一种基于能量梯级利用的高盐有机废水蒸发方法及装置与流程

1.本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种基于能量梯级利用的高盐有机废水蒸发方法及装置。


背景技术：

2.高盐有机废水主要来源为石油化工、煤化工、医药、印染等生产过程以及其他废水处理过程如电渗析（ed）、纳滤膜（nf）、反渗透（ro）等。此类废水还有大量的游离态无机离子，此外，通常还含有大量的有机组分。且由于来源不同，各种高盐有机废水的成分复杂多变，增加了处理工艺的工况变化，同时增加了此类废水的处理难度。
3.目前，高盐有机废水的处理方法主要为膜法、热法、耦合技术。膜法最关键的是其工业生产的成本，膜的经常性跟换是其发展受限的主要原因。热法采用间接换热方式时，存在很严重的结垢问题，且系统无法长时间稳定运行。耦合技术是多个技术的组合，工艺流程长，系统复杂，大大增加了维修的难度。直接接触蒸发无间壁传热，不怕结垢，工艺稳定，可长时间稳定运行。
4.直接接触蒸发可对沼气、填埋气等资源化利用，所需能耗低，降低运行成本，设备操作及维护简单，处理工艺简单，流程短，所需成本低。
5.传统直接接触蒸发工艺的余热浪费严重，且蒸发过程中烟气夹带液滴现象严重，导致冷凝液中cod，氨氮等含量上升。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于解决在处理高盐有机废水时的能耗过大问题，基于已有的技术，提出了一种基于能量梯级利用的高盐有机废水蒸发方法及装置。该工艺可将燃烧室产生的高温烟气经高温蒸发设备后的余热充分利用，降低了系统的能耗，减小了系统运行的成本。
7.为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种基于能量梯级利用的高盐有机废水蒸发方法，包括以下步骤：（1）高盐有机废水两级串联蒸发，具体包括以下子步骤：（1.1）高盐有机废水进入低温蒸发设备中，经第一循环泵输送，低温蒸发设备中的废水进入第一换热器进行预热，由第一换热器上第三排液口排出，再返回低温蒸发设备中，进行初级蒸发；（1.2）初级蒸发产生的初级浓缩液由低温蒸发设备上的第一排液口排出，经第二循环泵输送至高温蒸发设备中进行二级蒸发；二级蒸发产生的二级浓缩液由高温蒸发设备上第二排液口排出，通过固液分离设备分离后，上层清液经第三循环泵输送返回低温蒸发设备中再次进行初级蒸发；（2）高温烟气能量梯级利用，具体包括以下子步骤：（2.1）可燃气体和助燃气体进入高温蒸发设备上的燃烧器，在燃烧室内燃烧，产生
高温烟气送入高温蒸发设备中，与高温蒸发设备内的初级浓缩液进行鼓泡式直接接触换热，蒸发浓缩初级浓缩液；（2.1）烟气和蒸气的混合气体由高温蒸发设备上方的第一排气口排出，进入第一分离器，分离出混合气体中夹带的液滴，分离后的液滴经第一回流管送回高温蒸发设备中蒸发浓缩，混合气体进入第一换热器，通过一次换热，预热低温蒸发设备中的废水；（2.2）一次换热后产生的冷凝水排出第一换热器，一次换热后的低温混合气体由第一换热器的第二排气口排出，通过第二换热器的第二进气口进入第二换热器，通过二次换热，预热空气；二次换热后产生的冷凝水排出第二换热器，二次换热后的低温混合气排出第二换热器；（2.3）第二换热器中预热的空气进入低温蒸发设备中，与低温蒸发设备内废水进行鼓泡式直接接触换热，初步蒸发浓缩废水；空气和蒸气的混合气体由低温蒸发设备上方的第二排气口排出，进入第二分离器，分离出混合气体中夹带的液滴，分离后的液滴经第二回流管送回低温蒸发设备中蒸发浓缩，混合气体进入第二换热器，通过换热，预热空气；换热后产生的冷凝水排出第二换热器，换热后的低温混合气排出第二换热器。
8.所述步骤（2.1）中，从高温蒸发设备的第一排气口排出的烟气温度为70~90℃。所述步骤（1.1）中，经过第一换热器预热后，低温蒸发设备中废水温度为50~55℃。
9.所述步骤（2.2）中，第一换热器上第二排气口的排气温度为53~58℃；经过第二换热器预热后，空气的温度为38~42℃，第二换热器的排气温度为43~48℃。
10.所述步骤（2.3）中，低温蒸发设备的第二排气口排出气体的温度为47~52℃。
11.本发明进一步公开了一种基于能量梯级利用的高盐有机废水蒸发装置，包括：低温蒸发设备，其包括：第一蒸发室以及设置在所述第一蒸发室上的：第一进料口，设置在第一蒸发室顶部一侧；第一排液口，位于第一蒸发室最底部；第三进料口，设置在第一蒸发室顶部且临近所述第一进料口；第二排气口，设置在第一蒸发室顶部另一侧；鼓泡室，设置在第一蒸发室中央，下端伸入第一蒸发室底部，鼓泡室下部为布气鼓泡结构；高温蒸发设备，其包括：第二蒸发室以及设置在所述第二蒸发室上的：第二进料口，设置在第二蒸发室顶部一侧；第二排液口，位于第二蒸发室最底部；燃烧器，设置在第二蒸发室顶部中央；燃烧室，设置在所述燃烧器底部且位于第二蒸发室内部，燃烧室的底部为布气鼓泡结构；第一排气口，设置在第二蒸发室顶部另一侧；第四进料口，设置在第二蒸发室顶部且临近所述第二进料口；第一换热器，包括进液口、第三排液口、第一进气口、第二排气口；
5燃烧室，5-6第一排气口；6第一固液分离设备，7调节罐，8第二固液分离设备，9第三循环泵，10第一分离器，11第一回流管；12第二换热器，12-1第二进气口，12-2第三排气口，12-3空气进口 12-4空气出口13第二分离器，14第二回流管。
具体实施方式
19.下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，以使本领域技术人员能够对本发明的技术方案有更加清楚的理解。
20.实施例：对照图1一种连续处理高盐有机废水的装置，包括低温蒸发设备1、第一循环泵2、第二循环泵4、第三循环泵9、第一换热器3、第二换热器12、高温蒸发设备5、第一固液分离设备6、调节罐7、第二固液分离设备8、第一分离器10、第二分离器13、第一回流管11、第二回流管14；所述的低温蒸发设备1，其特征在于包括第一进料口1-1、第一蒸发室1-2、第一排液口1-3、第三进料口1-4、第二排气口1-5、鼓泡室1-6，其中鼓泡室1-6)下部为布气鼓泡结构；所述的高温蒸发设备，其特征在于包括第二进料口5-1、第二蒸发室5-2、第二排液口5-3、燃烧器5-4、燃烧室5-5、第一排气口5-6、第四进料口5-7，其中燃烧室5-5下部为布气鼓泡结构；所述第一换热器，包括进液口3-1、第三排液口3-2、第一进气口3-3、第二排气口3-4；所述第二换热器其特征在于包括第二进气口12-1、排气口12-2、空气进口12-3、空气出口12-4。
21.所述第一排液口1-3通过第二循环泵4管路连接第二进料口5-1；所述第一排气口5-6通过第一分离器10管路连接第一换热器3的进气口3-1；所述第一换热器5的第二排气口3-4管路连接第二换热器12的第二进气口12-1；所述第一蒸发室1-2通过第一循环泵2与第一换热器3管路连接，形成闭合回路；所述第二排气口1-5通过第二分离器13管路连接第二换热器12的第二进气口12-1；所述第二排液口5-3通过第一固液分离设备6、调节罐7、第二固液分离设备8与第三循环泵9管路连接，所述第三进料口1-4通过管路与第三循环泵9连接。
22.所述第一分离器10通过第一回流管11与第二蒸发室5-2管路连接，所述第二分离器13通过第二回流管14与第一蒸发室1-2管路连接。
23.采用本技术的装置，进行连续化处理高浓度有机废水的工艺步骤如下：（1）高盐有机废水两级串联蒸发：（1.1）高盐有机废水由第一进料口1-1进入低温蒸发设备1的第一蒸发室1-2中；经第一循环泵2输送，第一蒸发室1-2中的废水通过进液口3-1进入第一换热器3进行预热，由第三排液口3-2排出，再返回第一蒸发室1-2中，进行初级蒸发；（1.2）初级蒸发产生的初级浓缩液由第一排液口1-3排出，经第二循环泵4输送至第二进料口5-1，进入高温蒸发设备5的第二蒸发室5-2中，进行二级蒸发；二级蒸发产生的二级浓缩液由第二排液口5-3排出，进入第一固液分离设备6，液固分离后排出盐泥，上层清液进入调节罐7中，进行混凝除硬；混凝除硬后的液固混合物进入第二固液分离设备8，液固分离后排出盐泥，上层清液经第三循环泵9输送，通过第三进料口1-4返回低温蒸发设备2 的第一蒸发室1-2中进行初级蒸发。
24.（2）高温烟气能量梯级利用：（2.1）可燃气体和助燃气体进入燃烧器5-4，在燃烧室5-5内燃烧，产生高温烟气送入高温蒸发设备5的第二蒸发室5-2中，与第二蒸发室5-2内的初级浓缩液进行鼓泡式直接接触换热，蒸发浓缩初级浓缩液；烟气和蒸气的混合气体由第二蒸发室5-2上方的第一排气口5-6排出，进入第一分离器10，分离出混合气体中夹带的液滴，分离后的液滴经回流管11送回第二蒸发室5-2中蒸发浓缩，混合气体通过第一进气口3-3进入第一换热器3，通过一次换热，预热第一蒸发室1-2中的废水；（2.2）一次换热后产生的冷凝水排出第一换热器3，一次换热后的低温混合气体由第一换热器3的第二排气口3-4排出，通过第二换热器的第二进气口12-1进入第二换热器12，通过二次换热，预热空气；（2.3）二次换热后产生的冷凝水排出第二换热器12，二次换热后的低温混合气排出第二换热器12；第二换热器12中预热的空气进入低温蒸发设备1的第一蒸发室1-2中，与第一蒸发室1-2内废水进行鼓泡式直接接触换热，初步蒸发浓缩废水；空气和蒸气的混合气体由第一蒸发室1-2上方的第二排气口1-5排出，进入第二分离器13，分离出混合气体中夹带的液滴，分离后的液滴经第二回流管14送回第一蒸发室1-2中蒸发浓缩，混合气体进入第二换热器12，通过换热，预热空气；换热后产生的冷凝水排出第二换热器12，换热后的低温混合气排出第二换热器12。
25.工艺及设备的启动：高盐有机废水从高温蒸发设备5的第四进料口5-7加入到第二蒸发室5-2中，从低温蒸发设备1的第一进料口1-1加入到第一蒸发室1-2中，同时燃烧器5-4开始工作，将第二蒸发室5-2上方燃烧室5-5内高温烟气排入第二蒸发室5-2液体中，接着鼓泡而出，将液体蒸气带出，进入第二蒸发室5-2上方的第一排气口5-6，待系统运行稳定，排出的烟气温度为70~90℃，排气管路中设有分离器，烟气经第一分离器10后进入第一换热器3；待第二蒸发室5-2运行稳定,即蒸发室内压力稳定，或者排气温度在70~90℃时），开启第一循环泵2，使第一分离器10排出的烟气与第一蒸发室1-2内的高盐有机废水进行换热，将热量传递给第一蒸发室1-2中废水，待运行稳定，即第一蒸发室1-2内废水温度为50~55℃时，接着，换热器3换热后的低温烟气从第二排气口3-4排出，温度为53~58℃，与第一蒸发室1的排气经过第二分离塔13后的气体混合，第一蒸发室1的第二排气口1-5排气温度为47~52℃，混合气体与进入第一蒸发室1-2的常温空气通过第二换热器12进行换热，加热后的空气进入第一蒸发室1-2的废水中，进行低温蒸发，且第一蒸发室外、第二蒸发室外加保温材料，防止热量散失，高盐有机废水经低温蒸发设备1初步处理后，经低温蒸发设备1下部第一排液口1-3排出，通过第二循环泵4，使预处理后的初级浓缩液再次进入高温蒸发设备5进一步处理。
26.废水经高温蒸发设备5处理后从第二排液口5-3排出，进入第一固液分离设备6，进行初步固液分离后进入调节罐7中，进行混凝除硬；混凝除硬后的液固混合物进入第二固液分离设备8，液固分离后排出盐泥，上层清液经第三循环泵9输送，通过第三进料口1-4返回低温蒸发设备2的第一蒸发室1-2中进行初级蒸发。
27.工艺及设备的稳定运行，即温度波动小或者蒸发室压力基本稳定：
高盐有机废水从低温蒸发设备1的第一进料口1-1加入到第一蒸发室1-2中，高盐有机废水经低温蒸发设备1初步处理后，经低温蒸发设备1下部第一排液口1-3排出，通过第二循环泵4，使预处理后的初级浓缩液再次进入高温蒸发设备5进一步处理。
28.废水经高温蒸发设备5处理后从第二排液口5-3排出，进入第一固液分离设备6，进行初步固液分离后进入调节罐7中，进行混凝除硬；混凝除硬后的液固混合物进入第二固液分离设备8，液固分离后排出盐泥，上层清液经第三循环泵9输送，通过第三进料口1-4返回低温蒸发设备2的第一蒸发室1-2中进行初级蒸发。