水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统

摘要

本发明公开一种适用于对石油化工、造纸、有色金属、煤矿、油田等行业排放的盐度高、难降解、毒性大、成分复杂的工业废水进行处理的低能耗的水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统，由多效竖管降膜蒸发器和多效水平管降膜蒸发器组成，所述多效竖管降膜蒸发器中的末效蒸汽出口与多效水平管降膜蒸发器中的第一效蒸汽入口相接，所述多效水平管降膜蒸发器中的末效废水出口与多效竖管降膜蒸发器中的每一效的入料口相接。

权利要求

1.一种水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统，由多效竖管降膜蒸发器和多效水平管降膜蒸发器组成，所述多效竖管降膜蒸发器中的末效蒸汽出口（1）与多效水平管降膜蒸发器中的第一效蒸汽入口（2）相接，所述多效水平管降膜蒸发器中的末效废水出口（3）与多效竖管降膜蒸发器中的每一效的入料口（4）相接，其特征在于：所述多效水平管降膜蒸发器的每一效水平管降膜蒸发器均设有壳体（5），所述壳体（5）的横向一端有蒸汽入口（2），另一端有二次蒸汽出口（6），在所述壳体（5）内设有与壳体（5）相接的全封闭竖直挡板（7）和竖直固定板（8），全封闭竖直挡板（7）和竖直固定板（8）构成蒸发室（9），全封闭竖直挡板（7）位于蒸汽入口（2）一侧，竖直固定板（8）上设有二次蒸汽通道口（10）；所述蒸发室（9）内上端设有废水喷淋管（11），所述蒸发室（9）内设有贯穿蒸发室（9）的蒸汽第一流程管（12）、蒸汽第二流程管（13）及蒸汽第三流程管（14），蒸汽第一流程管（12）、蒸汽第二流程管（13）及蒸汽第三流程管（14）的出口向下倾斜3º设置，所述蒸发室（9）底部设有废水出口（3）；在竖直固定板（8）外侧设有第一汽液分离室（15）及第三汽液分离室（16），蒸汽第一流程管（12）管口及蒸汽第二流程管（13）管口置于第一汽液分离室（15）内，蒸汽第三流程管（14）管口置于第三汽液分离室（16）内，第一汽液分离室（15）底部有第一蒸馏水出口（17），第三汽液分离室（16）底部设有置于第一汽液分离室（15）内的第一水封（18）；在全封闭竖直挡板（7）外侧设有第二汽液分离室（19），蒸汽第二流程管（13）及蒸汽第三流程管（14）的另一端管口置于第二汽液分离室（19）内，第二汽液分离室（19）的底部有第二水封（20），在第二水封（20）下面的壳体（5）上有第二蒸馏水出口（21）。

2.根据权利要求1所述的水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统，其特征在于：

所述蒸发室（9）还设有两端分别与全封闭竖直挡板（7）和竖直固定板（8）相接、上边与壳体（5）相接的轴向隔板（22），轴向隔板（22）下边与壳体（5）之间水平设置有捕沫板（23），轴向隔板（22）、壳体（5）及捕沫板（23）与二次蒸汽通道口（10）构成二次蒸汽通道（24）。

说明书

水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高盐废水处理系统，尤其是一种适用于对石油化工、造纸、有色金属、煤矿、油田等行业排放的盐度高、难降解、毒性大、成分复杂的工业废水进行处理的低能耗的水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统。

背景技术

[0002] 目前，对于工业废水的处理方法有混凝法、膜法、生化法及多效蒸发法等，多效蒸发法相对其它方法具有运行条件要求低、运行稳定的特点，并能使废水得到有效综合利用，具有显著的经济效益和环境效益。多效蒸发法所用废水处理装置是由多个蒸发/冷凝器组成，前一效蒸发/冷凝器产生的二次蒸汽作为下一效蒸发/冷凝器的热源，同时废水作为蒸汽冷凝的冷却剂。现有的多效蒸发废水处理装置一般采用竖管降膜蒸发器或水平管降膜蒸发器。在竖管降膜蒸发器中，废水由设备上部进入管箱，通过分液器流入管内，沿着管子内壁均匀向下流动，受管外蒸汽的加热作用，部分废水蒸发，所产生的蒸汽在上管箱或下管箱蒸汽汇集后进入下一效蒸发器；水平管降膜蒸发器中设置有水平管束，热源从水平管内流过，废水被均匀地喷淋在水平管束上，在管外形成降膜流动，同时受热蒸发，所产生的蒸汽汇集后进入下一效蒸发器。

[0003] 竖管降膜蒸发器受传热机理和蒸发强度的限制，单效蒸发器内的温度差要不小于12℃，造成系统所需的加热蒸汽压力和温度参数高；同时为有效控制废水中结垢和腐蚀的发生，还要控制第一效蒸发器中的蒸发温度。这样使得竖管降膜多效蒸发系统的蒸发器效数一般最多为3效，加热蒸汽的热量循环利用次数有限，因此现有竖管降膜蒸发器存在着能耗成本高的问题。

[0004] 水平管降膜蒸发是小温差、小流量条件下的高效相变换热技术，基本可以实现在50-65℃的温差范围内布置多个蒸发器。由于废水物性―沸点升高会随废水浓度的升高而显著增加（例如浓度3.5%、温度为65℃海水沸点升高为0.4℃，浓度10%和同样温度的废水沸点升高为1.2℃），沸点升高的增加要求水平管内外的传热效率相应增大。然而，现有水平管降膜蒸发器的水平管均为单流程（长度较长）且出口与入口在同一水平线上，导致水平管内的冷凝液膜增厚，明显降低传热效率。为此，目前水平管降膜蒸发器主要用于浓度为
3~4%的海水淡化，而不适用于对石油化工、造纸、有色金属、煤矿、油田等行业排放的盐度高（浓度为8~12%）、难降解、毒性大、成分复杂的工业废水进行处理。

发明内容

[0005] 本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种适用于对石油化工、造纸、有色金属、煤矿、油田等行业排放的盐度高、难降解、毒性大、成分复杂的工业废水进行处理的低能耗的水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统。

[0006] 本发明的技术解决方案是：一种水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统，其特征在于：由多效竖管降膜蒸发器和多效水平管降膜蒸发器组成，所述多效竖管降膜蒸发器中的末效蒸汽出口与多效水平管降膜蒸发器中的第一效蒸汽入口相接，所述多效水平管降膜蒸发器中的末效废水出口与多效竖管降膜蒸发器中的每一效的入料口相接。

[0007] 所述多效水平管降膜蒸发器的每一效水平管降膜蒸发器均设有壳体，所述壳体的横向一端有蒸汽入口，另一端有二次蒸汽出口，在所述壳体内设有与壳体相接的全封闭竖直挡板和竖直固定板，全封闭竖直挡板和竖直固定板构成蒸发室，全封闭竖直挡板位于蒸汽入口一侧，竖直固定板上设有二次蒸汽通道口；所述蒸发室内上端设有废水喷淋管，所述蒸发室内设有贯穿蒸发室的蒸汽第一流程管、蒸汽第二流程管及蒸汽第三流程管，蒸汽第一流程管、蒸汽第二流程管及蒸汽第三流程管的出口向下倾斜3º设置，所述蒸发室底部设有废水出口；在竖直固定板外侧设有第一汽液分离室及第三汽液分离室，蒸汽第一流程管管口及蒸汽第二流程管管口置于第一汽液分离室内，蒸汽第三流程管管口置于第三汽液分离室内，第一汽液分离室底部有第一蒸馏水出口，第三汽液分离室底部设有置于第一汽液分离室内的第一水封；在全封闭竖直挡板外侧设有第二汽液分离室，蒸汽第二流程管及蒸汽第三流程管的另一端管口置于第二汽液分离室内，第二汽液分离室的底部有第二水封，在第二水封下面的壳体上有第二蒸馏水出口。

[0008] 所述蒸发室还设有两端分别与全封闭竖直挡板和竖直固定板相接、上边与壳体相接的轴向隔板，轴向隔板下边与壳体之间水平设置有捕沫板，轴向隔板、壳体及捕沫板与二次蒸汽通道口构成二次蒸汽通道。

[0009] 本发明所处理的废水在水平管降膜蒸发器中被蒸发浓缩后又进入竖管降膜蒸发器，可大幅度减少竖管降膜蒸发器内进行蒸发结晶的废水量，有效降低了竖管降膜蒸发器消耗的高温高压蒸汽量，经过竖管降膜多效蒸发器的废热又输送至水平管降膜多效蒸发器内加以利用，提高了能量的利用效率。特别是对水平管降膜蒸发器的管束结构采用三流程布置，可以有效减少传热管长度，使得水平管内的冷凝液及时排出，减少管内液膜的厚度；改变水平管倾斜角，使得水平管蒸汽进口侧比出口侧略高，积聚在管内侧的冷凝液在重力的作用下加速向蒸汽出口侧流动，而过快的冷凝液流速会增加管内液膜的厚度，因此水平管进出口两侧倾斜角为3°，能最大程度降低管内液膜厚度，实现管内传热过程的最优化。

附图说明

[0010] 图1是本发明实施例1的结构示意图。

[0011] 图2是本发明实施例2的结构示意图。

[0012] 图3是图2的A-A视图。

[0013] 图4是图2的B-B视图。

具体实施方式

[0014] 实施例1：

[0015] 如图1所示：由两效竖管降膜蒸发器和三效水平管降膜蒸发器组成，两效竖管降膜蒸发器和三效水平管降膜蒸发器均与现有技术相同，两效竖管降膜蒸发器采用逆流串联流程，三效水平管降膜蒸发器，采用顺流并联流程。两效竖管降膜蒸发器有高压蒸汽入口25、出料口26、末效蒸汽出口1、每一效的入料口4及蒸馏水出口27，三效水平管降膜蒸发器有第一效蒸汽入口2、末效废水出口3、废水进口28、冷凝器29等。与现有技术所不同的是两效竖管降膜蒸发器中的末效蒸汽出口1与三效水平管降膜蒸发器中的第一效蒸汽入口2相接，三效水平管降膜蒸发器中的末效废水出口3与多效竖管降膜蒸发器中的每一效的入料口4相接。

[0016] 工作过程：

[0017] 高压蒸汽从高压蒸汽入口25进入两效竖管降膜蒸发器的第一效，经过竖管降膜蒸发器的第二效，第二效竖管降膜蒸发器所产生的二次蒸汽作为加热蒸汽从三效水平管降膜蒸发器中的第一效蒸汽入口2进入三效水平管降膜蒸发器中的第一效；之后与现有技术相同，需要处理的废水通过冷凝器29进入三效水平管降膜蒸发器的每一效中，三效水平管降膜蒸发器中的第一效所产生的二次蒸汽进入第二效……第三效；三效水平管降膜蒸发器中每一效所产生的蒸馏水经过闪蒸罐，再经过冷凝器29汇集至冷凝水池30，浓缩废水从三效水平管降膜蒸发器中的末效废水出口3进入两效竖管降膜蒸发器中的每一效的入料口4，在竖管降膜蒸发器中的每一效中继续进行处理，所产生的冷凝水也从蒸馏水出口27汇集至冷凝水池30中，废料从出料口26排出。

[0018] 实施例2：

[0019] 基本结构同实施例1，三效水平管降膜蒸发器的每一效水平管降膜蒸发器均设有壳体5，壳体5的横向一端有蒸汽入口2，另一端有二次蒸汽出口6，与实施例1所不同的是在壳体5内设有与壳体5相接的全封闭竖直挡板7和竖直固定板8，全封闭竖直挡板7和竖直固定板8构成蒸发室9，全封闭竖直挡板7位于蒸汽入口2一侧，竖直固定板8上设有二次蒸汽通道口10；蒸发室9内上端设有废水喷淋管11，所述蒸发室9内设有贯穿蒸发室9的蒸汽第一流程管12、蒸汽第二流程管13及蒸汽第三流程管14，蒸汽第一流程管12、蒸汽第二流程管13及蒸汽第三流程管14的出口向下倾斜3º设置，蒸发室9底部设有废水出口3；在竖直固定板8外侧设有第一汽液分离室15及第三汽液分离室16，蒸汽第一流程管12管口及蒸汽第二流程管13管口置于第一汽液分离室15内，蒸汽第三流程管14管口置于第三汽液分离室16内，第一汽液分离室15底部有第一蒸馏水出口17，第三汽液分离室16底部设有置于第一汽液分离室15内的第一水封18；在全封闭竖直挡板7外侧设有第二汽液分离室19，蒸汽第二流程管13及蒸汽第三流程管14的另一端管口置于第二汽液分离室19内，第二汽液分离室19的底部有第二水封20，在第二水封20下面的壳体5上有第二蒸馏水出口21；在蒸发室9内还设有两端分别与全封闭竖直挡板7和竖直固定板8相接、上边与壳体5相接的轴向隔板22，轴向隔板22下边与壳体5之间水平设置有捕沫板23，轴向隔板
22、壳体5及捕沫板23与二次蒸汽通道口10构成二次蒸汽通道24。

[0020] 工作过程：

[0021] 整个系统工程同实施例1，与实施例1工作过程所不同的是三效水平管降膜蒸发器的每一效。从竖管降膜蒸发器的第二效出来的蒸汽从蒸汽入口2进入，之后再通过蒸汽第一流程管12，到达第一汽液分离室15，蒸馏水从第一蒸馏水出口17排出，未凝结蒸汽通过蒸汽第二流程管13，到达第二汽液分离室19，所产生的蒸馏水通过第二水封20，进入壳体5内，最后经第二蒸馏水出口21流出；未凝结蒸汽再通过蒸汽第三流程管14，到达第三汽液分离室16，所产生的蒸馏水通过第一水封18，进入第一汽液分离室15，从第一蒸馏水出口17排出。废水经废水喷淋管11喷淋至蒸汽第一流程管12、蒸汽第二流程管13及蒸汽第三流程管14上，所产生的二次蒸汽通过捕沫板23进入二次蒸汽通道24，依次通过二次蒸汽通道口10、二次蒸汽出口6进入下一效水平管降膜蒸发器。

[0022] 以处理浓度为10%的高盐度废水为例，相对于现有的两效竖管降膜蒸发器，本发明实施例消耗的高温高压蒸汽量可减少30%以上，有效提高了废水处理的综合效益。