一種有機含鹽廢水處理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機含鹽廢水處理系統(tǒng)及方法，主要包括：預(yù)熱氧化室，將廢水中的有機物及氨氮污染物徹底轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水及氮氣，并利用氧化產(chǎn)生的熱量預(yù)熱廢水；蒸發(fā)室，氧化預(yù)熱后的廢水經(jīng)加熱器加熱后進入蒸發(fā)室進行蒸發(fā)；脫氣塔，通過脫氣使蒸發(fā)回收的清水中含有的氮氣與水分離，并循環(huán)利用氮氣；保護氣體發(fā)生器，補充損失的氣體，保證蒸發(fā)室中的風(fēng)壓恒定；能量回收器，回收蒸汽的熱量，并傳遞給原水，加熱原水。有機含鹽廢水經(jīng)過上述處理過程后，實現(xiàn)了廢水的零排放并回收水和固體鹽，實現(xiàn)了含鹽廢水處理的減量化、資源化和無害化。
【專利說明】一種有機含鹽廢水處理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有機含鹽廢水處理系統(tǒng)及方法，更具體地說，涉及一種將有機含鹽廢水經(jīng)過多級處理單元處理后，將有機物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，并將水和鹽分別回收的一種有機含鹽廢水的處理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水資源是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟資源，是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和維持生態(tài)平衡、保持環(huán)境優(yōu)美的重要基礎(chǔ)。據(jù)2006年3月22日在墨西哥城第四屆水資源論壇上公布的《世界水資源開發(fā)報告》稱，全球用水量在20世紀(jì)增加了 6倍，增長速度是人口增速的2倍，有11億人缺水，26億人無法保證用水衛(wèi)生；到2030年全球工農(nóng)業(yè)及城市用水供需矛盾更趨緊張，水資源安全問題日趨惡化。在我國，人均水資源僅為世界人均水資源的四分之一，水資源面臨的問題更加嚴(yán)峻。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了越來越多的有機含鹽廢水，有機含鹽廢水組成復(fù)雜，廢水中除了含有不同的鹽類物質(zhì)外，還含有懸浮物、油脂、石油類等有機污染物。因此，要處理該廢水，首先必須根據(jù)來水的性質(zhì)將水中的石油類、懸浮物、有機物等污染物通過一定的技術(shù)措施預(yù)先去除，使廢水組成趨向單一、穩(wěn)定，一方面降低這些污染物的含量，另一方面為后面的廢水脫鹽提供便利。
[0004]當(dāng)前有機含鹽廢水的普遍處理方法為“預(yù)處理+雙膜法(超濾+反滲透)+蒸發(fā)結(jié)晶”。預(yù)處理將廢水中的石油類、懸浮物及有機物降低到一定的標(biāo)準(zhǔn)以滿足膜處理單元的進水要求，膜處理單元濃縮并回收廢水，濃縮水進入到蒸發(fā)結(jié)晶處理單元。在預(yù)處理階段，一般選用氣浮、沉淀、過濾等方法去除石油類、懸浮類物質(zhì)；但并不能有效去除有機物；由于鹽分的存在，也不適于利用生化處理的方法來降低有機物；雙膜法回收清水并產(chǎn)生濃鹽水，雙膜濃縮可降低蒸發(fā)結(jié)晶的規(guī)模，膜濃縮后濃`縮液中鹽含量及有機物含量上升，且不易生化降解或化學(xué)氧化分解。有機濃鹽水進入到蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)后，進一步蒸發(fā)、濃縮及結(jié)晶實現(xiàn)廢水零排放。
[0005]蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)是利用熱量蒸發(fā)溶劑，使溶液由不飽和變?yōu)轱柡?，繼續(xù)蒸發(fā)，過剩的溶質(zhì)就會呈晶體析出，叫蒸發(fā)結(jié)晶，利用這一技術(shù)可使廢水得到濃縮，以便得到需要濃度的液體或固體物質(zhì)，為后續(xù)處理工藝提供條件，在進行零排放處理時，蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)常作為最后的把關(guān)技術(shù)。常用的蒸發(fā)技術(shù)有MEE (多效蒸發(fā))、TVR (熱蒸汽再壓縮蒸發(fā))、MVR (機械蒸汽再壓縮蒸發(fā))等模式，一般能夠?qū)⒑}廢水濃縮至含鹽量為30%左右，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后的濃縮液再利用閃蒸技術(shù)實現(xiàn)結(jié)晶。由于有機物的存在，隨著濃度的增加廢水的性質(zhì)將發(fā)生改變，極易導(dǎo)致蒸發(fā)器中的換熱器結(jié)垢、從而影響廢水在換熱器表面的均勻分布、降低換熱效率，導(dǎo)致蒸發(fā)部分的投資及運行費用升高；在閃蒸階段也存在同樣的問題。因此，利用上述方法處理有機含鹽廢水不能達(dá)到預(yù)定處理目標(biāo)。
[0006]因此，如何采用合理的處理工藝實現(xiàn)有機含鹽廢水零排放是目前最重要的環(huán)節(jié)。要實現(xiàn)有機含鹽廢水的蒸發(fā)結(jié)晶，必須將廢水中的有機污染物含量降至最低以確保蒸發(fā)結(jié)晶器的正常運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有機含鹽廢水的處理系統(tǒng)及方法，能降低廢水中有機物的含量、提高蒸發(fā)結(jié)晶的效率、提高產(chǎn)品水和鹽的質(zhì)量，實現(xiàn)廢水零排放以及鹽類的回收。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0009]一種有機含鹽廢水處理方法，包含以下步驟:
[0010]1)預(yù)熱氧化:電解氧化有機含鹽廢水，去除廢水中的有機物及氨氮污染物，并利用電解氧化產(chǎn)生的熱量預(yù)熱廢水；
[0011]2)蒸發(fā):對氧化預(yù)熱后的廢水進行蒸發(fā)，蒸發(fā)過程中加入了保護氣體，以保證蒸發(fā)過程中風(fēng)壓恒定不變；
[0012]3)冷卻脫氣:冷卻蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽，對蒸汽冷凝水進行脫氣處理；
[0013]4)脫水:對蒸發(fā)單元中產(chǎn)生的結(jié)晶物進行脫水處理；
[0014]5)能量回收:回收蒸發(fā)產(chǎn)生的熱量，并將熱量傳遞至預(yù)熱氧化單元；
[0015]優(yōu)選的是:步驟I)中所述的電解氧化使用的正負(fù)極電極為鉆石合金電極，該電極運行環(huán)境要求電導(dǎo)率大于10000 μ m/cm，電解氧化電壓為24~50V，電流為20~200A，通過電解氧化產(chǎn)生高氧化電位的羥基自由基對廢水中的還原性污染物進行無選擇的氧化，電解反應(yīng)依靠廢水自身的導(dǎo)電性進行，沒有電極消耗，因此不需要再進行后處理、沒有二次污染，簡化了工藝，對后續(xù)處理工藝沒有任何不良影響；
[0016]優(yōu)選的是:步驟2)中所述的蒸發(fā)單元還補充了保護氣體，所述保護氣體與進水的質(zhì)量比為1:1~30:1 ;保護氣體可以有效保證蒸發(fā)室中的壓力平衡，避免出現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)，同時提高蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽的運動速度，保護氣體可以循環(huán)使用；
[0017]本發(fā)明還提供了一種有機含鹽廢水處理系統(tǒng)，包括:預(yù)熱氧化室、加熱器、蒸發(fā)室、冷卻器、脫氣塔、脫水機、保護氣體發(fā)生器以及能量回收器，其中:
[0018]預(yù)熱氧化室:將廢水中的有機物及氨氮污染物轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水及氮氣；其出水進入到:
[0019]加熱器:對經(jīng)預(yù)熱氧化室電解氧化的廢水進行加熱；其出水進入到:
[0020]蒸發(fā)室:經(jīng)加熱器加熱后的廢水進入蒸發(fā)室進行蒸發(fā)；蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽進入冷卻器，產(chǎn)生的結(jié)晶物進入到脫水機；未被蒸發(fā)的廢水循環(huán)回到預(yù)熱氧化室；
[0021]冷卻器:冷卻蒸發(fā)室產(chǎn)生的蒸汽；產(chǎn)生的蒸汽冷凝水進入到:
[0022]脫氣塔:進行氣、水分離；產(chǎn)生的氣體循環(huán)進入蒸發(fā)室，產(chǎn)生的清水回收利用；
[0023]脫水機:對蒸發(fā)室產(chǎn)生的結(jié)晶物進行脫水處理，脫水產(chǎn)生的液體經(jīng)泵提升回到預(yù)熱氧化室，產(chǎn)生的固體回收利用；
[0024]保護氣體發(fā)生器:產(chǎn)生的氣體，通過蒸發(fā)室的進氣管線，進入蒸發(fā)室；
[0025]能量回收器:回收蒸發(fā)室產(chǎn)生的熱量，并將熱量傳遞至預(yù)熱氧化室，對預(yù)熱氧化室的出水進行加熱。
[0026]優(yōu)選的是:所述的加熱器為板式換熱器；
[0027]優(yōu)選的是:所述的蒸發(fā)室為低溫循環(huán)濃縮蒸發(fā)室，蒸發(fā)溫度小于100°C，主要含有布水系統(tǒng)、蒸發(fā)腔、濃水結(jié)晶室、除泡室四部分，經(jīng)加熱器加熱后的廢水通過布水系統(tǒng)均勻地噴灑在蒸發(fā)腔的上部形成微小的霧滴，部分廢水轉(zhuǎn)化成蒸汽，并在外力作用下上升至蒸發(fā)室頂部，進入冷卻器進行冷卻；為防止非蒸汽物質(zhì)溢出，在蒸發(fā)室頂部設(shè)置有除泡室，非蒸汽物質(zhì)在上升的過程中與除泡室中的絲網(wǎng)填料發(fā)生碰撞，下降回蒸發(fā)腔，并降落至濃水
結(jié)晶室;
[0028]優(yōu)選的是:所述的冷卻器為翅式換熱器，冷卻器將蒸汽的熱量進行吸收轉(zhuǎn)移，使蒸汽轉(zhuǎn)變生成水，初步實現(xiàn)氣體與水的簡單分離；
[0029]優(yōu)選的是:所述的脫氣塔為密閉式塔式脫氣塔，保證冷凝水在進行氣、水分離的同時不會進入空氣，脫氣產(chǎn)生的氣體通過脫氣塔塔頂風(fēng)機送回蒸發(fā)室，確保蒸發(fā)室保持良好的氣體環(huán)境；所述脫氣塔從上至下依次為出氣層、除泡層、布水層、脫氣層及清水層，所述脫氣塔的氣體出口端還設(shè)置有保護氣體補充口；
[0030]優(yōu)選的是:所述的保護氣體發(fā)生器為一體式氣體發(fā)生器，產(chǎn)生的氣體主要成分為氮氣，用以補充蒸發(fā)室中因清水排出而損失的氣體，保證蒸發(fā)室中的風(fēng)壓恒定不變；
[0031]優(yōu)選的是:所述的脫水機為旋流式離心脫水機，對結(jié)晶物進行脫水處理；
[0032]優(yōu)選的是:所述的能量回收器為空調(diào)式能量回收系統(tǒng)，由冷水機組與熱泵機組組成，并將從蒸汽中回收的熱量傳遞到預(yù)熱氧化室，對預(yù)熱氧化室的出水進行加熱。
[0033]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明中所采用的有機含鹽廢水的處理系統(tǒng)及方法，利用高效氧化技術(shù)氧化分解廢水中的有機污染物及無機還原性污染物，使廢水中的COD含量降至最低，然后利用蒸發(fā)結(jié)晶一體式的低溫蒸發(fā)結(jié)晶器，使廢水濃縮結(jié)晶，對有機物及氨氮污染物的氧化、產(chǎn)品水及產(chǎn)品鹽的品質(zhì)有著非常理想的效果，通過進出系統(tǒng)的水質(zhì)情況對t匕，采用本發(fā)明的有機含鹽廢水處理系統(tǒng)，對含鹽廢水的回收率最高能夠達(dá)到85%以上，結(jié)晶鹽中的有機物含量小于100mg/L ;實現(xiàn)了聞品質(zhì)水和鹽類的回收，實現(xiàn)了廢水處理的減量化、資源化和無害化，實現(xiàn)了“零排放”，降`低了企業(yè)對新鮮水的依賴性，促進了當(dāng)?shù)丨h(huán)境的和諧。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1示出了本發(fā)明的工藝流程圖；
[0035]圖2示出了本發(fā)明中預(yù)熱氧化室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3示出了本發(fā)明中蒸發(fā)室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4表出了本發(fā)明中脫氣塔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖5示出了本發(fā)明中能量回收器的系統(tǒng)示意圖；
[0039]圖6示出了本發(fā)明實施例中的各單元COD去除率及累計去除率的變化曲線圖；
[0040]圖7示出了本發(fā)明實施例中的各單元TDS去除率及累計去除率的變化曲線圖。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0042]如圖1所示:本發(fā)明一種有機含鹽廢水處理方法，包括如下步驟:
[0043]I)有機含鹽廢水經(jīng)泵提升進入預(yù)熱氧化室進行電解氧化，用以去除廢水中的有機物及氨氮污染物等還原性物質(zhì)。電解氧化的正負(fù)極均選用鉆石合金電極，依靠廢水自身的導(dǎo)電性進行電解氧化，該過程電極消耗極少，沒有二次污染，對后續(xù)處理工藝沒有任何不良影響。具體操作如下:
[0044]電解氧化采用鉆石合金電極作為正負(fù)兩極,直流電源,兩極電壓為24-50V，電流為20-200A，本發(fā)明實施例1中選擇的直流電壓為48V，電流強度為100A，通過對兩極通電，使廢水電解產(chǎn)生具有高氧化性的羥基自由基(.0H)，羥基自由基具有很高的氧化電位，僅次于氟，能夠無選擇地氧化各種污染物，各種氧化劑的氧化電位見表1:
[0045]表1各種氧化劑的氧化電位
[0046]
OXIDANT 氣化物OXIDATION POTENTIAL 氣化電位 V
【權(quán)利要求】
1.一種有機含鹽廢水處理方法，其特征在于包含以下步驟: 1)預(yù)熱氧化:電解氧化有機含鹽廢水，去除廢水中的有機物及氨氮污染物，并利用電解氧化產(chǎn)生的熱量預(yù)熱廢水； 2)蒸發(fā):氧化預(yù)熱后的廢水經(jīng)加熱后進行蒸發(fā)，蒸發(fā)過程中加入了保護氣體，以保證蒸發(fā)過程中風(fēng)壓恒定不變； 3)冷卻脫氣:冷卻蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽，并對蒸汽冷凝水進行脫氣處理； 4)脫水:對蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的結(jié)晶物進行脫水處理； 5)能量回收:回收蒸發(fā)產(chǎn)生的熱量，并將熱量傳遞至預(yù)熱氧化單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機含鹽廢水處理方法，其特征在于:步驟I)中所述的電解氧化使用的正負(fù)極電極為鉆石合金電極，電解電壓為24~50V，電流為20~200A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機含鹽廢水處理方法，其特征在于:步驟2)中加入的保護氣體與進水的質(zhì)量比為1:1~30:1。
4.一種有機含鹽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于:包括:預(yù)熱氧化室、加熱器、蒸發(fā)室、冷卻器、脫氣塔、脫水機、保護氣體發(fā)生器以及能量回收器，其中: 預(yù)熱氧化室:將廢水中的有機物及氨氮污染物轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水及氮氣；其出水進入到: 加熱器:對經(jīng)預(yù)熱氧化室電解氧化的廢水進行加熱；其出水進入到: 蒸發(fā)室:經(jīng)加熱器加熱后的廢水進入`到蒸發(fā)室進行蒸發(fā)；蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽進入冷卻器，產(chǎn)生的結(jié)晶物進入到脫水機；未被蒸發(fā)的廢水循環(huán)回到預(yù)熱氧化室； 冷卻器:冷卻蒸發(fā)室產(chǎn)生的蒸汽；產(chǎn)生的蒸汽冷凝水進入到: 脫氣塔:進行氣、水分離；產(chǎn)生的氣體循環(huán)進入蒸發(fā)室，產(chǎn)生的清水回收利用； 脫水機:對蒸發(fā)室產(chǎn)生的結(jié)晶物進行脫水處理，脫水產(chǎn)生的液體經(jīng)泵提升回到預(yù)熱氧化室，產(chǎn)生的固體回收利用； 保護氣體發(fā)生器:產(chǎn)生的氣體，通過蒸發(fā)室的進氣管線，進入蒸發(fā)室； 能量回收器:回收蒸發(fā)室產(chǎn)生的熱量，并將熱量傳遞至預(yù)熱氧化室，對預(yù)熱氧化室的出水進行加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種有機含鹽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述的加熱器為板式換熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種有機含鹽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述的蒸發(fā)室為低溫循環(huán)濃縮蒸發(fā)室，主要含有布水系統(tǒng)、蒸發(fā)腔、濃水結(jié)晶室、除泡室四部分，經(jīng)加熱器加熱后的廢水通過布水系統(tǒng)均勻地噴灑在蒸發(fā)腔的上部形成微小的霧滴，部分廢水轉(zhuǎn)化成蒸汽，并在外力作用下上升至蒸發(fā)室頂部，進入冷卻器進行冷卻；為防止非蒸汽物質(zhì)溢出，在蒸發(fā)室頂部設(shè)置有除泡室，非蒸汽物質(zhì)在上升的過程中與除泡室中的絲網(wǎng)填料發(fā)生碰撞，下降回蒸發(fā)腔，并降落至濃水結(jié)晶室。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種有機含鹽廢水處理系統(tǒng)，所述的冷卻器為翅式換熱器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種有機含鹽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述的脫氣塔為密閉式塔式脫氣塔，用以脫除清水中的氣體，所述脫氣塔從上至下依次為出氣層、除泡層、布水層、脫氣層及清水層，所述脫氣塔的氣體出口端還設(shè)置有保護氣體補充口。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種有機含鹽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述的保護氣體發(fā)生器為一體式保護氣體發(fā)生器，產(chǎn)生的保護氣體主要成分為氮氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種有機含鹽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述的脫水機為旋流式離心脫水機，所述的能量回 收器由冷水機組與熱泵機組組成。
【文檔編號】C02F9/10GK103880232SQ201310096144
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月25日
【發(fā)明者】李國文, 包長春, 陳麗華, 張學(xué)輝, 蘇貞峰 申請人:北京緯綸華業(yè)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>