離結(jié)晶器7中后會發(fā)生閃蒸，連續(xù)的循環(huán)閃蒸使溶液達到過飽和，溶液里面的鹽分就會結(jié)晶出來，變成小顆粒沉降到結(jié)晶器的底部，當晶體達到一定的量(肉眼可見或固液比達 到40-50%時)后開動晶漿出料泵14出料，晶漿由晶漿出料泵14打入到離心分離機5中進行高速分離，離心分離機5要選用耐腐蝕的，轉(zhuǎn)速在3000-5000rad/min、過濾目數(shù)在400目以上的三足離心機或臥螺離心機，分離出的飽和溶液經(jīng)母液出料泵15打出再回到蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中進行蒸發(fā)，分離出的固體顆粒含有3-5%的水分，可以進行包裝。包裝的晶體可以根據(jù)其純度，用戶可以出售或者回用，要是純度達不到以上要求的可以進行固化填埋處理。
上述蒸發(fā)分離結(jié)晶器7是一種母液循環(huán)式連續(xù)結(jié)晶器。操作的料液加到循環(huán)管中，與管內(nèi)循環(huán)母液混合，由泵送至加熱室。加熱后的溶液在蒸發(fā)室中蒸發(fā)并達到過飽和， 經(jīng)中心管進入結(jié)晶室下方的晶體流化床。在晶體流化床內(nèi)，溶液中過飽和的溶質(zhì)沉積在懸浮顆粒表面，使晶體長大。晶體流化床對顆粒進行水力分級，大顆粒在下，而小顆粒在上，從流化床底部卸出粒度較為均勻的結(jié)晶產(chǎn)品。流化床中的細小顆粒隨母液流入循環(huán)管，重新加熱時溶去其中的微小晶體。
權(quán)利要求
1.一種利用機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶器系統(tǒng)進行廢水處理的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟 (1)預處理石油鉆井廢水進行前期生化、物化、膜過濾處理； (2)蒸發(fā)結(jié)晶將經(jīng)過預處理后的廢水打進機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中的儲料罐中，經(jīng)平衡罐緩沖后進入換熱器進行和冷凝水換熱，換熱后物料溫度升高5-8°C進入蒸發(fā)分離結(jié)晶裝置的加熱器中加熱，溫度達到沸點后進料，在負壓300-500mbar，溫度80-90°C下蒸發(fā)結(jié)晶，晶漿在離心機中進行高速分離，分離出的飽和溶液再回到蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中進行蒸發(fā)，分離出的固體顆粒進行包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理的方法，其特征在于所述離心機為三足離心機或臥螺離心機，轉(zhuǎn)速為3000-5000rad/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理的方法，其特征在于所述分離出的固體顆粒含有3-5%的水分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的廢水處理的方法，其特征在于所述機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶器系統(tǒng)包括儲料罐(I)、平衡罐(2)、管式預熱器(3)、冷凝水罐(4)、蒸發(fā)分離結(jié)晶器、離心分離機(5)，儲料罐(I)的出料口經(jīng)管線與平衡罐(2)的進料口連接，平衡罐(2)的出料口經(jīng)管線與管式預熱器(3)的進料口連接，管式預熱器(3)的出料口經(jīng)管線與蒸發(fā)分離結(jié)晶器連接，管式預熱器(3)的進水口經(jīng)管線與冷凝水罐(4)的出水口連接，冷凝水罐(4)的進水口經(jīng)管線與蒸發(fā)分離結(jié)晶裝置的加熱器出水口連接，蒸發(fā)分離結(jié)晶裝置與離心分離機(5)連接，離心分離機(5)的母液出料口經(jīng)管線與儲料罐(I)的進料口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢水處理的方法，其特征在于所述平衡罐(2)與管式預熱器(3 )之間連接有進料流量計(6 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢水處理的方法，其特征在于所述蒸發(fā)分離結(jié)晶裝置由蒸發(fā)分離結(jié)晶器(7)、加熱器(8)、機械壓縮機(9)和強制循環(huán)軸流泵(10)組成，強制循環(huán)軸流泵(10)的輸入端經(jīng)管線分別與管式預熱器(3)的出料口和蒸發(fā)分離結(jié)晶器(7)的母液出口連接，強制循環(huán)軸流泵(10)的輸出端經(jīng)管線與加熱器(8)的進料口連接，加熱器(8)的出料口經(jīng)管線與蒸發(fā)分離結(jié)晶器(7)的進料口連接，蒸發(fā)分離結(jié)晶器(7)的蒸汽出口經(jīng)管線與機械壓縮機(9)的進氣端連接，機械壓縮機(9)的出氣端經(jīng)管線與加熱器(8)的進氣口連接，加熱器(8)的出水口經(jīng)管線與冷凝水罐(4)的進水口連接，蒸發(fā)分離結(jié)晶器(7)的晶漿出料口經(jīng)管線與離心分離機(5)連接。
全文摘要
一種利用機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶器系統(tǒng)進行廢水處理的方法，屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的機械壓縮蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的儲料罐與平衡罐連接，平衡罐與管式預熱器連接，管式預熱器與蒸發(fā)分離結(jié)晶裝置、冷凝水罐連接，蒸發(fā)分離結(jié)晶裝置與離心分離機連接，離心分離機與儲料罐連接。處理方法為將經(jīng)預處理后的廢水打進儲料罐中，經(jīng)平衡罐緩沖后進入換熱器進行換熱后，物料溫度升高5-8℃進入蒸發(fā)分離結(jié)晶器中蒸發(fā)結(jié)晶，晶漿在離心機中進行高速分離，分離出的飽和溶液再回到蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中進行蒸發(fā)，分離出的固體顆粒進行包裝。本發(fā)明能達到國家規(guī)定的零排放、循環(huán)經(jīng)濟和廢物利用的效果，蒸發(fā)出的蒸餾水達到國家一級排放標準。
文檔編號C02F9/10GK102992555SQ20131001618
公開日2013年3月27日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者孫國梁 申請人:黑龍江鑫達晟機械科技有限公司