一种空气或工业气体循环汽提浓缩高盐废水工艺及装置的制作方法

本发明属于废水处理工艺方法及设备技术领域，具体涉及一种改进的高盐废水浓缩的方法和系统。

背景技术：

在当前国内形势下，水资源日益紧张，随着国家《水污染防治行动计划》等相关文件的发布，废水处理回用形成更加严峻的环保压力。高盐废水的浓缩减量处理不仅影响整个废水“零排放”处理改造工艺的投资和运行成本，而且直接决定了后续末端废水的蒸发脱盐处理工艺的选择和系统整体的运行稳定性，

高盐废水浓缩处理工艺的脱盐原理可以分为高压反渗透浓缩脱盐(dtro和stro)，常压浓缩脱盐(ed和fo)，及以加热蒸发浓缩脱盐(mvc)和低温烟气脱盐三类。

mvc工艺是用蒸汽加热的方式使原料液中的溶剂汽化，从而使原料液浓缩，高温蒸汽与喷淋的含盐废水在蒸发器接触，盐水中水分蒸发，蒸汽经过压缩，温度和压力得到提高，然后替代原来蒸汽作为热源，该工艺初始需要蒸汽后期消耗电能。

低温烟气蒸发工艺接引低温烟气作为热源，进入蒸发浓缩器，将高盐废水引入蒸发浓缩器中，与雾化的高盐废水接触使水雾化，然后使蒸汽冷凝，再汽化，不断循环达到浓缩的目的。

以上各种方法各有自己的优缺点，dt/stro工艺的投资低，但是工艺末端废水量大，处理难度大；ed工艺成本相对较高，但是回收的效率高，末端废水量小。mvc工艺回收率较高，末端废水量小，但是需要定期停机进行化学洗涤，运行维护的成本较高。低温烟气工艺不需要加药软化、除浊、投资运行的成本低，但是应用需根据具体机组情况进行论证，而且该工艺受制于现场有无低温烟气。

mvr为机械压缩热泵蒸发，通常在盐含量较高的情况下，压缩比较大，电耗较高，会出现通常所说的蒸发量下降，浓缩倍数不够的工况。

技术实现要素：

针对上述现有技术，本发明提出一种氮气/空气循环汽提浓缩高盐废水的工艺方法，结合了mvc工艺与低温烟气蒸发两种方案的优点，并在此基础上做出改进和优化，实现能耗的降低和废水浓缩效率的提高，在当前国内严峻环保形势下，这显得尤为重要。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种循环汽提浓缩高盐废水装置，包括蒸发塔、进料泵、真空泵和汽提塔，所述蒸发塔内的顶部设有与高盐废水进水管相连的第一喷淋装置，所述蒸发塔内的中下部设有蒸发器，所述蒸发器设有蒸汽进口和冷凝液出口；所述蒸发塔内位于所述蒸发器的上部设有第二喷淋装置；所述蒸发塔的塔顶设有蒸汽排出口，所述蒸汽排出口连接至耦合换热器的热流体进口，所述蒸发塔的塔底设有废水排出口；所述汽提塔内的顶部设有雾化装置，所述汽提塔内的下部设有循环气体进口，所述汽提塔的塔底设有浓液出口，所述汽提塔的塔顶设有循环气体出口；所述汽提塔循环气体进口的管路上设有余热回收换热器及与所述余热回收换热器并联的旁路，位于所述余热回收换热器进口端和所述旁路的进口端均设有阀门；所述蒸发塔的废水排出口通过管路a连接至所述进料泵的进口，所述进料泵的出口通过管路b连接至所述汽提塔内的雾化装置；所述管路b上设有一旁支管路，所述第二喷淋装置与该旁支管路的端口相连；所述汽提塔的循环气体出口依次连接至汽提塔冷凝器和汽提塔分相罐，所述汽提塔分相罐的出气口依次通过压缩风机后连接至所述耦合换热器的冷流体进口，所述耦合换热器的冷流体出口依次连接常/低温冷凝器和水罐，所述耦合换热器的热流体出口连接至所述余热回收换热器的进口或是所述旁路的进口，所述余热回收换热器的热物流出口和所述旁路的出口端通过合并后的管路连接至所述汽提塔的循环气体进口；自所述汽提塔塔顶处的循环气体出口依次经过所述汽提塔冷凝器、汽提塔分相罐、压缩风机、耦合换热器、余热回收换热器或是旁路至汽提塔的循环气体进口形成了汽提塔循环气体路线，在位于所述汽提塔分相罐与压缩风机之间的连接管路上设有抽真空口，所述抽真空口连接至所述真空泵。

进一步讲，本发明所述的循环汽提浓缩高盐废水装置，所述汽提塔冷凝器由一个或是多个冷凝器组成。

所述耦合换热器由一个或是多个换热器组成。

所述余热回收换热器由一个或是多个换热器组成。

所述汽提塔中的循环气体是空气或工业气体。

所述工业气体是指氮气、氩气、二氧化碳中的任何一种。

本发明中还提出了一种空气或工业气体循环汽提浓缩高盐废水工艺，采用上述装置，其中，所述汽提塔中的循环气体是空气或者工业气体，选用何种气体根据工艺具体需求和限制而定，该工艺的步骤如下：

首先利用真空泵将汽提塔内的压力抽成负压，然后将输入的高盐废水通过所述第一喷淋装置喷淋，同时向所述蒸发器输入蒸汽，该蒸汽作为热源将高盐废水进行初步蒸发；

将高盐废水中的水部分蒸发，形成的蒸汽经过所述的耦合换热器对汽提塔中的循环气体进行加热，换热后冷凝的液体或气液混合物经过常/低温冷凝器冷凝、冷却后进入水罐；

未蒸发完全的高盐废水在所述进料泵的作用下打入所述汽提塔，期间若蒸发塔的蒸发效果是蒸发量不足进料量的40％，则经过第二喷淋装置打回到所述蒸发器内循环蒸发，打入汽提塔的液体在所述雾化装置的作用下将高盐废水形成雾状，与所述汽提塔中加热到85℃～90℃的循环气体接触，将高盐废水中的水进一步脱出，达到浓缩要求；

所述循环气体从汽提塔塔顶采出后经过所述汽提塔冷凝器冷凝，将其中的水分冷凝下来，冷凝后的气体在所述压缩风机的作用下增压，增压后气体与来自于所述蒸发塔的蒸汽换热，在冷凝蒸汽的同时又为循环气体加热，加热后的循环气体经过余热回收换热器或是旁路重新进入到所述汽提塔内进行下一轮的循环。

本发明所述的空气或工业气体循环汽提浓缩高盐废水工艺，其中，若厂内有可回收的余热利用，所述耦合换热器加热后的循环气体经过余热回收换热器进一步加热，加热后的循环气体重新进入到所述汽提塔内进行下一轮的循环；若厂内无可回收的余热，所述耦合换热器加热后的循环气体直接通过旁路重新进入到所述汽提塔内进行下一轮的循环。

所述汽提塔冷凝器由一个或是多个冷凝器组成。

所述耦合换热器由一个或多个换热器组成。

与现有技术相比，本发明工艺能有效达到节能的效果，减少蒸汽等的消耗；本发明工艺方法结合了mvc工艺的优点和低温烟气蒸发的优点。

附图说明

图1是本发明循环汽提浓缩高盐废水工艺流程图；

图中：

t01-蒸发塔；e01-蒸发器；p01-进料泵；t02-汽提塔；e02-汽提塔冷凝器；v01-汽提塔分相罐；p02-压缩风机；p03-真空泵；e03-耦合换热器；e04-常/低温冷凝器；e05-余热回收换热器；v02-水罐。

具体实施方式

本发明的设计思路是，提供一种将mvc工艺和改进型低温烟气蒸发工艺相结合，能耗低，且能有效浓缩高盐废水的工艺。用到的设备和装置主要包括蒸发塔、耦合换热器、进料泵、真空泵、汽提塔、压缩风机和汽提塔冷凝器等。废水经过蒸发塔的初步蒸发，产生的蒸汽在耦合换热器处，与循环气体进行换热，初步处理的高盐废水在进料泵的作用下进入到汽提塔，在汽提塔处与预热后的循环气体接触，汽提，从而达到浓缩高盐废水的目的。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1所示，本发明提出的一种循环汽提浓缩高盐废水装置，包括蒸发塔t01、汽提塔t02、蒸发器e01、汽提塔冷凝器e02、耦合换热器e03、常/低温冷凝器e04、余热回收换热器e05、进料泵p01、压缩风机p02、真空泵p03、汽提塔分相罐v01和水罐v02。

所述蒸发塔t01内的顶部设有与高盐废水进水管相连的第一喷淋装置，所述蒸发器e01设置在所述蒸发塔t01内的中下部，所述蒸发器e01设有蒸汽进口和冷凝液出口；所述蒸发塔t01内位于所述蒸发器e01的上部设有第二喷淋装置；所述蒸发塔t01的塔顶设有蒸汽排出口，所述蒸汽排出口与所述耦合换热器e03的热流体进口，所述蒸发塔t01的塔底设有废水排出口。

所述汽提塔t02内的顶部设有雾化装置，所述汽提塔t02内的下部设有循环气体进口，所述汽提塔t02的塔底设有浓液出口，所述汽提塔t02的塔顶设有循环气体出口，所述余热回收换热器e05设置在所述汽提塔t02循环气体进口的管路上，还有与所述余热回收换热器e05并联的旁路，所述余热回收换热器e05进口端和所述旁路的进口端均设有阀门，所述余热回收换热器e05和所述旁路的出口端合并为一条管路，然后连通至所述汽提塔t02循环气体进口。

所述蒸发塔t01的废水排出口通过管路a连接所述进料泵p01的进口，所述进料泵p01的出口通过管路b连接至所述汽提塔t02内的雾化装置，所述管路b上设有一旁支管路，所述第二喷淋装置与该旁支管路的端口相连。

所述汽提塔t02的循环气体出口依次连接至所述汽提塔冷凝器e02和所述汽提塔分相罐v01，所述汽提塔分相罐v01的出气口依次通过所述压缩风机p02后连接至所述耦合换热器e03的冷流体进口，所述耦合换热器e03的冷流体出口连接至所述常/低温冷凝器e04，所述常/低温冷凝器e04的冷凝出口连接至水罐v02，所述耦合换热器e03的热流体出口连接至所述余热回收换热器e05的进口或是所述旁路的进口，所述余热回收换热器e05的热物流出口和所述旁路的出口端通过合并后的管路连接至所述汽提塔t02的循环气体进口。

由此，自所述汽提塔t02塔顶处的循环气体出口依次经过所述汽提塔冷凝器e02→汽提塔分相罐v01→压缩风机p02→耦合换热器e03→余热回收换热器e05或是旁路→汽提塔t02的循环气体进口形成了汽提塔循环气体路线，在所述的循环气体路线上设有抽真空口，该抽真空口最好设置在所述汽提塔分相罐v01与压缩风机p02之间的连接管路上，所述抽真空口连接至所述真空泵p03。

本发明中，所述汽提塔冷凝器e02可以一个冷凝器也可以是一组冷凝器，冷凝器形式不受限制，以达到冷凝目的且节省运行成本和设备投资为准。同样，所述耦合换热器e03可以是一个换热器或是一组换热器，所述余热回收换热器e05的加热介质来源比较广泛，可以充分利用工厂的可利用余热资源。

采用上述循环汽提浓缩高盐废水装置进行高盐废水浓缩处理时，所述汽提塔t02中的循环气体可以是氮气，也可以是空气等常见工业气体，如氩气或是二氧化碳。利用蒸发塔t01产生的蒸汽对汽提塔t02中的循环气体预热，用蒸发塔t01产生蒸汽加热循环气代替低温烟气；所述汽提塔t02为负压操作，压力根据蒸发塔来蒸汽的温度而定，保证蒸汽和高盐废水之间有一定的温差，降低沸点，利于蒸发；循环气密闭，相对低温烟气，不会产生vocs挥发性有机物的外溢，造成新的污染；余热换热器e05的加热介质可以充分利用工厂的余热资源。本发明中，利用蒸发塔t01的蒸汽为汽提塔t02循环气体加热，节省蒸汽消耗，达到节能目的。另外，在本发明中，根据工厂内是否有可回收的余热来决定选择所述余热回收换热器(e05)进口端和所述旁路进口端阀门的开关状态，即工厂内有可回收的余热，则开启所述余热回收换热器e05进口端的阀门，同时关闭旁路进口端的阀门；若工厂内内有可回收的余热，则开启旁路进口端的阀门，同时关闭所述余热回收换热器e05进口端的阀门。

本发明的空气或工业气体循环汽提浓缩高盐废水工艺步骤如下：

首先利用真空泵(p03)将汽提塔(t02)内的压力抽成负压，然后将输入的高盐废水通过所述第一喷淋装置喷淋，同时向所述蒸发器e01输入蒸汽，该蒸汽作为热源将高盐废水进行初步蒸发；将高盐废水中的水部分蒸发，形成的蒸汽经过所述耦合换热器e03对汽提塔t02的循环气体进行加热，换热后冷凝的液体或气液混合物经过常/低温换热器e04换热冷凝、冷却后进入水罐v02。

未蒸发完全的高盐废水在所述进料泵p01的作用下打入所述汽提塔t02，该管路b上设有旁支管路，旁支管路作用是在蒸发器蒸发效果不佳即蒸发量不足进料量的40％时，则通过该旁支管路并经过第二喷淋装置将高盐废水打回到蒸发器内循环蒸发，保证蒸发塔的蒸发效果。打入汽提塔(t02)的液体在所述雾化装置的作用下将高盐废水形成雾状，与所述汽提塔t02中加热到一定温度如90℃的循环气体接触，将高盐废水中的水进一步脱出，从而达到浓缩要求。

所述循环气体从汽提塔t02塔顶采出后经过所述汽提塔冷凝器e02冷凝，将其中的水分冷凝下来，冷凝后的气体在所述压缩风机p02的作用下增压，使气体能完成循环，增压后气体与来自于所述蒸发塔t01来的蒸汽换热，即达到冷凝蒸汽的目的，在冷凝蒸汽的同时又能为循环气体加热，若厂内有可回收的余热利用，所述耦合换热器e03加热后的循环气体经过余热回收换热器e05再与工厂可回收余热进行换热，进一步加热后的循环气体重新进入到所述汽提塔t02内进行下一轮的循环。若厂内无可回收的余热，所述耦合换热器e03加热后的循环气体直接通过旁路，重新进入到所述汽提塔t02内进行下一轮的循环。

利用所述循环汽提浓缩高盐废水装置进行高盐废水浓缩处理时，其中的工艺条件，诸如：温度、压力、流量、时间等，本领域人员可以根据处理的高盐废水的具体情况来设计，属于本领域公知常识，在此不再赘述。

实施例：

对含有硫酸钠的高盐废水进行浓缩处理，处理量为1t/h，废水中硫酸钠含量为6％，要处理到硫酸钠浓度为40％。利用传统的蒸汽蒸发需要消耗的蒸汽量为1t/h；采用本发明处理采用蒸发部分消耗的蒸汽量为原来的60％，后续汽提塔的循环气量为15700kg/h，其消耗的电能为3kw，能有效的节约能源。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。