处理高盐废水橇装装置、其蒸发浓缩结构和废水处理方法与流程

本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种处理高盐废水橇装装置、其蒸发浓缩结构和废水处理方法。

背景技术：

高盐废水产生途径广泛、废水水量逐年增加。常用处理高盐废水的处理方式包括生化处理、蒸发浓缩、膜技术和电解技术除盐；其中，蒸发浓缩技术中机械蒸发再压缩技术(mvr系统)是一种经济的能量集成技术，能减少一次能源的浪费和大量加热、冷却操作对环境造成的负面影响。

mvr系统由蒸发器、压缩机系统、预热器、真空系统、控制系统、清洗系统等组成。其中蒸发器是主体设备，包含加热器、分离器、循环泵等设备；压缩机系统压缩二次蒸汽以提供热源，提高二次蒸汽的温度；预热器利用余热提高进料温度；控制系统监测流量、温度、压力、液位，调节压缩机转速、阀门开度以保持系统动态平衡；真空系统抽出部分不凝气和溶液代入的气体，维持整个系统的真空度。

蒸发浓缩装置有橇装化趋向，即把蒸发系统中的各单元高度模块化，集中到一个便于移动的橇装设备上。但，目前现场部署mvr系统处理工艺复杂，例如多采用双降膜加双强制循环系统的方案，系统庞大，部署繁琐；且还需要真空系统维持真空度，操作复杂，很难橇装化实施。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种处理高盐废水橇装装置、其蒸发浓缩结构和废水处理方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明所述处理高盐废水的橇装装置，所述橇装装置包括：分离器、冷凝水罐、垂直式加热器和预热器；

所述分离器和所述垂直式加热器分别通过第一管路和第二管路连接；所述分离器上设置气体出入口、水蒸气出口、蒸汽入口和锥形底部的液体开口；所述垂直式加热器上设置靠近垂直式加热器顶端的第一侧开口、顶端开口、靠近垂直式加热器底端的第二侧开口和底端开口；所述气体出入口与气体源连接；通过所述第一管路，所述水蒸气出口与所述第一侧开口连通，且所述第一管路上设置蒸汽压缩机；通过所述第二管路，所述蒸汽入口与所述顶端开口连通；通过连通管，所述锥形底部的液体开口分别所述底端开口和所述预热器的冷水管道连通；所述底端开口分别与所述预热器的冷水管道和浓缩液出口连通；所述第二侧开口通过热冷凝水管道与所述预热器连通；所述预热器设置原水入口，所述预热器与所述冷凝水罐连通，所述冷凝水罐还连接冷凝水出口。

优选地，所述橇装装置还包括电控装置；所述分离器、所述垂直式加热器、所述预热器和所述冷凝水罐的每个连接口和与每个连接口连接的管路上均设置控制阀门，所述控制阀门均与所述电控装置连接。

更优选地，所述橇装装置的主题结构为框架结构，所述分离器、所述垂直式加热器、所述预热器、所述冷凝水罐和所述电控装置均固定在所述框架结构的钢架上；所述框架结构或所述钢架上设置防震装置，所述防震装置与所述电控装置连接。

优选地，所述垂直式加热器为升膜加热器；所述分离器为旋风分离器。

优选地，所述分离器的上部设置除沫器和细颗粒去除器。

本发明处理高盐废水的橇装装置的废水处理方法，所述方法包括多个废水循环处理，每个废水循环处理的过程为：

s101，吸入废水

打开气体出入口，蒸汽压缩机启动；由于压缩做功，形成负压，打开原水入口后，废水原水被吸入到预热器的冷水管道、垂直加热器的中部和分离器的下部；

s102，加热至蒸发

s1021，关闭气体出入口，蒸汽压缩机持续压缩进入的气体，气体温度升高；

s1022，温度升高的气体与垂直加热器内的废水原水交换热量；

s1023，废水原水的温度持续升高至沸点，开始蒸发产生蒸汽，蒸汽夹带水分进入分离器；

s103，持续蒸发浓缩

分离器对进入其内的蒸汽进行分离处理；

经分离处理后得到的水蒸气进入蒸汽压缩机，被蒸汽压缩机持续压缩升温后进入垂直加热器，经交换热量后冷凝，然后通过热冷凝水管道进入预热器，被预热器被降温，最后经过冷凝水管后进入冷凝水罐；

经分离处理后得到的液体作为废液原水通过连通管进入垂直加热器的下部，被分离处理得到的液体作为废液原水从s1022开始进行交换热量、蒸发、浓缩循环；直至该废水循环处理的能量到达能量平衡点后，该废水循环处理停止；

s104，排出浓缩液

含有固体杂质的浓缩物从垂直加热器11的底端排到浓缩液出口6；返回s101，继续下一个废水循环处理。

本发明所述述处理高盐废水的橇装装置的蒸发浓缩结构包括n个处理高盐废水的橇装装置，n大于等于1；当n大于等于2时，n个处理高盐废水的橇装装置并联连接或串联连接。

优选地，两个以上处理高盐废水的橇装装置并联连接为：各个橇装装置的原水入口均与废水源连接；各个橇装装置的浓缩液出口均与浓缩液总出口连接；各个橇装装置的气体出入口均与气体源连接；各个橇装装置的冷凝水出口均与冷凝水总出口连接。

更优选地，两个以上处理高盐废水的橇装装置串联连接为：

从废水源开始依次设置第一橇装装置、第二橇装装置、……、第n-1橇装装置、第n橇装装置；

第一橇装装置与第二橇装装置的连接为：第一橇装装置的原水入口与所述废水源连接，第一橇装装置的浓缩液出口与第二橇装装置的原水入口连接，第二橇装装置中水蒸气出口通过第二橇装装置中的蒸汽压缩机与第一橇装装置的气体出入口连接；第一橇装装置中水蒸气出口通过第一橇装装置中的蒸汽压缩机后与第一橇装装置中垂直式加热器上设置的靠近垂直式加热器顶端的第一侧开口连接；

从第二橇装装置到第n-1橇装装置中间的任意两个相邻橇装装置之间的连接方式相同，设定任意两个相邻橇装装置分别为第m橇装装置和第m+1橇装装置，所述m大于等2，则第m橇装装置和第m+1橇装装置连接为：第m橇装装置的原水入口与第m-1橇装装置的浓缩液出口连接，第m橇装装置的浓缩液出口与第m+1橇装装置的原水入口连接，第m+1橇装装置中水蒸气出口通过第m+1橇装装置中的蒸汽压缩机与第m橇装装置的气体出入口连接；

当第m+1橇装装置为所述蒸发浓缩结构中各个橇装装置串联连接后的最后一个橇装装置即第n橇装装置时，所述第n橇装装置的气体出入口与气体源连接；所述第n橇装装置的浓缩液出口作为浓缩液总出口；

所述蒸发浓缩结构中各个橇装装置的冷凝水出口均与冷凝水总出口连接。

本发明所述蒸发浓缩结构的废水处理方法，所述方法为：

s201、废水原水从第一橇装装置的原水入口进入蒸发浓缩结构，经第一橇装装置的处理后，得到的一级浓缩液；

s202、得到的一级浓缩液由第一橇装装置浓缩液通过第二橇装装置的原水入口进入第二橇装装置，经第二橇装装置的处理后，得到的二级浓缩液进入下一个橇装装置进行处理，直至到被最后一个橇装装置得到最终浓缩液为止。

本发明的有益效果是：

1、蒸汽压缩机是唯一耗能的机构，维修简单。

2、体积小、部署简单。

3、即时清洁(cip)模式，易于维修的设计，极低的设备保养、维修费用。

4、模块化的集成装置，没有大笔的现场安装、调试费用，完全可以在工厂内调试完成。将现场施工变为工厂化制造，可大大缩短工期并保证质量。

5、减少投资。一个相当于多个小压缩机处理量的大压缩机，因为制造工艺复杂，价格往往是多个小压缩机价格和的多倍。

附图说明

图1是处理高盐废水橇装装置的结构示意图；

图2是图1的局部放大示意图；

其中，1、框架；2、气体出入口；3、分离器；4、连通管；5、电控柜；6、浓缩液出口；7、冷凝水出口；8、冷凝水罐；9、热冷凝水入口；10、蒸汽压缩机；11、垂直加热器；12、预热器；13、原水入口；14、冷凝水管；

图3是串联两套处理高盐废水橇装装置的蒸发浓缩结构的结构示意图；

101、原水入口；102、装置1垂直加热器；103、装置1分离器；104、装置1蒸汽入口；105、装置1蒸汽压缩机；106、装置1浓缩液出口；107、装置1冷凝水出口；

202、装置2垂直加热器；203、装置2分离器；205、装置2蒸汽压缩机；206、装置2浓缩液出口；207、装置2冷凝水出口；208、串联装置冷凝水总出口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参照图1和图2，本实施例所述处理高盐废水的橇装装置，所述橇装装置包括分离器3、垂直式加热器11、预热器12和冷凝水罐8；

所述分离器3和所述垂直式加热器11分别通过第一管路和第二管路连接；所述分离器上设置气体出入口3-1、水蒸气出口3-2、蒸汽入口3-3和锥形底部的液体开口3-4；所述垂直式加热器上设置靠近垂直式加热器顶端的第一侧开口11-1、顶端开口11-2、靠近垂直式加热器底端的第二侧开口11-3和底端开口11-4；

所述气体出入口3-1与气体源连接；通过所述第一管路，所述水蒸气出口3-2与所述第一侧开口11-1连通，且所述第一管路上设置蒸汽压缩机10；通过所述第二管路，所述蒸汽入口3-3与所述顶端开口11-2连通；通过连通管4，所述锥形底部的液体开口3-4分别所述底端开口11-4和所述预热器12的冷水管道连通；所述底端开口11-4分别与所述预热器12的冷水管道和浓缩液出口6连通；所述第二侧开口11-3通过热冷凝水管道9与所述预热器12连通；

所述预热器12设置原水入口13，所述预热器12与所述冷凝水罐8连通，所述冷凝水罐8还连接冷凝水出口7。

更详细的解释说明为：

(一)所述橇装装置还包括电控装置5；

所述分离器3、所述垂直式加热器11、所述预热器12和所述冷凝水罐8的每个连接口和与每个连接口连接的管路上均设置传感器和控制阀门，所述传感器和所述控制阀门均与所述电控装置5连接。当橇装装置不采用人工控制或更多采用自动时，则在连接口和与连接口连接的管路上设置传感器，所述传感器与所述电控装置5连接。

所述橇装装置的主题结构为框架结构，所述分离器3、所述垂直式加热器11、所述预热器12、所述冷凝水罐8和所述电控装置5均固定在所述框架结构的钢架上。

所述框架结构或所述钢架上设置防震装置，所述防震装置与所述电控装置5连接。

本实施例中，如果有异物进入蒸汽压缩机，或者框架刚度不够，或者未与地脚连接牢固等原因，橇装装置可能会发生振动现象，发生较大危害，比如管道开裂、噪音增大，蒸汽压缩机的寿命缩短。电控装置随时监测防震装置的振动传感器传递过来的幅值，并做出相应动作。

(二)所述垂直式加热器11为升膜加热器。

(三)所述分离器3为旋风分离器。所述分离器3的上部设置除沫器和细颗粒去除器。

本实施例中，虽然传统的mvr系统的真空是由于二次蒸汽被泠凝而带来的真空，但还是需要真空泵来维持真空度。本装置不需要真空泵维持真空度，主要由于垂直加热器中水变汽被分离的效率高，尤其是对于升膜蒸发器而言，所需能耗更低。

本实施例中，蒸汽压缩机产生真空，使溶液的沸点降低，并在第一次使用时将原水吸入加热器。

一种如实施例1所述处理高盐废水的橇装装置的废水处理方法，所述方法包括多个废水循环处理，每个废水循环处理的过程为：

s101，吸入废水

打开气体出入口2，蒸汽压缩机10启动；由于压缩做功，形成负压，打开原水入口13后，废水原水被吸入到预热器12的冷水管道、垂直加热器11的中部和分离器3的下部；

s102，加热至蒸发

s1021，关闭气体出入口2，蒸汽压缩机10持续压缩进入的气体，气体温度升高；

s1022，温度升高的气体与垂直加热器11内的废水原水交换热量；

s1023，废水原水的温度持续升高至沸点，开始蒸发产生蒸汽，蒸汽夹带水分进入分离器3；

s103，持续蒸发浓缩

分离器3对进入其内的蒸汽进行分离处理；

经分离处理后得到的水蒸气进入蒸汽压缩机10，被蒸汽压缩机10持续压缩升温后进入垂直加热器11，经交换热量后冷凝，然后通过热冷凝水管道9进入预热器12，被预热器12被降温，最后经过冷凝水管14后进入冷凝水罐8；

经分离处理后得到的液体作为废液原水通过连通管4进入垂直加热器11的下部，被分离处理得到的液体作为废液原水从s1022开始进行交换热量、蒸发、浓缩循环；直至该废水循环处理的能量到达能量平衡点后，该废水循环处理停止；

s104，排出浓缩液

含有固体杂质的浓缩物从垂直加热器11的底端排到浓缩液出口6；返回s101，继续下一个废水循环处理。

其中，关于能量平衡点的解释为:指产出的蒸汽和蒸汽压缩机的做功之间的平衡的点。如实施例1所述处理高盐废水的橇装装置在废水处理过程中，随着持续的蒸发浓缩，被分离的液体越来越多，垂直加热器底部的废液浓度越来越高，导致加热出来的蒸汽越来越低，蒸汽压缩机的压缩效率越来越低；或者说，维持同样的蒸发效率，蒸汽压缩机做功需要加强，故领域内的技术人员可以根据经验找到蒸汽产量和蒸汽压缩机的做功之间的平衡的点。

实施例2

本实施例所述处理高盐废水的橇装装置的蒸发浓缩结构包括n个处理高盐废水的橇装装置，n大于等于1；当n大于等于2时，n个处理高盐废水的橇装装置并联连接或串联连接。蒸发浓缩结构前的原水设置预处理工艺，蒸发浓缩结构处理后的浓缩液进入干化系统，蒸馏水回收利用。橇装装置内蒸发器等的清洗过程，不用或者基本不用外部能源，主要依靠蒸汽压缩机。该回路流经蒸馏/蒸发系统中要净化的液体。

更详细的解释说明为：

(一)两个以上处理高盐废水的橇装装置并联连接为：各个橇装装置的原水入口均与废水源连接；各个橇装装置的浓缩液出口均与浓缩液总出口连接；各个橇装装置的气体出入口均与气体源连接；各个橇装装置的冷凝水出口均与冷凝水总出口连接。

(二)两个以上处理高盐废水的橇装装置串联连接为：

从废水源开始依次设置第一橇装装置、第二橇装装置、……、第n-1橇装装置、第n橇装装置；

第一橇装装置与第二橇装装置的连接为：第一橇装装置的原水入口与所述废水源连接，第一橇装装置的浓缩液出口与第二橇装装置的原水入口连接，第二橇装装置中水蒸气出口通过第二橇装装置中的蒸汽压缩机与第一橇装装置的气体出入口连接；第一橇装装置中水蒸气出口通过第一橇装装置中的蒸汽压缩机后与第一橇装装置中垂直式加热器上设置的靠近垂直式加热器顶端的第一侧开口连接；

从第二橇装装置到第n-1橇装装置中间的任意两个相邻橇装装置之间的连接方式相同，设定任意两个相邻橇装装置分别为第m橇装装置和第m+1橇装装置，所述m大于等2，则第m橇装装置和第m+1橇装装置连接为：第m橇装装置的原水入口与第m-1橇装装置的浓缩液出口连接，第m橇装装置的浓缩液出口与第m+1橇装装置的原水入口连接，第m+1橇装装置中水蒸气出口通过第m+1橇装装置中的蒸汽压缩机与第m橇装装置的气体出入口连接；

当第m+1橇装装置为所述蒸发浓缩结构中各个橇装装置串联连接后的最后一个橇装装置即第n橇装装置时，所述第n橇装装置的气体出入口与气体源连接；所述第n橇装装置的浓缩液出口作为浓缩液总出口；

所述蒸发浓缩结构中各个橇装装置的冷凝水出口均与冷凝水总出口连接。

(三)两个以上处理高盐废水的橇装装置串联连接时，蒸发浓缩结构的废水处理方法为：

s201、废水原水从第一橇装装置的原水入口进入蒸发浓缩结构，经第一橇装装置的处理后，得到的一级浓缩液；

s202、得到的一级浓缩液由第一橇装装置浓缩液通过第二橇装装置的原水入口进入第二橇装装置，经第二橇装装置的处理后，得到的二级浓缩液进入下一个橇装装置进行处理，直至到被最后一个橇装装置得到最终浓缩液为止。

更详细的为：蒸发浓缩结构如图2方式串联部署：

1、高盐废水从原水入口101进入系统，经装置1浓缩液出口106后又进入装置2再次处理；

2、装置2蒸汽压缩机205产生的蒸汽返回到装置1的分离器103中，提高了分离效率，减少能耗。

每一套装置的处理过程同发明过程，最后处理过的冷凝水经串联装置冷凝水总出口208收集，最终废液经装置2浓缩液出口206排出。

每一套橇装装置的处理量为10t/h，蒸发量8t/h，占地面积约为20尺的集装箱。两套装置串联后废水的入口温度22℃，中间蒸汽压缩机产生的蒸汽温度115℃，最终产生的蒸馏水出口温度51℃，实现了非常低的能耗；

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

1、蒸汽压缩机是唯一耗能的机构，维修简单。

2、体积小、部署简单。

3、即时清洁(cip)模式，易于维修的设计，极低的设备保养、维修费用。

4、模块化的集成装置，没有大笔的现场安装、调试费用，完全可以在工厂内调试完成。将现场施工变为工厂化制造，可大大缩短工期并保证质量。

5、减少投资。一个相当于多个小压缩机处理量的大压缩机，因为制造工艺复杂，价格往往是多个小压缩机价格和的多倍。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。