申请日2015.03.23
公开(公告)日2017.08.01
IPC分类号C02F9/10
摘要
本发明涉及一种新型发酵类制药废水综合处理系统,它包括预处理单元、污水富集单元和超临界水氧化单元;污水富集单元的入口连接所述预处理单元，污水在所述污水富集单元中进行膜过滤和膜浓缩，污水富集单元的清水出口连接一清水池;所述超临界水氧化单元的启动燃料系统、超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统依次连接，超临界水氧化反应器的污水入口连接所述污水富集单元的浓水出口，超临界水氧化反应器的氧气入口连接所述氧气供应系统，气液分离系统的出口连接所述清水池。本发明将膜富集与超临界水氧化结合运用，使更大范围COD值的发酵类制药废水能进行超临界水氧化处理，有机物去除率百分之九十九以上，治理彻底，成本较低。
权利要求书
1.一种发酵类制药废水综合处理系统,其特征在于：它包括预处理单元、污水富集单元和超临界水氧化单元;其中，所述污水富集单元的入口连接所述预处理单元，污水在所述污水富集单元中进行膜过滤和膜浓缩，污水富集单元的清水出口连接一清水池;所述超临界水氧化单元包含氧气供应系统、启动燃料系统、超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统，其中，启动燃料系统、超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统依次连接，所述超临界水氧化反应器的污水入口连接所述污水富集单元的浓水出口，超临界水氧化反应器的氧气入口连接所述氧气供应系统，所述气液分离系统的出口连接所述清水池;
所述的超临界水氧化反应器包括筒体、燃烧器、蒸发壁;所述筒体内部同心设置蒸发壁，所述蒸发壁与筒体之间形成沿筒体轴向分布的多级环状的封闭的狭隙，每个所述狭隙在筒体上开有入水口，经由入水口通入的液体能够通过所述蒸发壁渗入，在蒸发壁内表面形成水膜;燃烧器自筒体顶部伸入，所述燃烧器的燃烧嘴位于筒体内，蒸发壁由多孔材料制成，所述液体为亚临界水，筒体上部制有污水入口及氧气入口，燃烧器制有燃料入口及氧气入口，筒体底部制有液体排出口。
2.如权利要求1所述的一种发酵类制药废水综合处理系统,其特征在于：所述污水富集单元包括中间水池、第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器;所述中间水池的入口连接所述预处理单元，所述第二过滤器的产水出口、所述第三过滤器的浓水出口与中间水池相连，所述中间水池的出口连接所述第一过滤器的入口用以进行膜过滤;所述第一过滤器的浓水出口连接所述第二过滤器的入口，所述第一过滤器的产水出口连接所述第三过滤器的入口，所述第三过滤器的清水出口连接所述清水池，所述第二过滤器的浓水出口连接所述超临界水氧化反应器的物料入口，实现膜浓缩。
3.如权利要求2所述的一种发酵类制药废水综合处理系统,其特征在于：所述第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器均为碟管式膜分离装置，碟管式膜分离装置由耐压外壳、电源端盖、进水端盖、导流盘、碟片式膜袋、电极板及中心拉杆构成，电源端盖、多个导流盘及进水端盖依次叠放，并在其中部采用中心拉杆穿装固定;耐压外壳密封固装于电源端盖及进水端盖外，所述导流盘外周与耐压外壳之间形成原水通道;导流盘中部制有槽口，以形成过滤通道;导流盘中心与中心拉杆之间形成产水通道，在相邻两导流盘之间叠装碟片式膜袋，碟片式膜袋与上下的导流盘之间不接触，形成过滤通道;在叠片式膜袋内部安装电极板。
4.如权利要求1所述的一种发酵类制药废水综合处理系统,其特征在于：所述预处理单元包含依次连通的调节池、混凝沉淀池、膜过滤池。
5.根据权利要求1-4之一所述的一种发酵类制药废水综合处理系统,其特征在于：所述气固分离系统后设置热交换系统，所述热交换系统的蒸汽出口连接蒸汽利用设备。
6.根据权利要求5所述的一种发酵类制药废水综合处理系统，其特征在于：所述的热交换系统后设置压力能回收系统，降压后连接气液分离系统。
7.一种发酵类制药废水综合处理方法，步骤包括：
1)均质：对发酵类制药废水进行均质均量调节;
2)混凝沉淀：即经过均质均量调节后的废水进入混凝沉淀池中，去除大部分悬浮物和胶体物质;
3)过滤、浓缩：即经过混凝沉淀后的废水进行膜过滤，去除废水中残留的悬浮物以及浊度，并对膜过滤后的水进行膜浓缩，输出浓水;
4)超临界水氧化：将所述浓水输入超临界水氧化反应器，同时氧气供应系统输出的氧气、启动燃料设备输出的燃料分别进入超临界水氧化反应器进行氧化反应，去除所述浓水中的有机物，生成超临界流体和无机盐;
5)气固分离：在超临界水氧化反应器内氧化反应后的超临界流体和无机盐通过旋风分离器进行脱盐;
6)气液分离：进行气相和液相分离，气体部分为二氧化碳和多余氧气，液体部分为水;
所述步骤3)中的浓缩过程包括：将经过膜过滤后的水依次经第一过滤器和第二过滤器的两次浓缩，将最终产生的浓水进行超临界水氧化，第二过滤器的产水返回中间水池;将所述第一过滤器的产水在第三过滤器中再次浓缩，产水返回中间水池;所述第三过滤器产生的清水回收。
8.如权利要求7所述的一种发酵类制药废水综合处理方法，其特征在于：所述步骤6)进入气液分离系统之前，需过压力能回收系统降压，气液分离后得到二氧化碳和氧气进入富氧回用系统，经过脱水、换热降温、精馏，得到液态CO2和富氧气体，所述富氧气体输入所述氧气供应系统。
说明书
一种发酵类制药废水综合处理系统及方法
技术领域
本发明属于污水处理及资源能源循环回收技术领域，涉及一种发酵类制药废水综合处理系统及方法。
背景技术
发酵类制药废水来源于发酵、过滤、萃取结晶、提炼、精制等过程。主要污染物指标是PH、色度、BOD5、COD，SS、动植物油、氨氮和TOC含量，急性毒性，总锌含量和总氰化物含量等。成分复杂，碳氮比失调，可生化性较差，并含有大量硫酸盐，药物效价及其降解物等生化抑制物。目前，国内外应用于工程实践的发酵类制药废水处理技术不多且不够成熟。针对发酵类制药废水具有的成分复杂、污染物浓度高、可生化性差等特点，目前对该类废水的处理主要采用的是物化法(包括包埋法、混凝沉淀法、光降解法、反渗透和膜分离技术、吸附法和电解法)、生化法以及多种方法的组合工艺。目前的工艺虽可去除废水中的大部分污染物，但对有机污染物的去除效果不佳，出水色度常出现超标现象，不能满足《发酵类制药工业水污染物排放标准》要求，还需要进行后续深度处理;特别是废水处理过程中资源化还不尽理想。因此，需要寻求一种更适合的发酵类制药废水综合处理系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题和不足，提供一种处理效率高、零污染排放、操作简单、可同时实现能源和资源回收的发酵类制药废水综合处理系统及方法。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种发酵类制药废水综合处理系统,其特征在于：它包括预处理单元、污水富集单元和超临界水氧化单元;其中，所述污水富集单元的入口连接所述预处理单元，污水在所述污水富集单元中进行膜过滤和膜浓缩，污水富集单元的清水出口连接一清水池;所述超临界水氧化单元包含氧气供应系统、启动燃料系统、超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统，其中，启动燃料系统、超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统依次连接，所述超临界水氧化反应器的污水入口连接所述污水富集单元的浓水出口，超临界水氧化反应器的氧气入口连接所述氧气供应系统，所述气液分离系统的出口连接所述清水池。
所述污水富集单元包括中间水池、第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器;所述中间水池的入口连接所述预处理单元，所述第二过滤器的产水出口、所述第三过滤器的浓水出口与中间水池相连，所述中间水池的出口连接所述第一过滤器的入口用以进行膜过滤;所述第一过滤器的浓水出口连接所述第二过滤器的入口，所述第一过滤器的产水出口连接所述第三过滤器的入口，所述第三过滤器的清水出口连接所述清水池，所述第二过滤器的浓水出口连接所述超临界水氧化反应器的物料入口，实现膜浓缩。
所述第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器均为碟管式膜分离装置，碟管式膜分离装置由耐压外壳、电源端盖、进水端盖、导流盘，碟片式膜袋、电极板及中心拉杆构成，电源端盖、多个导流盘及进水端盖依次叠放，并在其中部采用中心拉杆穿装固定;耐压外壳密封固装于电源端盖及进水端盖外，所述导流盘外周与耐压外壳之间形成原水通道;导流盘中部制有槽口，以形成过滤通道;导流盘中心与中心拉杆之间形成产水通道，在相邻两导流盘之间叠装碟片式膜袋，碟片式膜袋与上下的导流盘之间不接触，形成过滤通道;在叠片式膜袋内部安装电极板。
所述预处理单元包含依次连通的调节池、混凝沉淀池、膜过滤池。
所述的超临界水氧化反应器包括筒体、燃烧器、蒸发壁;所述筒体内部同心设置蒸发壁，所述蒸发壁与筒体之间形成沿筒体轴向分布的多级环状的封闭的狭隙，每个所述狭隙在筒体上开有入水口，经由入水口通入的液体能够通过所述蒸发壁渗入，在蒸发壁内表面形成水膜;燃烧器自筒体顶部伸入，所述燃烧器的燃烧嘴位于筒体内，蒸发壁由多孔材料制成，所述液体为亚临界水，筒体上部制有污水入口及氧气入口，燃烧器制有燃料入口及氧气入口，筒体底部制有液体排出口。
所述气固分离系统后设置热交换系统，所述热交换系统的蒸汽出口连接蒸汽利用设备。
其特征在于所述的热交换系统后设置压力能回收系统，降压后连接气液分离系统。
一种发酵类制药废水综合处理方法，步骤包括：
1)均质：对发酵类制药废水进行均质均量调节;
2)混凝沉淀：即经过均质均量调节后的废水进入混凝沉淀池中，去除大部分悬浮物和胶体物质;
3)过滤、浓缩：即经过混凝沉淀后的废水进行膜过滤，去除废水中残留的悬浮物以及浊度，并对膜过滤后的水进行膜浓缩，输出浓水;
4)超临界水氧化：将所述浓水输入超临界水氧化反应器，同时氧气供应系统输出的氧气、启动燃料设备输出的燃料分别进入超临界水氧化反应器进行氧化反应，去除所述浓水中的有机物，生成超临界流体和无机盐;
5)气固分离：在超临界水氧化反应器内氧化反应后的超临界流体和无机盐通过旋风分离器进行脱盐;
6)气液分离：进行气相和液相分离，气体部分为二氧化碳和多余氧气，液体部分为水。
所述步骤3)中的浓缩过程包括：将经过膜过滤后的水依次经第一过滤器和第二过滤器的两次浓缩，将最终产生的浓水进行超临界水氧化，第二过滤器的产水返回中间水池;将所述第一过滤器的产水在第三过滤器中再次浓缩，产水返回中间水池;所述第三过滤器产生的清水回收。
所述步骤6)进入气液分离系统之前，需过压力能回收系统降压，气体产生的气体进入富氧回用系统，经过脱水、换热降温、精馏，得到液态CO2和富氧气体，所述富氧气体输入所述氧气供应系统。
本发明的优点和有益效果为：
本发明针对发酵类制药废水COD变化范围比较大的情况，将膜富集(MET)与超临界水氧化(SCWO)的结合运用，在超临界水氧化工艺的前端添加膜富集(MET：Membrane EnrichTreatment)工艺对废水进行浓缩，可使更大范围COD值的发酵类制药废水能够进行超临界水氧化处理，实现减量化、资源化、无害化，有机物去除率可达百分之九十九以上，出水色度达标;对发酵类制药废水处理过程中产生的资源、能源直接利用或回收，降低处理成本，经济效益更好。
