申请日2017.05.10
公开(公告)日2017.07.28
IPC分类号C02F9/10; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种高含盐有机废水处理装置。该装置包括超滤前处理、低温蒸发和高效吸附冷凝三部分。本发明介绍的废水处理方法为利用空气的载湿能力随温度升高而明显升高的特点实现低温环境回收水分，蒸发后的蒸汽和易挥发性有机物经过冷凝器，冷凝后进入吸附器吸附，进一步降低BOG和COD，达到回收标准。本发明装置能有效解决石油化工、食品产业、精细加工等化工产业生产过程中产生的高含盐有机废水。该装置具有能耗低，无污染，生产效率高等优点，具有良好应用前景。
权利要求书
1.一种高含盐有机废水处理装置。其特征在于：它由废水储罐(1)，超滤装置(3)，冷凝吸附回热器(41)，冷凝回热器(42)，预热器(5)，喷淋填料蒸发室(6)，晶浆罐(7)，固液分离器(8)，引风机(9)，冷凝水储罐(11)，回收罐(12)组成;
废水储罐(1)中的高含盐有机废水经过所述超滤装置(3)去除高分子有机物、蛋白质、悬浮物后，废液中只含有无机盐和小分子有机物，废液经所述冷凝回热器(42)和预热器(5)加热后，进入所述喷淋填料蒸发室(6)内与循环气体逆流传质换热，循环气体经由所述引风机(9)吹入所述喷淋填料蒸发室(6)底部，气体升温，带走部分水分以及低沸点有机物，吸湿后的气体通过所述冷凝回热器(42)回收一部分热量后进入所述冷凝吸附回热器(41)降温除湿，气体先通过冷凝段与废液换热，气体温度降低，冷凝水冷凝，气体和冷凝水再经过吸附段，吸附结构内吸附材料吸附气体内易挥发有机物和冷凝水中部分有机物，冷凝水在所述冷凝回热器(42)底部流出至所述冷凝水储罐(11)，所述喷淋填料蒸发室(6)的底部溶液浓度升高，浓缩液经强制循环泵输运至所述晶浆罐(7)，浓缩液通过溢流口与经过所述超滤装置(3)的废液混合后经加热过程进入所述喷淋填料蒸发室(6)，所述晶浆罐(7)底部通过管道与所述固液分离器(8)分离，达到结晶浓度的浓缩液流出，晶体析出至所述回收罐(12)。
2.根据权利要求1所述的高含盐有机废水处理装置，其特征在于：它将超滤、蒸发和吸附有机结合，实现高含盐有机废水的处理，废水先通过超滤装置(3)，去除大分子有机物、悬浮物、蛋白质后进入喷淋填料蒸发室(6)内;废液经所述冷凝回热器(42)和预热器(5)加热到80-95℃后，进入喷淋填料蒸发室(6)内与循环气体逆流传质换热，随着蒸发过程的进行，废液浓度不断升高，无机盐析出，在固液分离器(8)进行回收，携带大量水分的湿空气进入冷凝吸附回热器(41)内，水分冷凝，同时小分子易挥发有机物被吸附段的吸附介质吸附。
3.根据权利要求1所述的高含盐有机废水处理装置，其特征在于：所述超滤装置(3)自带反洗装置，所述超滤装置(3)的反洗装置由药箱(10)、循环泵、超滤进口管道和超滤出口管道组成，所述超滤进口管道包括废液进口管道(31)和反洗进水管道(32)，所述超滤出口管道包括溶液循环管道(33)、超滤出水管道(34)和反洗水出口管道(35);
所述超滤装置(3)的超滤膜用聚碳酸盐树脂、乙酸纤维素或聚合电解质络合物材料。
4.根据权利要求1所述的高含盐有机废水处理装置，其特征在于：所述喷淋填料蒸发室(6)为立式喷淋填料式蒸发室，废液与气体直接接触逆流传质传热，所述喷淋填料蒸发室(6)包括溶液进口管(61)，浓缩液出口管(62)，气体进口管(63)，湿空气出口管(64)，所述气体进口管(63)处设置有气体均布器。
5.根据权利要求4所述的高含盐有机废水处理装置，其特征在于：所述喷淋填料蒸发室(6)内的蒸发过程，在常压条件下操作，蒸发室材质为304不锈钢;
所述喷淋填料式蒸发室(6)，填料选用孔板或丝网规整填料;
所述气体分布器为正六边形框架，在每条边的中心处向下开孔，气体自开孔处流进蒸发室底部，再向上流动，达到均布要求。
6.根据权利要求1所述的高含盐有机废水处理装置，其特征在于：所述喷淋填料蒸发室(6)通过强制循环泵(25)与所述晶浆储罐(7)相连，所述晶浆储罐(7)的晶浆罐出口管(73)与所述固体分离器(8)相连，所述晶浆储罐(7)的晶浆罐溢流口(72)与所述超滤装置(3)的超滤出口管(34)连接所述冷凝吸附回热器(41)。
7.根据权利要求1所述的高含盐有机废水处理装置，其特征在于：所述冷凝回热器(42)设有溶液进口管(421)、溶液出口管(422)、气体进口管(424)、气体出口管(423)，所述气体进口管(424)位于冷凝器的上方，用于载湿气体的流入;所述气体出口管(423)设于吸附器下方通过鼓风机与所述喷淋填料蒸发室(6)相连用于循环气体循环利用;所述溶液进口管(421)位于吸附器的下方左侧，用于混合溶液的流入;所述溶液出口管(422)位于吸附器的上方右侧与所述预热器(5)相连，用于混合溶液的流出。
8.根据权利要求1所述的高含盐有机废水处理装置，其特征在于：所述冷凝吸附回热器(41)和冷凝回热器(42)为翅片管换热器;所述冷凝回热器(42)为一级冷凝回热器，回收部分载湿空气热量;所述冷凝吸附回热器(41)为二级冷凝吸附回热器，上部为冷凝回热结构，用于回收载湿空气的大量显热与潜热;中间为液体再分布段，用于冷凝水的再分布，使冷凝水与吸附剂具有更大的接触面积;下部为吸附结构，用于吸附气体中可挥发性有机物和冷凝水中的部分有机物。
9.根据权利要求8所述的高含盐有机废水处理装置，其特征在于：吸附剂颗粒大小为≥0.1mm，为硅胶、沸石、粘土或活性炭的至少一种或几种;活性炭种类为碳分子筛、超级活性炭、果壳活性炭或石油焦活性炭。
10.根据权利要求1所述的高含盐有机废水处理装置，其特征在于：系统主要热源为低品位蒸汽;来自喷淋填料式蒸发室的载湿气体进入冷凝装置内与循环溶液换热，高温载湿气体温度降低，冷凝水析出，放出的大量热量加热所述的循环溶液，降低系统能量消耗，节能经济。
说明书
一种高含盐有机废水处理装置
技术领域
本发明涉及一种高含盐有机废水处理装置，通过将超滤、蒸发和吸附有机结合，可有效解决石油化工、食品产业、精细加工等化工产业生产过程中产生的高含盐有机废水。
背景技术
随着现代经济的飞速发展，工业发展与环境保护的矛盾日益凸显。尤其是工业生产中产生的大量废水一直是人们关注的焦点。工业废水主要来源于石油化工、食品、制药、煤矿、造纸等行业。除含有常见的可溶无机盐、微生物、悬浮物外，还含有各种有机物、淀粉，黏土等。若未经处理直接排放，将对环境、人身健康带来巨大威胁。
目前虽有很多处理方法，但高含盐、高有机物废水成分复杂，处理工艺长，很多方法都不适合处理高含盐有机废水。如常用的生物处理和物理化学处理方法，只对废液中有机物和重金属离子有去除作用。且废水中成分变化对去除率有很大影响。反渗透方法虽能得到较高的吸收率，但是高浓度盐离子对渗透膜或树脂具有强烈腐蚀作用，因此成本高。
多效蒸发技术和机械蒸汽再压缩技术是目前用于废水处理最常见的两种技术。实际生产中，二者主要消耗蒸汽。随着市场蒸汽价格不断提高，如何有效减少蒸汽的使用量，降低处理装置的运行成本是当前需要攻克的主要难题。多效蒸发与机械蒸发再压缩技术因其结构的限制，不适于处理高粘度物料，对高含盐有机废水的处理有很大局限。
一种利用太阳能的废水蒸发系统(CN 104118918 A)和一种热泵驱动的超重力强化蒸发系统(CN 104689584 A)提出了一种新型蒸发技术：利用气体的载湿能力随温度升高有大幅度提高的特点，吸收废液中的水分，经过多次循环吸收，水分吸收率高，且耗能低。但是针对高含盐有机废水的处理，均未考虑到蒸发室内随着溶液的不断循环蒸发，溶液有机物含量不断增加，溶液粘度增加，蒸发室内热湿传递的可行性受到限制以及蒸发室结构破坏等问题;同时也未考虑冷凝水携带的挥发性有机物的去除问题。因此，这两套系统都需要改进。
本发明提出了一种新型高含盐有机废水处理装置。利用气体的载湿能力随温度升高大幅度提高的特点，吸收废液中的水分，经过多次循环吸收，提高水分吸收率高。本发明有机的将超滤单元、蒸发单元和吸附单元结合，有效分段的去除掉废液中的不同成分。极大的提高了有机物除去率和核心设备蒸发室的使用寿命。系统操作温度在80℃-95℃之间，可广泛应用于食品、化工、制药、染纸等行业。
发明内容
针对目前急需攻克的蒸发技术和如何最大程度的降低回收水的有机物含量等难题。本发明提出了一种高含盐有机废水处理装置。本装置利用冷凝回热器和低品位蒸汽两级预热废水。加热废水之前，通过超滤单元去除掉废液中大分子有机物、悬浮物等大颗粒物质。喷淋填料蒸发室内，气体与溶液直接接触传质传热，空气升温增湿，其含湿量极大提高。湿空气经过冷凝吸附回热器除湿换热，冷凝水直接流出进入储罐中。气体中挥发性有机物和冷凝水中部分有机物被二级冷凝吸附回热器内吸附段吸附，除湿吸附后的气体再次进入蒸发室内循环载湿。
本发明的目的通过以下技术方案来实现的：一种高含盐有机废水处理装置，其特征在于：它由废水储罐1，超滤装置3，冷凝吸附回热器41，冷凝回热器42，预热器5，喷淋填料蒸发室6，晶浆罐7，固液分离器8，引风机9，冷凝水储罐11，回收罐12组成;1)母液经过超滤装置去除溶液中粒径较大的有机物、悬浮物、黏土等后经进料泵进入冷凝回热器和预热器加热，根据实际处理的要求加热到80-95℃，加热后的废液进入喷淋填料式蒸发室内;2)循环气体由管道风机吹入蒸发室与废液逆流传热传质，气体温度升高，吸收部分水分，同时部分低沸点有机物也随水分蒸发;3)载湿气体进入冷凝装置内降温冷凝，冷凝水冷凝;4)二级冷凝吸附回热器内吸附剂吸附气体和冷凝水中的有机物，冷凝水在吸附器的底部流出;5)空气在经过冷凝吸附回热器后进入蒸发室循环载湿;6)蒸发室内随着水分的不断循环蒸发，溶液的浓度不断升高，溶液经强制循环泵进入晶浆罐，溶液从溢流口流出与超滤装置处理后的废液混合后，循环上述加热蒸发过程。浓度达到排除要求时溶液从晶浆罐的底部排出口排入固液分离器，进行分离。
本发明设计的蒸发技术基于空气载湿能力随温度升高而大幅提高的原理。通过增加超滤装置去除掉大粒径物质，有效提高蒸发室的使用寿命和热湿传递可行性。填料式蒸发室内气体与空气逆流传质传热，水分蒸发的同时，部分低沸点有机物挥发进入湿空气内。因此，所述的高含盐有机废水处理系统中增加了冷凝吸附回热器，在有效利用湿空气余热，降低能耗的同时，吸附气体中和冷凝水中小分子有机物，提高了水分纯度，降低了循环空气的有机物含量。
系统主要热源为蒸汽。混合废液升高到所需温度由蒸汽和冷凝回热器中湿空气放出的热量提供。所述的蒸汽可为工厂内的低品位蒸汽，根据实际情况可设置单级或者多级冷凝回热器。
来自喷淋填料式蒸发室的载湿气体进入冷凝装置内与循环溶液换热。高温载湿气体温度降低，冷凝水析出，放出的大量热量加热所述的循环溶液，降低系统能量消耗，节能经济。
所述超滤装置3具有自清洗功能。所述超滤装置3自带反洗装置，所述超滤装置3的反洗装置由药箱10、循环泵、超滤进口管道和超滤出口管道组成，所述超滤进口管道包括废液进口管道31和反洗进水管道32，所述超滤出口管道包括溶液循环管道33、超滤出水管道34和反洗水出口管道35。废液通过超滤进口阀门与废液进口管道31相连，超滤出水管道34上设有溶液出口阀。超滤的另一端反洗进水管道32与高压泵相连，用于清水的流入。进行清洗操作时，关闭原液进口阀门，打开药箱出口阀门和循环泵，药液和循环液混合，运行一段时间后，关闭电机。浸泡一段时间，打开清水进口阀，用清水清洗完毕，溶液通过反洗液出口管路离开超滤装置。清洗周期可根据实际情况12小时或24小时运行一次。
原液通过进口管进入超滤器内，溶剂、无机盐和小分子有机物通过膜壁为滤液，通过出口管进入下一单元操作。大分子有机物、悬浮液、蛋白质等被膜截留，从而达到了分离大粒径物质的目的。超滤过程不涉及相态变化，高效节能。
作为优选，所述的超滤装置的超滤组件选用具有选择透过能力的材料作为分离介质，可用聚碳酸盐树脂、乙酸纤维素和聚合电解质络合物等材料。
作为优选，所述的药箱配置NaOH和次氯酸钠，NaOH浓度为5%，次氯酸钠浓度为0.5%。
所述喷淋填料蒸发室6包括溶液进口管61，浓缩液出口管62，气体进口管63，湿空气出口管64，所述气体进口管63处设置有气体均布器。所述溶液进口管61设于蒸发室的上部，用于连接预热废水和喷淋装置;所述浓缩液出口管62位于蒸发室的最下端，通过溶液循环泵与晶浆罐相连。所述气体进口管63位于蒸发室右侧下方与管道风机相连，用于气体的吸入;所述湿空气出口管64设于蒸发室的上方用于载湿气体流出。
作为优选，所述的喷淋填料蒸发室内的蒸发过程，在常压条件下操作。蒸发室材质可为304不锈钢。在满足腐蚀和强度要求条件下，可选用高分子材料或者无机非金属材料，实现轻量化，可视化。
作为优选，所述的喷淋填料蒸发室，填料选用孔板或丝网规整填料。
所述的气体分布器为正六边形框架，在每条边的中心向下开孔，气体自开孔处流出，再向上流动，达到均布要求。
所述的循环气体根据实际情况的不同可选用不同的气体。一般情况下选择空气，当用于制药、食品等行业时可选用氮气。
所述的晶浆罐设有溢流口和排出口。溶液从溢流口流出与母液混合后，通过进料泵进入回热器和预热器预热。排出口与固体分离器相连，用于达到排除浓度的废液进行固液分离。
所述冷凝吸附回热器41和冷凝回热器42可为翅片管换热器。冷凝吸附装置包括一级冷凝回热器和二级冷凝吸附回热器。所述冷凝回热器42为一级冷凝回热器，回收部分载湿空气热量;
所述冷凝回热器42设有溶液进口管421、溶液出口管422、气体进口管424、气体出口管423，所述气体进口管424位于冷凝回热器的上方，用于载湿气体的流入;所述气体出口管423设于冷凝回热器下方通过鼓风机与所述喷淋填料蒸发室6相连用于循环气体循环利用;所述溶液进口管421位于冷凝回热器的下方左侧，用于混合溶液的流入;所述溶液出口管422位于冷凝回热器的上方右侧与所述预热器5相连，用于混合溶液的流出。所述冷凝吸附回热器41为二级冷凝吸附回热器，设有溶液进口管411、溶液出口管412、气体进口管414、气体出口管413、冷凝液出口管415，所述气体进口管414位于冷凝器的上方，与前述一级冷凝回热器42的气体出口管423相连，用于载湿气体的流入;所述气体出口管413设于吸附回热器下方通过鼓风机与所述喷淋填料蒸发室6相连用于循环气体循环利用;所述溶液进口管411位于吸附器的下方左侧，用于混合溶液的流入;所述溶液出口管412位于吸附回热器的上方右侧通过溶液进料泵24与所述冷凝回热器42相连，用于混合溶液的流出，完成下一步加热操作;所述的冷凝液出口管415位于气体出口管413底部开槽处，与冷凝水泵相连用于冷凝液的流出。冷凝吸附回热器41上部为冷凝回热结构，用于回收载湿空气的大量显热与潜热;中间为液体再分布段，用于冷凝水的再分布，使冷凝水与吸附剂具有更大的接触面积;下部为吸附结构，用于吸附气体中可挥发性有机物和冷凝水中的部分有机物。在同一设备中完成冷凝回热和吸附操作，可大大缩短了工艺流程，提高生产效率。
所述冷凝吸附回热器上部为冷凝单元(冷凝回热段)，与前述一级冷凝回热器作用相同，用于载湿空气换热除湿，充分利用载湿空气的显热和液化潜热，使废液温度升高。
所述冷凝吸附回热器下部为吸附单元(吸附段)，中部为液体再分布单元(液体再分布)。除湿空气中挥发性有机物和冷凝水和吸附剂直接接触，有机物被吸附，冷凝水和循环空气中有机物含量降低。同时吸附单元下方接管与真空泵相连。当吸附剂达到饱和时，启动真空泵进行解析装置真空解析。
作为优选，吸附剂可为硅胶、沸石、粘土或活性炭的至少一种或几种。所述的活性炭种类可为碳分子筛、超级活性炭、果壳活性炭或石油焦活性炭。
有益效果：本发明中高含盐有机废水经过超滤、蒸发、吸附等步骤，能够做到不同单元分离不同物质，便于分类回收。增加带有吸附单元的冷凝回热器，在有效利用湿空气携带的大量显热和潜热，降低能耗的同时完成吸附挥发性有机物过程，可有效减少投资成本与占地面积，大大提高生产效率，缩短生产流程。该装置具有能耗低，无污染，生产效率高等优点，具有良好应用前景。
