采用干冷载气与热废水接触实现废水零排放的系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种采用干冷载气与热废水接触实现废水零排放的系统及工艺，包括：换热装置，用于对废水进行加热，其废水出口与蒸发装置顶部的喷淋层连接；鼓泡装置，设置于蒸发装置内部，其喷头插入废水以下；风机，其进口与气源连通，出口与所述鼓泡装置的气体进口连接，用于对鼓泡装置提供干冷载气；直通导流装置，包括若干并列竖向设置的布液元件，设置于蒸发装置内部，且位于废水预设液位以上。干冷载气通过鼓泡装置在蒸发装置的废水液位以下进行浅层鼓泡，发生主浓缩过程。经过主浓缩过程后的载气的温度和湿度都升高，对废水的蒸发效率降低，此时的载气与喷淋的废水在直通导流装置中进行二次换热传质，可以有效避免直通导流装置的结垢堵塞。流装置的结垢堵塞。流装置的结垢堵塞。

【技术实现步骤摘要】
采用干冷载气与热废水接触实现废水零排放的系统及工艺


[0001]本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种采用干冷载气与热废水接触实现废水零排放的系统及工艺。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]在电力工业和冶金行业工艺系统的生产中，持续排放废水往往是生产过程中不可避免的。例如采用湿法脱硫工艺的企业数量较多，为了维持脱硫装置的正常运行，脱硫系统需要持续排出具有较高浓度盐分、较高浓度污染物的废水，使企业不得不持续补充新鲜工艺水，并且花费较大成本处理排放的废水；而电力工业和冶金工业生产过程中，又有大量的工业余热得不到有效利用，不得不白白放弃。
[0004]目前废水的零排放实施工艺，主要有以下三类：第一类：大多采用类似三效蒸发、MVR蒸发、低温闪蒸等这样的、以“饱和蒸汽+真空抽吸”为蒸发驱动力的工艺，生产过程中需要消耗大量宝贵的蒸汽，造成废水减排和零排放工艺的运行成本居高不下，难以大面积推广。
[0005]第二类：利用烟气余热来浓缩工业废水，对工业废水实现升温蒸发。该种处理方式的运行成本大为降低，例如：建成专门的烟气余热蒸发装置，引入部分烟气作为蒸发热源，实现废水的蒸发减量甚至完全蒸干，由此实现废水的浓缩或者零排放。不过，烟气余热蒸发装置形同一个小型的湿法脱硫系统，接受到烟气带来的酸性气体和生产性粉尘，存在着系统堵塞、操作复杂、引风机和喷淋循环泵能耗大等等各类实际问题，尤其严重的问题是：a）废水与引入的热烟气直接接触，容易造成系统发生热垢堵塞的风险；b）热烟气变成湿烟气后，不能直接排放，还必须送回原引出点，造成系统复杂；c）热烟气与废水直接接触时，烟气中的盐分（以氯Cl
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盐为主）转移至废水中，浓度过高时，会对运行设备产生电化学腐蚀；d）烟气蒸发装置内采用喷淋方式进行气液直接接触，当烟气入口温度大于100℃时，热烟气难以与废水混合均匀，易造成局部废水发生急剧蒸发，而导致盐快速析出，进而导致热垢堵塞的发生；e）烟气中携带一定量的酸性气体和粉尘，所以烟气蒸发装置的除雾器上需要经常使用清水冲洗，进而导致对废水的蒸发浓缩效应在一定程度上降低；f）热烟气中的含水率较高，在对废水蒸发浓缩时的携带水的能力受到限制。基于以上这六种原因，以致于这类烟气余热蒸发装置的应用效果不佳，难以广泛使用。
[0006]第三类：利用空气作为热载体，实现升温蒸发。这类工艺采用工业余热（例如原烟气）加热空气，然后用加热后的空气在蒸发装置中与冷废水直接接触，让空气所含热焓释放出来，使废水的水份大量蒸发，实现废水浓缩乃至废水零排放。蒸发过程中，冷态的废水在持续升温而热空气在持续降温。这类工艺存在的问题是：1）该类工艺建立在气
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气换热器的基础之上，即余热载体（例如热烟气）与空气的换热，由此实现热焓的转移。所以存在着设备体积十分庞大，换热效率相对较低的缺陷，甚至不如上述第二类工艺；2）采用热空气与喷淋的废水直接接触换热时，热空气温度较高，而且难以与废水均匀接触，导致热空气对废水局
部加热，导致局部废水急剧蒸发，使该部分废水中的盐浓度快速升高，容易导致盐析出而导致热垢堵塞问题的发生。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种将废水作为热载体，采用干冷载气与这种“具备热焓的”废水接触，通过降温蒸发，从而实现废水零排放的系统及工艺。这种降温蒸发过程，有效地杜绝了前述技术中由于升温蒸发引发的热垢堵塞问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：第一方面，本专利技术提供一种采用干冷载气与热废水接触实现废水零排放的系统，其中，换热装置，用于对废水进行加热，其废水出口与蒸发装置顶部的喷淋层连接；鼓泡装置，设置于蒸发装置内部的气液接触部位，其干冷空气喷头插入热态废水液位下方；风机，其进口与气源连通，出口与所述鼓泡装置的气体进口连接，用于对鼓泡装置提供干冷载气；直通导流装置，包括若干并列竖向设置的布液元件，设置于蒸发装置内部，且位于鼓泡装置上方。
[0009]干冷载气，是指自然环境存在的、取得之前未经特别处理的、未升温处理的、工艺环境中随处可以获取的自然界干冷空气，包括干冷空气与其他气体的掺混物。
[0010]本专利技术向蒸发装置内引入干冷载气，使其与热废水接触过程中升温吸潮，实现废水的蒸发、浓缩和零排放处理。
[0011]利用工艺水或除盐水等液态介质作为收集介质，高效回收各类工业余热，被加热后的收集介质再对废水进行换热时，可以保证被加热后的废水温度提高到易于蒸发的60~95℃，与干冷的自然空气等干冷载气接触，使热态废水温度有所降低，实现了热态废水的低温蒸发。专利技术人在试验过程中发现，如果直接向蒸发装置中通入干冷载气，利用干冷载气与被加热后的废水直接接触换热，对热废水进行蒸发浓缩，废水在蒸发过程中是持续降温的，这样的蒸发方式，使得结垢类物质晶体的析出受到抑制，可以有效消除结垢风险，但是采用该种方式时，由于废水是降温蒸发，蒸发效率相对较低。
[0012]为了提高废水的蒸发效率，专利技术人进一步在蒸发装置内部引入导流布液装置，使喷淋废水在导流布液装置上形成液膜，同时导流布液装置对通入的干冷载气进行均匀分布，通过提高干冷载气与废水的接触面积提高废水的蒸发效率。但是专利技术人发现，采用该种方式时，即使采用干冷载气与热废水的换热蒸发，由于干冷载气中水分含量较小，在导流布液装置进行换热传质速率较高，导流布液装置依旧容易出现干结堵塞的现象，进而影响废水处理的顺利进行。
[0013]专利技术人进一步研究发现，如果在蒸发装置的底部设置鼓泡装置，利用风机直接将干冷载气吹入蒸发装置内的液位以下，进行浅层鼓泡运行，在这样的鼓泡运行过程中，干冷载气与热废水进行一次传热传质（主浓缩过程）后，逸出的载气的温度和湿度都有较大程度的升高，同时会有少量液态颗粒和结晶物质被载气夹带上升，进入导流布液装置。
[0014]进一步，该部分温度和湿度升高的载气在导流布液装置中与喷淋的废水进行二次接触传热传质时，载气已经接近完全饱和状态，其夹带的少量液态颗粒和结晶物质，在水流
的冲刷作用下较易回流至蒸发装置底部的废水池中，进而有效缓解了导流布液装置结构堵塞的问题。
[0015]在一些实施例中，所述风机的进口与空气连通。干冷载气直接取于空气。
[0016]在一些实施例中，所述换热装置为液液换热器。
[0017]进一步的，还包括余热收集装置，为气液换热器，其液体通道与所述液液换热器的热源水通道连通，其气体通道用于流通载热气体。
[0018]通过液体介质如工艺水、除盐水，与所述余热资源(废气、废水或废渣)连通，收集这些余热资源的潜热，将这些即将被抛弃的潜热，用于加热收集装置中的工艺水、除盐水等液态介质载体。这些液体介质，作为收集性介质，负责将余热收集起来，将为废水加热提供热源，使得废水达到60
‑
95℃左右的较高温度的废水，进而变成一种含有较高热焓的状态。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用干冷载气与热废水接触实现废水零排放的系统，其特征在于：换热装置，用于对废水进行加热，其废水出口与蒸发装置顶部的喷淋层连接；鼓泡装置，设置于蒸发装置内部的气液接触部位，其干冷空气喷头插入热态废水液位下方；风机，其进口与气源连通，出口与所述鼓泡装置的气体进口连接，用于对鼓泡装置提供干冷载气；直通导流装置，包括若干并列竖向设置的布液元件，设置于蒸发装置内部，且位于鼓泡装置上方。2.根据权利要求1所述的采用干冷载气与热废水接触实现废水零排放的系统，其特征在于：所述风机的进口与空气连通；在一些实施例中，所述换热装置为液液换热器；进一步的，还包括余热收集装置，为气液换热器，其液体通道与所述液液换热器的热源水通道连通，其气体通道用于流通载热气体；在一些实施例中，所述热源水为工艺水或除盐水；在一些实施例中，所述蒸发装置为喷淋蒸发装置；进一步的，喷淋蒸发装置的底部设置有循环浆池，循环浆池通过循环泵与所述换热装置连接；更进一步的，所述循环浆池通过出料泵与液固分离装置进口连接，液固分离装置的液体出口与循环浆池连接。3.根据权利要求1所述的采用干冷载气与热废水接触实现废水零排放的系统，其特征在于：所述喷头包括壳体、布气板和挡板，挡板和壳体围成布气腔室，布气腔室通过管路与风机连通，布气板上设置有若干布气孔，挡板设置于布气腔室中，且位于进风口的下游；进一步的，布气板上的布气孔成同心圆矩阵排列；进一步的，布气板上的同一圆周上的布气孔的倾斜方向均与该圆周的切线平行；进一步的，所述布气腔室的底部为弧形导流板。4.根据权利要求3所述的采用干冷载气与热废水接触实现废水零排放的系统，其特征在于：所述挡板通过弹簧与喷头的进口管道的内壁连接，未通风状态下，挡板盖合于喷头进口处。5.根据权利要求1所述的采用干冷载气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘述平，吕扬，马松，杨凤岭，孙德山，管闯，仇洪波，尹鹏，陈向波，冯超，吕和武，蔡延民，王国威，
申请(专利权)人：山东国舜建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：