一種一效四體MVR混鹽廢水分離裝置及分離方法與流程
2023-06-12 08:24:51
本發明屬於化工廢水處理領域，具體涉及一種一效四體mvr混鹽廢水分離裝置及分離方法。
背景技術：
在鹽化工、煤化工、溼法冶煉、製藥等領域的一些企業，會產生大量同時含有氯化鈉、硫酸鈉以及其它鹽分的高濃度混鹽廢水。對於這類廢水的脫鹽處理，通常有以下幾種處理技術：一是直接蒸髮結晶得到混鹽，這種技術工藝簡單，但經濟價值不高。二是鹽硝聯產的多效真空蒸發工藝，這項技術利用氯化鈉和硫酸鈉的溶解度關係，高溫得鹽（氯化鈉），低溫得硝（硫酸鈉），可以得到較高純度鹽產品和硝產品，但末效蒸汽被冷凝，造成能源的極大浪費。三是鹽硝分離的mvr蒸發工藝，這個工藝與上述多效真空蒸發工藝一樣也是利用氯化鈉和硫酸鈉的溶解度關係，高溫得鹽，低溫得硝，不同之處在於二次蒸汽經壓縮機壓縮後可循環使用。但這個工藝至少需要高溫和低溫兩硝蒸汽壓縮機，且低溫蒸汽壓縮機的體積流量非常大，無論是設備投資還是運行能耗都很大。四是冷凍提硝工藝，即採用冷凍法使硫酸鈉結晶從而與氯化鈉分離，這個工藝冷凍溫度低，需要大循環量的低溫母液，系統能耗很高。五是膜法濃縮分離，利用納濾膜使廢水中的氯化鈉和硫酸鈉分離，然後結合蒸髮結晶或冷凍結晶的方法可以得到較高純度的硫酸鈉和氯化鈉。其中，蒸髮結晶或冷凍結晶裝置及其運行方式直接決定鹽硝分離的效果以及整個工藝系統的投資和運行成本。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種節約成本、降低能耗的一效四體mvr混鹽廢水分離裝置及分離方法，通過該裝置和方法可實現混鹽廢水零排放，並從中分離、回收高純度的鹽和無水硝。
為實現上述目的，本發明所採用的技術方案是：
一種一效四體mvr混鹽廢水分離裝置，包括預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器和蒸汽壓縮機，所述預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器的二次蒸汽出口連接到同一效蒸汽壓縮機的進口，所述蒸汽壓縮機的進口蒸汽溫度為80~100℃。
所述的一效四體mvr混鹽廢水分離裝置，其中，蒸汽壓縮機的出口分別連接預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器的加熱蒸汽入口。
所述的一效四體mvr混鹽廢水分離裝置，其中，蒸汽壓縮機的出口分別連接預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器的加熱蒸汽入口以及第二蒸汽壓縮機的入口，第二蒸汽壓縮機的出口連接雜鹽蒸髮結晶器的加熱蒸汽入口。
所述的一效四體mvr混鹽廢水分離裝置，其中，預濃縮蒸發器的物料出口連接鹽蒸髮結晶器的物料入口，鹽蒸髮結晶器的物料出口外接鹽離心機的入口，鹽離心機的母液出口分別連接鹽蒸髮結晶器以及雜鹽蒸髮結晶器的物料入口；硝蒸髮結晶器的物料出口外接硝離心機的入口，硝離心機的母液出口分別連接硝蒸髮結晶器以及雜鹽蒸髮結晶器的物料入口；雜鹽蒸髮結晶器的物料出口外接雜鹽離心機的入口，雜鹽離心機的母液出口連接雜鹽蒸髮結晶器的物料入口。
所述的一效四體mvr混鹽廢水分離裝置，其中，預濃縮蒸發器的物料入口外接納濾膜的產水出口；硝蒸髮結晶器的物料入口外接納濾膜的濃水出口；納濾膜的入口連接需要分離的混鹽廢水。
所述的一效四體mvr混鹽廢水分離裝置，其中，預濃縮蒸發器為降膜蒸發器；鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器為強制循環蒸髮結晶器；鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器設有淘析柱。
所述的一效四體mvr混鹽廢水分離裝置，其中，蒸汽壓縮機、第二蒸汽壓縮機為羅茨壓縮機、離心鼓風機或高速離心壓縮機；蒸汽壓縮機、第二蒸汽壓縮機的進出口溫差為10~18℃。
本發明還公開了一種使用上述分離裝置的一效四體mvr混鹽廢水分離方法，其採用的技術方案是：
一種一效四體mvr混鹽廢水分離方法，通過mvr工藝，納濾膜產水先由預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器濃縮結晶，後由鹽離心機洗滌分離得到鹽產品，納濾膜濃水先由硝蒸髮結晶器濃縮結晶，後由硝離心機洗滌分離得到硝產品，鹽離心機母液和硝離心機母液先由雜鹽蒸髮結晶器濃縮結晶，後由雜鹽離心機分離得到雜鹽；預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器中循環的二次蒸汽進入同一效蒸汽壓縮機，經同一效蒸汽壓縮機壓縮升溫後分流回用。
所述的一效四體mvr混鹽廢水分離方法，其中，納濾膜產水中的氯化鈉的質量濃度與硫酸鈉的質量濃度之比大於5.5；納濾膜濃水中的氯化鈉的質量濃度與硫酸鈉的質量濃度之比小於5.5。
本發明的有益效果如下。
1．本發明採用同一效蒸汽壓縮機對氯化鈉和硫酸鈉進行mvr蒸髮結晶，且蒸汽壓縮機的進口溫度為80~100℃，與以往採用高低溫兩效或多效蒸汽壓縮機進行mvr蒸髮結晶相比，大大降低了對壓縮機的流量和性能要求，從而達到了降低成本和運行能耗的目的。
2．由於降膜蒸發器的換熱係數約為強制循環蒸髮結晶器的2倍，本發明在納濾膜產水進入鹽蒸髮結晶器前先採用預濃縮蒸發器預濃縮，可以大幅度降低系統的總換熱面積以及運行能耗。
3．針對混鹽廢水中含有的除氯化鈉、硫酸鈉之外的其它鹽分和高沸點組分，本發明採用雜鹽蒸髮結晶器進行處理。通過雜鹽蒸髮結晶器，一方面可以提高氯化鈉和無水硫酸鈉兩種產品的純度，另一方面可以實現廢水零排放，整個裝置除了固體鹽外，只有可以回用的冷凝水產生，無其它汙水排放。
4、本發明的鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器設有淘析柱，通過淘析柱淘析、雜鹽蒸髮結晶、離心機洗滌可生產出高質量的工業鹽和工業無水硫酸鈉。
附圖說明
圖1為本發明第一實施例的示意圖；
圖2為本發明第二實施例的示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
如圖1和圖2所示，一種一效四體mvr混鹽廢水分離裝置，包括預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器和蒸汽壓縮機。其中，預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器的二次蒸汽出口與同一效蒸汽壓縮機的進口相連。
預濃縮蒸發器為降膜蒸發器，包括蒸發器本體、與蒸發器本體相連的氣液分離室。
鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器為強制循環蒸髮結晶器，包括換熱器、設有淘析柱的結晶分離器以及強制循環泵。其中，換熱器的加熱蒸汽入口為強制循環蒸髮結晶器的加熱蒸汽入口，換熱器的物料入口為強制循環蒸髮結晶器的物料入口，換熱器的物料出口與結晶分離器的物料入口相連。結晶分離器的二次蒸汽出口為強制循環蒸髮結晶器的二次蒸汽出口，結晶分離器的物料出口為強制循環蒸髮結晶器的物料出口。強制循環泵的入口和出口分別與結晶分離器的物料出口和換熱器的物料入口相連。
蒸汽壓縮機為羅茨壓縮機、離心鼓風機或高速離心壓縮機，蒸汽壓縮機的進口蒸汽溫度為80~100℃，進出口溫差為10~18℃。
一效四體mvr混鹽廢水分離裝置物料管道的連接如下：
預濃縮蒸發器的物料入口外接納濾膜的產水出口，預濃縮蒸發器的物料出口連接鹽蒸髮結晶器的物料入口，鹽蒸髮結晶器的物料出口外接鹽離心機的入口，鹽離心機的母液出口分別連接鹽蒸髮結晶器的物料入口以及雜鹽蒸髮結晶器的物料入口。
硝蒸髮結晶器的物料入口外接納濾膜的濃水出口，硝蒸髮結晶器的物料出口外接硝離心機的入口，硝離心機的母液出口分別連接硝蒸髮結晶器的物料入口以及雜鹽蒸髮結晶器的物料入口。
雜鹽蒸髮結晶器的物料入口外接鹽離心機、硝離心機以及雜鹽離心機的母液出口，雜鹽蒸髮結晶器的物料出口外接雜鹽離心機的入口。
一效四體mvr混鹽廢水分離裝置蒸汽管道的連接結合以下實施例子進行說明。
實施例1：
如圖1所示，預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器的二次蒸汽出口與同一效蒸汽壓縮機的進口相連，蒸汽壓縮機的出口分別連接預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器的加熱蒸汽入口。
實施例2：
如圖2所示，預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器、雜鹽蒸髮結晶器的二次蒸汽出口與同一效蒸汽壓縮機的進口相連，蒸汽壓縮機的出口分別連接預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器的加熱蒸汽入口以及第二蒸汽壓縮機的入口，第二蒸汽壓縮機的出口連接雜鹽蒸髮結晶器的加熱蒸汽入口。
使用上述分離裝置的一效四體mvr混鹽廢水分離方法，具體實施方式如下。
1．混鹽廢水通過納濾膜，得到富含氯化鈉的產水以及富含硫酸鈉的濃水，其中，納濾膜產水中的氯化鈉的質量濃度與硫酸鈉的質量濃度之比大於5.5，納濾膜濃水中的氯化鈉的質量濃度與硫酸鈉的質量濃度之比小於5.5。
2．納濾膜產水經換熱後進入一效四體mvr混鹽廢水分離裝置的預濃縮蒸發器，先由預濃縮蒸發器進行蒸發濃縮，蒸發溫度為80~100℃，當預濃縮蒸發器中的氯化鈉接近飽和時，送至蒸發溫度為80~100℃的鹽蒸髮結晶器進一步濃縮結晶。當鹽蒸髮結晶器中硫酸鈉接近飽和時，晶漿出料送至鹽離心機進行固液分離，經洗滌乾燥處理後可以得到鹽產品。晶漿送至鹽離心機前也可以先經鹽稠厚器提高晶體的粒度和晶漿的固含量。鹽離心機的離心母液一部分回流至鹽蒸髮結晶器，另一部分則泵至雜鹽蒸髮結晶器處理。
3．納濾膜濃水經換熱後進入一效四體mvr混鹽廢水分離裝置的硝蒸髮結晶器進行濃縮結晶，硝蒸髮結晶器的蒸發溫度為80~100℃。當硝蒸髮結晶器中的氯化鈉接近飽和時，晶漿出料送至硝離心機進行固液分離，經洗滌乾燥處理後可以得到硝產品。晶漿送至硝離心機前也可以先經硝稠厚器提高晶體的粒度和晶漿的固含量。硝離心機的離心母液一部分回流至硝蒸髮結晶器，另一部分則泵至雜鹽蒸髮結晶器處理。
4．由於混鹽廢水中通常會含有除氯化鈉、硫酸鈉之外的其它鹽分以及有機物等高沸點組分，這些鹽分和有機物如果不斷在鹽蒸髮結晶和硝蒸髮結晶過程中循環積累，將一方面影響鹽產品和硝產品的純度，另一方面會導致物料的沸點溫升嚴重升高，影響氯化鈉和硫酸鈉的析出。為了避免上述情況，現有技術一般需要定期排出部分離心母液，無法實現廢水零排放。本發明採用雜鹽蒸髮結晶器處理鹽離心母液和硝離心母液，經蒸乾處理後得到雜鹽，無其它汙水排放。
5.預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器以及雜鹽蒸髮結晶器產生的80~100℃的二次蒸汽共同進入同一臺蒸汽壓縮機，經蒸汽壓縮機壓縮溫度提高10~18℃後分流回到預濃縮蒸發器、鹽蒸髮結晶器、硝蒸髮結晶器以及雜鹽蒸髮結晶器作為加熱蒸汽循環使用。當混鹽廢水中含有高沸點雜鹽和組分導致物料的沸點溫升嚴重升高時，上述分流回到雜鹽蒸髮結晶器的加熱蒸汽在進入雜鹽蒸髮結晶器前還需要進入第二蒸汽壓縮機，經第二蒸汽壓縮機壓縮、再提高10~18℃後再送至雜鹽蒸髮結晶器。