一种高浓废液零排放方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高浓废液零排放方法及系统，是通过余热蒸汽循环利用的热泵蒸发技术形成的利于环保的高浓废液零排放设备。通过余热蒸汽循环利用的热泵蒸发技术回收污水蒸发过程中排出的废气热量，并用以再加热污水，实现能量的循环利用。同时这项技术可以回收利用高浓废液中的水，使废液中的盐类结晶、有价值重金属以及有机物实现回收再用，并使其他废物成为固废，达到处理或填埋标准，从而实现污水的零排放。
【专利说明】一种高浓废液零排放方法及系统
【技术领域】：
[0001] 本发明是一种高浓废液零排放方法及系统，如：如电镀废水、皮革废水、造纸黑液、 炼化企业高盐废水等等含盐、含重金属、含化工废液的污水的零排放。
【背景技术】：
[0002] 1、机械蒸汽再压缩热泵的系统流程工艺进展
[0003] MVR热泵装置结合不同的处理工艺过程，在实际生产应用中产生了非常可观的节 能效果和经济效益。在大部分的蒸发浓缩工艺中，只要旧有的系统是依靠锅炉提供水蒸汽 作为加热热源的，原则上都可以改造成MVR热泵蒸发系统。新建系统中若蒸发操作需要水 蒸汽作热源的，则可以直接采用MVR热泵蒸发设备。
[0004] 蒸发过程中传热温差和压差大小一般与处理料液的热敏性有关，高热敏性料液适 宜于小温差条件下多梯度分阶段进行。因此，MVR热泵系统的工艺流程也设计成单效蒸发 和多效蒸发。
[0005] 2、MVR热泵蒸汽压缩机的研究进展
[0006] 1970年前后，离心式或轴流式压缩机在MVR热泵系统上的应用已出现在国外的媒 体报道中。芬兰于1981年开始试用风机型压缩器，经多年的实践和逐步完善，现在这种压 缩器已在西欧各国普遍使用。近几年来，国内行业也加快了国产蒸汽压缩机的开发进程。随 着蒸汽压缩机国产化研究的深入，防腐防锈、密封、耐高温和长期运行时的安全可靠性成为 其主要的技术难题。
[0007] 3、MVR热泵蒸发换热器的研究进展
[0008] MVR系统节能显著，但也需要高效的换热装置与之相匹配。其小温差特点决定了换 热器的选择上应考虑传热效率高的蒸发装置，其中降膜蒸发器是比较合适的一种，其具有 物料停留时间短，可低温操作等优点，非常适合于热敏性物料的浓缩。经多年的实践应用证 明，机械蒸汽再压缩降膜蒸发技术日臻成熟。
【发明内容】
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[0009] 工业高危和有毒废水"零排放"是指对工业有害废水中的绝大部分含盐量和污染 物高度浓缩后全部（99%以上）回收再利用，无任何废液排出工厂。
[0010]目前，国际上得到较多应用的是蒸汽再压缩零排放结晶回收技术。国内由于起步 较晚，有很多关键技术需要解决。在蒸发浓缩技术中，多效蒸发技术成熟，在许多行业中已 经得到应用，但最大的缺点是能耗较高，系统庞大，启动慢。
[0011] 机械蒸汽再压缩MVR是利用水蒸气压缩机将蒸发器中废水蒸发产生的水蒸气加 压加温，然后作为废水蒸发的热源，而高温高压水蒸气冷凝成为净化水回收利用。在该过程 中进入系统的是废水，出来的是净化水和浓缩液体。浓缩液体经过结晶器进一步蒸发实现 混合盐的结晶。结晶盐可作为固体废料填埋，但更多的是全部分类回收利用，实现系统的完 全零排放。
[0012] 该浓缩技术不仅用于污水处理行业，在奶粉、粮食、食品、饮料、化工和制药、制酒、 燃料等工业中，凡需要提取和浓缩的都有可能得到应用。该系统热效率高，比能耗低，蒸发 1吨水的能耗大约是传统蒸发器的1/6到1/5,运行成本大大降低；该系统完全摆脱了对 蒸汽锅炉的依赖，只要有电就能使用，不需要蒸汽、锅炉、煤和冷却水，减少了 S02、C02的排 放，减少了粉尘和固体废渣的排放；系统运行成本大大降低，只有传统蒸发器的1/3?1/2 ; 系统占地面积小，体积不到传统蒸发器的1/10。
【专利附图】
【附图说明】：
[0013] 图1为本发明系统的机构简图；
[0014] 图2为本发明湿空气分离装置的结构示意图。
【具体实施方式】：
[0015] 1、热泵蒸发器的总体设计理论及工艺研究
[0016] 提出MVR热泵系统完整、有效的的设计和实施流程。研究MVR热泵系统对主要设 备的要求，包括蒸汽压缩机、冷凝蒸发换热器、结晶器等；研究各设备在设计、加工及调试过 程等环节中模型检验方法及技术措施。
[0017] 全面研究机械蒸汽再压缩（MVR)热泵系统及工艺，使MVR热泵蒸发系统能长期、可 靠、稳定、连续运行。研究浓缩溶液和蒸汽在整个系统中的运行方式，研究稳定运行及非稳 定运行（存在异常可能情况）时，系统各点溶液、蒸汽或水的热力状态参数、浓度等。
[0018] 通过对实验过程各位置卤水或蒸汽状态参数及各离子浓度的监测、收集，分析并 确定最佳工作状态点，以指导实际运行过程工作状态的控制。
[0019] 2、水蒸汽压缩机在MVR中的系统实验和改进
[0020] 水蒸气压缩机的研制考虑借鉴现有的水润滑压缩机。而水蒸气压缩机进气温度一 般要100°C左右，排气温度将达到120-150°c。高温密封是一个重要问题，该项目将综合国 内外关于压缩机密封的先进技术，如双端面机械密封、骨架密封等，在实际压缩机中改进 使用并优化确定方案，发展自己特色的密封技术。
[0021] 腐蚀问题是影响压缩机寿命的另一关键。考虑采用钛材或316不锈钢材料作为压 缩机系统的主要材料。即使如此，也要考虑蒸发过程水蒸汽夹带的微量杂质的长期影响。
[0022] 3、适宜于MVR热泵系统的蒸发器研发
[0023] 借鉴传统的降膜蒸发器的结构，优化分析物料分布器的结构，分析小孔大小在均 流和堵塞之间的折中，分析加热管结垢问题，优化设计系统拆盖清洗问题，分析密封问题， 实现系统的正常运行。考虑在降膜蒸发器实验基础上，提出改进系统换热和系统制造工艺 的新要求，然后考虑结合新技术的应用如微通道强化换热、半月狭缝式强化换热等发展全 新的蒸发器技术。研究并设计不同结构的旋流气液分离器，提高汽液分离效率。
[0024] 相比之下，洗涤设备对于本项目更重要。在蒸汽洗涤塔中，二次蒸汽用冷凝水洗 涤，以除去蒸汽中夹带的料液雾沫，使洗涤后的蒸汽中的Cl- < 5mg/kg。冷凝水一般喷成雾 状与二次蒸汽并流洗涤，再降低蒸汽流速，分离大的水滴；然后通过蒙乃尔丝网进行过滤， 去除小水滴，即可进入蒸汽压缩机压缩。
[0025] 4、蒸汽再压缩热泵系统的动态特性研究及控制系统优化
[0026] MVR热泵系统都是机电一体化、自动化程度非常高的装备，对系统匹配、动态特性 和控制系统的研究和设计非常关键。
[0027] 我们考虑建立系统的动态计算模拟系统，然后结合实验现象和结果开展研究。主 要需要重视的问题包括系统阻力特性的优化匹配：蒸汽管道、溶液管道和相应泵阀匹配与 验证，避免管道合岔时控制阀的阻力过大。
[0028] 控制系统主要包括入口压力调节、入口温度控制、防喘振调节、旁路喷水减温调节 以及检测、报警和联锁等。整套仪表配备周全，才能获得系统足够的运行信息，这为系统优 化提供了重要参数，也是保证机组的安全运行的基础。
【权利要求】
1. 一种高浓废液零排放方法，其特征在于，对高浓废液进行加热，从蒸发室出来的湿空 气进行湿空气分离处理，分离为水蒸气和干燥空气，对被分离的水蒸气进行加热加压处理 后作为热源加热蒸发室内的循环空气，而将被分离的干空气直接送入蒸发室，加入蒸发室 内的空气循环，随着高浓废液中水份量的逐渐减少，最好只剩下固体盐类结晶、有价值重金 属以及有机物实现回收再用，并使其他废物成为固废，达到处理或填埋标准，从而实现污水 的零排放。
2. 根据权利要求1所述的高浓废液零排放方法，其特征在于，所述湿空气分离处理为 膜分离处理，并由真空泵抽出渗透侧的水蒸气。
3. 根据权利要求1所述的高浓废液零排放方法，其特征在于，所述加热加压处理为水 蒸汽再压缩处理，循环利用，只剩下固体废物，从而实现污水的零排放。
4. 根据权利要求1所述的的高浓废液零排放方法，其特征在于，所述蒸发室内的空气 循环中，进入蒸发室内用于废液干燥介质的新风为干燥低温空气。
5. -种高浓废液零排放系统，包括： 蒸发室，用于放置和蒸发高浓废液，内设辅助加热器； 湿空气分离装置，用于对从所述蒸发室出来的湿空气进行湿空气分离，分离为水蒸汽 和干空气； 加热加压装置，用于加热加压从所述湿空气分离装置分离出的水蒸气； 空气加热器，其利用经所述真空蒸汽再压缩装置加热加压的水蒸气，加热所述蒸发室 内的循环空气。
【文档编号】C02F1/16GK104150553SQ201310180428
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年5月16日 优先权日:2013年5月16日
【发明者】唐胜利 申请人:无锡智双科技有限公司, 唐胜利, 张振涛