工業(yè)廢水超聲協(xié)同處理和超聲蒸發(fā)結(jié)晶一體化工藝及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理和蒸發(fā)結(jié)晶領(lǐng)域，特別是一種工業(yè)廢水超聲協(xié)同處理和超聲蒸發(fā)結(jié)晶一體化工藝及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波的研究已經(jīng)在食品、醫(yī)療衛(wèi)生和焊接檢測(cè)等領(lǐng)域，表現(xiàn)為超聲提取、超聲滅菌、超聲波探傷等方面。近些年來，超聲波在防除垢方面的研究受到國內(nèi)外學(xué)者們的廣泛關(guān)注，研究主要集中在超聲波除垢工藝的方面。
[0003]超聲波除垢在造紙黑液蒸發(fā)器的機(jī)理研究中，發(fā)現(xiàn)超聲波去垢效果明顯，提高了傳熱系數(shù)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)超聲波對(duì)碳酸鈣的晶體的形成方面的影響機(jī)理。
[0004]現(xiàn)有的研究主要是把超聲波換能器作用一個(gè)外部輔助部件，沒有實(shí)現(xiàn)與前處理中的工藝和蒸發(fā)過程設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，這對(duì)超聲蒸發(fā)的深入研究產(chǎn)生瓶頸。同時(shí)，單一的臭氧、光催化和紫外線廢水處理工藝中的效率較低，投入成本較高，不利于長(zhǎng)期的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]雖然，超聲波也被作為一種預(yù)處理手段加入到廢水的處理過程中，但是形式較為單一，不利于超聲波的作用發(fā)揮；而且現(xiàn)有工藝處理的廢水在蒸發(fā)結(jié)晶階段在蒸發(fā)設(shè)備中的結(jié)垢一直以來就是蒸發(fā)結(jié)晶中的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工業(yè)廢水超聲協(xié)同處理和超聲蒸發(fā)結(jié)晶一體化工藝及裝置，其可提高工業(yè)廢水的處理效率并抑制蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備結(jié)垢。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種工業(yè)廢水超聲協(xié)同處理和超聲蒸發(fā)結(jié)晶一體化工藝，其特征在于:包括如下步驟:
[0009]⑴超聲波協(xié)同廢水預(yù)處理:
[0010]①工業(yè)廢水首先進(jìn)入混合反應(yīng)器中，加入絮凝劑使廢水進(jìn)行初步絮凝化處理；
[0011]②絮凝之后的混合液進(jìn)入沉淀槽中靜置，沉淀槽下部產(chǎn)生沉淀；
[0012]③沉淀槽中上部液進(jìn)入超聲波混合處理槽中，經(jīng)過超聲波反應(yīng)器的不同頻率的激振作用，空化潰敗廢水中的有機(jī)大分子物質(zhì)，同時(shí)使用催化劑促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)分解；
[0013]④處理之后進(jìn)入末端處理槽，末端處理槽進(jìn)口處進(jìn)行臭氧滅菌處理，出口處進(jìn)行最終的紫外線處理；
[0014]⑤自末端處理器出來的廢水達(dá)到COD < 30mg/L指標(biāo)后進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶工藝的預(yù)熱罐中進(jìn)行預(yù)熱；
[0015]⑥在上述操作過程中若廢水處理指標(biāo)達(dá)不到上述指標(biāo)則重復(fù)進(jìn)行其中的③、④、⑤操作；
[0016]⑵強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)結(jié)晶:
[0017]①預(yù)熱罐達(dá)到進(jìn)料溫度后，通過進(jìn)料栗進(jìn)料，在超聲蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)與分離操作；
[0018]②分離出的二次蒸汽進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，相變成的冷凝水進(jìn)入冷凝水儲(chǔ)罐；
[0019]③分離出的完成液經(jīng)過結(jié)晶器降溫結(jié)晶操作，進(jìn)入結(jié)晶鹽儲(chǔ)罐；
[0020]④未達(dá)到結(jié)晶要求的完成液進(jìn)入儲(chǔ)罐中，將重復(fù)進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶操作；
[0021]⑤常壓熱水鍋爐提供整個(gè)工作過程中的加熱蒸汽的供給，由真空栗維持工作時(shí)系統(tǒng)的真空度。
[0022]—種工業(yè)廢水超聲協(xié)同處理和超聲蒸發(fā)結(jié)晶一體化裝置，其特征在于:由超聲波協(xié)同廢水預(yù)處理單元及強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)結(jié)晶單元構(gòu)成，所述超聲波協(xié)同廢水預(yù)處理系統(tǒng)由混合反應(yīng)器、沉淀槽、超聲波混合處理槽及末端處理槽通過液體管路依次連通；所述強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)結(jié)晶單元由預(yù)熱罐、進(jìn)料栗、強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)器、結(jié)晶器、冷凝器、常壓熱水鍋爐、補(bǔ)給水箱、補(bǔ)給水栗、真空栗、冷凝水儲(chǔ)罐、完成液儲(chǔ)罐、結(jié)晶鹽儲(chǔ)罐、生蒸汽冷凝水儲(chǔ)罐、生蒸汽循環(huán)栗構(gòu)成，預(yù)熱罐的出料口通過進(jìn)料栗連接至強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)器的物料進(jìn)口，強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)器的濃縮液出口連接至結(jié)晶器，結(jié)晶器的析出口連接至結(jié)晶鹽儲(chǔ)罐，結(jié)晶器的液體出口連接至完成液儲(chǔ)罐；強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)器的二次蒸汽出口連接冷凝器的進(jìn)口，冷凝器的冷凝水出口連接至冷凝水儲(chǔ)罐，常壓熱水鍋爐的加熱蒸汽出口連接強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)器的加熱蒸汽入口，補(bǔ)給水箱通過補(bǔ)給水栗與冷凝器循環(huán)連接，強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)器的冷凝水出口連接至生蒸汽冷凝水儲(chǔ)罐，并通過生蒸汽循環(huán)栗連接至常壓熱水鍋爐，冷凝水儲(chǔ)罐、完成液儲(chǔ)罐、結(jié)晶鹽儲(chǔ)罐均與真空栗連接。
[0023]而且，所述的超聲波混合處理槽內(nèi)部設(shè)置有上部超聲波發(fā)生器組及下部超聲波發(fā)生器組，所述上部超聲波發(fā)生器組為6個(gè)24kHz超聲波發(fā)生器，所述下部超聲波發(fā)生器組為4個(gè)48kHz超聲波發(fā)生器。
[0024]而且，所述的強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)器主要由加熱室、分離室和循環(huán)管構(gòu)成，加熱室包括上管箱、下管箱和管殼組成的外殼，在管殼內(nèi)的兩端焊接上管板及下管板，上管板及下管板之間安裝一組換熱管，加熱室的沸騰蒸汽出口連接至分離室的進(jìn)口，分離室制有二次蒸汽出口，分離室的流體出口通過循環(huán)管連接回加熱室，其特征在于:在加熱室的下管箱內(nèi)安裝第一超聲換能器，在加熱室的上管箱內(nèi)安裝第二超聲換能器。
[0025]而且，所述的第一超聲換能器是垂直安裝，超聲波的沖擊為垂直沖擊。
[0026]而且，所述的第一超聲換能器的功率參數(shù)為:頻率:22kHz，作用可調(diào)垂直距離彡350mm，工作電壓:220V，極限電流:1.5A，工作功率范圍:44一300W ;所述第一超聲換能器的完全湍動(dòng)工作功率采用220W，此時(shí)電流1.0A。
[0027]而且，所述的第二超聲換能器是水平安裝，超聲波的沖擊為水平?jīng)_擊。
[0028]而且，所述的第二超聲換能器的功率為:頻率22kHz，作用可調(diào)距離水平距離彡150mm，工作電壓:220V，極限電流:1.5A，工作功率范圍:44一300W ;所述的第二超聲換能器的完全湍動(dòng)工作功率采用176W，此時(shí)電流0.8A。
[0029]而且，所述的第一超聲換能器及第二超聲換能器均由一組復(fù)合棒壓電換能器構(gòu)成。
[0030]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:
[0031]1、本發(fā)明的工業(yè)廢水超聲協(xié)同處理和超聲蒸發(fā)結(jié)晶一體化工藝及裝置，通過在傳統(tǒng)上臭氧、光催化、紫外線的廢水處理工藝上加入超聲波處理工藝，同時(shí)控制超聲波反應(yīng)器的不同輸出頻率，在混合處理中形成混合流場(chǎng)，能有效的處理大分子量有機(jī)物，使得廢水中的有機(jī)物質(zhì)得到充分的降解，便于在蒸發(fā)結(jié)晶之前進(jìn)行處理，也使得蒸發(fā)結(jié)晶鹽中的雜質(zhì)成分含量降低。
[0032]2、本發(fā)明的工業(yè)廢水超聲協(xié)同處理和超聲蒸發(fā)結(jié)晶一體化工藝及裝置，使用強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)器，使得處理之后的工業(yè)廢水能夠充分進(jìn)行蒸發(fā)，在完成液排出時(shí)經(jīng)過冷卻結(jié)晶產(chǎn)生鹽分晶體。整個(gè)過程能夠防止蒸發(fā)過程中污垢的產(chǎn)生，通過超聲空化作用，使得蒸發(fā)器內(nèi)部垢層的產(chǎn)生受到抑制。在蒸發(fā)濃縮階段，物料廢水在超聲波的作用下，在加熱室內(nèi)產(chǎn)生空化，產(chǎn)生超聲霧化，大大地提高了傳熱面積，湍流系數(shù)和蒸汽的揮發(fā)速率。同樣可以使廢水在較低的溫度下，較短的時(shí)間內(nèi)完成超聲蒸發(fā)，降低了液面的成核勢(shì)皇，促進(jìn)廢水料液的內(nèi)部的能量交換，提高傳熱系數(shù)，強(qiáng)化傳熱，節(jié)省能源的消耗率。
[0033]3、本發(fā)明的工業(yè)廢水超聲協(xié)同處理和超聲蒸發(fā)結(jié)晶一體化工藝及裝置，采用強(qiáng)制循環(huán)式超聲蒸發(fā)裝置，其第一超聲換能器及第二超聲換能器產(chǎn)生的超聲波與強(qiáng)制循環(huán)的蒸發(fā)液連續(xù)接觸，從而使蒸發(fā)液在超聲空化的作用下，產(chǎn)生劇烈的擾動(dòng)，甚至產(chǎn)生霧化現(xiàn)象。這樣的話，就大大的提高了湍流系數(shù)，增加了傳熱面積。同時(shí)，蒸發(fā)液可以在較低的溫度下快速的蒸發(fā)，降低了成核勢(shì)皇，降低了蒸發(fā)液表面張力，促進(jìn)溶液內(nèi)部的能量交換，提高換熱效率。
[0034]4、本發(fā)明的工業(yè)廢水超聲協(xié)同處理和超聲蒸發(fā)結(jié)晶一體化工藝及裝置，采用強(qiáng)制循環(huán)式超聲蒸發(fā)裝置，第一超聲換能器的完全湍動(dòng)工作功率采用220W，第二超聲換能器的完全湍動(dòng)工作功率采用176W ;在加熱室內(nèi)部加入兩個(gè)不同功率的超聲換能器，下部的第一超聲換能器使加熱室加熱管內(nèi)產(chǎn)生擾動(dòng)以及霧化，增加湍動(dòng)，提高換熱；上部的第二超聲換能器使得沸騰的蒸發(fā)液產(chǎn)生霧化，在進(jìn)入分離室之前使得氣相中液滴足夠的小，更加利于料液的分離。
[0035]5、本發(fā)明的工業(yè)廢水超聲協(xié)同處理和超聲蒸發(fā)結(jié)晶一體化工藝及裝置，采用強(qiáng)制循環(huán)式超聲蒸發(fā)裝置，能有效地防止加熱室內(nèi)的結(jié)垢，有明顯的去垢效果，從而進(jìn)一步地提高傳熱系數(shù)，使得料液的蒸發(fā)過程得以強(qiáng)化，這樣就為處理易結(jié)垢物料提供了一條非常有效的途徑。
[0036]6、本發(fā)明工藝及裝置具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝過程新穎，處理方式獨(dú)特，工業(yè)廢水處理效率高，抑制蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備結(jié)垢等方面的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明的超聲波協(xié)同廢水預(yù)處理單元的流程示意圖；
[0038]圖2為本發(fā)明的強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)結(jié)晶單元的流程示意圖；
[0039]圖3為本發(fā)明的強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]附圖標(biāo)記說明
[0041]1-生蒸汽循環(huán)栗，2-進(jìn)料栗，3-預(yù)熱罐，4-強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)器，5-結(jié)晶器，6-冷凝器，7-常壓熱水鍋爐，8-補(bǔ)給水箱，9-補(bǔ)給水栗，10-真空栗，11-第一冷凝水儲(chǔ)罐、12-第二冷凝水儲(chǔ)罐，13-完成液儲(chǔ)罐，14-第一結(jié)晶鹽儲(chǔ)罐、15-第二結(jié)晶鹽儲(chǔ)罐，16-生蒸汽冷凝水儲(chǔ)罐、17-混合反應(yīng)器、18-沉淀槽、19-超聲波混合處理槽、20-末端處理槽、21-第二超聲換能器、22-上管箱、23-加熱蒸汽入口、24-管殼、25-換熱管、26-物料進(jìn)口、27-下管箱、28-第一超聲換能器、29-冷凝水出口、30-循環(huán)管、31-濃縮液出口、32-分離室、33- 二次蒸汽出口、34-沸騰蒸汽出口、35-加熱室。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0043]—種工業(yè)廢水超聲協(xié)同處理和超聲蒸發(fā)結(jié)晶一體化裝置，其由超聲波協(xié)同廢水預(yù)處理單元及強(qiáng)制循環(huán)型超聲蒸發(fā)結(jié)晶單元構(gòu)成。
[0044]超聲波協(xié)同廢水預(yù)處理系統(tǒng)由混合反應(yīng)器17、沉淀槽18、超聲波混合處理槽19及末端處理槽20通過液體管路依次連通。
[0045]強(qiáng)