一種低能耗含鹽廢水處理工藝的製作方法
2023-07-30 23:53:51 2
本發明涉及含鹽廢水處理工藝，具體涉及一種低能耗的含鹽廢水處理工藝。
背景技術：
目前，工業生產裝置中產生的有機含鹽廢水，根據含鹽量分為低濃度含鹽廢水和高濃度含鹽廢水，高濃度含鹽廢水是指總溶解固體鹽含量TDS＞10000mg/L，這部分廢水由於鹽含量高，可生化性能差，不能採用常規的「預處理+生化處理+電滲析+蒸髮結晶」路線。對於低濃含鹽有機廢水則可採用常規的處理方式，生化處理過程可有效降解有機物，然後將低濃度含鹽廢水經過電滲析分離出濃鹽水，淡水直接回用，濃鹽水在經過蒸髮結晶處理，達到廢水零排放的要求。
蒸髮結晶技術就是利用熱量將水溶劑加熱氣化進行分離，溶液中的溶質濃度不斷提高，達到溶解飽和度後開始形成晶核，隨著溶液的過飽和度產生，晶核不斷成長、聚集，最後形成可見的固體顆粒。常用的蒸發技術有多效蒸發（能量梯級利用，效數越多能耗越低）、MVR技術（機械蒸汽再壓縮蒸發）等類型，通常將含鹽廢水濃縮至含鹽量40~50%送至增稠器，增稠器內進一步將40~50%的鹽漿含量提高到60%左右，然後再經過離心機脫水後，溼鹽裝袋處理。
根據現有的生產情況，多效蒸發技術具有投資低、運行成本高、且廢水處理量大等特點；MVR技術具有投資成本高、運行成本低、廢水處理量大時受蒸汽壓縮機制約影響。如何以合理的投資、較低的生產運行成本、達到相同的處理效果成本目前含鹽廢水處理技術的關鍵問題。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種低能耗含鹽廢水處理工藝，該工藝流程簡單、控制方便、生產能耗低， 0.5Mpa飽和蒸汽消耗：0.06~0.1噸蒸汽/1噸廢水，電耗<6.0kW·h /1噸廢水，經濟效益明顯，便於工業應用推廣。
本發明解決其技術問題所採取的技術方案是：
一種低能耗含鹽廢水處理工藝，其特徵在於包括以下步驟：
（a）原料預熱：將含鹽廢水原料通過原料預熱器與二次蒸汽冷凝液換熱到68℃後減壓至常壓進入循環蒸發系統。
（b）循環蒸發：將步驟(a)加熱後的含鹽廢水原料加入液相循環系統，經過加熱器E102加熱至73~80℃後，液相連續氣化蒸化，鹽組份不斷濃縮、結晶、沉澱。
（c）二次蒸汽加熱：利用真空泵P104對結晶器V101抽真空，保持結晶器V101內的真空度為-0.055~-0.065MPa,結晶器V101產生的二次飽和蒸汽從結晶器V101頂部排出，進入加熱器E102殼程，對循環液體加熱，加熱後的冷凝液再進入原料預熱器E101對原料進行預熱。
（d）將步驟（b）得到的鹽漿從結晶器V101底部排至鹽漿濃縮罐V103，鹽漿濃縮罐分離出的鹽水返回原料罐V102，固體溼鹽從鹽漿濃縮罐V103排出。
上述技術方案中，所述的液相循環系統是由結晶器V101循環出口與循環泵P102進口用管線06相連通，循環泵P102出口與加熱器E102管程進口用管線07相連通，加熱器E102管程出口與結晶器V101循環進口用管線08相連通，如此構成一個液相循環系統。
優選的是，所述的步驟（c）中,二次飽和蒸汽進入加熱器E102前需由外部熱源將二次飽和蒸汽過熱5℃後再進入加熱器E102。
所述的外部熱源包括飽和蒸汽、電加熱、導熱油、天然氣燃燒放熱。
本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：
（1）能耗低：採用負壓閃蒸技術，二次飽和蒸汽過熱5℃後與循環液加熱，0.5Mpa飽和蒸汽消耗：0.06~0.1噸蒸汽/1噸廢水，電耗<7.0kW·h /1噸廢水。
（2）投資省：本工藝取消了蒸汽壓縮機與離心機，與MVR工藝相比，本發明投資成本節約40%以上。
（3）設備少，效率高，操作方便：整個裝置採取自動分析控制手段，無現場人員操作，節約人員成本。
（4）單套裝置特別適合處理廢水規模5t/h以下的生產：整個裝置可做成2-3個橇塊，運輸、搬遷非常便利。
（5）環保、安全、可靠：無任何廢氣、廢液排放，實現廢水處理零排放要求。
附圖說明
圖1為本發明工藝流程圖。
01～22－管線，V101－結晶器，V102－原料罐，V103－鹽漿濃縮罐，V104－淡水緩衝罐，E101－原料預熱器，E102－加熱器，E103－真空冷卻器，P101－原料計量泵，P102－循環泵，P103-淡水泵，P104-真空泵。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。
實施例1
（1）將原料含鹽廢水組份：總溶解鹽含量8500mg/L，鈉離子2350mg/L，氯離子4115mg/L，還有微量的鈣鎂離子溶液，pH值8.23，溫度36.4℃，壓力：常壓，流量：2140kg/h，通過離心泵加壓至0.4MPa(G)後經原料預熱器加熱至68.4℃，然後經過減壓至常壓後進入液相循環系統。
（2）液相循環系統中，含鹽廢水經過循環泵強制循環，含鹽廢水經過加熱器加熱後，不斷氣化蒸發，結晶器內真空度為-0.06Mpa,蒸發的二次蒸汽從結晶器頂部排出，進入加熱器和殼程，在進入殼程前先與0.5Mpa壓力下的飽和蒸汽減壓後混合，混合過熱蒸汽溫度為80.09℃。
（3）第（2）過程中的混合過熱蒸汽與加熱器中的含鹽廢水加熱後，95%左右冷凝為液相，還有5%左右為-0.07Mpa條件下的飽和蒸汽，此時溫度為69.1℃，再進入原料預熱器與原料含鹽廢水進行預熱，使得冷凝液被冷卻到60℃的同時將原料液加熱到68.4℃。然後冷卻液進入淡水緩衝罐經淡水泵打出淡水回用，此時淡水分析指標為：總溶解鹽含量199mg/L，鈉離子21.6mg/L，氯離子20.2mg/L，電導率：234uS/cm，pH值6.8，滿足回用水要求。
（4）在第（2）過程中的結晶器內，隨著液相水的不斷氣化蒸發，溶液中的鹽濃度逐漸提高，達到鹽份飽和態時，開始形成晶核，並逐漸成長、沉澱，最後富集到結晶器的設備底部，此時鹽漿含量約40%。
（5）控制結晶器底部排鹽速度，使結晶器底部的鹽漿含量最在50%左右，將鹽漿以自流形式排入鹽漿濃縮罐，鹽漿濃縮罐分離出的鹽水返回原料罐循環蒸發，溼鹽（含水量約10%）可直接裝袋處理。
本實施例的能耗與電耗如下：
蒸汽消耗：0.5Mpa壓力飽和蒸汽每小時消耗量為128kg，單耗為59.81kg/1t廢水。
裝置總電耗：原料計量泵電機功率0.75kW，淡水泵電機功率0.75kW，循環泵2.2 kW，真空泵3.0 kW，總電耗：6.7 kW。
蒸汽按照200元/噸，電按照0.8元/ kW計，折合運行成本：17.32元/1噸廢水。
實施例2
（1）將原料含鹽廢水組份：總溶解鹽含量27300mg/L，鈉離子1140mg/L，氯離子14260mg/L，pH值7.9，溫度38.2℃，壓力：常壓，流量：5400kg/h，通過離心泵加壓至0.4MPa(G)後經原料預熱器加熱至68.0℃，然後經過減壓至常壓後進入液相循環系統。
（2）液相循環系統中，含鹽廢水經過循環泵強制循環，含鹽廢水經過加熱器加熱後，不斷氣化蒸發，結晶器內真空度為-0.061Mpa,蒸發的二次蒸汽從結晶器頂部排出，進入加熱器和殼程，在進入殼程前先與0.5Mpa壓力下的飽和蒸汽減壓後混合，混合過熱蒸汽溫度為82.58℃。
（3）第（2）過程中的混合過熱蒸汽與加熱器中的含鹽廢水加熱後，91%左右冷凝為液相，還有9%左右為-0.069Mpa條件下的飽和蒸汽，此時溫度為69.86℃，再進入原料預熱器與原料含鹽廢水進行預熱，使得冷凝液被冷卻到61.12℃的同時將原料液加熱到68.0℃。然後冷卻液進入淡水緩衝罐經淡水泵打出淡水回用，此時淡水分析指標為：總溶解鹽含量268mg/L，鈉離子28.8mg/L，氯離子24.1mg/L，電導率：264uS/cm，pH值6.6，滿足回用水要求。
（4）在第（2）過程中的結晶器內，隨著液相水的不斷氣化蒸發，溶液中的鹽濃度逐漸提高，達到鹽份飽和態時，開始形成晶核，並逐漸成長、沉澱，最後富集到結晶器的設備底部，此時鹽漿含量約42%。
（5）控制結晶器底部排鹽速度，使結晶器底部的鹽漿含量最在50%左右，將鹽漿以自流形式排入鹽漿濃縮罐，鹽漿濃縮罐分離出的鹽水返回原料罐循環蒸發，溼鹽（含水量約10%）可直接裝袋處理。
本實施例的能耗與電耗如下：
蒸汽消耗：0.5Mpa壓力飽和蒸汽每小時消耗量為500kg，單耗為92.59kg/1t廢水。
裝置總電耗：原料計量泵電機功率1.1kW，淡水泵電機功率1.1kW，循環泵11 kW，真空泵15.0 kW，總電耗：28.2 kW。
蒸汽按照200元/噸，電按照0.8元/ kW計，折合運行成本：22.69元/1噸廢水。