硫酸铵废水的低温浓缩处理装置及方法与流程

本发明涉及工业生产中硫酸铵废水的处理，尤其涉及一种硫酸铵废水的低温浓缩处理方法及其装置。
背景技术：
：目前，硫酸铵废水的处理主要采用加热蒸发水分的方法，较为常用的有多效蒸发浓缩和机械压缩式蒸发浓缩系统。但是目前采用的方法实际使用中能耗都很高，虽然机械压缩式蒸发浓缩系统已有了较大的改善，但仍给企业废水处理造成了很大的支出负担，并且设备在高温下运行，而硫酸铵在高温下具有较强的腐蚀性，对系统的维护和保养也有较高的要求。近年来，随着能源价格上涨，企业节能降耗环保压力随之不断增大，采用更有效的低能耗硫酸铵废水的处理方法和装置成为企业寻求技术发展的方向。技术实现要素：有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够以极低的能耗处理硫酸铵废水的方法与装置。为实现上述目的，本发明提供了一种硫酸铵废水的低温浓缩处理装置，其特征在于包括：废水泵、低温泵、分离器、第一换热器、第二换热器、浓液罐以及冷冻装置；其中，废水泵用于将待处理的硫酸铵废水泵送至第二换热器；第二换热器用于通过其冷侧的冰晶对待处理的硫酸铵废水实行第一次预冷，并且将第一次预冷后的硫酸铵废水送至第一换热器；第一换热器用于通过其冷侧的低温浓缩的硫酸铵废水对第一次预冷后的硫酸铵废水进行第二次预冷，随后将第二次预冷后的硫酸铵废水送至分离器；分离器用于对第二次预冷后的硫酸铵废水进行冷却；低温泵用于将经由分离器冷却后的硫酸铵废水注入冷冻装置；冷冻装置用于对注入的冷却后的硫酸铵废水进行冷冻以制取冰晶，从而得到冰晶与浓缩的硫酸铵废水的混合物，而且将混合物回流至分离器；而且，分离器进一步用于将冰晶经由第二换热器的换热而以液体的方式从第二换热器排出，而且将浓缩的硫酸铵废水经由第一换热器换热后排入浓液罐。优选地，冷冻装置包括凉水塔、冷却水循环泵、压缩冷凝机组和冷冻换热器。优选地，冷冻装置为风冷系统。而且，为实现上述目的，本发明还提供了一种硫酸铵废水的低温浓缩处理方法， 其特征在于包括：第一步骤：废水泵将待处理的硫酸铵废水泵送至第二换热器；第二步骤：第二换热器经由其冷侧的冰晶对待处理的硫酸铵废水实行第一次预冷，并且将第一次预冷后的硫酸铵废水送至第一换热器；第三步骤：第一换热器经由其冷侧的低温浓缩的硫酸铵废水对第一次预冷后的硫酸铵废水再进行第二次预冷，随后将第二次预冷后的硫酸铵废水送至分离器；第四步骤：分离器对第二次预冷后的硫酸铵废水进行冷却；第五步骤：低温泵将冷却后的硫酸铵废水注入冷冻装置进行冷冻以制取冰晶，从而得到冰晶与浓缩的硫酸铵废水的混合物；第六步骤：冷冻装置将混合物回流至分离器；第七步骤：将分离器中冰晶经由第二换热器的换热而以液体的方式排出，而且将分离器中的浓缩的硫酸铵废水经由第一换热器换热后排入浓液罐。优选地，冷冻装置包括凉水塔、冷却水循环泵、压缩冷凝机组和冷冻换热器。优选地，冷冻装置为风冷系统。本发明所提供的工艺清晰，装置简单。在本发明中，将硫酸铵废水在低温制冷系统中形成冰晶，并将带有冰晶的硫酸铵废水送入分离系统中，冰晶和浓缩废水可按需要的硫酸铵废水浓度在得到分离后各自被连续排出；其中，与硫酸铵废水直接接触的装置处于低温与常压下运行。本发明的操作维护成本较低，并且能耗相对于现有技术具有显著下降。而且，本发明实现了低温制冷系统对冰晶出率与尺寸的控制，而且使得浓缩的硫酸铵废水与冰晶在分离系统中能够实现悬浮式分离。以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。附图说明图1是根据本发明优选实施例的硫酸铵废水的低温浓缩处理装置的框图。图2是根据本发明优选实施例的硫酸铵废水的低温浓缩处理方法的流程图。具体实施方式图1是根据本发明优选实施例的硫酸铵废水的低温浓缩处理装置的框图。如图1所示，根据本发明优选实施例的硫酸铵废水的低温浓缩处理装置包括：冷冻装置、低温泵5、分离器6、第一换热器7、第二换热器8、浓液罐9以及废水泵10。其中，废水泵10用于将待处理的硫酸铵废水b泵送至第二换热器8。第二换热器8用于通过其冷侧的冰晶对待处理的硫酸铵废水b实行第一次预 冷，并且将第一次预冷后的硫酸铵废水送至第一换热器7。第一换热器7用于通过其冷侧的低温浓缩的硫酸铵废水对第一次预冷后的硫酸铵废水进行第二次预冷，随后将第二次预冷后的硫酸铵废水送至分离器6。分离器6用于对第二次预冷后的硫酸铵废水进行冷却。低温泵5用于将经由分离器6冷却后的硫酸铵废水注入冷冻装置。冷冻装置用于对注入的冷却后的硫酸铵废水进行冷冻以制取冰晶，从而得到冰晶与浓缩的硫酸铵废水的混合物，而且将混合物回流至分离器6。而且，分离器6进一步用于将冰晶经由第二换热器8的换热(即，冰晶作为第二换热器8冷侧的冰晶)而以纯净水c的方式从第二换热器8排出，而且将浓缩的硫酸铵废水a经由第一换热器7换热(即，作为第二换热器8冷侧的低温浓缩的硫酸铵废水)后排入浓液罐9。优选地，如图1所示，冷冻装置包括凉水塔1、冷却水循环泵2、压缩冷凝机组3和冷冻换热器4。视制冷具体情况，可采用风冷机组代替水冷换热器，即冷冻装置可以为风冷系统。相应地，采样图1所示的根据本发明优选实施例的硫酸铵废水的低温浓缩处理装置，图2示出了根据本发明优选实施例的硫酸铵废水的低温浓缩处理方法的流程图。如图2所示，根据本发明优选实施例的硫酸铵废水的低温浓缩处理方法包括：第一步骤s1：废水泵10将待处理的硫酸铵废水b泵送至第二换热器8；第二步骤s2：第二换热器8经由其冷侧的冰晶对待处理的硫酸铵废水b实行第一次预冷，并且将第一次预冷后的硫酸铵废水送至第一换热器7；第三步骤s3：第一换热器7经由其冷侧的低温浓缩的硫酸铵废水对第一次预冷后的硫酸铵废水再进行第二次预冷，随后将第二次预冷后的硫酸铵废水送至分离器6；第四步骤s4：分离器6对第二次预冷后的硫酸铵废水进行冷却；第五步骤s5：低温泵5将冷却后的硫酸铵废水注入冷冻装置进行冷冻以制取冰晶，从而得到冰晶与浓缩的硫酸铵废水的混合物；即，使废水中纯净的水分在低温下冻结出冰晶从而与硫酸铵分离。第六步骤s6：冷冻装置将混合物回流至分离器6；第七步骤s7：将分离器6中冰晶经由第二换热器8的换热(即，作为第二换热器8冷侧的冰晶)而以液体(例如纯净水c)的方式排出，而且将分离器6中的浓缩的硫酸铵废水a经由第一换热器7换热(即，作为第二换热器8冷侧的低温浓缩的硫酸铵废水)后排入浓液罐9。具体地，在第七步骤中，将分离器6中纯净的冰晶离心经由第二换热器8排出以便将冰晶的冷量对初始进入第二换热器8的硫酸铵废水进行第一次预冷后融化 成纯净水c；而且，分离器6中以重力排出的浓缩的硫酸铵废水由于温度很低，被利用于第一换热器7对硫酸铵废水进行第二次预冷后进入浓液罐9。由此，本发明提供了一套以极低的能耗处理硫酸按废水的工艺与装置，主要由低温制冷系统和浓缩液与冰晶分离系统组成。硫酸按废水经由低温制冷系统使溶液中的水形成冰晶，含冰晶的废水在分离系统中分离出洁净的冰晶被连续排出。在具体实施时，由于环境的制约，冰晶中可能还含有极其微量的硫酸铵，如有需要可采用相关工艺进一步处理。在分离系统分理出的浓缩废水被连续排出后，可根据需求进行结晶等后续排废或再利用处理。由于使水份冻结出冰晶的能耗仅为蒸发同等质量水份所需热能的七分之一，这一工艺大大节省了硫酸按废水处理的能耗。具体地，充分考虑硫酸铵废水初始浓度与实际成分，使用低温制冷系统在比硫酸铵废水初始浓度所对应冰点温度低3℃左右的蒸发温度下开始对硫酸铵废水冷冻制取冰晶。硫酸铵废水不断循环经过低温制冷系统，废水中冰晶的含量逐渐增高。同时，硫酸铵的浓度也不断提高，最高可达到接近40％，冷冻过的含冰晶的废水在分离系统中悬浮分离出洁净的冰晶，然后被连续离心排出。为进一步利用与平衡系统的能耗，可以利用冰晶融化时产生的冷能以及终了浓缩废水升温时产生的冷能对进入系统的硫酸铵废水进行冷却。作为参考，硫酸铵溶液冰点数据如下下表所示:硫酸铵溶液中的硫酸铵重量比硫酸铵溶液的冰点温度20％-5℃30％-8℃40％-12℃可以根据上表数据以及其他可以获得的相关冰点数据，实现低温制冷系统对冰晶出率与尺寸的控制，而且使得浓缩的硫酸铵废水与冰晶在分离系统中能够实现悬浮式分离。上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。当前第1页12