本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)，特別涉及一種高鹽廢水的機(jī)械蒸汽再壓縮的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
高鹽廢水除了含有有機(jī)污染物外，還含有大量的無機(jī)鹽，如Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等。采用常規(guī)的生物處理技術(shù)來處理高鹽廢水時(shí)，一般需要對該類廢水進(jìn)行稀釋，會造成極大的水資源浪費(fèi)。而采用多效蒸發(fā)工藝，不僅消耗大量的蒸汽，也需要消耗大量的冷卻水對二次蒸汽進(jìn)行冷卻，這樣低品位的二次蒸汽的大量潛熱被白白浪費(fèi)掉了，也增加了冷卻水的費(fèi)用。
機(jī)械蒸汽再壓縮(Mechanical Vapor Recompression，MVR)技術(shù)，是目前國內(nèi)外蒸發(fā)領(lǐng)域最先進(jìn)最節(jié)能的技術(shù)。其原理是將蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)過壓縮，使其溫度、壓力上升，焓值增加，這樣經(jīng)過壓縮后的蒸汽可以直接用作為物料的加熱源。被提高熱能的二次蒸汽回到蒸發(fā)室進(jìn)行加熱，以達(dá)到循環(huán)利用二次蒸汽的潛能，從而可以不需要外部生蒸汽，依靠蒸發(fā)器自循環(huán)來實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)濃縮的目的。
現(xiàn)在雖然已經(jīng)公開了很多采用機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，但是普遍只有蒸汽壓縮機(jī)用于蒸發(fā)器的供熱，而往往對結(jié)晶部分沒有供熱，這容易導(dǎo)致結(jié)晶效果不好，晶粒過小等問題。公開號為CN103007553A的發(fā)明專利提供了一種機(jī)械蒸汽再壓縮連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)及方法，該方法采用了兩個(gè)機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)，分別對蒸發(fā)器和結(jié)晶器的二次蒸汽進(jìn)行壓縮，但兩個(gè)機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)設(shè)備成本高，工藝復(fù)雜。此外，目前采用機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)進(jìn)行高鹽廢水蒸發(fā)結(jié)晶的處理方法普遍存在運(yùn)行成本高，結(jié)晶鹽品質(zhì)低的缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉、工藝穩(wěn)定、利于連續(xù)性生產(chǎn)，并且結(jié)晶鹽品質(zhì)高的高鹽廢水的機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明所述的一種高鹽廢水的機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，其特征在于，包括原料罐、第一預(yù)熱器、第二預(yù)熱器、MVR蒸發(fā)器、氣液分離器、壓縮機(jī)、第一循環(huán)泵、冷凝液罐、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器、第二循環(huán)泵、結(jié)晶器、離心機(jī)和蒸汽發(fā)生器；
所述原料罐、第一預(yù)熱器、第二預(yù)熱器和MVR蒸發(fā)器通過管路依次連接；
所述MVR蒸發(fā)器的氣液混合物出口連接氣液分離器的入口，MVR蒸發(fā)器的濃縮液出口和氣液分離器的濃縮液出口通過三通與第一循環(huán)泵的入口連接，第一循環(huán)泵的出口通過三通分別連接MVR蒸發(fā)器的濃縮液進(jìn)口和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的濃縮液進(jìn)口；
所述強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的濃縮液出口連接結(jié)晶器的入口，結(jié)晶器的母液出口連接第二循環(huán)泵的入口，第二循環(huán)泵的出口連接強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的濃縮液進(jìn)口；結(jié)晶器的晶漿出口連接離心機(jī)的入口，離心機(jī)的母液出口連接至強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的濃縮液進(jìn)口；
所述氣液分離器的蒸汽出口和結(jié)晶器的蒸汽出口分別連接壓縮機(jī)的入口，壓縮機(jī)的出口分別連接MVR蒸發(fā)器和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的蒸汽入口；
所述MVR蒸發(fā)器的冷凝液出口和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的冷凝液出口通過三通與冷凝液罐的入口連接，冷凝液罐中的不凝蒸汽進(jìn)入第一預(yù)熱器后排出，冷凝液罐中的冷凝液進(jìn)入第二預(yù)熱器后排出；
所述MVR蒸發(fā)器的蒸汽入口還連接有蒸汽發(fā)生器。
上述第一預(yù)熱器和第二預(yù)熱器均為熱交換器。
本發(fā)明系統(tǒng)在所述MVR蒸發(fā)器之前設(shè)置第一預(yù)熱器和第二預(yù)熱器，二次蒸汽在MVR蒸發(fā)器和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器中被冷卻形成冷凝液和不凝蒸汽，冷凝液和不凝蒸汽排至冷凝液箱，冷凝液箱中的不凝蒸汽進(jìn)入第一預(yù)熱器對料液進(jìn)行預(yù)熱，冷凝液箱中的冷凝液進(jìn)入第二換熱器對物料進(jìn)行再次預(yù)熱，充分利用熱量，節(jié)能環(huán)保。
本發(fā)明系統(tǒng)中，所述的MVR蒸發(fā)器的作用是將高鹽廢水料液蒸發(fā)，產(chǎn)生大量的氣液混合物和濃縮液。氣液分離器的作用是將MVR蒸發(fā)器產(chǎn)生的氣液混合物進(jìn)行氣液分離，得到濃縮液和二次蒸汽。
為了提高結(jié)晶鹽的品質(zhì)，本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)置了強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器、結(jié)晶器和循環(huán)泵，其中，強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器將濃縮液繼續(xù)蒸發(fā)，產(chǎn)生含有結(jié)晶鹽的濃縮液；結(jié)晶器為結(jié)晶鹽的成長提供平穩(wěn)的條件，同時(shí)將含有結(jié)晶鹽的濃縮液分離得到晶漿、母液和二次蒸汽。上述設(shè)置為晶體的生長提供了平穩(wěn)的條件，能夠生長出顆粒較大而均勻的晶體，適宜于連續(xù)操作。
所述氣液分離器和結(jié)晶器的二次蒸汽經(jīng)過壓縮成過熱蒸汽后，溫度、壓力升高，熱焓值增加，繼續(xù)作為MVR蒸發(fā)器和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的熱源，環(huán)保節(jié)能。
所述MVR蒸發(fā)器分為上、下兩個(gè)區(qū)域，上部區(qū)域設(shè)置換熱管束，下部區(qū)域?yàn)闅庖夯旌鲜?，混合室?nèi)設(shè)置有擋板。
進(jìn)一步的，上部區(qū)域設(shè)置換熱管束，物料被二次蒸汽加熱產(chǎn)生氣液混合物和濃縮液，同時(shí)二次蒸汽被冷卻形成冷凝液；下部區(qū)域?yàn)闅庖夯旌鲜遥旌鲜覂?nèi)設(shè)置擋板，用于氣液的初步分離。
為了進(jìn)一步提高氣液分離效率，所述氣液分離器內(nèi)設(shè)置折流擋板、絲網(wǎng)除沫器和燒結(jié)金屬過濾器。優(yōu)選的，所述絲網(wǎng)除沫器的過濾精度為100～200μm，所用燒結(jié)金屬過濾器的過濾精度為30～50μm，氣液分離效率可達(dá)到98％以上。
為了進(jìn)一步提高氣液分離效率，所述結(jié)晶器內(nèi)設(shè)置絲網(wǎng)除沫器。優(yōu)選的，所述絲網(wǎng)除沫器的過濾精度為100～200μm，氣液分離效率可達(dá)到95％以上。
所述MVR蒸發(fā)器和氣液分離器均設(shè)有液位計(jì)，下部的濃縮液出口均設(shè)有自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，分別控制MVR蒸發(fā)器和氣液分離器的液位。
所述第一循環(huán)泵的出口與MVR蒸發(fā)器的濃縮液進(jìn)口直接連通，所述第一循環(huán)泵的出口與強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的濃縮液進(jìn)口之間設(shè)有自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
所述系統(tǒng)還包括原料泵，置于原料罐和第一預(yù)熱器之間。
所述系統(tǒng)還包括冷凝液泵，置于冷凝液罐和第二預(yù)熱器之間。
所述系統(tǒng)還包括出鹽泵，置于結(jié)晶器和離心機(jī)之間。
所述系統(tǒng)還包括母液罐和母液泵，置于離心機(jī)和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器之間。
所述系統(tǒng)還包括清水罐和清水泵，清水罐連接清水泵，然后與蒸汽發(fā)生器相連接。
利用上述系統(tǒng)進(jìn)行高鹽廢水的機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶的方法，包括：
存儲在原料罐內(nèi)的高鹽廢水經(jīng)第一預(yù)熱器和第二預(yù)熱器加熱后升溫至80～90℃，進(jìn)入MVR蒸發(fā)器，進(jìn)行反復(fù)蒸發(fā)濃縮，得到氣液混合物以及濃縮液，其中氣液混合物進(jìn)入氣液分離器內(nèi)進(jìn)行氣液分離，在氣液分離器中得到濃縮液和二次蒸汽；
將MVR蒸發(fā)器和氣液分離器產(chǎn)生的濃縮液經(jīng)第一循環(huán)泵引入MVR蒸發(fā)器繼續(xù)蒸發(fā)，由于MVR蒸發(fā)器和氣液分離器下部設(shè)置有液位計(jì)和調(diào)節(jié)閥門，可維持一定的濃縮液液位，當(dāng)濃縮液達(dá)到接近飽和濃度的預(yù)定值時(shí)，打開第一循環(huán)泵和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器之間的自動(dòng)閥門，將接近飽和的濃縮液通過第一循環(huán)泵引入強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器進(jìn)行再次蒸發(fā)濃縮，之后進(jìn)入結(jié)晶器，在結(jié)晶器中分離得到母液、晶漿和二次蒸汽，其中母液經(jīng)第二循環(huán)泵返回強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)繼續(xù)蒸發(fā)，將晶漿進(jìn)引入離心機(jī)離心，將離心后的結(jié)晶鹽回收，得到的母液再次進(jìn)入強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器繼續(xù)蒸發(fā)；
將氣液分離器和結(jié)晶器的二次蒸汽通過壓縮機(jī)壓縮后再次進(jìn)入MVR蒸發(fā)器和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器進(jìn)行加熱；
將強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器和MVR蒸發(fā)器中冷卻形成的冷凝液和不凝蒸汽導(dǎo)入冷凝液罐，其中，不凝蒸汽進(jìn)入第一預(yù)熱器、冷凝液進(jìn)入第二預(yù)熱器分別對料液進(jìn)行預(yù)熱；
初始系統(tǒng)啟動(dòng)及蒸汽溫度不足時(shí)，啟動(dòng)蒸汽發(fā)生器補(bǔ)充新鮮蒸汽。
本發(fā)明的方法是將高鹽廢水經(jīng)過兩級預(yù)熱后，送入MVR蒸發(fā)器中進(jìn)行循環(huán)的蒸發(fā)濃縮，并在氣液分離器中分離得到接近飽和的濃縮液和二次蒸汽。將接近飽和的濃縮液輸送至強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器中進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮，并在結(jié)晶器中分離得到晶漿、母液和二次蒸汽。將晶漿輸送至離心機(jī)進(jìn)行離心處理，分別得到結(jié)晶鹽與母液，母液匯合后重復(fù)進(jìn)入強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器中蒸發(fā)濃縮。將兩次分離得到的二次蒸汽共同壓縮作為熱源，再次引入到MVR蒸發(fā)器和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)其潛熱的利用。
有益效果：采用本發(fā)明所述的高鹽廢水機(jī)械蒸汽再壓縮的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)及方法，具有如下有益效果：(1)本發(fā)明僅需要一個(gè)機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)就可以為MVR蒸發(fā)器和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器提供二次蒸汽作為加熱熱源，建造成本較低；(2)充分實(shí)現(xiàn)了二次蒸汽的能量回收，蒸發(fā)和結(jié)晶產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)壓縮后送到MVR蒸發(fā)器和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器當(dāng)作加熱蒸汽使用，非常節(jié)能；(3)設(shè)置了兩級預(yù)熱器，分別利用二次蒸汽凝結(jié)形成的冷凝液和不凝蒸汽作為熱源，對高鹽廢水進(jìn)料進(jìn)行預(yù)熱，可進(jìn)一步節(jié)能，同時(shí)省卻了二次蒸汽的冷卻系統(tǒng)；(4)本發(fā)明設(shè)置強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器、結(jié)晶器和循環(huán)泵，為晶體的生長提供了平穩(wěn)的條件，能夠生長出顆粒較大而均勻的晶體，從而結(jié)晶品質(zhì)得以穩(wěn)定控制。綜上所述，本發(fā)明提供的高鹽廢水機(jī)械蒸汽再壓縮的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)及方法，工藝合理，成本低廉，工藝穩(wěn)定，利于連續(xù)性生產(chǎn)，結(jié)晶鹽的品質(zhì)高，同時(shí)達(dá)到了很好的節(jié)能效果。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖中：1、原料罐；2、原料泵；3、第一預(yù)熱器；4、第二預(yù)熱器；5、MVR蒸發(fā)器；6、氣液分離器；7、壓縮機(jī)；8、第一循環(huán)泵；9、冷凝液泵；10、冷凝液罐；11、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器；12、第二循環(huán)泵；13、結(jié)晶器；14、出鹽泵；15、離心機(jī)；16、母液罐；17、母液泵；18、清水罐；19、清水泵；20、蒸汽發(fā)生器；21、真空泵。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作出詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
一種高鹽廢水的機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)：
包括原料罐1、原料泵2、第一預(yù)熱器3、第二預(yù)熱器4、MVR蒸發(fā)器5、氣液分離器6、壓縮機(jī)7、第一循環(huán)泵8、冷凝液泵9、冷凝液罐10、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器11、第二循環(huán)泵12、結(jié)晶器13、出鹽泵14、離心機(jī)15、母液罐16、母液泵17、清水罐18、清水泵19、蒸汽發(fā)生器20和真空泵21；
所述原料罐1連接原料泵2的入口，原料泵2的出口通過管道依次連接第一預(yù)熱器3和第二預(yù)熱器4，第二預(yù)熱器4的料液出口連接MVR蒸發(fā)器5的料液進(jìn)口；
所述MVR蒸發(fā)器5的氣液混合物出口連接氣液分離器6的入口，MVR蒸發(fā)器5濃縮液的出口和氣液分離器6濃縮液的出口通過三通與第一循環(huán)泵8的入口連接，第一循環(huán)泵8的出口通過三通分別連接MVR蒸發(fā)器5的濃縮液進(jìn)口和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器11的濃縮液進(jìn)口；其中，MVR蒸發(fā)器5濃縮液的出口和氣液分離器6濃縮液的出口設(shè)置有液位計(jì)和自動(dòng)閥門V1和V2，第一循環(huán)泵8與強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器11之間設(shè)置有自動(dòng)閥門V4；
所述強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器11的濃縮液出口連接結(jié)晶器13的入口，結(jié)晶器13的母液出口連接第二循環(huán)泵12的入口，第二循環(huán)泵12的出口連接強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器11的濃縮液進(jìn)口，結(jié)晶器13的晶漿出口連接出鹽泵14的入口，出鹽泵14的出口連接離心機(jī)15的入口；
所述離心機(jī)15的母液出口連接母液罐16的入口，母液罐16的出口連接母液泵17的入口，母液泵17的出口連接強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器11的濃縮液進(jìn)口；
所述氣液分離器6的蒸汽出口和結(jié)晶器13的蒸汽出口分別連接壓縮機(jī)7的入口，壓縮機(jī)7的出口分別連接MVR蒸發(fā)器5的蒸汽入口和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器11的蒸汽入口；
所述MVR蒸發(fā)器5的冷凝液出口和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器11的冷凝液出口通過三通與冷凝液罐10的入口連接，冷凝液罐10中的不凝蒸汽進(jìn)入第一預(yù)熱器3，通過真空泵21抽出，冷凝液罐10中的冷凝液經(jīng)過冷凝液泵9進(jìn)入第二換熱器4后排出；
所述清水罐18連接清水泵19，清水泵19的出口連接蒸汽發(fā)生器20，蒸汽發(fā)生器20的出口連接MVR蒸發(fā)器5的蒸汽入口；蒸汽發(fā)生器20和MVR蒸發(fā)器5之間設(shè)置有閥門V3。
另外，上述MVR蒸發(fā)器5分為上、下兩個(gè)區(qū)域，上部區(qū)域設(shè)置換熱管束，下部區(qū)域?yàn)闅庖夯旌鲜遥旌鲜覂?nèi)設(shè)置有擋板；上述氣液分離器6內(nèi)設(shè)置折流擋板、絲網(wǎng)除沫器和燒結(jié)金屬過濾器，其中，絲網(wǎng)除沫器的過濾精度為100～200μm，所用燒結(jié)金屬過濾器的過濾精度為30～50μm，氣液分離效率可達(dá)到98％以上；上述結(jié)晶器13內(nèi)設(shè)置絲網(wǎng)除沫器，過濾精度為100～200μm，氣液分離效率可達(dá)到95％以上。
實(shí)施例2
利用實(shí)施例所述系統(tǒng)進(jìn)行高鹽廢水的機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶的方法，包括：
原料罐1中的高鹽廢水經(jīng)過原料泵2輸送至第一預(yù)熱器3，在第一預(yù)熱器3中與不凝蒸汽進(jìn)行熱交換升溫，之后再進(jìn)入第二預(yù)熱器4與冷凝液進(jìn)行熱交換升溫，在冷凝液的換熱作用下升溫至80～90℃；
升溫后的熱料液進(jìn)入MVR蒸發(fā)器5，在MVR蒸發(fā)器5中與壓縮機(jī)7壓縮后的二次蒸汽進(jìn)行換熱，達(dá)到蒸發(fā)溫度形成大量的氣液混合物和濃縮液，其中氣液混合物進(jìn)入氣液分離器6內(nèi)進(jìn)行氣液分離，在氣液分離器6中得到濃縮液和二次蒸汽；
MVR蒸發(fā)器5和氣液分離器6的下部濃縮液經(jīng)過第一循環(huán)泵8進(jìn)入MVR蒸發(fā)器5繼續(xù)蒸發(fā)；MVR蒸發(fā)器5和氣液分離器6的下部均設(shè)置有液位計(jì)和自動(dòng)閥門V1和V2，可自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門V1和V2的開度來維持MVR蒸發(fā)器5和氣液分離器6中的液位；當(dāng)濃縮液達(dá)到接近飽和濃度的預(yù)定值，打開自動(dòng)閥門V4將接近飽和的濃縮液通過第一循環(huán)泵8引入強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器11進(jìn)行再次蒸發(fā)濃縮，之后進(jìn)入結(jié)晶器13結(jié)晶分離得到晶漿、母液和二次蒸汽；
將氣液分離器6和結(jié)晶器13的二次蒸汽引入壓縮機(jī)7，壓縮成過熱蒸汽，再送入MVR蒸發(fā)器5和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器11作為加熱能源循環(huán)利用；二次蒸汽在MVR蒸發(fā)器5和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器11冷卻形成的冷凝液和不凝蒸汽輸出至冷凝液罐10，其中冷凝液經(jīng)冷凝液泵9輸送至第二預(yù)熱器4作為加熱能源，不凝蒸汽輸送至第一預(yù)熱器3對作為加熱能源，并通過真空泵21抽出；
晶漿經(jīng)過出鹽泵14進(jìn)入離心機(jī)15離心，將離心后的結(jié)晶鹽回收，得到的母液進(jìn)入母液罐16，經(jīng)過母液泵17再次輸送至強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器11進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，而后返回結(jié)晶器13繼續(xù)進(jìn)行結(jié)晶分離；
初始啟動(dòng)及蒸汽溫度不足時(shí)，啟動(dòng)清水泵19、蒸汽發(fā)生器20和自動(dòng)閥門V3進(jìn)行補(bǔ)充新鮮蒸汽。
采用上述方案，本工藝對高鹽廢水進(jìn)行MVR工藝處理，分離出鹽，本處理工藝所需條件低，能夠連續(xù)生產(chǎn)，大幅度提高生產(chǎn)效率，大幅降低了生產(chǎn)成本。