一种高盐高氮废水处理装置的制作方法

1.本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种高盐高氮废水处理装置。


背景技术：

2.贵金属加工产生的废水中总氮包含氨氮、有机氮、硝态氮，故酸洗硝酸废水中的硝态氮含量较高，总氮浓度达到40000mg/l，但cod、bod5低，且含有cu、hg、pb等重金属污染物质，所以贵金属加工产生的废水属于高盐高氮废水，现有污水处理系统占地面积大、含盐量仍然较高，无法达到环保排放标准。


技术实现要素：

3.为此，本发明提供一种高盐高氮废水处理装置，以解决现有技术中高盐高氮废水难以处理、处理系统占地面积大的问题。
4.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.该高盐高氮废水处理装置包括气浮预处理装置和mvr蒸发器，所述mvr蒸发器包括压缩机、分离器、板式换热器和循环泵，所述压缩机的进气口连接所述分离器的上部，所述压缩机的排气口连接所述板式换热器的蒸汽入口，所述分离器的下端连接所述板式换热器的冷废水入口，所述板式换热器的热废水出口连接所述分离器的中部，所述循环泵连接在所述板式换热器与所述分离器之间，所述气浮预处理装置的出水口通过废水输送管连接所述分离器。
6.进一步地，所述板式换热器的冷凝水出口连接有一个蒸馏水罐，所述蒸馏水罐的出水口连接有蒸馏水管，所述蒸馏水管与所述废水输送管之间设有废水预热器。
7.进一步地，所述循环泵连接在所述分离器下端与所述板式换热器的冷废水入口之间。
8.进一步地，所述板式换热器的换热板片上设有若干湍流凹槽。
9.进一步地，所述气浮预处理装置包括预处理水箱，在所述预处理水箱内通过分区隔板分隔为混气区和气浮区，所述混气区内设有进气管，所述气浮区的上侧设有刮渣器。
10.进一步地，所述预处理水箱内还通过分区隔板分隔有混凝区和絮凝区，所述混凝区、所述絮凝区、所述混气区和所述气浮区沿废水流动方向依次设置，所述混凝区与所述絮凝区内均设有搅拌器。
11.进一步地，所述混气区内还设有一个挡板，所述挡板的上端与所述预处理水箱连接，所述挡板的下端与所述预处理水箱间隔设置，所述进气管设置在所述挡板靠近所述气浮区的一侧。
12.进一步地，所述预处理水箱的入口侧还设有调节池。
13.进一步地，所述分离器为旋风分离器，在所述旋风分离器内设有丝网除沫装置。
14.本发明具有如下优点：
15.本发明首先利用气浮预处理装置对废水进行气浮处理，完成重金属去除和气浮除
油，然后利用mvr蒸发器对废水进行蒸发浓缩，一台mvr蒸发器可代替一条传统废水处理生产线，极大缩小了装置的占地空间，而且出水完全达标，总氮可以去除到1mg/l以下，远低于70mg/l的排放标准，cod下降20-40倍，无重金属，无盐类物质，出水100％达标，出水可以回用。
16.本发明在分离器与板式换热器之间设置了循环泵，实现强制循环，具有热传导效率高、易于扩容、浓缩率高、不易结垢等优点；板式换热器传热系数高，造价、能耗更低，而且结垢更少，维修方便。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
18.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
19.图1为本发明提供的一种高盐高氮废水处理装置的示意图；
20.图2为本发明提供的气浮预处理装置的结构示意图；
21.图3为本发明提供的mvr蒸发器的结构示意图；
22.图中：1-调节池，2-气浮预处理装置，3-mvr蒸发器，4-预处理水箱，5-混凝区，6-絮凝区，7-混气区，8-气浮区，9-分区隔板，10-挡板，11-进气管，12-刮渣器，13-压缩机，14-分离器，15-板式换热器，16-循环泵，17-蒸馏水罐，18-废水预热器，19-废水输送管，20-浓缩液管，21-蒸馏水管。
具体实施方式
23.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
24.参见图1～2，该高盐高氮废水处理装置包括气浮预处理装置2和mvr蒸发器3，气浮预处理装置2对废水进行预处理，完成重金属去除和气浮除油，然后送入mvr蒸发器3进行蒸发处理。mvr蒸发器3排出的蒸馏水再进行深度处理，浓缩液可额外增加一台结晶干燥设备进行固化处理
25.mvr蒸发器3的技术特点：
26.1、技术成熟，稳定性高
27.2、处理成本低，吨水能耗最低≈30kw
·h28.3、危废处置量低，浓缩率最高可达99％
29.4、高度自动化，含cip在线清洗，最大化的降低操作人员工作强度
30.5、出水水质高：cod下降20-40倍，无重金属，无盐类物质，无硬度。
31.6、占地空间极小，特定情况下，一台蒸发器可代替一条传统废水处理生产线。
32.气浮预处理装置2包括预处理水箱4，在预处理水箱4内通过隔板9分隔为混气区7和气浮区8，混气区7内设有进气管11，气浮区8的上侧设有刮渣器12。废水首先在混气区7与进气管11进入的空气混合，然后在气浮区8内完成气浮。
33.预处理水箱4内还通过隔板9分隔有混凝区5和絮凝区6，混凝区5、絮凝区6、混气区7和气浮区8沿废水流动方向依次设置，混凝区5与絮凝区6内均设有搅拌器。在混气区7内还设有一个挡板10，挡板10的上端与预处理水箱4连接，挡板10的下端与预处理水箱4间隔设置，进气管11设置在挡板10靠近气浮区8的一侧。从絮凝区6过来的废水首先进入挡板10靠近絮凝区6一侧，然后再从挡板10下方进入挡板10另一侧，这样可以避免空气进入絮凝区6，确保废水与空气混合后完全进入气浮区8，气浮效果更好。
34.预处理水箱4的入口侧还设有调节池1，车间的排水自流到调节池1，在调节池1完成均质、均量后通过提升泵将废水抽至絮凝气浮预处理装置22。
35.参见图3，mvr蒸发器3包括压缩机13、分离器14、板式换热器15和循环泵16，压缩机13的进气口连接分离器14的上部，压缩机13的排气口连接板式换热器15的蒸汽入口，分离器14的下端连接板式换热器15的冷废水入口，板式换热器15的热废水出口连接分离器14的中部，循环泵16连接在板式换热器15与分离器14之间，气浮预处理装置2的出水口通过废水输送管19连接分离器14，分离器14的下端连接浓缩液管20。
36.循环泵16连接在分离器14下端与板式换热器15的冷废水入口之间。本发明在分离器14与板式换热器15之间设置了循环泵16，实现强制循环，具有热传导效率高、易于扩容、浓缩率高、不易结垢等优点；板式换热器15传热系数高，造价、能耗更低，而且结垢更少，维修方便。
37.板式换热器15的冷凝水出口连接有一个蒸馏水罐17，蒸馏水罐17的出水口连接有蒸馏水管21，蒸馏水管21与废水输送管19之间设有废水预热器。利用蒸馏水的余热对废水进行预热，提高了mvr蒸发器3的效率。
38.压缩机13采用螺杆式压缩机，体积小，结构简单、振动小、运转噪音低，整机的可靠性高。cts水蒸气单螺杆压缩机采用的是非金属的星轮片和不锈钢的转子啮合，可以采用如水润滑等低粘度的液体作为润滑剂，是最适合于水蒸气的压缩机13之一，同时压缩机13采用啮合性的压缩(相对于干式的螺杆，都采用非接触的啮合，螺杆转子之间的间隙大，温度提升能力有限)，不仅在满负荷，而且在部分负荷，都能够维持比较高的效率。适合水蒸气压缩机的应用。
39.压缩机13的电机采用weg w21永磁系列电机，weg公司的w21永磁系列电机设计用于各种工业应用，主要专注于压缩机13、泵、风机以及其他应用，即使在最严苛的运行条件下，依然能够保证高性能和高可靠性，以下为w21永磁系列电机的综合优势：
40.(1)冷却系统：w21永磁系列电机采用新型优化设计的热交换器，实现了三种不同配置，从而可满足各类应用需求。
41.(2)轴承：球轴承是w21永磁系列电机的标准配置。该类型电机采用紧凑型设计，因此可使用防摩擦球轴承，这对于其他电机是无法实现的。
42.(3)机座：w21永磁系列电机的机座采用最先进的软件设计，坚固结构，能够在最严苛环境下运行，适合高冲击及高速应用。
43.(4)紧凑型设计：与市场上同类产品相比，w21永磁系列电机具有最短的机座，是市场上同类产品所需的占地面积的30％。
44.本实施例中的板式换热器15具有以下优点：
45.(1)可以提高蒸发器传热系数，相同工况下，板式换热器15的传热系数比列管式换热器的传热系数大30-60％，这样使得蒸发器的换热面积降低30％～60％；同时由于板式换热器15的板片较薄，约0.5～0.6mm，而列管式换热器由于加工的原因，壁厚一般大于1mm，这就使得材料消耗少，这两方面原因使得设备造价大幅度的降低；
46.(2)通过采用板式换热器15作为加热器，由于其流道变窄，约为10.5mm，相当于列管式换热器的1/3～1/5，这使得流道的横截面积降低；当需要相同的流速时，横截面积越小，需要的流量越小，而流量取决于强制循环泵16提供的轴功率，可以看出采用板式换热器15作为加热器，能够降低循环泵16的电耗约55～70％；
47.(3)结垢更少，维修方便。板式换热器15的换热板片上设有若干湍流凹槽，在换热过程中形成湍流，整个板片内的高强度湍流减少了结垢，而且使得化学清洗更加有效。板式蒸发器的灵活设计意味着热传导表面容易检查，而且容易用机械方法清洗，只需拆掉紧固螺栓并松开压紧板。
48.(4)易于扩容。要增加或减少容量，在现有的框架上增加或拆掉板片组即可。
49.分离器14为旋风分离器，在旋风分离器内设有丝网除沫装置。旋风分离器可有效的去除蒸汽中夹杂的泡沫等杂质，确保更优质的蒸馏水。水蒸气以切线方向进入分离器14，根据水蒸气和所夹带泡沫杂质不同的流体走向区分开来，泡沫和杂质会直接粘连到壁上再通过重力滑落到底部废液中，水蒸气向上通过丝网除沫装置。
50.丝网除沫装置的工作可详细的划分为三个步骤；
51.(1)第一步骤：在丝网除沫装置下端有加消泡剂进口和ifm传感器，通过ifm传感器检测水蒸气经过旋风分离后是否还带有泡沫，如果检测结果显示仍有泡沫残留，则持续添加定量的消泡剂；
52.(2)第二步骤：水蒸气进入丝网除沫装置，利用丝网的物理特性进一步去除残余泡沫及杂质，丝网除沫装置可通过打开分离器14顶盖的方式取出清洗；
53.(3)第三步骤：在丝网除沫装置上端还配有ifm传感器，如果前道去除泡沫效果出现偏差导致水蒸气仍带有泡沫，系统根据传感器信号选择停机，禁止水蒸气泡沫影响蒸发出水；短暂2分钟停机后，设备重新自动启动，重新处理废水再检测水蒸气纯度。
54.mvr蒸发器3还连接有cip清洗系统，全自动的cip清洗系统可进一步降低设备内部的结垢状况，并且可根据不同水质而产生的污垢选择相对应的清洗剂，通过化学清洗可实现99％的污垢去除率；cip清洗系统特点如下：
55.(1)minidos水液混合比例泵，精准的1：10自动配比；
56.(2)进口清洗剂配方，应用市场30余年，有效去垢；
57.(3)根据清洗剂溶度可做到多次重复清洗，浪费率低；
58.(4)程序可控，无需人工操作，全自动化。
59.本发明采用的mvr蒸发器3，采用了循环泵16实现强制循环，并且采用了抗结垢性能更佳的板式换热器15，具有热传导效率高、易于扩容、浓缩率高、不易结垢等优点；特殊的波纹状板型产生高强度的湍流，整个板片内的高强度湍流减少了结垢，而且使得化学清洗更加有效，抗结垢性能更佳。
60.全自动的cip清洗系统可进一步降低设备内部的结垢状况；mvr蒸发器3内部配置了循环泵16，额外的推动力加快了料液在设备内部的循环速率，提高了蒸发效率，也大大降低了结垢风险。
61.高总氮废水中无机盐分复杂，腐蚀性离子主要为氯离子，所以蒸发器选型需要选择抗腐蚀性更强的材质，换热板316l，其他废水接触部分选择316l。
62.表1-废水水质及排放标准(单位：mg/l，ph无量纲)
[0063][0064]
如表1所示，本技术所要处理的废水总氮含量非常高，该系统的设计进水处理量为60吨/天。气浮处理后废水进入mvr蒸发器3，mvr蒸发器3的工作过程如下：
[0065]
(1)mvr蒸发器3的压缩机13启动，罐分离内形成负压，用进料泵将物料排入蒸发器；
[0066]
(2)压缩机13低频运转，系统进入加热模式；
[0067]
(3)由于罐内为负压，污水升温直至沸腾，产生大量水蒸汽；
[0068]
(4)86℃左右的低温水蒸汽被压缩机13吸入并被压缩成120℃左右的高温水蒸汽；
[0069]
(5)高温水蒸气进入板式换热器15，与从分离器14进入板式换热器15的废水换热，从而液化成冷凝水排出，如此循环；
[0070]
(6)由于冷凝水的不断被排出，罐内污水浓度逐渐升高；
[0071]
(7)至蒸发器内部的废水无法再浓缩，将内部的浓缩液部分排出。
[0072]
表2-试验阶段出水水质
[0073]
主要项目原水蒸馏水p h12.207.38电导率(μs/cm)59900.0194.6氨氮mg/l)1506.0025.51cod(mg/l)64024.8tn(mg/l)336250.71浓缩率(％)91％ [0074]
表2中的浓缩率是指废水经过mvr蒸发器3蒸发后的浓缩率。经过对出水的分析，经过工程师分析检测，结构显示经过本“预处理 智能mvr蒸发技术”处理后，出水完全达标，总氮可以去除到1mg/l以下，远低于70mg/l的排放标准，可以100％达标，出水可以回用。
[0075]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。