1.本发明涉及工业废水处理技术领域，特别是涉及一种冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统和方法。
背景技术：
2.工厂车间内，生产碱式碳酸铜的废水，经去除铜后，还含有大量的硫酸钠和部分氯化钠，是一种混合盐水，需要分离回收。
3.业界对于含有硫酸钠和氯化钠的混合高盐废水的处理方法一般采用蒸发浓缩结晶法回收结晶的盐类产品，但结晶后的产品是硫酸钠和氯化钠的混合盐，无法回收利用，造成资源浪费。随着技术的改进，业界出现了冷冻结晶法分离回收硫酸钠。如中国专利cn 109292797 a公开了一种含盐废水分质回收方法，该回收方法需要先将含盐废水蒸发浓缩，再进行冷冻结晶，冷冻结晶后离心分离的固体中需要加入十芒硝进行诱导结晶，再干燥分离硫酸钠；分离后的母液进一步蒸发结晶制备氯化钠。该回收方法存在问题是：整个回收过程能耗较大，操作过程繁琐，存在冷冻结晶不彻底，硫酸钠和氯化钠不能有效分离，不能得到纯净的硫酸钠的缺点。中国专利cn 209853770 u公开了一种冷冻法回收混合高盐废水中高纯硫酸钠的装置，该装置通过冷冻析晶器的设计，采用低温冷冻的方法，使硫酸钠和氯化钠的混合高盐废水在冷冻析晶器内进行有效分离，从而得到高纯度的硫酸钠晶体。但该装置的冷冻结晶器为间歇式生产，效率较低，不适用于生产规模日益扩大的工业需求，且其含盐废水在冷冻析晶器内直接冷冻结晶，所需的能耗较高。
技术实现要素：
4.本发明主要解决的技术问题是提供一种冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统和方法，能够解决现有含盐废水中分离回收高纯度硫酸钠存在的上述缺点。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统，包括含盐废水储罐和循环冷冻装置；所述循环冷冻装置包括冷冻桶、冷冻机和预冷器；其中，所述冷冻桶内的盘管通过管道分别与所述冷冻机的冷媒出口和冷媒入口连通；所述冷冻桶的进料口通过管道与所述预冷器的管程连通；所述冷冻桶的清液溢出口通过管路与所述预冷器的壳程连通；所述预冷器的管程入口通过管道与所述含盐废水储罐连通。
6.在本发明一个较佳实施例中，所述冷冻桶的清液溢出口与所述预冷器的壳程的连接管路上还安装有清液积收槽和清液输出泵。
7.在本发明一个较佳实施例中，所述预冷器的管程入口与所述含盐废水储罐连通的管道上还安装有冷却塔；所述冷却塔的底部带有积水槽，所述积水槽的一个出口通过管道与所述含盐废水储罐连通，其另一个出口通过管道与所述预冷器的预冷管入口连通。
8.在本发明一个较佳实施例中，所述冷冻机的换热器管程入口通过管道与所述含盐废水储罐连通，其换热器管程出口通过管道与所述冷却塔的进料口连通。
9.在本发明一个较佳实施例中，所述含盐废水储罐与所述冷冻机之间的管道上安装有循环泵；所述积水槽与所述预冷器之间的管道上安装有进料泵。
10.在本发明一个较佳实施例中，所述冷冻桶的内壁上自上向下安装多个所述盘管，所述冷冻桶内还安装有温度计和搅拌器，所述温度计通过程序控制器与所述进料泵的比例调节阀联动连接。
11.在本发明一个较佳实施例中，所述系统还包括离心装置、干燥装置和冷凝装置；其中，所述离心装置与所述冷冻桶的出料口连通；所述冷凝装置分别与所述干燥装置和所述预冷器壳程出口连通。
12.在本发明一个较佳实施例中，所述离心装置包括离心机和母液槽；其中，所述离心机与所述冷冻桶的出料口连通；所述离心机的离心液出口通过管道与所述母液槽连通，所述母液槽的出口通过安装有母液输送泵的管道与所述冷冻桶的进料口连通。
13.为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的方法，利用上述系统，包括如下步骤：（1）启动循环冷却和循环冷冻：开启所述循环泵和冷冻机，使所述含盐废水储罐内的含盐废水依次流经所述冷冻机壳程、冷却塔，再返回至所述含盐废水储罐，形成循环冷却；使冷冻机内的冷媒在冷冻机与所述冷冻桶内循环流动，形成循环冷冻；（2）冷冻：开启所述进料泵，使所述积水槽内的含盐废水先泵入所述预冷器预冷后，再流入所述冷冻桶进行冷冻析晶；（3）离心分离：开启所述冷冻桶底部的物料出口，使冷冻桶内的析晶物料进入离心机内，经离心分离，得到硫酸钠粗品；离心液体流入到母液池，在所述母液输送泵的作用下返回到所述冷冻桶内再冷冻析晶；（4）干燥处理：将所得的硫酸钠粗品转移到所述干燥设备内，经过干燥处理，得到所述成品硫酸钠。
14.在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述冷冻析晶的方法为：开启所述搅拌器，通过所述温度计实时测量冷冻桶内的温度，调节所述进料泵的比例调节阀开度，控制含盐废水的进料量，使得冷冻桶内的温度保持在-5～0℃。
15.本发明的有益效果是：本发明一种冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统，能够对含盐废水进行连续处理，实现了硫酸钠的连续提纯回收；本发明通过冷冻机、冷却塔、预冷器和冷冻桶的使用及连接关系的设计，形成连续冷却回路和连续冷冻回路，使含盐废水先进行两级预冷处理，再进行冷冻处理，一方面有效降低了冷却桶冷却析晶的能耗，缩短冷却析晶时间，提高生产效率；另一方面有效提高了冷冻析晶效果，提高了成品硫酸钠的纯度。
附图说明
16.图1是本发明冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统一较佳实施例的立体结构示意图；图2是图1中圆圈部分的放大结构示意图；附图中各部件的标记如下：1.含盐废水储罐，2.冷冻桶，3.冷冻机，4.预冷器，5.冷却塔，6.清液积收槽，7.回收池，8.离心机，9.母液槽，10.干燥机，11.冷凝器，12.缓冲罐，
13.程序控制器，101.循环泵，102.进料泵，103.清液输送泵，104.母液输送泵，105.冷凝水输送泵，21.盘管入口，22.盘管出口，23.清液出口，24.进料口，25.出料口，26.搅拌器，27.温度计，91.液位计。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
18.请参阅图1，本发明实施例包括：本发明揭示了一种冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统，包括含盐废水储罐1、循环冷冻装置、冷却塔5、清液积收槽6、离心装置、干燥装置和冷凝装置；其中，所述循环冷冻装置包括冷冻桶2、冷冻机3和预冷器4。
19.具体地，如图1所示，所述冷冻桶2的桶壁上自上向下依次安装有4组盘管，每个所述盘管均带有盘管入口21和盘管出口22，所述盘管入口21位于冷冻桶2的左侧壁上，所述盘管出口22位于所述冷冻桶2的右侧壁上。通过4进4出盘管的设计，能够有效增加冷冻桶2的冷冻效率。
20.所述冷冻桶2的盘管入口21通过管道与所述冷冻机3的冷媒出口连通，所述冷冻桶2的盘管出口22通过管道与所述冷冻机3的冷媒入口连通，使冷媒在冷冻机3和冷冻桶2的盘管内循环，从而实现对冷冻桶2进行连续冷冻。
21.所述冷冻机3的换热器管程入口通过安装有循环泵101的管道与所述含盐废水储罐1连通，所述冷冻机3的换热器管程出口通过管道与所述冷却塔5的入口连通。所述冷却塔5的底部带有积水槽，用于盛放经过冷却塔5冷却后的含盐废水。所述积水槽的一个出口通过管道与所述含盐废水储罐1连通，其另一个出口通过带有进料泵102的管道与所述预冷器4的预冷管入口连通。一方面，含盐废水在从含盐废水储罐1、冷冻机3、冷却塔5再到含盐废水储罐1的循环过程中被初步冷却，另一方面，经初步冷却后的含盐废水再通过预冷器进行二次冷却，能够有效节约后续进入冷冻桶内冷冻所需的能耗。
22.所述冷冻桶2的左侧壁顶部开设有清液出口23，其右侧壁下部开设有进料口24，其底部开设有出料口25；所述冷冻桶2内还安装有搅拌器26和温度计27。所述温度计27通过程序控制器13与所述进料泵102的比例调节阀联动连接，通过所述温度计实时测量冷冻桶2内的温度，并反馈给所述程序控制器，程序控制器再调节所述进料泵102的比例调节阀开度，控制含盐废水的进料量，使得冷冻桶2内的温度保持在-5～0℃，确保硫酸钠充分冷冻析晶。在搅拌器26的搅拌作用下，冷冻析晶后的硫酸钠下沉，含氯化钠的清液在底部进料（进料口24位于冷冻桶2的右侧壁下部）的作用下上升，并从冷冻桶2的左侧壁顶部开设有清液出口23排出。
23.所述冷冻桶2的进料口24通过管道与所述预冷器4的管程连通；所述冷冻桶2的清液出口23通过管路与清液积收槽6连通，所述清液积收槽6的出口通过安装有清液输送泵103的管道与所述预冷器4的壳程入口连通，所述预冷器4的壳程出口与所述冷凝装置连通。所述清液为硫酸钠冷冻析晶后的氯化钠溶液，温度较低。一方面，通过将清液与所述预冷器4的壳程连通，与预冷器4进行热交换来预冷含盐废水，提供能源的利用率；另一方面，经热交换后的清液通过冷凝装置进一步热交换（作为冷凝器的冷却水）后，经过管道送至回收池
7进行进一步处理。
24.所述冷冻桶2底部的出料口与所述离心装置连接。所述离心装置包括离心机8，所述离心机8的离心液出口通过管道与母液槽9连通，所述母液槽9的出口通过安装有母液输送泵104的管道与所述冷冻桶2的进料口204连通，用于将母液槽9的离心液泵入到冷冻桶2内进行再次冷冻析晶。所述母液槽9上安装有液位计91，所述液位计91与所述母液输送泵104的开关阀联动连接，通过液位计91测量的母液槽9内的离心液高度来启停母液输送泵。经所述离心机8离心分离后得到硫酸钠粗品。
25.所述干燥装置包括干燥机10，所述干燥机10为导热油加热，用于干燥粗品硫酸钠，控制干燥机10的加热温度在100～120℃的条件下干燥粗品硫酸钠，得到成品硫酸钠。
26.所述冷凝装置包括冷凝器11和缓冲罐12。所述冷凝器11与所述干燥机10连接，用于将干燥机内的水蒸气冷却成冷凝水，回收与缓冲罐12内，再经过冷凝水输送泵105输送至机封冷却水补水管中作为机封冷却水使用，提高了水资源的利用率。
27.本发明还揭示了一种利用上述系统进行冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的方法，包括如下步骤：（1）开启循环泵101，将含盐废水储罐1内的含盐废水先送至冷冻机3的换热器管程，再送至冷却塔5，最后从冷却塔5底部的积水槽回流至含盐废水储罐1，形成循环冷却；启动冷冻机3，将其内的冷媒（环保氟利昂）通过管道送至冷冻桶2的盘管内（从盘管入口21进入，再从盘管出口22流出），再回流到冷冻机内，如此往复，形成循环冷冻；（2）开启进料泵102，将冷却塔5底部的积水槽内的含盐废水先泵入所述预冷器4的管程进行预冷，再送入所述冷冻桶2内，在搅拌器26的搅拌状态下，通过所述温度计实时测量冷冻桶2内的温度并传输给程序控制器，程序控制器将测量温度与设定温度-5～0℃的终点值-2.5℃进行比较，再调节所述进料泵102的比例调节阀开度，控制含盐废水的进料量，使得冷冻桶2内的温度保持在-5～0℃，使含盐废水中的硫酸钠进行充分的冷冻析晶；具体地，当实时测量温度低于-2.5℃时，则调大进料泵102的比例调节阀开度的开度，当实时测量温度高于-2.5℃时，则调效进料泵102的比例调节阀开度的开度；（3）离心分离：打开所述冷冻桶2底部的出料口25，使冷冻桶2内的析晶物料进入离心机8内，经离心分离，得到硫酸钠粗品；离心液体流入到母液池9中，在所述母液输送泵104的作用下返回到所述冷冻桶2内再冷冻析晶；（4）干燥处理：启动干燥机10，控制干燥机10的干燥温度为100～120℃之间，将离心分离后的粗品硫酸钠转移到干燥机10中进行干燥除水，得到成品硫酸钠；干燥机10内的水蒸气通过冷凝器11吸收冷却成冷凝水，冷凝水回流到缓冲罐12中，在冷凝水输送泵105的作用下送至机封冷却水补水管，作机封冷却水使用，提高了水资源的利用率。
28.某工厂的碱式碳酸铜生产车间，除铜后的含盐废水的年产量为84826.31吨，利用上述系统和方法对含盐废水进行连续处理，得到成品硫酸钠的年产量为6531吨，纯度为98.9%。
29.本发明具有如下优点：1、通过整个处理系统的设计，能够对含盐废水进行连续处理，实现了硫酸钠的连续提纯回收；2、通过冷冻机、冷却塔、预冷器和冷冻桶的使用及连接关系的设计，形成连续冷却
回路和连续冷冻回路，能够对进入冷冻桶内的含盐废水提前进行两级预冷处理，有效降低了冷却桶冷却析晶的能耗，也有助于缩短冷却析晶时间，提高生产效率；3、通过冷冻桶的结构设计，采用低温冷冻的方法，使含有硫酸钠和氯化钠的含盐废水在冷冻桶内进行有效的分离，从而得到高纯度的硫酸钠晶体，变废为宝；4、通过采用离心机进行离心分离，有效避免得到的硫酸钠晶体在分离过程中自然升温溶解，分离后的硫酸钠粗品通过导热油控温的干燥器的干燥处理，得到的成品硫酸钠的纯度达98%以上。
30.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。技术特征：
1.一种冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统，其特征在于，包括含盐废水储罐和循环冷冻装置；所述循环冷冻装置包括冷冻桶、冷冻机和预冷器；其中，所述冷冻桶内的盘管通过管道分别与所述冷冻机的冷媒出口和冷媒入口连通；所述冷冻桶的进料口通过管道与所述预冷器的管程连通；所述冷冻桶的清液溢出口通过管路与所述预冷器的壳程连通；所述预冷器的管程入口通过管道与所述含盐废水储罐连通。2.根据权利要求1所述的冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统，其特征在于，所述冷冻桶的清液溢出口与所述预冷器的壳程的连接管路上还安装有清液积收槽和清液输出泵。3.根据权利要求2所述的冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统，其特征在于，所述预冷器的管程入口与所述含盐废水储罐连通的管道上还安装有冷却塔；所述冷却塔的底部带有积水槽，所述积水槽的一个出口通过管道与所述含盐废水储罐连通，其另一个出口通过管道与所述预冷器的预冷管入口连通。4.根据权利要求3所述的冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统，其特征在于，所述冷冻机的换热器管程入口通过管道与所述含盐废水储罐连通，其换热器管程出口通过管道与所述冷却塔的进料口连通。5.根据权利要求4所述的冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统，其特征在于，所述含盐废水储罐与所述冷冻机之间的管道上安装有循环泵；所述积水槽与所述预冷器之间的管道上安装有进料泵。6.根据权利要求5所述的冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统，其特征在于，所述冷冻桶的内壁上自上向下安装多个所述盘管，所述冷冻桶内还安装有温度计和搅拌器，所述温度计通过程序控制器与所述进料泵的比例调节阀联动连接。7.根据权利要求6所述的冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统，其特征在于，所述系统还包括离心装置、干燥装置和冷凝装置；其中，所述离心装置与所述冷冻桶的出料口连通；所述冷凝装置分别与所述干燥装置和所述预冷器壳程出口连通。8.根据权利要求7所述的冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统，其特征在于，所述离心装置包括离心机和母液槽；其中，所述离心机与所述冷冻桶的出料口连通；所述离心机的离心液出口通过管道与所述母液槽连通，所述母液槽的出口通过安装有母液输送泵的管道与所述冷冻桶的进料口连通。9.一种冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的方法，其特征在于，利用权利要求1-8任一项所述的系统，包括如下步骤：（1）启动循环冷却和循环冷冻：开启所述循环泵和冷冻机，使所述含盐废水储罐内的含盐废水依次流经所述冷冻机壳程、冷却塔，再返回至所述含盐废水储罐，形成循环冷却；使冷冻机内的冷媒在冷冻机与所述冷冻桶内循环流动，形成循环冷冻；（2）冷冻：开启所述进料泵，使所述积水槽内的含盐废水先泵入所述预冷器预冷后，再流入所述冷冻桶进行冷冻析晶；（3）离心分离：开启所述冷冻桶底部的物料出口，使冷冻桶内的析晶物料进入离心机内，经离心分离，得到硫酸钠粗品；离心液体流入到母液池，在所述母液输送泵的作用下返回到所述冷冻桶内再冷冻析晶；（4）干燥处理：将所得的硫酸钠粗品转移到所述干燥设备内，经过干燥处理，得到所述
成品硫酸钠。10.根据权利要求9所述的冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述冷冻析晶的方法为：开启所述搅拌器，通过所述温度计实时测量冷冻桶内的温度，调节所述进料泵的比例调节阀开度，控制含盐废水的进料量，使得冷冻桶内的温度保持在-5～0℃。
技术总结
本发明公开了一种冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统，包括含盐废水储罐和循环冷冻装置；所述循环冷冻装置包括冷冻桶、冷冻机和预冷器；所述冷冻桶内的盘管通过管道分别与冷冻机的冷媒出口和冷媒入口连通；冷冻桶的进料口通过管道与预冷器的管程连通；所述冷冻桶的清液溢出口通过管路与预冷器的壳程连通；所述预冷器的管程入口通过管道与含盐废水储罐连通。本发明能够对含盐废水进行连续处理，实现了硫酸钠的连续提纯回收；本发明通过冷冻机、冷却塔、预冷器和冷冻桶的使用及连接关系的设计，形成连续冷却回路和连续冷冻回路，使含盐废水先进行两级预冷处理，再进行冷冻处理，有效降低了冷却桶冷却析晶的能耗，提高生产效率和冷冻析晶效果。产效率和冷冻析晶效果。产效率和冷冻析晶效果。
技术研发人员：阮垚 阮玉根 凌军 景科 徐丹婷 董万雷
受保护的技术使用者：阮氏化工（常熟）有限公司
技术研发日：2021.04.29
技术公布日：2022/9/19
声明：
“冷冻法连续回收含盐废水中硫酸钠的系统和方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：阮氏化工（常熟）有限公司
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2024年05月24日 ~ 26日 
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