摘 要

随着我国国民经济的快速发展以及工业规模的不断扩大，工业用水量与工业废水量也逐年增长，尤其是煤化工、钢铁、制药等行业废水，增长尤为显著。工业高盐废水排放不仅加剧了我国水资源的紧缺状况，而且加剧了土壤和地下水污染。随着国家和地方政府对环保的要求日益严格，以及淡水资源的日益短缺，解决高盐水排放处置问题已经势在必行。工业高盐水的处理技术主要有反渗透膜技术、自然蒸发池法、蒸发结晶法、蒸发池法、太阳能池法、机械蒸发固化法等，但这些方法大多存在处理费用高、运行稳定性差，或者具有二次污染等问题。而低温蒸发结晶技术具有节能、稳定性好、不易结垢、占地面积小等优点。为高盐废水真正实现零排放、分盐产品资源化利用提供研究方向。

本文主要通过设计一套2t/h 蒸发量高盐水低温蒸发结晶装置，通过热量计物料衡算确定空气流量为12000 m³/h，进料温度为40℃，高盐废水流量为47314 kg/h，进料温度为70℃，净化水流量为45624 kg/h，进料温度为38℃。并通过流量及温度进行设备工艺设计、工艺流程设计、工厂设计，绘制出相关设备条件图、流程图及车间布置图。估算出建设总投资成本约为504.93万元，运行成本约为19.14元/t，具有良好的经济效益。

关键词：低温蒸发；蒸发结晶；高盐废水；工艺设计

Design of Crystallization System for Low Temperature Evaporation of High Salt Water with 2t/h Evaporation

Abstract

With the rapid development of China's economy and the expansion of industrial scale, industrial water consumption and industrial wastewater also increase year by year, especially in coal chemical industry, iron and steel, pharmaceutical industry wastewater, the growth is particularly significant. The discharge of industrial high salinity wastewater not only aggravates the shortage of water resources, but also aggravates soil and groundwater pollution. With the increasingly stringent environmental protection requirements of the state and local governments and the increasing shortage of freshwater resources, it is imperative to solve the problem of high salinity water discharge disposal. Industrial high salinity water treatment technologies mainly include reverse osmosis membrane technology, natural evaporation pool method, evaporation crystallization method, evaporation pond method, evaporation crystallization method，mechanical vapor recompression method, etc. But most of these methods have problems of high treatment cost, poor operation stability, or secondary pollution. The low evaporating crystallization temperature technology has the advantages of energy saving, good stability, resistance to fouling and less land. It provides research direction for realizing zero discharge and resource utilization of salt-containing products in high salinity wastewater.

In this paper, a set of 2 t/h evaporation crystallization device with high salinity and low temperature was designed. The air flow rate is 12 000 m³/h, the feed temperature is 40 C, the flow rate of high salt wastewater is 47 314 kg/h, the feed temperature is 70 C, the purified water flow is 45 624 kg/h, and the feed temperature is 38 C. Through the flow and temperature of equipment process design, process flow design, plant design, draw the relevant equipment condition diagram, flow chart and workshop layout. It is estimated that the total cost of construction investment is about 5.493 million yuan and the operating cost is about 19.14 yuan/t, which has good economic benefits.

Key words：Low temperature evaporation; Evaporative crystallization; High salinity wastewater; process design

目 录

第一章 高盐废水处理工艺技术现状 1

1.1 膜处理技术 1

1.1.1 超滤法 1

1.1.2 纳滤法 1

1.1.3 反渗透法 2

1.2 蒸发池法 2

1.3 机械蒸发固化 3

1.3.1 多效蒸发法 3

1.3.2 机械蒸汽再压缩法（MVR） 3

1.3.3 热泵蒸发 4

1.4 低温蒸发技术 4

1.4.1 低温蒸发的定义 4

1.4.2 低温蒸发技术基本原理 4

1.4.3 低温蒸发研究状况 4

1.5 研究意义 5

1.5 设计内容 5

1.6 工艺流程 6

第二章 物料及热量衡算 7

2.1 饱和空气循环量 7

2.2 热量衡算 8

2.3 高盐废水循环量 9

2.4 净化水循环量 9

2.5 结晶分离器内物料衡算 9

第三章 设备的设计与选型 10

3.1 蒸发塔的设计 10

3.1.1 填料塔的设计原则 10

3.1.2 填料的选择 10

3.1.3 流体力学及工艺尺寸的计算 11

3.1.4 管口设计 12

3.1.5 塔内构件设计 14

3.1.6 辅助装置及附件 14

3.2 冷却塔的设计 16

3.2.1 填料的选择 16

3.2.2 流体力学及工艺尺寸的计算 17

3.2.3 管口设计 18

3.2.4 塔内构件设计 19

3.2.5 辅助装置及附件 20

3.3 管壳式换热器的设计与选型 21

3.3.1 流体流径选择 21

3.3.2 换热器终温选择 21

3.3.3 设计与选型具体步骤 22

3.3.4 计算举例 22

3.3.5 设计结果一览表 29

3.4 泵的选型 33

3.4.1 离心泵工作原理 33

3.4.2 离心泵工艺参数 33

3.4.3 离心泵工艺参数 34

3.5 风机的设计与选型 35

3.5.1 离心通风机工作原理 35

3.5.2 离心通风机性能参数 35

3.5.3 离心通风机选型 36

3.6 储罐选型 36

3.6.1 储罐选型原则 36

3.6.2 母液罐选择 36

3.6.3 净化水罐选择 37

3.6.4 凝液罐选择 37

3.6.5 储罐选型一览表 37

3.7 固液分离器选型设计 37

第四章 投资估算 39

4.1 项目概述 39

4.2 编制依据 39

4.3 编制方法 39

4.4 投资估算 40

第五章 经济分析 49

5.1 编制说明 49

5.2 运行成本 49

5.3 可行性分析 49

5.4 经济性分析 49

5.5 结果分析 49

第六章 图纸一览 51

第七章 结论与建议 53

7.1 结论 53

7.1 建议 53

致 谢 54

参考文献 55

第一章 高盐废水处理工艺技术现状

1.1 膜处理技术

• • 1. 超滤法

超滤是一种在膜的一侧施加一定的压力下，使膜两侧具有一定的压差，这样使得只有小分子物质和溶剂能够透过薄膜，而大分子物质被截留在膜的一边，从而使废水得到净化。

郭伟杰等^[1]运用有机高分子超滤膜处理造纸废水的工艺，并检验滤液是否达到排放标准。 Yun Chul Woo等^[2]研究用化学清洗剂去除超滤膜上污垢的方法，使膜的性能恢复，极大提高了超滤膜的使用寿命。朱佳等^[3]以无机平板陶瓷膜与有机中空纤维膜为材料，来研究超滤试验，得出用不同试剂对膜预处理能够提高膜的性能。

超滤技术是物理过滤法的一种，运行成本低，不用加入化学试剂，超滤设备所需的能耗较低，生产时间短，超滤技术运行条件温和，可在恒温下进行，因此可以运用于容易发生变性、失活的生物大分子。但超滤法的局限性在于其只能过滤废水中的大分子物质，而溶解在水中的盐不能够去除。

• • 1. 纳滤法

纳滤法是一种新型膜分离技术,纳滤膜的孔径范围在1 nm与5 nm之间,在小于1.5 MPa的压力下操作, 截流分子量在200 Dalton与1 000 Dalton之间^[4]。