一种高盐废水热振旋流提盐工艺系统的制作方法

1.本发明涉及废水提盐技术领域，具体涉及一种高盐废水热振旋流提盐工艺系统。


背景技术：

2.随着化工厂新旧动能转换技改，高炉冲渣不再使用焦化废水，烧结机用水和转炉烟气降温等工艺也不再使用焦化废水，为提高焦炭干熄率，满足高炉对焦炭质量需求，焦炭湿法熄焦用水量很低，届时焦化废水将无法被下游消化。
3.现在国家环保法律法规要求各企业要实现废水零排放，国内越来越多的焦化企业已经改造完成或正在改造，焦化废水零排放是发展趋势。利用废水深度处理生化出水，可以达到直接排放标准，消除现阶段的废水处理工艺的缺陷，缓解环保压力，规避环保风险。
4.高盐废水含有大量的悬浮物(石膏颗粒、sio2、铝和铁的氢氧化物)、活性硅、cod、氯离子、氟离子、钙离子、镁离子、铝离子、铁离子和微量的重金属离子，如砷、镉、铬、汞等，直接排放对环境造成严重危害。为彻底解决焦化废水问题，因此需要对焦化废水进行深度处理及回用，对生化出水进行双膜+提盐深度处理，实现焦化废水零排放。
5.现有典型脱盐工艺技术是将高盐废水中的混盐用蒸发浓缩的方式提取出来，用蒸汽间接加热，能耗高，每蒸发1t脱硫液需要消耗1t以上的蒸汽。另外，浓缩后的盐中一价盐、二价盐和硫氰酸钠是混合在一起的，不能销售出去，经常作为危化固体废弃物处理。
6.如果后续采取工艺将以上浓缩后的混盐分离，则多采用溶剂结晶工艺，采用甲醇、乙醇等易挥发的甲类溶剂溶解分离浓混盐溶液中的硫氰酸钠，再通过蒸发结晶制得单盐。采用该方法分离混盐需消耗大量有机溶剂，结晶1t硫氰酸钠产品需要消耗0.5t溶剂。同时，甲类溶剂对于生产装置的安全操作要求和建设费用均比较高。并且溶剂需要回收，多次蒸发结晶需要大量的热能能耗。
7.除此之外，以上所述提盐方法并不能从高盐废水中提取出纯水，不能实现资源的回收利用。
8.鉴于此，亟需一种新的高盐废水热振旋流提盐工艺系统，以解决现有技术中存在的高盐废水不能提取出纯水，且提取的混盐没有经济价值的问题。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种高盐废水热振旋流提盐工艺系统，可以从高盐废水中提取出大量的纯水，分离开一价盐和二价盐，并且还可以提取出二价盐固体，实现焦化废水零排放以及资源的有效回收利用。
10.本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：一种高盐废水热振旋流提盐工艺系统，包括：软化预处理设备，所述软化预处理设备包括高盐废水进水口、硬水出口和软水出口；所述硬水出口通过管路与3倍浓缩swro反渗透单元的入水口连通；
所述3倍浓缩swro反渗透单元内设置有swro反渗透膜，所述3倍浓缩swro反渗透单元的纯水输出端与第一纯水箱连接，所述3倍浓缩swro反渗透单元的浓水输出端通过管路与热振旋流蒸发器的入水口连通；所述热振旋流蒸发器的出水口与第二纯水箱连通，热振旋流蒸发器的出盐口与固体盐箱相连；所述软水出口通过管路与5倍浓缩nf组件连接，所述5倍浓缩nf组件包括进水箱、过滤器、产水箱和浓水箱，所述进水箱的输入端与软化预处理设备的软水出口连接，进水箱的输出端通过第四增加泵和过滤器的输入端相连，过滤器内设置有nf纳滤膜，过滤器的产水出口与产水箱的输入端连接，过滤器的浓水出口与浓水箱的输入端连接；所述产水箱的输出端通过管路与一价盐软水箱的入水口连通；所述浓水箱的输出端通过管路与2倍浓缩swro反渗透单元的输入端连接，2倍浓缩swro反渗透单元内设置有swro反渗透膜，2倍浓缩swro反渗透单元的纯水输出端通过管路与第四纯水箱连通，2倍浓缩swro反渗透单元的浓水出口通过管路与软化预处理设备连通。
11.作为优选，所述软化预处理设备包括一个软化树脂灌，所述软化树脂灌内填充有软化树脂。
12.作为优选，所述软化预处理设备与所述3倍浓缩swro反渗透单元之间的管路上设置有第一增压泵。
13.作为优选，所述3倍浓缩swro反渗透单元与热振旋流蒸发器之间的管路上设置有第二增加泵。
14.作为优选，所述软化预处理设备与所述5倍浓缩nf组件之间的管路上设置有第三增压泵。
15.作为优选，所述产水箱与一价盐软水箱之间的管路上设置有第五增加泵。
16.作为优选，所述浓水箱与2倍浓缩swro反渗透单元之间的管路上设置有第六增加泵。
17.作为优选，所述2倍浓缩swro反渗透单元与软化预处理设备之间的管路上设置有第七增加泵。
18.本发明的有益效果为：由于本方案提供的高盐废水热振旋流提盐工艺系统从软化预处理设备后分成了两路，一路包括5倍浓缩nf组件、2倍浓缩swro反渗透单元及一价盐软水箱，一路包括3倍浓缩swro反渗透单元及热振旋流蒸发器。高盐废水通过软化预处理设备把一价盐与二价盐、高价盐分开，一价盐由于对温度不敏感，进入5倍浓缩nf组件经过后续一系列处理后流回软化预处理设备的软化树脂灌内继续循环处理，作为软化树脂的循环再生液，循环使用。一价盐离子替换掉附着在软化树脂上的二价盐及高价盐离子，被替换下来的二价盐及高价盐进入3倍浓缩swro反渗透单元进行后续处理，即产出符合标准的纯水，并且通过热振旋流蒸发器提取出固体工业二价盐及高价盐。且总系统补充的一价盐会跟着软水出去，达到一价盐平衡。通过该系统可以从高盐废水中提取出大量的纯水，分离开一价盐和二价盐、高价盐，并且还可以提取出二价盐和高价盐固体，实现焦化废水零排放以及资源的有效回收利用。
19.该系统采用软化树脂把一价盐与二价盐、高价盐分开，一价盐只在系统内循环不做提出处理，整个系统一价盐的溢出和废水补充进去的一价盐是平衡的，二价盐及高价盐
采用热振旋流蒸发器提出来。该工艺的核心工艺是采用软化树脂、nf、swro的部分功能，调整核心参数，让一价盐平衡，不做提取，二价盐及高价盐采用热振旋流蒸发工艺提出，改工艺避免了dtro+mvr工艺的高投资和运行堵塞的问题，由于热振旋流蒸发工艺是动态蒸发过程，盐结晶是微颗粒在整个高速旋转设备内动态蒸发，不会堵塞，并且在热振旋流蒸发器内有负压存在，造成水的蒸发温度降低，能够在60
°‑
70
°
温度下快速蒸发，达到节能的目的。
附图说明
20.图1是本发明实施例提供的高盐废水热振旋流提盐工艺系统的结构示意图；图2是本发明实施例提供的5倍浓缩nf组件的结构示意图；图3是本实施例提供的热振旋流蒸发器的主视图；图4是图3中沿a
‑
a向的剖视图；图5是图3中沿b
‑
b向的剖视图。
21.图中：1
‑
软化预处理设备；2
‑
3倍浓缩swro反渗透单元；3
‑
第一纯水箱；4
‑
热振旋流蒸发器；5
‑
第二纯水箱；6
‑
固体盐箱；7
‑
5倍浓缩nf组件；8
‑
一价盐软水箱；11
‑
2倍浓缩swro反渗透单元；12
‑
第四纯水箱；41
‑
干化室；42
‑
热源夹套；43
‑
转轴；44
‑
桨叶；45
‑
驱动电机；411
‑
进料口；412
‑
出料口；413
‑
进气口；421
‑
热源进口；422
‑
热源出口；71
‑
进水箱；72
‑
过滤器；73
‑
产水箱；74
‑
浓水箱。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
24.如图1展示了本发明实施例的高盐废水热振旋流提盐工艺系统包括软化预处理设备1，所述软化预处理设备1包括供高盐废水进入的进水口、硬水出口和软水出口。所述硬水出口通过管路与3倍浓缩swro反渗透单元2的入水口连通，所述软化预处理设备1与所述3倍浓缩swro反渗透单元2之间的管路上设置有第一增压泵。3倍浓缩swro反渗透单元2内设置有swro反渗透膜，所述3倍浓缩swro反渗透单元2的纯水输出端与第一纯水箱3连接，所述3倍浓缩swro反渗透单元2的浓水输出端通过管路与热振旋流蒸发器4的入水口连通。热振旋流蒸发器4的出水口与第二纯水箱5连通，热振旋流蒸发器4的出盐口与固体盐箱6相连。3倍浓缩swro反渗透单元2与热振旋流蒸发器4的管路上设置有第二增加泵。
25.所述软水出口通过管路与5倍浓缩nf组件7连接，所述软化预处理设备1与所述5倍浓缩nf组件7之间的管路上设置有第三增压泵。所述5倍浓缩nf组件7包括进水箱71、过滤器
72、产水箱73和浓水箱74。进水箱71的输入端与软化预处理设备1的软水出口连接，进水箱71的输出端通过第四增加泵和过滤器72的输入端相连。过滤器72内设置有nf纳滤膜，过滤器72的产水出口与产水箱73的输入端连接，过滤器72的浓水出口与浓水箱74的输入端连接。产水箱73的输出端通过管路与一价盐软水箱8的入水口连通。产水箱73与一价盐软水箱8之间的管路上设置有第五增加泵。浓水箱74的输出端通过管路与2倍浓缩swro反渗透单元11的输入端连接，2倍浓缩swro反渗透单元11内设置有swro反渗透膜。2倍浓缩swro反渗透单元11的纯水输出端通过管路与第四纯水箱12连通，2倍浓缩swro反渗透单元11的浓水出口通过管路与软化预处理设备1连通。浓水箱74与2倍浓缩swro反渗透单元11之间的管路上设置有第六增加泵，2倍浓缩swro反渗透单元11与软化预处理设备1之间的管路上设置有第七增加泵。
26.所述软化预处理设备1包括软化树脂灌，所述软化树脂灌内填充有软化树脂。软化树脂上附着有钠离子，当含有一价盐和二价盐、高价盐的高盐废水通过进水口进入软化树脂灌内时，高盐废水中的二价及高价离子替换掉软化树脂上的钠离子而附着在软化树脂上，被替换下来的钠离子以及进入的高盐废水中含有的一价盐在溶液中通过软水出口流入5倍浓缩nf组件7，通过软化树脂将溶液中的一价盐和二价盐、高价盐的分开。
27.5倍浓缩nf组件7中的过滤器72将大部分的一价盐过滤出去，总系统补充的一价盐会跟着软水出去，达到一价盐平衡。剩余的含有一价盐的溶液由于浓度不够，不能够作为软化树脂再生液，所以通过2倍浓缩swro反渗透单元11对溶液中的一价盐进行2倍浓缩，浓缩后的一价盐溶液返流回软化预处理设备1，作为软化树脂再生液，循环使用。由于一价盐对温度不敏感，作为系统中一价盐再生的原料。一价盐返回软化预处理设备1之后，钠离子替换掉附着在软化树脂上的二价盐及高价盐，二价盐及高价盐跟着溶液从硬水出口进入热振旋流系统中提盐处理。整个系统的功能是提二价盐及高价盐。
28.具体的，流入软化预处理设备1的高盐废水中tds为3000mg/l，流量为100t/h，高盐废水中含有的一价盐占比为20%，二价盐及高价盐占比为80%。因此需要软化预处理设备1对高盐废水进行预处理，其目标是把高盐废水总的cl
‑
、na
+
等一价离子与na
2+
、so
42
‑
、so
32
‑
和ca
2+
、mg
2+
、al
2+
、fe
2+
等二价离子及高价离子分离，获得含cl
‑
、na
+
离子浓度高的纳滤滤出液（其产出量为100t/h）和含na
2+
、so
42
‑
、so
32
‑
和ca
2+
、mg
2+
、al
2+
、fe
2+
等二价离子及高价离子浓度很高的纳滤浓水（其产出量为10t/h）。将大分子悬浮物截留，除去废水中的重金属污染物以及大部分悬浮物。
29.软化树脂能有效的截留二价离子及高价离子，比如na
2+
、so
42
‑
、so
32
‑
和ca
2+
、mg
2+
、al
2+
、fe
2+
等二价离子，这些二价离子及高价离子将附着在软化树脂上的钠离子替换下来。而被替换下来的一价钠离子及钢补充进来的一价盐离子（主要为cl
‑
、na
+
）能有效透过软化树脂并通过软水出口进入5倍浓缩nf组件7。软化树脂对na
2+
、so
42
‑
、so
32
‑
和ca
2+
、mg
2+
、al
2+
、fe
2+
等二价离子及高价离子的脱除率稳定在99％以上。
30.所述5倍浓缩nf组件7中的过滤器72对流入的纳滤滤出液进行纳滤处理，纳滤处理后的产水中主要为一价氯化钠溶液，也称为软盐水，软盐水先进入产水箱73，产水箱73中的软盐水通过管道流入一价盐软水箱8。进入5倍浓缩nf组件7的纳滤滤出液流量为100t/h，则产出软盐水的量为80t/h，其中软盐水中的na
+
浓度为600mg/l。纳滤处理后的浓水进入浓水箱74，浓水中主要为一价氯化钠，产出浓水的量为20t/h，其中钠离子浓度为1.5%。
31.由于浓水中钠离子浓度为1.5%，不能作为软化树脂的再生液，钠离子浓度必须达到3%才可以作为软化树脂的再生液，所以经纳滤处理后的浓水从浓水箱74进入2倍浓缩swro反渗透单元11，2倍浓缩swro反渗透单元11对流入的浓水进行2倍浓缩处理，经2倍浓缩swro反渗透单元11反渗透淡化处理后的浓水分为二阶产水和二阶浓水。二阶产水（其量为10t/h）为符合标准的纯水，并去除了水中的cod、细菌、氨氮等污染物、化学污染物、放射性物质以及细菌等有害物质，使得二阶产水得到进一步净化之后流入第四纯水箱12，净化后的二阶产水为净化水，符合零排放标准，可回收利用，节约了水资源，实现了资源化利用，节省了成本。二阶浓水（其中钠离子浓度达到3%）则流回软化预处理设备1的软化树脂灌内作为软化树脂的循环再生液，继续循环处理，二阶浓水的产出量为10t/h。二阶浓水中的钠离子替换掉软化树脂外附着的二价及高价离子，被替换下来的二价及高价离子进入溶液中合成纳滤浓水，纳滤浓水从硬水出口进入3倍浓缩swro反渗透单元2。
32.被截留的纳滤浓水（其产出量为10t/h）从硬水出口进入3倍浓缩swro反渗透单元2后，3倍浓缩swro反渗透单元2对流入的纳滤浓水进行3倍浓缩处理，经3倍浓缩swro反渗透单元2反渗透淡化处理后的纳滤浓水分为三阶产水和三阶浓水。三阶产水（其量为6t/h）为符合标准的纯水，并去除了水中的cod、细菌、氨氮等污染物、化学污染物、放射性物质以及细菌等有害物质，使得三阶产水得到进一步净化之后流入第一纯水箱，净化后的一阶产水为净化水，符合零排放标准，可回收利用，节约了水资源，实现了资源化利用，节省了成本。三阶浓水则进入热振旋流蒸发器4，通过热振旋流蒸发器4提取固体工业二价盐及高价盐，并将固体二价盐及高价盐放入固体盐箱6，蒸发冷凝液流至第二纯水箱5。
33.于本实施例中，所述第一增压泵、第二增压泵、第三增压泵、第四增压泵、第五增压泵、第六增压泵、第七增压泵的作用均为给流经的液体加压。
34.于本实施例中，作为优选方案，所述热振旋流蒸发器4的作用为从溶液中分离出二价盐及高价盐，并提取出纯水。如图3至图5所示，本方案提供的热振旋流蒸发器4主要由干化室41、热源夹套42、桨叶44、转轴43、进料口411、出料口412、进气口413、热源进口421、热源出口422等结构组成。
35.所述干化室41为中空结构，所述干化室41的一端设置有进料口411及进气口413，另一端设置有出料口412。通过进气口413向干化室41内通入高温工艺气体。通入高温工艺气体的进气口413与进料口411布置在同一侧，因此三阶浓水与高温工艺气体在干化机1内同向运动。所述干化室41优选呈卧式圆柱状结构，但并不局限于此结构。
36.所述热源夹套42围绕干化室41的外侧设置，所述热源夹套42内循环有作为热源的高温介质，所述热源夹套42上设置有热源出口422及至少一个热源进口421。所述高温介质优选为蒸汽或导热油，但并不局限于此。
37.所述转轴43设置在所述干化室41的中间位置，且贯穿干化室41的两端，即转轴43与干化室41同轴，所述干化室41的外侧设置有用于驱动所述转轴43转动的驱动电机45。
38.所述转轴43上安装有桨叶44，本方案中，在转轴43的不同位置上装配有特殊设计的两种不同类型的桨叶44，具体的，转轴43上位于进料口411的部分安装有n组摊开桨叶，位于出料口412的部分安装有q组摊开桨叶，所述转轴43的中间部分安装有m组传输桨叶。其中，n、q、m均为大于1的整数,具体数量根据需要而定。作为优选方案，所述摊开桨叶及传输桨叶分别嵌入到转轴43中，在整个干化室41筒体圆周径向方向共平均布置了l列桨叶44。其
中，l为大于1的整数,具体数量根据需要而定。
39.具体的，摊开桨叶分布在转轴43的进料端和出料端，作为进一步的优选方案，转轴43位于进料口411的部分每列上安装n个摊开桨叶，摊开桨叶与转轴43呈预设角度安装，这样安装的目的是实现三阶浓水进入干化室41后立即被摊附在热壁的表面并具备向出料端输送的功能。转轴43位于出料口412的部分每列上安装q个摊开桨叶，此处的摊开桨叶与进料口411的摊开桨叶呈斜反角度安装，即两者的安装角度相反，这样安装的目的是缓冲产品出料时的惯性力达到重力自由出料的功能。
40.于本实施例中，作为进一步的优选方案，所述摊开桨叶及传输桨叶分别通过螺栓固定连接在转轴43上。这种装配方式保证了摊开桨叶及传输桨叶安装调整更加灵活，确保热振旋流蒸发器4能够适应不同的被干化物质以及处理量的变化。
41.于本实施例中，作为优选方案，所述摊开桨叶与传输桨叶的表面均镀有耐磨材料。
42.于本实施例中，摊开桨叶或传输桨叶远离转轴43的端部与干化室41内壁的间距h对于干化过程会有影响，以间距h取值为2mm和5mm作为例子，2mm间距的热振旋流蒸发器4内部流场涡流作用强，三阶浓水更贴近壁面运动，混合传热效果好。于本实施例中，所述摊开桨叶远离转轴43的端部与干化室41内壁的间距优选为2~10 mm。同理，所述传输桨叶远离转轴43的端部与干化室41内壁的间距为2~10 mm。
43.于本实施例中，分析了摊开桨叶与转轴之间的安装角及传输桨叶与转轴之间的安装角对干化过程的影响，将位于所述转轴43前段的n组摊开桨叶与转轴43之间的夹角设置为15
º
，位于所述转轴43中间段的m组传输桨叶与转轴43之间的夹角设置为
‑
45
º
、位于所述转轴43后段的q组摊开桨叶与转轴43之间的夹角设置为
‑
75
º
，通过分析桨叶44与转轴43之间的安装角度对干化过程的影响，得知出料口412安装角度大的摊开桨叶有利于干化机平稳排料，中间段传输桨叶是干化过程的主力工作区，对三阶浓水中的二价盐干化过程起主导作用。因此，作为优选方案，位于所述转轴43前段的n组摊开桨叶设置为进口摊开组，其中摊开桨叶与转轴43之间的夹角优选为10~20
º
；位于所述转轴43后段的q组摊开桨叶设置为出口收料组，其中摊开桨叶与转轴43之间的夹角优选为70~80
º
；位于所述转轴43中间段的m组传输桨叶设置为中间传输组，其中传输桨叶与转轴43之间的夹角优选为40~50
º
。
44.于本实施例中，分析了30
º
、45
º
和60
º
三种桨叶44单一安装角度对干化过程的影响，最优桨叶44安装角度为45
º
，在此条件下，能够实现物料的顺利输运，出料口412物料温度440k，出料口112物料含水率可降至20%。因此，作为另一种优选方案，所述摊开桨叶与转轴43之间的夹角为40~50
º
，所述传输桨叶与转轴43之间的夹角为40~50
º
。
45.于本实施例中，将热振旋流蒸发器4进气口413处的其它设置为负压，有利于气体进入干化室41，桨叶44末端的压力最大，是热振旋流蒸发器4内混合传热效果最佳位置。
46.本方案提供的热振旋流蒸发器4工作时，转轴43通过干化室41外的驱动电机45驱动，进而带动桨叶44实现高速旋转，在干化室41内形成强烈涡流。三阶浓水进入干化室41后，立刻被涡流作用离心分布在干化室41内加热壁表面，形成一种连续的、薄的、高湍流的浓水薄层，该薄层在工艺气体的助力下以一定的速率从进料口411向出料口412做螺线运动，在此过程中浓水薄层持续与干化室41内加热壁面发生碰撞传热，完成接触、反应、灭菌或干燥等过程。与此同时，工艺还可以采用一定量的经过预热的高温工艺气体，与物料的运动方向一致，在干化室41的内部与高速涡流形成共同作用，推动浓水薄层沿内壁向出口方
向做螺线运动，浓水薄层在工艺气体的反复包裹、携带和穿流下，实现强烈的热对流换热，浓水中的水分被蒸发出来变成水蒸气，水蒸气进入第二纯水箱5中变成纯净水，剩余的二价盐及高价盐被蒸干后进入固体盐箱6。浓水薄层在涡轮薄层热振旋流蒸发器4内的停留时间短，能够快速实现启停和排空，干化设备操作简单，调整控制便捷。
47.高温介质与预热的工艺气体作为热源分别与三阶浓水进行热传导和热对流过程，实现耦合干化效果。干化室41的热源夹套42中通有高温介质，使干化室41的内壁得到均匀有效的加热，热源夹套42持续提供高温介质确保了高强度的传导给热。高速旋转的桨叶44形成的高强度涡流热风，在输送浓水的同时，能够以热对流的方式将远离热振旋流蒸发器4内加热壁面的物质迅速干化。
48.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。