申请日2018.02.22
公开(公告)日2018.10.02
IPC分类号C02F9/10; C02F1/12; C02F1/16
摘要
本发明涉及高盐废水处理技术领域，解决了现有技术对高盐废水无法有效处理、能耗高、分离效果差、成本高等问题。本发明的高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备中，蒸发单元和冷凝单元组成循环气体回路，根据循环气体在不同温度含湿量不同的原理，经余热加热后的高盐废水在蒸发单元内对循环气体加湿，在冷凝单元内对循环气体携带的水蒸气强制冷凝回收，采用蒸发冷凝交替循环进行，实现盐水分离。本发明的盐水分离效果好，低质余热利用充分，能耗低，降低了处理成本;回收水质高，可达蒸馏标准，回收的结晶盐可资源化利用，实现了零排放;避免了结垢和高温腐蚀。
权利要求书
1.一种低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备，其特征在于包括：
蒸发器(105)、
发生器(102)，
吸收器(101)，
节流阀(104)，
冷凝器(103)，
工质泵(106)，
进水端余热加热器(2)，
喷淋装置(3)，
布液器(5)，
填料层(6)，
收水器(12)，
浓缩池(8)，
其中：
输入的余热在发生器(102)中加热工质对，蒸发出制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入冷凝器(103)中被高盐废水冷却凝结成液体，再进入节流阀(104)中降压后进入蒸发器(105)蒸发吸热产生制冷效应，蒸发出的制冷剂蒸汽进入吸收器(101)中被吸收，最后由工质泵(106)加压送入发生器(102)中，完成吸收式制冷循环，
输入的高盐废水依次经冷凝器(103)和进水端余热加热器(2)被引到喷淋装置(3)，其中冷凝器(103)对高盐废水进行预热，换热器(2)用发生器(102)工作后的低质余热对高盐废水加热，实现对余热的梯级利用，
被加热后的高盐废水经喷淋装置(3)和布液器(5)自上而下进入填料层(6)，在重力和表面张力的作用下在填料层(6)的两侧形成薄液膜，与来自自下而上的冷循环气体充分接触，从而在传热驱动势的作用下使高盐废水向循环气体进行显热换热，使循环气体的温度上升，并使循环气体的饱和蒸汽压上升，从而使循环气体中的含湿量上升，高盐废水中的水分向循环气体转移，实现盐水分离，未蒸发的高盐废水进入浓缩池(8)，
吸收器(101)由未蒸发的浓缩高盐废水进行冷却，
来自填料层(6)的含有水蒸气的湿饱和的循环气体自下而上经过蒸发器(105)，蒸发器(105)对循环气体进行降温，使循环气体的温度下降，从而使循环气体中的水蒸气凝结成小水滴，在重力作用下自上而下落入蒸发器(105)下方的收水器(12)，从蒸发器(105)出来的循环气体经风机(13)再次进入填料层(6)。
2.根据权利要求1所述的低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备，其特征在于进一步包括：
结晶物回收部分(9)，用于回收浓缩池(8)中的结晶物。
3.根据权利要求2所述的低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备，其特征在于：
结晶物回收部分(9)根据结晶物自身性质不同，将不同结晶物分别分离出来，以进行资源化利用,
其中，
高盐废水表面的蒸汽压Ps与循环气体中的水蒸气分压力Pv之差Ps-Pv是传质过程的驱动势，在驱动势的作用下，使循环气体的温度上升，并使循环气体的饱和蒸汽压上升，
蒸发器(105)使循环气体的温度从30℃～90℃下降到20℃左右。
4.根据权利要求1所述的低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备，其特征在于进一步包括：
PLC控制部分，包括质量流量检测装置、风量检测装置、温度检测装置、湿度检测装置，用于进行实时监控，
设置在填料层的下方的布风板(7)和进风风帽(14)，用于改善循环气体的气流分布。
5.根据权利要求1所述的低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备，其特征在于：
在蒸发器(105)所在区域或蒸发器(105)附近的区域中布置有多个倒V型的折液板，用于提高水蒸气珠状凝结和膜状凝结;
在蒸发器(105)上方设置有除雾器(11)，用于除去循环空气中携带的凝结水的小液滴;
经过除雾器(11)之后的循环气体由风机(13)送入填料层(6)下方，进入下一个个循环。
6.根据权利要求1-5之一所述的低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备，其特征在于：
所述循环气体所流经的区域为常压封闭的区域;
所述高盐废水流经的区域是密封的。
7.根据权利要求1-5之一所述的低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备，其特征在于进一步包括：
洗涤装置，用于除去循环气体中从高盐废水中带出挥发性的气体。
8.根据权利要求1-5之一所述的低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备，其特征在于：
所述的循环气体为空气、氮气或氦气，根据工程需要需用其中一种。
9.根据权利要求1所述的低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备，其特征在于：
所述的工质对按制冷剂分为氨系、水系、醇系、氟系从中选出的一种。
10.一种低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环方法，其特征在于包括：
使输入的余热在发生器(102)中加热工质对，蒸发出制冷剂蒸汽，
使制冷剂蒸汽进入冷凝器(103)中被高盐废水冷却凝结成液体，再进入节流阀(104)中降压后进入蒸发器(105)蒸发吸热产生制冷效应，
使蒸发出的制冷剂蒸汽进入吸收器(101)中被吸收，再由工质泵(106)加压送入发生器(102)中，完成吸收式制冷循环，
使输入的高盐废水依次经冷凝器(103)和换热器(2)被引到喷淋装置(3)，其中用冷凝器(103)对高盐废水进行预热，通过换热器(2)用发生器(102)工作后的低质余热对高盐废水加热，实现对余热的梯级利用，
使被加热后的高盐废水经喷淋装置(3)和布液器(5)自上而下进入填料层(6)，在重力和表面张力的作用下在填料层(6)的两侧形成薄液膜，与来自自下而上的冷循环气体充分接触，从而在传热驱动势的作用下使高盐废水向循环气体进行显热换热，使循环气体的温度上升，并使循环气体的饱和蒸汽压上升，从而使循环气体中的含湿量上升，高盐废水中的水分向循环气体转移，实现盐水分离，未蒸发的高盐废水进入浓缩池(8)，
用未蒸发的浓缩高盐废水对吸收器(101)进行冷却，
使来自填料层(6)的含有水蒸气的湿饱和的循环气体自下而上经过蒸发器(105)，蒸发器(105)对循环气体进行降温，使循环气体的温度下降，从而使循环气体的水蒸气凝结成小水滴，在重力作用下自上而下落入蒸发器(105)下方的收水器(12)，
用风机(13)使从蒸发器(105)出来的循环气体再次进入填料层(6)。
11.根据权利要求10所述的低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环方法，其特征在于进一步包括：
通过结晶物回收部分(9)回收浓缩池(8)中的结晶物。
12.根据权利要求11所述的低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环方法，其特征在于：
利用结晶物回收部分(9)根据结晶物自身性质不同，将不同结晶物分别分离出来，以进行资源化利用，
其中，
高盐废水表面的蒸汽压Ps与循环气体中的水蒸气分压力Pv之差Ps-Pv是传质过程的驱动势，在驱动势的作用下，使循环气体的温度上升，并使循环气体的饱和蒸汽压上升，
蒸发器(105)使循环气体的温度从30℃～90℃下降到20℃左右。
说明书
低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备和方法
技术领域
本发明涉及低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备和方法，属于高盐废水处理技术领域。
背景技术
在各行各业的工业生产中和人民生活中，有很多方面需要水盐分离，例如大量的工业废水废液和生活污水，以及具有微量放射性的核工业废水中含盐废水处理。但常规的热法处理多效蒸馏、多级闪蒸、压汽蒸馏中存在热源和废水存在间壁式换热，设备容易产生结垢和腐蚀，增大换热热阻，尤其是处理高盐废水时，增加能耗。在膜法处理中，离子交换法要求进水水质高，例如要求高盐废水的含盐量小于300mg/L和含油量小于2mg/L;电渗析除盐效果只能达到50%～90%，不能完全出除去;反渗透技术只能回收高盐废水中75%的水资源，此外25%的浓缩盐水无法处理，而且反渗透膜易污染，处理能力和渗透膜的寿命大大降低。生物法处理中，嗜盐菌的培养难度较大，周期长、参数不易控制，而且生物法处理高盐废水含盐量不能处理10%，存在处理极限。虽然生物处理和物理化学处理相结合的方法，对高盐废水中的污染物进行降解分化处理，处理后的水达标排放，但是这种处理方式成本昂贵，处理效果不理想，对其中具有回收利用价值的污染物，只是进行降解处理没有回收利用造成了资源的极大浪费。
我国可利用余热资源丰富，广泛存在于各行各业工业生产中，其中高品位余热(≥300℃)资源的利用技术已经逐步成熟，但是对低品位余热(60℃～300℃)资源回收利用比较少。低温蒸发是在常压范围相对于高温蒸发、沸腾蒸发的一种方法，采用该方法对高盐废水处理，不仅可以避免高盐废水中水以外的污染物蒸发产生夹带或者发生化学反应，还可以避免对高品位热源要求，实现低品位余热资源的回收利用。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环设备，其特征在于包括：
蒸发器，
发生器，
吸收器，
节流阀，
冷凝器，
工质泵，
进水端余热加热器，
喷淋装置，
布液器，
填料层，
收水器，
浓缩池，
其中：
输入的余热在发生器中加热工质对，蒸发出制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入冷凝器中被高盐废水冷却凝结成液体，再进入节流阀中降压后进入蒸发器蒸发吸热产生制冷效应，蒸发出的制冷剂蒸汽进入吸收器中被吸收，最后由工质泵加压送入发生器中，完成吸收式制冷循环，
输入的高盐废水依次经冷凝器和进水端余热加热器被引到喷淋装置，其中冷凝器对高盐废水进行预热，换热器用发生器工作后的低质余热对高盐废水加热，实现对余热的梯级利用，
被加热后的高盐废水经喷淋装置和布液器自上而下进入填料层，在重力和表面张力的作用下在填料层的两侧形成薄液膜，与来自自下而上的冷循环气体充分接触，从而在传热驱动势的作用下使高盐废水向循环气体进行显热换热，使循环气体的温度上升，并使循环气体的饱和蒸汽压上升，从而使循环气体中的含湿量上升，高盐废水中的水分向循环气体转移，实现盐水分离，未蒸发的高盐废水进入浓缩池，
吸收器由未蒸发的浓缩高盐废水进行冷却，
来自填料层的含有水蒸气的湿饱和的循环气体自下而上经过蒸发器，蒸发器对循环气体进行降温，使循环气体的温度下降，从而使循环气体中的水蒸气凝结成小水滴，在重力作用下自上而下落入蒸发器下方的收水器，从蒸发器出来的循环气体经风机再次进入填料层。
根据本发明的一个进一步的方面，提供了一种低质余热驱动高盐废水盐水分离全回收的蒸发冷凝循环方法，其特征在于包括：
使输入的余热在发生器中加热工质对，蒸发出制冷剂蒸汽，
使制冷剂蒸汽进入冷凝器中被高盐废水冷却凝结成液体，再进入节流阀中降压后进入蒸发器蒸发吸热产生制冷效应，
使蒸发出的制冷剂蒸汽进入吸收器中被吸收，再由工质泵加压送入发生器中，完成吸收式制冷循环，
使输入的高盐废水依次经冷凝器和换热器被引到喷淋装置，其中用冷凝器对高盐废水进行预热，通过换热器用发生器工作后的低质余热对高盐废水加热，实现对余热的梯级利用，
使被加热后的高盐废水经喷淋装置和布液器自上而下进入填料层，在重力和表面张力的作用下在填料层的两侧形成薄液膜，与来自自下而上的冷循环气体充分接触，从而在传热驱动势的作用下使高盐废水向循环气体进行显热换热，使循环气体的温度上升，并使循环气体的饱和蒸汽压上升，从而使循环气体中的含湿量上升，高盐废水中的水分向循环气体转移，实现盐水分离，未蒸发的高盐废水进入浓缩池，
用未蒸发的浓缩高盐废水对吸收器进行冷却，
使来自填料层的含有水蒸气的湿饱和的循环气体自下而上经过蒸发器，蒸发器对循环气体进行降温，使循环气体的温度下降，从而使循环气体的水蒸气凝结成小水滴，在重力作用下自上而下落入蒸发器下方的收水器，
使从蒸发器出来的循环气体再次进入填料层。
