本发明涉及废水处理技术及蒸发结晶装置，特别涉及一种高盐高有机物废水蒸发结晶防垢处理装置及方法。
背景技术：
：高盐废水是指工业上产生的总含盐量(Cl-、SO42-、Na+、Ca2+、Mg2+等)较高的废水。高盐废水主要来自化工、石油、食品加工、印染等行业。这些行业排放的废水中除了盐类外，还含有大量的有机物。现有技术中，为了有效利用水资源，防止废水排放造成环境污染，需要对高盐废水进行脱盐、脱有机物处理后再进行回收利用。经过深度处理和浓缩，废水中的有机物累积，并且含有大量钙镁等离子。针对这部分浓盐水，目前主流处理工艺是采用蒸发结晶回收蒸馏水，同时产生结晶盐。但废水进入蒸发结晶之前必须经过预处理去掉钙镁等易引起结垢的成分，需要投加大量药剂，大大增加了处理成本。另外，在蒸发结晶过程中，目前主流的结晶装置普遍存在固液混合不均，尤其液面位置无法提供均匀的固液分布，造成四周壁面处或者中心处晶种数量少。结果就是液面处料液过饱和度消除不充分，爆发成核，结晶盐过细。粒度细会增加淘洗提纯和离心脱水的负担。同时结晶器内壁容易形成盐巴，掉落堵塞底部管道或排盐口。现有技术中，相关蒸发结晶室结构如附图1所示。包括蒸发室、轴向进料管、夹套、上循环管、加热室、强制循环泵、下循环管、盐脚、清液转料口、夹套排汽管、二次蒸汽接管等，该种蒸发结晶室有较多优点，由于被加热后的料液从蒸发室中心管进入，并输至液面附近，蒸发室中心位置的液面蒸发强度大，筒壁附近蒸发强度相对较小，筒壁相对不易结盐巴；蒸发室内料液与结晶体同向轴向流动，固液混合均匀；蒸发室内加装夹套后，便于固液分离，清液从清液转料口排至下一效，更适用于盐硝联产。缺点是被加热后料液仍在蒸发室内溶液的最上部沸腾，此处溶液的过饱和度最大，而晶粒却最细，不利于过饱和度被较大晶体快速吸收，同时晶体在蒸发室内的停留时间难以被延长，不利于获得较大晶体；已成形的大晶体被吸入下循环管，进入强制循环泵后会被破碎，尤其在为提高加热室传热系数而提高循环流速时，这种破碎更加强烈，从而导致过多晶核生成。专利CN103071310A公开了一种蒸发结晶器，其包括：蒸发室；中心引流筒；蒸发室内锥；清液转料管；育晶沉降室折流筒；上循环管；外循环进料喷嘴；加热室；下循环管；强制循环泵；盐脚；二次蒸汽管；排汽管。该蒸发结晶器存在内外循环，外循环由蒸发室、上循环管、加热室、强制循环泵、下循环管构成；装置的内循环由中心引流筒、蒸发室内锥、育晶沉降室折流筒构成。该发明可达到在能够生产出粒度大纯度高的盐晶的同时，进一步降低单位产品的能耗，延长正常生产周期，提高综合经济效益的目的。但是该发明技术方案较为复杂，且制备的盐晶淘洗过程中造成水资源的浪费。即传统的中心进出料或切向进料或径向进料，都存在料液无法完全分布在液面的各个点，尤其是壁面处，这样一来料液中的晶种也就无法分布在这里。这就导致一下问题的出现：①料液闪蒸后，没有晶种为过饱和料液提供晶体增长的条件。尤其是壁面处，析出的细小晶体没有晶种可以附着，多数附着在内壁，形成盐巴。盐巴会不定时掉落，堵塞下部循环出口和淘洗腿，造成无法运行。②由于局部缺少晶种分布，闪蒸后的过饱和料液会爆发成核，形成大量细小晶体，不能满足结晶盐的产品粒度要求。③结晶盐粒度过细，不利于后续的固液分离，而且晶体越小，越容易携带有机物等杂质，也给淘洗增加了难度。技术实现要素：为解决现有技术废水处理过程中，蒸发结晶导致结垢、结晶过小、结晶纯度低、结构复杂等问题，本发明提供一种高盐高有机物废水蒸发结晶防垢处理装置及方法。为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：本发明提供一种高盐高有机物废水蒸发结晶防垢处理装置，包括：蒸发室；上循环管，其上端径向接入蒸发室直段中部或中下部，下端连接加热室的出口；中央导流筒，安装于所述蒸发室内液面处，所述中央导流筒上部有一个斜切口，斜切口与蒸发室进料口的方向相背，正对蒸发室进料口设置有若干圆孔；加热室，加热室出口与所述上循环管下端相连；第一循环泵，其出口连接加热室入口；下循环管，其上端连接到所述蒸发室锥斗下侧，下端连接所述第一循环泵入口；淘洗腿，其上端连接蒸发室锥斗底部；母液静置器，安装于所述下循环管上；进料口，位于所述母液静置器下部；二次蒸汽管，其安装于所述蒸发室顶部。进一步的，所述中央导流筒顶部在液面以下100～150mm，所述蒸发室进料口顶部在液面以下200～400mm，所述中央导流筒顶部高于所述蒸发室进料口顶部。进一步的，所述中央导流筒侧向有一个斜切口，斜切口与竖直方向的夹角为50～80°。进一步的，所述中央导流筒为圆柱形内筒，直径占所述蒸发室内径的70～80％；所述中央导流筒的高度为进料口直径的1.5～3倍；所述中央导流筒正对所述蒸发室进料口方向的壁面开有圆孔，孔径10～80mm。进一步的，所述蒸发室进料口在液面以下，正对所述蒸发室进料口，设置所述中央导流筒。进一步的，所述淘洗腿上还设置有内循环淘洗管、下淘洗进水口和位于所述下淘洗进水口的上部的排盐口；所述内循环淘洗管上设置有第二循环泵，内循环淘洗管上口连接在所述淘洗腿上部，内循环淘洗管下口连接在淘洗腿下部；所述排盐口设置在所述下淘洗水进水口上方，所述下淘洗进水口和排盐口均设置在所述内循环淘洗管下口与淘洗腿连接处的下方；优选的，所述内循环淘洗管上口距淘洗腿顶部100～400mm，所述内循环淘洗管下口位于所述排盐口以上100～400mm。进一步的，所述下循环管接于所述蒸发室锥斗下侧，与所述蒸发室壁面相连，不伸入进去；所述上循环管径向接于所述蒸发室直段，与所述蒸发室壁面相连，不伸入进去。运行时理想情况是料液经过加热后进到蒸发室，能够在液面均匀分布，这样才能保证充分利用整个液面的截面积，使闪蒸后料液的过饱和度均匀释放。本发明中原水从下循环管进入蒸发结晶装置，与内部料液混合，通过循环泵进入加热室。加热室采用饱和蒸汽进行加热，蒸汽冷凝成水，将潜热传给料液。换热后的料液经过上循环管进入蒸发室，进料为径向。蒸发室内液位稍高于进料口，为附图2中虚线所示。进料口正对中央导流筒，料液进入蒸发室后一部分沿着导流筒向两侧贴内壁流动，另一部分从小孔流到导流筒中心部分。这样蒸发室不管是四周的内壁还是中心部分都可以均匀分布料液，这样就保证充分利用整个液面的截面积，使闪蒸后料液的过饱和度均匀释放。运行时控制液位高度，使进料口靠近液面，能够保证入料能够快速流到液面，实现闪蒸。同样的，中央导流筒顶端略微低于液面，能够保证料液均匀分布的同时，也快速流到液面闪蒸。传统的淘洗腿都是利用外部原水或者蒸汽冷凝水进行洗涤，如果结晶盐杂质越多，则需要的淘洗液越多。淘洗液的增多，会降低蒸发室内料液温度，影响蒸发的进行。本发明在淘洗腿上部和下部各设置一个接口，用第二循环泵将上部的料液抽到下部，这样就形成了淘洗腿内部的一个内循环。无论泵流量多大也只是抽吸蒸发室内部的料液，而没有额外引入外部淘洗液。利用内循环来使淘洗腿内部形成一个强力搅拌状态，使结晶盐互相摩擦，将其上面粘附的杂质擦洗掉。再通过底部的淘洗口引入少量外部淘洗液，将擦洗掉的杂质冲回蒸发室，最终通过母液排掉。这样既保证了结晶盐产品的纯度，也降低了淘洗带来的能耗。本发明还提供一种利用上述高盐高有机物废水蒸发结晶防垢处理装置处理废水的方法,包括如下步骤：1)含盐废水进入蒸发结晶的一级预处理系统，在所述一级预处理系统中首先加入能够去除镁离子的药剂，降低含盐废水的镁硬度；2)一级预处理后的含盐废水进入二级预处理系统，在所述二级预处理系统中根据钙离子和硫酸根离子的比例，加入氯化钙或硫酸钠，形成硫酸钙晶种；3)二级预处理后的含盐废水通过下循环管进入蒸发结晶器内，定量外排母液，以控制系统内有机物等杂质含量不要超标，并使蒸发结晶器内维持一定的硫酸钙晶种浓度；4)外排的母液通过澄清脱水，将固体外排，部分滤液返回蒸发结晶器内回收；5)饱和析出的结晶盐经过淘洗腿清洗提纯，形成高纯度盐产品。进一步的，所述步骤3)中保持的硫酸钙晶种的浓度为15～40g/L。上述方法中的一级预处理为现有技术中常用的处理方法，所用的试剂也为本领域技术人员常用的试剂，在此不再赘述。本发明利用废水中已经存在的钙离子和硫酸根离子，形成硫酸钙晶种，一方面不需要投加药剂彻底将其去除，从而节省成本，另一方面使系统内保持一定硫酸钙浓度，可以防止钙镁结垢。本发明具有以下有益效果：本发明中蒸发室内设置中央导流筒，能够将入料均匀分布在整个蒸发室的内壁和中心处，从而提供了一个均匀的沸腾表面，结晶器内整个截面的沸腾很缓和，在容器任何特定一部分都没有优先沸腾的可能，避免了某一个或几个点局部爆发成核，形成过细的晶体，同时也防止壁面处形成盐巴，堵塞设备。与现有技术相比，利用本装置处理废水，可使得料液在蒸发室中均匀分布，最终得到的结晶盐纯度可达到99％以上，装置清洗周期大大延长，可达6个月以上，清洗结晶盐过程中，可减少60％以上的水损耗。附图说明图1为现有技术中蒸发结晶装置的结构示意图；图2为本发明实施例1中高盐高有机物废水蒸发结晶防垢处理装置的结构示意图；图3位本发明实施例2中高盐高有机物废水蒸发结晶防垢处理装置的结构示意图；图4为本发明实施例1高盐高有机物废水蒸发结晶防垢处理装置中蒸发室的结构示意图。具体实施方式为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及附图进行详细描述。以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体产品的情况做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。下述实施例中所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。本发明提供一种高盐高有机物废水蒸发结晶防垢处理装置及方法，具体实施例如下。实施例1本发明提供一种高盐高有机物废水蒸发结晶防垢处理装置，见图2-4包括：蒸发室1；上循环管10，其上端径向接入蒸发室1直段中部或中下部，下端连接加热室9的出口；中央导流筒2，安装于蒸发室1内液面处，中央导流筒2上部有一个斜切口，斜切口与蒸发室进料口14的方向相背，正对蒸发室进料口14设置有若干圆孔；加热室9，加热室9出口与上循环管10下端相连；第一循环泵8，其出口连接加热室9入口；下循环管3，其上端连接到蒸发室1锥斗下侧，下端连接第一循环泵8入口；淘洗腿4，其上端连接蒸发室1锥斗底部；母液静置器13，安装于下循环管3上；进料口12，位于母液静置器13下部；二次蒸汽管11，其安装于蒸发室1顶部。蒸发室内设置中央导流筒，能够将入料均匀分布在整个蒸发室的内壁和中心处，从而提供了一个均匀的沸腾表面，使结晶器内整个截面的沸腾很缓和，在容器任何特定一部分都没有优先沸腾的可能，避免了某一个或几个点局部爆发成核，形成过细的晶体，同时也防止壁面处形成盐巴，堵塞设备。进一步的，中央导流筒2顶部在液面以下100～150mm，蒸发室进料口14顶部在液面以下200～400mm，中央导流筒2顶部高于蒸发室进料口2顶部，使得料液能够均匀的分布在蒸发室1内的同时，也快速流到液面闪蒸。进一步的，中央导流筒2侧向有一个斜切口，斜切口与竖直方向的夹角为50～80°。如果是圆柱形，进料只能通过小孔才能达到中心位置，整个流动将会以外环为主。中央导流筒2侧向加了切口，在外环进料的同时，会向中部流动，可以保证中心和四周料液能够均匀分布。进一步的，中央导流筒2为圆柱形内筒，直径占蒸发室1内径的70～80％；中央导流筒2的高度为进料口直径的1.5～3倍；中央导流筒2正对蒸发室进料口14方向的壁面开有圆孔，孔径10～80mm。进一步的，蒸发室进料口14在液面以下，正对蒸发室进料口14，设置中央导流筒2，蒸发室进料口14位于液面以下，运行时控制液位高度，使蒸发室进料口14靠近液面，能够保证入料能够快速流到液面，实现闪蒸。进一步的，淘洗腿4上还设置有内循环淘洗管6、下淘洗进水口7和位于下淘洗进水口7的上部的排盐口5；内循环淘洗管6上设置有第二循环泵，内循环淘洗管6上口连接在淘洗腿4上部，内循环淘洗管6下口连接在淘洗腿4下部；排盐口5设置在下淘洗水进水口7上方，下淘洗进水口7和排盐口5均设置在内循环淘洗管6下口与淘洗腿4连接处的下方；优选的，内循环淘洗管6上口距淘洗腿4顶部100～400mm，内循环淘洗管6下口位于排盐口5以上100～400mm。淘洗腿的设置利于结晶盐中杂质的去除，与没有内循环淘洗管的淘洗腿相比，本发明的装置能够在节约60％以上水资源的同时，使其结晶盐的纯度达到99％以上，在很大程度上降低了水耗和系统热量损失。进一步的，下循环管3接于蒸发室1锥斗下侧，与蒸发室1壁面相连，不伸入进去；上循环管10径向接于蒸发室1直段，与蒸发室1壁面相连，不伸入进去，可有效防止淘洗腿内部堵塞卡死。实施例2本实施例中加热室9为立式结构，立式占地面积较小，其余与实施例1相同。与现有技术相比，利用本发明实施例1-2处理废水，可使得料液在蒸发室中均匀分布，最终得到的结晶盐纯度可达到99％以上，装置清洗周期大大延长，可达6个月以上，清洗结晶盐过程中，可减少60％以上的水损耗。采用上述装置进行废水的结晶处理，具体见以下实施例。实施例3电厂脱硫废水，水量10m3/h，检测其COD含量300mg/L、氯化钠浓度65g/L，钙离子浓度2000mg/L，镁离子浓度5000mg/L，硫酸根离子浓度4000mg/L。步骤1：废水进入一级预处理，投加氢氧化钙去除镁离子至浓度为80mg/L；步骤2：一级出水进入二级预处理，投加硫酸钠形成硫酸钙石膏晶种，悬浮浓度20g/L；步骤3：二级出水进入本发明实施例1中的蒸发结晶装置，液面控制在进料口以上300mm，同时在中央导流筒顶部以上150mm；步骤4：中央导流筒直径设置为蒸发室内径的80％，坡口角度60°，正对进料方向开孔直径25mm；步骤5：淘洗内循环流量4m3/h，外部淘洗液1m3/h。得到的产品为氯化钠颗粒，其中纯度为99.1％，装置清洗周期为6个月。实施例4电厂脱硫废水，水量5m3/h，检测其COD含量300mg/L、氯化钠浓度55g/L，钙离子浓度500mg/L，镁离子浓度300mg/L，硫酸根离子浓度12000mg/L。步骤1：废水进入一级预处理，投加氢氧化钙去除镁离子浓度为80mg/L；步骤2：一级出水进入二级预处理，投加氯化钙形成硫酸钙石膏晶种，悬浮浓度30g/L；步骤3：二级出水进入本发明实施例2中的蒸发结晶装置，液面控制在进料口以上200mm，同时在中央导流筒顶部以上100mm；步骤4：中央导流筒直径设置为蒸发室内径的80％，坡口角度70°，正对进料方向开孔直径20mm；步骤5：淘洗内循环流量2m3/h，外部淘洗液0.5m3/h。得到的产品为氯化钠颗粒，其中纯度为99.3％，装置清洗周期为6个月。对比例1蒸发结晶装置采用现有技术中的装置，见附图1。其余条件与本发明实施例1相同。得到的产品为氯化钠颗粒，其中纯度为97.2％，装置清洗周期为4个月。以实施例3和对比例1为例，说明本发明提供的高盐高有机物废水蒸发结晶防垢处理装置与现有技术中的蒸发结晶装置，在运行过程中的参数对比见表1。表1对比例1实施例1蒸发室内壁处晶种浓度8g/L18g/L蒸发室中部晶种浓度16g/L16g/L淘洗液流量3m3/h1m3/h氯化钠纯度97.2％99.1％氯化钠颗粒直径/mm0.1～0.30.4～0.6装置清洗周期4个月6个月由上表可知，本发明提供的高盐高有机物废水蒸发结晶防垢处理装置在蒸发室内壁处晶种浓度和蒸发室中部晶种浓度相差不大，基本实现了料液的均匀分布，而且制备的氯化钠的纯度较高，使用的淘洗液用量较少，装置的清洗周期也较长。综上可知，本发明中蒸发室内设置中央导流筒，能够将入料均匀分布在整个蒸发室的内壁和中心处，从而提供了一个均匀的沸腾表面，结晶器内整个截面的沸腾很缓和，在容器任何特定一部分都没有优先沸腾的可能，避免了某一个或几个点局部爆发成核，形成过细的晶体，同时也防止壁面处形成盐巴，堵塞设备。淘洗腿设置内循环淘洗管道，利用料液进行内部扰动，使结晶盐相互擦洗，洗掉表面粘附的杂质。再利用底部的淘洗液将脱落的杂质冲回到蒸发室内部，保证排出的结晶盐纯度满足要求。这样可以在结晶粒度过细的情况下，提供高强度的洗涤，并且能够有效减少外部淘洗液的用量，降低能耗。本发明利用废水中已经存在的钙离子和硫酸根离子，形成硫酸钙晶种，一方面不需要投加药剂彻底将其去除，从而节省成本，另一方面使系统内保持一定硫酸钙浓度，可以防止钙镁结垢。本发明的高盐高有机物废水蒸发结晶防垢处理装置结构简单，实现了料液在蒸发室内的均匀分布，有效防止了蒸发结晶过程中导致结垢、结晶过小、结晶纯度低等问题。所举的实验仅是本发明的较佳的实例，并不用于限定本发明的保护范围。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3