CN114804489A - 一种气化浓水的节能水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气化浓水的节能水处理系统及方法，系统包括位于膜浓缩单元下游的蒸发结晶单元，蒸发结晶单元被配置为：一级浓水顺流依次进入降膜模块和强制模块，一级浓水与二效和/或三效混合蒸馏水和生蒸汽凝水进行换热后进入一效降膜循环蒸发器并按照基于气相二次蒸汽对应压力的第一饱和蒸汽温度在一效降膜循环蒸发器内进行蒸发，一效降膜循环蒸发器产生的二次蒸汽作为二效热源加热二效降膜循环蒸发器。本发明基于各效气相蒸发温度估计物料成分以及蒸发过程中液相浓度分析，通过第一饱和蒸汽温度、第二饱和蒸汽温度和第三饱和蒸汽温度的设置，改变各蒸发器内部压强大小，从而提高蒸汽的加热效率，降低了系统的投资和运行能耗，防止了系统堵塞。

Description

一种气化浓水的节能水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及节能水处理技术领域，尤其涉及一种气化浓水的节能水处理系统及方法。

背景技术

随着工业化的不断发展，随之而来的是大量高盐高有机物废水，如何在将此类浓水进行治理排放的同时，实现对其价值的高度利用，是现如今急需解决的问题。该浓水难以用常规的生物处理方法进行处理，而膜浓缩技术抑制了浓水的回收利用，本发明针对以上问题，设计出一种气化浓水的节能水处理系统及方法，合理设计包括软化沉淀单元、过滤单元、纳滤单元、膜浓缩单元和蒸发结晶单元，回收浓水内的水资源和盐资源，达到零排放以及资源利用的目的。

中国专利CN105152443B公开了一种高含盐废水零排放结晶盐资源回收的方法，含盐废水经过预处理系统、膜浓缩系统、纳滤膜系统或蒸发结晶系统的一个或多个系统处理后，得到回收水和固体盐。本发明还公开了一种高含盐废水零排放结晶盐资源回收的系统，包括预处理系统、膜浓缩系统、纳滤膜系统或蒸发结晶系统的一个或多个系统处理；蒸发结晶系统包括一台或多台蒸发装置、一台或多台结晶器；多台蒸发装置相互之间采用并联、串联或并联和串联混合的方式相连，多台结晶器相互之间采用并联、串联或并联和串联混合的方式相连。该专利将传统水处理技术处理后的15％～25％三高废水进一步处理，使水的回收率达到95％以上，同时盐结晶成固体杂盐，实现高含盐废水零排放。其缺陷在于：预处理时，仅通过向废水中投入药剂，无法有效去除有机物，并且预处理出水直接与膜浓缩相连，存在有机物堵塞膜的风险，会减少膜的使用寿命，应当将纳滤作为膜浓缩的辅助装置。预处理后应当设置高强度膜进行过滤，即可将纳滤浓缩液再次进行回用。并且该专利的蒸发结晶过程仅为多个蒸发器的叠加，对于其内部产生的各类冷凝水、二次蒸汽、混合蒸馏水以及生蒸汽凝水未进行充分利用，其成本高，实用性低，内部各项设置无法满足浓水的高效利用以及蒸发结晶效率，无法进行工业化应用。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明的技术方案是提供一种气化浓水的节能水处理系统，至少包括位于膜浓缩单元下游的蒸发结晶单元，所述膜浓缩单元被配置为：基于一级膜浓缩装置、二级膜浓缩装置和/或两者的回用至少获得含盐浓度在所述蒸发结晶单元运行指标以上的一级浓水，其中，所述蒸发结晶单元被配置为：所述一级浓水顺流依次进入预热温度达到运行指标的降膜模块和强制模块，其中，所述一级浓水与二效和/或三效混合蒸馏水和生蒸汽凝水进行换热后进入所述降膜模块的一效降膜循环蒸发器并按照基于气相二次蒸汽对应压力的第一饱和蒸汽温度在所述一效降膜循环蒸发器内进行蒸发，所述降膜模块的一效降膜分离器将蒸发的所述一级浓水液沫分离，所述一效降膜循环蒸发器产生的二次蒸汽作为二效热源加热所述降膜模块的二效降膜循环蒸发器。一级浓水经过进料泵提升送至蒸发结晶单元，采用三效真空蒸发，各效气相蒸发温度估计物料成分以及蒸发过程中液相浓度分析，各效液相物料沸点升高为1.21℃/2.58℃/9.15℃，由于考虑一级浓水的进料浓度较低，综合考虑系统的投资和运行能耗等多方面因素，将降膜模块和强制模块经过预热至68℃左右后，再顺流依次进入一效降膜循环蒸发器/二效降膜循环蒸发器/三效强制循环蒸发器蒸发浓缩至过饱和析出盐晶体后出料。本发明采用降膜循环蒸发器和强制循环蒸发器形式进行三效蒸发结晶，提高结晶效率，使得后续蒸发浓缩和饱和析出效率提高。

根据一种优选的实施方式，在所述一级浓水通过所述降膜模块的一效降膜循环泵出口旁路进入所述二效降膜循环蒸发器的情况下，限定所述二效降膜循环蒸发器的蒸发温度为气相二次蒸汽对应压力的第二饱和蒸汽温度以形成与所述一效降膜循环蒸发器不同的压强，所述降膜模块的二效降膜分离器将基于所处蒸发器压强的不同改变自身沸点温度的所述一级浓水液沫分离并产生二次蒸汽作为三效热源加热所述强制模块的三效强制循环蒸发器。在所述一级浓水通过所述降膜模块的二效降膜循环泵出口旁路进入所述三效强制循环蒸发器的情况下，限定所述三效强制循环蒸发器的蒸发温度为气相二次蒸汽对应压力的第三饱和蒸汽温度以形成与所述一效降膜循环蒸发器和二效降膜循环蒸发器不同的压强，所述一级浓水在所述三效强制循环蒸发器内升温后进入所述强制模块的三效结晶分离器进行闪蒸。通过降膜模块和强制模块的多效配合蒸发设置，并采用降膜循环蒸发器和强制循环蒸发器形式，有效避免了高速蒸汽流对加热管的冲击，自动消除液面上厚厚的泡沫层，使二次蒸汽从液面上逸出时，夹带量最小，结晶分离器后再安装液沫分离器，可以阻挡气液分离过程中产生的雾沫夹带。基于各效气相蒸发温度估计物料成分以及蒸发过程中液相浓度分析，通过第一饱和蒸汽温度、第二饱和蒸汽温度和第三饱和蒸汽温度的设置，改变各蒸发器内部压强大小，使得各效液相物料沸点升高形成阶梯差，从而提高蒸汽的加热效率，并且由于加热介质为饱和水蒸汽能够进行多次重复利用，降低了系统的投资和运行能耗，防止了系统堵塞。

根据一种优选的实施方式，所述一级浓水于第一换热器和第二换热器内与二效和/或三效混合蒸馏水和生蒸汽凝水进行换热，其中，所述第一换热器的热源被配置为：所述二效降膜循环蒸发器冷凝的高温凝水至三效冷凝水闪发桶进行闪蒸，产生部分蒸汽作为三效补充蒸汽，降温后冷凝水与三效冷凝水混合后的混合冷凝水作为第一换热器的热源，换热后冷凝水进入蒸馏水总罐。所述第二换热器的热源被配置为：所述一效降膜循环蒸发器新鲜蒸汽冷凝的高温凝水进入一效冷凝水平衡桶作为第二换热器的热源，换热后冷凝水进入产品水箱。本发明的第一换热器和第二换热器采用蒸馏水板式预热器对待处理原料液进行预热。在预热器中，冷热介质进行热交换，将原料液预热到一定温度，并且多效利用二效和三效的混合蒸馏水以及生蒸汽凝水，节省系统功耗。

根据一种优选的实施方式，所述一级浓水经过所述降膜模块和强制模块处理后，其含固浓缩液进入稠厚器增稠并经过离心机固液分离离心出晶体，于所述强制模块产生的二次蒸汽经过三效液沫分离器除沫并于冷凝器中冷凝成水随冷却水进入冷却水回水单元，所述一级浓水经过所述降膜模块和强制模块处理后的剩余部分母液通过蒸发干燥机进行干化处理。在进入冷凝器之前，二次蒸汽除沫后可先通过真空系统。上述真空系统由真空泵提供，大部分工作液可循环使用，排出的部分可与冷凝水一起利用。本发明在蒸发结晶单元采用真空负压操作，既提高了蒸发效率又降低了液相温度，从而在达到蒸发目的的同时改善设备使用环境，延长设备使用寿命。

根据一种优选的实施方式，经过所述离心机离心后的母液提升至循环管，再经过预热后返回所述降膜模块和强制模块，剩余部分母液外排至蒸发干燥机进行干化处理。

根据一种优选的实施方式，所述系统还包括软化沉淀单元、过滤单元和纳滤单元，其中，所述软化沉淀单元包括调节池、高密池、污泥池和废水池，浓水依次经过调节池和高密池得到浓水软化后的出水并送至过滤单元；所述过滤单元包括高强度膜池、高强度膜产水箱、活性炭过滤器和弱酸阳床，所述高强度膜池将所述软化沉淀单元来水进行过滤，过滤产水进入所述高强度膜产水箱，并依次通过所述性炭过滤器和弱酸阳床，所述高强度膜池、活性炭过滤器和弱酸阳床的过滤废水进入所述废水池；所述纳滤单元过滤经过所述软化沉淀单元和所述过滤单元的来水，其来水的二阶离子截留在纳滤浓水中并连通至所述废水池，其来水的一价离子透过到纳滤淡水中并连通至所述膜浓缩单元。本发明通过软化沉淀单元将浓水进行软化澄清，除去其中的悬浮物质，通过过滤单元截留污染物、去除部分有机物，保护后端膜浓缩单元，减少有机物污堵的风险，提高膜使用寿命，通过纳滤单元截留二阶离子，透过一价离子，依次作为膜浓缩单元的辅助装置，提高浓缩效率，以及保护膜使用寿命。

根据一种优选的实施方式，所述膜浓缩单元包括一级膜浓缩装置和二级膜浓缩装置，所述一级膜浓缩装置接收所述纳滤单元的纳滤淡水并浓缩得到一级产水和一级浓水，所述一级浓水进入所述蒸发结晶单元进行结晶处理，所述一级产水进入所述二级膜浓缩装置进行脱盐处理并得到二级产水和二级浓水，二级产水送至产品水箱进行回用，二级浓水回到所述一级膜浓缩装置。通过一级膜浓缩装置和二级膜浓缩装置的回用，在保障浓缩的产水水质满足界区外回用标准，从而提高回收率的同时，将符合蒸发结晶单元运行指标的一级浓水送入其中进行结晶处理，提高结晶效率。

本发明还提供一种气化浓水的节能水处理方法，其特征在于，所述方法包括：获得含盐浓度在运行指标以上的一级浓水；所述一级浓水顺流依次进入预热温度达到运行指标的降膜模块和强制模块中与二效和/或三效混合蒸馏水和生蒸汽凝水进行换热后，按照基于气相二次蒸汽对应压力的第一饱和蒸汽温度进行蒸发，蒸发后所述一级浓水液沫分离，产生的二次蒸汽作为二效热源加热。

根据一种优选的实施方式，所述方法还包括：所述一级浓水进入二效降膜循环蒸发器的情况下，限定所述二效降膜循环蒸发器的蒸发温度为气相二次蒸汽对应压力的第二饱和蒸汽温度以形成与第一饱和蒸汽温度形成压强不同的第二压强，基于所处蒸发器压强的不同改变所述一级浓水的沸点温度以液沫分离并产生二次蒸汽作为三效热源加热；所述一级浓水进入三效强制循环蒸发器的情况下，限定所述三效强制循环蒸发器的蒸发温度为气相二次蒸汽对应压力的第三饱和蒸汽温度以形成与第一饱和蒸汽温度和第二饱和蒸汽温度形成压强不同的第三压强，所述一级浓水升温后进入三效结晶分离器进行闪蒸。

本发明的有益技术效果：

(1)通过一级膜浓缩装置和二级膜浓缩装置的回用，在保障浓缩的产水水质满足界区外回用标准，从而提高回收率的同时，将符合蒸发结晶单元运行指标的一级浓水送入其中进行结晶处理，提高结晶效率；

(2)将降膜模块和强制模块进行预热温度处理，由于一级浓水即使达到蒸发结晶单元的运行指标，其浓度依然较低，综合考虑系统投资和运行能耗等多方面因素，将降膜模块和强制模块经过预热至68℃后，使得后续蒸发浓缩和饱和析出效率提高；

(3)通过降膜模块和强制模块的多效配合蒸发设置，并采用降膜循环蒸发器和强制循环蒸发器形式，有效避免了高速蒸汽流对加热管的冲击，自动消除液面上厚厚的泡沫层，使二次蒸汽从液面上逸出时，夹带量最小，结晶分离器后再安装液沫分离器，可以阻挡气液分离过程中产生的雾沫夹带；

(4)基于各效气相蒸发温度估计物料成分以及蒸发过程中液相浓度分析，通过第一饱和蒸汽温度、第二饱和蒸汽温度和第三饱和蒸汽温度的设置，改变各蒸发器内部压强大小，使得各效液相物料沸点升高形成阶梯差，从而提高蒸汽的加热效率，并且由于加热介质为饱和水蒸汽能够进行多次重复利用，降低了系统的投资和运行能耗，防止了系统堵塞；

(5)本发明在二次蒸汽除沫后加入了真空系统，其由真空泵提供，大部分工作液可循环使用，排出的部分可与冷凝水一起利用，本发明在蒸发结晶单元采用真空负压操作，既提高了蒸发效率又降低了液相温度，从而在达到蒸发目的的同时改善设备使用环境，延长设备使用寿命；

附图说明

图1是本发明的蒸发结晶单元的结构示意图；

图2是本发明的一种气化浓水的节能水处理系统的优选实施例的结构示意图；

图3使本发明的蒸发结晶单元的运行温度指标。

附图标记列表

1：调节池；2：高密池；3：污泥池；4：废水池；5：高强度膜池；6：高强度膜产水箱；7：活性炭过滤器；8：弱酸阳床；9：纳滤单元；10：一级膜浓缩装置；11：二级膜浓缩装置；12：蒸发结晶单元；13：离心脱水；14：干燥处理；15：产品水箱；A1：一效蒸发器；A2：二效蒸发器；A3：三效蒸发器；B1：一效分离器；B2：二效分离器；B3：三效分离器；C1：一效冷凝水桶；C2：二效冷凝水桶；C3：三效冷凝水桶；D1：第一换热器；D2：第二换热器；E：泵；F：混合冷凝器；G：稠厚器；H：离心机；a：生蒸汽；b：循环冷却水；c：一级浓水；d：氯化钠；e：部分母液。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本发明中一效代指第一效，即一级浓水进入的第一个蒸发器，而其产生的二次蒸汽作为热源的第二个蒸发器即为二效蒸发器，依此类推。本发明不仅将二次蒸汽作为各效热源，还基于气相二次蒸汽对应压力得到各蒸发器的饱和蒸汽温度，以最大限度提高蒸汽效率，并且二次蒸汽还用于前工段工艺用水、混合蒸馏水、生蒸汽凝水以及冷凝水等。

实施例

本申请涉及一种气化浓水的节能水处理系统，至少包括位于膜浓缩单元下游的蒸发结晶单元，所述膜浓缩单元被配置为：基于一级膜浓缩装置、二级膜浓缩装置和/或两者的回用至少获得含盐浓度在所述蒸发结晶单元运行指标以上的一级浓水。

一级浓水经过进料泵提升送至蒸发结晶单元，采用三效真空蒸发，蒸发结晶单元的处理量为10000Kg/h，蒸发量为9465Kg/h，结晶量为535Kg/h，各效气相蒸发温度估计物料成分以及蒸发过程中液相浓度分析，各效液相物料沸点升高为1.21℃/2.58℃/9.15℃，由于考虑一级浓水的进料浓度较低，综合考虑系统的投资和运行能耗等多方面因素，将降膜模块和强制模块经过预热至68℃左右后，再顺流依次进入一效降膜循环蒸发器/二效降膜循环蒸发器/三效强制循环蒸发器蒸发浓缩至过饱和析出盐晶体后出料，过饱和含固浓缩液经过稠厚器增稠后通过离心机固液分离离心出晶体，母液(稠厚器溢流母液和离心机母液)再经过后返回蒸发结晶单元继续蒸发；为保证出盐的品质，部分外排母液通过蒸发干燥机进行干化处理。考虑到系统投资和运行能耗，同时为了防止系统堵塞，本发明采用降膜循环蒸发器和强制循环蒸发器形式进行三效蒸发结晶。

根据一种优选的实施方式，蒸发结晶单元被配置为：所述一级浓水顺流依次进入预热温度达到运行指标的降膜模块和强制模块，其中，所述一级浓水与二效和/或三效混合蒸馏水和生蒸汽凝水进行换热后进入所述降膜模块的一效降膜循环蒸发器并按照基于气相二次蒸汽对应压力的第一饱和蒸汽温度在所述一效降膜循环蒸发器内进行蒸发，所述降膜模块的一效降膜分离器将蒸发的所述一级浓水液沫分离，所述一效降膜循环蒸发器产生的二次蒸汽作为二效热源加热所述降膜模块的二效降膜循环蒸发器。在所述一级浓水通过所述降膜模块的一效降膜循环泵进入所述二效降膜循环蒸发器的情况下，限定所述二效降膜循环蒸发器的蒸发温度为气相二次蒸汽对应压力的第二饱和蒸汽温度以形成与所述一效降膜循环蒸发器不同的压强，所述降膜模块的二效降膜分离器将基于所处蒸发器压强的不同改变自身沸点温度的所述一级浓水液沫分离并产生二次蒸汽作为三效热源加热所述强制模块的三效强制循环蒸发器。在所述一级浓水通过所述降膜模块的二效降膜循环泵进入所述三效强制循环蒸发器的情况下，限定所述三效强制循环蒸发器的蒸发温度为气相二次蒸汽对应压力的第三饱和蒸汽温度以形成与所述一效降膜循环蒸发器和二效降膜循环蒸发器不同的压强，所述一级浓水在所述三效强制循环蒸发器内升温后进入所述强制模块的三效结晶分离器进行闪蒸。

需要说明的是，上述蒸发器用于将需要蒸发的溶液和热源蒸汽进行换热，产生蒸发。根据不同溶液的性质来选择不同类型的蒸发器。根据需要处理氯化钠的性质，本发明选择钛材材质的蒸发器，物料进入蒸发器蒸发结晶。强制循环蒸发器可以处理带结晶的物料。本发明采用的蒸发器具有以下效果：蒸汽采用多通道进入加热室，有效避免了高速蒸汽流对加热管的冲击；对加热管束在管板上的排列方式作了充分的考虑，能使加热蒸汽迅速到达管束的深处，并在加热室内均匀分布，提高蒸汽的加热效率；管板上管孔的特殊设计以及独特的液压胀管技术，保证了胀管的紧密性，同时不增加应力；特殊的构造能自动消除液面上厚厚的泡沫层，使二次蒸汽从液面上逸出时，夹带量最小。

上述分离器用于蒸汽和液体的分离，根据不同溶液的性质可以选择不同的分离器，例如离心分离器，重力分离器或者有特殊结构的分离器。本发明为蒸发氯化钠溶液，降膜分离器采用汽液分离器，有结晶产生的强制循环分离器。本发明采用结晶分离器，结晶分离器后再安装液沫分离器，可以阻挡气液分离过程中产生的雾沫夹带。

根据一种优选的实施方式，所述一级浓水于第一换热器和第二换热器内与二效和/或三效混合蒸馏水和生蒸汽凝水进行换热，其中，所述第一换热器的热源被配置为：所述二效降膜循环蒸发器冷凝的高温凝水至三效冷凝水闪发桶进行闪蒸，产生部分蒸汽作为三效补充蒸汽，降温后冷凝水与三效冷凝水混合后的混合冷凝水作为第一换热器的热源，换热后冷凝水进入蒸馏水总罐。所述第二换热器的热源被配置为：所述一效降膜循环蒸发器新鲜蒸汽冷凝的高温凝水进入一效冷凝水平衡桶作为第二换热器的热源，换热后冷凝水进入产品水箱。待蒸发的溶液在进入蒸发器前都必须预热。本发明中采用蒸馏水板式预热器对待处理原料液进行预热，在预热器中，冷热介质进行热交换，将一级浓水预热到一定温度。具体地，一级浓水通过进料泵进入各蒸发器中。蒸发器达到正常液位后，蒸发结晶单元进入预热阶段，开启各循环泵，将强制循环泵设定在40～45Hz，将蒸汽比例调节阀门前后的手动阀门全开，在工控机上的操作界面将蒸汽比例调节阀打开，蒸发结晶单元开始预热。蒸发结晶单元预热到蒸发温度，关闭蒸汽调节阀，预热结束。

根据一种优选的实施方式，所述一级浓水经过所述降膜模块和强制模块处理后，其含固浓缩液进入稠厚器增稠并经过离心机固液分离离心出晶体，于所述强制模块产生的二次蒸汽经过三效液沫分离器除沫并于冷凝器中冷凝成水随冷却水进入冷却水回水单元，所述一级浓水经过所述降膜模块和强制模块处理后的排出的部分母液通过蒸发干燥机进行干化处理。经过所述离心机离心后的母液提升至强制模块循环管内继续蒸发结晶，强制模块内积累的杂质随母液外排至蒸发干燥机进行干化处理。

一级浓水运动流程：一级浓水经过进料泵至混合冷凝水预热器出料进入生蒸汽冷凝水预热器后升高温度后，先进入一效加热室，在一效加热室内蒸发浓缩进行汽液分离，浓缩后的物料依次转入二、三效蒸发器进一步蒸发浓缩，直至过饱和析出晶体，然后用出料泵打到旋液分离器后进入稠厚器，然后经离心机进行离心分离得到晶体，离心母液收集在甩后液罐中经母液泵返回三效蒸发器进行循环。

蒸汽运动流程：加热介质为饱和水蒸汽，蒸汽管网的饱和蒸汽经减温减压后进入一效加热室的壳程作为一效热源，一效分离室闪蒸的二次汽进入到二效加热室壳程作为二效的热源，二效分离室闪蒸的二次汽进入到三效加热室壳程作为三效的热源，三效分离室出来的二次蒸汽则先后经乏汽预热器和间接冷凝器冷凝后进入冷凝水罐，也可作为前工段的工艺用水进行有效利用。同时二效加热室的冷凝水进入三效加热室，一效加热室出来的冷凝水加热物料后也收集在冷凝水罐中，用冷凝水泵打出。

本发明中会产生少量不凝气，长期积累会在冷凝侧的局部形成较高的浓度，导致传热效率明显下降，在加热室设有专用的不凝气排出口，在蒸发过程中随时打开不凝气阀门进行定期排出，以提高传热效率。

为了便于理解，将本发明蒸发结晶单元的废水处理过程进行详细的论述。

1.进料过程：从膜浓缩单元流出的一级浓水由进料泵送入，进入第一换热器和第二换热器中并与二效/三效混合蒸馏水和生蒸汽凝水进行换热后，进入一效降膜循环蒸发器；

2.一效蒸发：原液在一效降膜循环蒸发器内蒸发，气相二次蒸汽对应压力的第一饱和蒸汽温度为98℃，一效降膜循环蒸发器的热源为0.1Mpa(G)的饱和鲜蒸汽(由界区内的减压减温器控制)，物料在一效降膜循环蒸发器内蒸发，在一效降膜分离器内液沫分离，二次蒸汽作为二效热源加热二效降膜循环蒸发器；

3.二效蒸发：一效浓缩液通过一效降膜循环泵旁路自控阀门与二效降膜循环蒸发器内液位连锁由一效转料至二效，在二效降膜循环蒸发器内蒸发，气相二次蒸汽对应压力的饱和蒸汽温度为83℃，二效降膜循环蒸发器的热源为一效降膜循环蒸发器产生的二次蒸汽，物料在二效降膜循环蒸发器内蒸发，在二效降膜分离器内液沫分离，二次蒸汽作为三效热源加热三效强制循环蒸发器内料液；

4.三效蒸发：二效浓缩液通过二效降膜循环泵旁路自控阀门与三效结晶分离器内液位连锁由二效转料至三效，在三效强制循环蒸发器内蒸发，浓缩至过饱和(固含量10％左右)，沸点升高9.15℃，气相二次蒸汽对应压力的饱和蒸汽温度为60℃，三效强制循环蒸发器的热源为二效降膜循环蒸发器产生的二次蒸汽，物料在三效强制循环蒸发器内升温，在三效结晶分离器内闪蒸，含固浓缩液通过出料泵转料至稠厚器增稠后通过离心机固液分离离心出晶体，二次蒸汽经过三效液沫分离器除沫后，进入真空系统，在混合冷凝器中冷凝成水随冷却水一起进入其冷却水回水单元；

5.三效强制循环蒸发器内排出母液在母液缓存罐中收集并通过母液提升泵输送至卧式真空蒸发干燥机进行干化处理；

6.二效降膜循环蒸发器壳程冷凝的高温凝水通过二效冷凝水平衡桶、液位计与自控阀连锁至三效冷凝水闪发桶进行闪蒸，产生部分蒸汽作为三效补充蒸汽，降温后冷凝水与三效冷凝水混合后的混合冷凝水作为第一换热器的热源，换热后进入蒸馏水总罐；

7.一效降膜循环蒸发器壳程新鲜蒸汽冷凝的高温凝水考虑水质可以按照软水进行利用，单独收集进入一效冷凝水平衡桶作为第二换热器的热源，换热后通过蒸馏水泵输送产品水箱；

8.经过离心机离心后的母液收集至母液罐并由母液提升泵提升至强制模块循环管内继续蒸发；

9.本发明蒸发系统通过DCS软件来控制，所有的输出、输入信号和系统的操作可由配套的计算机完成。

需要注意的是，随着加热蒸汽的不断补入，蒸发器系统内的水开始汽化。降膜换热器、结晶器下部罐体的液位开始下降，此时需加大向蒸发结晶单元的供水量，保持液位在规定的高度，使系统达到动态平衡。从冷凝水罐的液位计观察，当其液位达到1/2高度时，开启冷凝水泵，将蒸发结晶单元内的冷凝水排出。通过调节冷凝水排出阀的开度来控制冷凝水排出的流量，使冷凝水罐的液位维持在罐体高度的1/3～1/2(蒸发结晶单元开车时有时需要启动/关闭冷凝水泵若干次，避免泵无水运行)，同理，冷凝水罐也按此操作。

上述真空系统由真空泵提供，大部分工作液可循环使用，排出的部分可与冷凝水一起利用。本发明在蒸发结晶单元采用真空负压操作，既提高了蒸发效率又降低了液相温度，从而在达到蒸发目的的同时改善设备使用环境，延长设备使用寿命。

根据一种优选的实施方式，所述系统还包括软化沉淀单元、过滤单元和纳滤单元，其中，所述软化沉淀单元包括调节池、高密池、污泥池和废水池，浓水依次经过调节池和高密池得到浓水软化后的出水并送至过滤单元；所述过滤单元包括高强度膜池、高强度膜产水箱、活性炭过滤器和弱酸阳床，所述高强度膜池将所述软化沉淀单元来水进行过滤，过滤产水进入所述高强度膜产水箱，并依次通过所述性炭过滤器和弱酸阳床，所述高强度膜池、活性炭过滤器和弱酸阳床的过滤废水进入所述废水池；所述纳滤单元过滤经过所述软化沉淀单元和所述过滤单元的来水，其来水的二阶离子截留在纳滤浓水中并连通至所述废水池，其来水的一价离子透过到纳滤淡水中并连通至所述膜浓缩单元。

根据一种优选的实施方式，所述膜浓缩单元包括一级膜浓缩装置和二级膜浓缩装置，所述一级膜浓缩装置接收所述纳滤单元的纳滤淡水并浓缩得到一级产水和一级浓水，所述一级浓水进入所述蒸发结晶单元进行结晶处理，所述一级产水进入所述二级膜浓缩装置进行脱盐处理并得到二级产水和二级浓水，二级产水送至产品水箱进行回用，二级浓水回到所述一级膜浓缩装置。

本发明还提供一种气化浓水的节能水处理方法，其特征在于，所述方法包括：获得含盐浓度在运行指标以上的一级浓水；所述一级浓水顺流依次进入预热温度达到运行指标的降膜模块和强制模块中与二效和/或三效混合蒸馏水和生蒸汽凝水进行换热后，按照基于气相二次蒸汽对应压力的第一饱和蒸汽温度进行蒸发，蒸发后所述一级浓水液沫分离，产生的二次蒸汽作为二效热源加热。

根据一种优选的实施方式，所述方法还包括：所述一级浓水进入二效降膜循环蒸发器的情况下，限定所述二效降膜循环蒸发器的蒸发温度为气相二次蒸汽对应压力的第二饱和蒸汽温度以形成与第一饱和蒸汽温度形成压强不同的第二压强，基于所处蒸发器压强的不同改变所述一级浓水的沸点温度以液沫分离并产生二次蒸汽作为三效热源加热；所述一级浓水进入三效强制循环蒸发器的情况下，限定所述三效强制循环蒸发器的蒸发温度为气相二次蒸汽对应压力的第三饱和蒸汽温度以形成与第一饱和蒸汽温度和第二饱和蒸汽温度形成压强不同的第三压强，所述一级浓水升温后进入三效结晶分离器进行闪蒸。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种气化浓水的节能水处理系统，其特征在于，至少包括位于膜浓缩单元下游的蒸发结晶单元，所述膜浓缩单元被配置为：基于一级膜浓缩装置、二级膜浓缩装置和/或两者的回用至少获得含盐浓度在所述蒸发结晶单元运行指标以上的一级浓水，其中，

所述蒸发结晶单元被配置为：

所述一级浓水顺流依次进入预热温度达到运行指标的降膜模块和强制模块，其中，所述一级浓水与二效和/或三效混合蒸馏水和生蒸汽凝水进行换热后进入所述降膜模块的一效降膜循环蒸发器并按照基于气相二次蒸汽对应压力的第一饱和蒸汽温度在所述一效降膜循环蒸发器内进行蒸发，所述降膜模块的一效降膜分离器将蒸发的所述一级浓水液沫分离，所述一效降膜循环蒸发器产生的二次蒸汽作为二效热源加热所述降膜模块的二效降膜循环蒸发器。

2.如权利要求1所述的气化浓水的节能水处理系统，其特征在于，在所述一级浓水通过所述降膜模块的一效降膜循环泵出口旁路进入所述二效降膜循环蒸发器的情况下，限定所述二效降膜循环蒸发器的蒸发温度为气相二次蒸汽对应压力的第二饱和蒸汽温度以形成与所述一效降膜循环蒸发器不同的压强，所述降膜模块的二效降膜分离器将基于所处蒸发器压强的不同改变自身沸点温度的所述一级浓水液沫分离并产生二次蒸汽作为三效热源加热所述强制模块的三效强制循环蒸发器。

3.如权利要求2所述的气化浓水的节能水处理系统，其特征在于，在所述一级浓水通过所述降膜模块的二效降膜循环泵出口旁路进入所述三效强制循环蒸发器的情况下，限定所述三效强制循环蒸发器的蒸发温度为气相二次蒸汽对应压力的第三饱和蒸汽温度以形成与所述一效降膜循环蒸发器和二效降膜循环蒸发器不同的压强，所述一级浓水在所述三效强制循环蒸发器内升温后进入所述强制模块的三效结晶分离器进行闪蒸。

4.如权利要求3所述的气化浓水的节能水处理系统，其特征在于，所述一级浓水于第一换热器和第二换热器内与二效和/或三效混合蒸馏水和生蒸汽凝水进行换热，其中，

所述第一换热器的热源被配置为：

所述二效降膜循环蒸发器冷凝的高温凝水至三效冷凝水闪发桶进行闪蒸，产生部分蒸汽作为三效补充蒸汽，降温后冷凝水与三效冷凝水混合后的混合冷凝水作为第一换热器的热源，换热后冷凝水进入蒸馏水总罐，

所述第二换热器的热源被配置为：

所述一效降膜循环蒸发器新鲜蒸汽冷凝的高温凝水进入一效冷凝水平衡桶作为第二换热器的热源，换热后冷凝水进入产品水箱。

5.如权利要求4所述的气化浓水的节能水处理系统，其特征在于，所述一级浓水经过所述降膜模块和强制模块处理后，其含固浓缩液进入稠厚器增稠并经过离心机固液分离离心出晶体，于所述强制模块产生的二次蒸汽经过三效液沫分离器除沫并于冷凝器中冷凝成水随冷却水进入冷却水回水单元，

所述一级浓水经过所述降膜模块和强制模块处理后的剩余部分母液通过蒸发干燥机进行干化处理。

6.如权利要求5所述的气化浓水的节能水处理系统，其特征在于，经过所述离心机离心后的母液提升至强制模块的循环管内继续蒸发结晶，强制模块内积累的杂质随母液外排至蒸发干燥机进行干化处理。

7.如权利要求6所述的气化浓水的节能水处理系统，其特征在于，所述系统还包括软化沉淀单元、过滤单元和纳滤单元，其中，

所述软化沉淀单元包括调节池、高密池、污泥池和废水池，浓水依次经过调节池和高密池得到浓水软化后的出水并送至过滤单元；

所述过滤单元包括高强度膜池、高强度膜产水箱、活性炭过滤器和弱酸阳床，所述高强度膜池将所述软化沉淀单元来水进行过滤，过滤产水进入所述高强度膜产水箱，并依次通过所述活性炭过滤器和弱酸阳床，所述高强度膜池、活性炭过滤器和弱酸阳床的过滤废水进入所述废水池；

所述纳滤单元过滤经过所述软化沉淀单元和所述过滤单元的来水，其来水的二阶离子截留在纳滤浓水中并连通至所述废水池，其来水的一价离子透过到纳滤淡水中并连通至所述膜浓缩单元。

8.如权利要求7所述的气化浓水的节能水处理系统，其特征在于，所述膜浓缩单元包括一级膜浓缩装置和二级膜浓缩装置，所述一级膜浓缩装置接收所述纳滤单元的纳滤淡水并浓缩得到一级产水和一级浓水，所述一级浓水进入所述蒸发结晶单元进行结晶处理，所述一级产水进入所述二级膜浓缩装置进行脱盐处理并得到二级产水和二级浓水，二级产水送至产品水箱进行回用，二级浓水回到所述一级膜浓缩装置。

9.一种气化浓水的节能水处理方法，其特征在于，所述方法包括：

获得含盐浓度在运行指标以上的一级浓水；

所述一级浓水顺流依次进入预热温度达到运行指标的降膜模块和强制模块中与二效和/或三效混合蒸馏水和生蒸汽凝水进行换热后，按照基于气相二次蒸汽对应压力的第一饱和蒸汽温度进行蒸发，蒸发后所述一级浓水液沫分离，产生的二次蒸汽作为二效热源加热。

10.如权利要求9所述的气化浓水的节能水处理方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述一级浓水进入二效降膜循环蒸发器的情况下，限定所述二效降膜循环蒸发器的蒸发温度为气相二次蒸汽对应压力的第二饱和蒸汽温度以形成与第一饱和蒸汽温度形成压强不同的第二压强，基于所处蒸发器压强的不同改变所述一级浓水的沸点温度以液沫分离并产生二次蒸汽作为三效热源加热；

所述一级浓水进入三效强制循环蒸发器的情况下，限定所述三效强制循环蒸发器的蒸发温度为气相二次蒸汽对应压力的第三饱和蒸汽温度以形成与第一饱和蒸汽温度和第二饱和蒸汽温度形成压强不同的第三压强，所述一级浓水升温后进入三效结晶分离器进行闪蒸。

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