[发明专利]一种热空气变压循环水直排的热废水浓缩系统和方法

说明书

本发明公开了一种热空气变压循环水直排的热废水浓缩系统和方法，该系统和方法将空气从空气进气单元经换热器加热得到热空气，以该热空气为载气从蒸馏浓缩塔进气口进入，在蒸馏浓缩塔内与从蒸馏浓缩塔上端喷下的经预热器预热、换热器加热的热废水对流，废水中部分水分被空气带走，分别得到湿饱和空气和废水浓缩液；该湿饱和空气先经空气热压缩单元压缩，再经预热器相变换热，其中的水蒸气冷凝形成冷凝水和除湿空气，该除湿空气经过空气膨胀单元进入空气进气单元变压循环，冷凝水和浓缩液收集锥斗内的浓缩液自然排放。

技术领域

本发明涉及废水处理领域，涉及废水的浓缩减量，具体涉及一种热空气变压循环水直排的热废水浓缩系统以及基于该系统的废水空气蒸馏浓缩方法，该废水可以为脱硫废水。

背景技术

脱硫废水零排放系统一般包括预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元三部分。

目前，国内外采用的浓缩减量技术主要有热浓缩(如：MVC/MED蒸发浓缩)、膜浓缩(如：RO高压反渗透、FO正渗透浓缩)。

MVC/MED热浓缩技术：可将脱硫废水预处理产水浓缩至TDS≤20万ppm，主要存在以下问题：1)由于高盐度废水具有较强的腐蚀性，所有与废水接触的设备部件都要使用价格高昂的金属材料，造成了设备成本较高；2)由于蒸汽与废水传热表面极其重要，若换热表面形成结垢，则系统性能将大幅度减低，因此该技术对废水预处理的要求也非常高；3)废水盐度较高时，相应的沸点升高也较高(如氯化钠溶液在饱和浓度条件下沸点升高达13℃)，蒸发浓缩技术此时的能效不高，造成运行成本增加。因此，普遍存在投资、运行维护费用高，占地面积大，设备结垢腐蚀严重等问题。

膜浓缩技术：FO正渗透和RO高压反渗透浓缩技术，可将脱硫废水预处理产水分别浓缩至TDS≤18万ppm和TDS≤10万ppm，投资及运行维护费用、占地面积略低于MVC/MED热浓缩技术，1)为了防止膜元件污堵，其对废水的预处理要求较高，从而增加了预处理的投资和运维费用；2)运行过程中膜元件不断劣化，需要定期清洗和更换，增加了运行维护成本；3)受膜技术的限制，废水的浓缩倍数较低，浓水排放量高于MVC/MED热浓缩技术，增加了末端处理(如：蒸发结晶等)的投资和运维费用；4)普遍存在膜系统清洗困难、清洗周期和使用寿命短、抗负荷冲击能力差等问题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种热空气变压循环水直排的热废水浓缩系统以及基于该系统的废水空气蒸馏浓缩方法，该废水可以为脱硫废水。

本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：

一种热空气变压循环水直排的热废水空气蒸馏浓缩系统，包括空气进气单元、废水进液单元和蒸馏浓缩塔，还包括空气加热单元、废水加热单元、空气热压缩单元和膨胀单元；

所述蒸馏浓缩塔的下部设有进气口，底部设有浓缩液收集锥斗，顶部设有湿空气出口；

所述空气进气单元包括空气滤清器和风机，空气加热单元包括第一换热器，空气依次经过空气滤清器、风机、第一换热器从蒸馏浓缩塔的进气口进入塔体；所述第一换热器还与为空气加热的热源连通；

所述废水进液单元包括废水进液管道，该管道的一端从蒸馏浓缩塔的上部进入塔体并向下开口，另一端为废水进液口；所述废水加热单元包括设于废水进液管道上的预热器、第二换热器，废水经预热器预热、第二换热器加热进入塔体；预热器还通过空气热压缩单元与蒸馏浓缩塔的湿空气出口连通，压缩的湿空气经预热器冷凝除湿后经过空气膨胀单元进入空气进气单元变压循环；第二换热器还与为废水加热的热源连通；

所述浓缩液收集锥斗设有排放阀和排液泵，浓缩液经排放阀和排液泵直接排放。

进一步地，所述的空气蒸馏浓缩系统还包括设于塔体进气口处的进气调制机构和设于塔体湿空气出口处的排气调制机构；