申请日 20200722
公开（公告）日 20201103
IPC分类号 C02F9/10; C02F101/38
摘要
本发明涉及一种含吡啶及其衍生物废水处理系统及方法，所述的系统包括依次连接的预处理反应系统、三效蒸发系统、精馏系统、污水处理系统，所述的精馏系统还连接有焚烧系统和冷凝水回收系统，所述的冷凝水回收系统分别连接有三效蒸发系统、反渗透系统和所述的污水处理系统。本发明的系统及方法处理的废水中含有难以分解和氧化的有机物，尤其是吡啶及它的衍生物的有机废水，具有很强的针对性，处置效果好，可对接常规化的处置流程，整体工艺流程较为简单和处置思路明确，可以大批量的生产，每天可处理百吨以上，处理效率高。
权利要求书
1.一种含吡啶及其衍生物废水处理系统，其特征在于，包括依次连接的预处理反应系统、三效蒸发系统、精馏系统、污水处理系统，所述的精馏系统还连接有焚烧系统和冷凝水回收系统，所述的冷凝水回收系统分别连接有三效蒸发系统、反渗透系统和所述的污水处理系统。
2.根据权利要求1所述的一种含吡啶及其衍生物废水处理系统，其特征在于，所述的预处理反应系统包括预处理反应釜和压滤机过滤系统，所述的压滤机过滤系统与所述的三效蒸发系统连接。
3.一种含吡啶及其衍生物废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将含吡啶及其衍生物废水加入药剂在预处理反应系统内进行预处理，预处理后经过压滤机过滤系统，加入磷酸调节pH为4-5后进入三效蒸发系统；
(2)经所述的三效蒸发系统蒸出二次冷凝水，所述的二次冷凝水进入精馏系统，所述的精馏系统排出精馏出的冷凝水、用于精馏塔热交换产生的冷却水和精馏完后的釜底水；
(3)所述的精馏出的冷凝水进入冷凝水回收系统回收利用，回用不完的水进入污水处理系统或反渗透系统处理后外排，所述的用于精馏塔热交换产生的冷却水进入焚烧系统用于焚烧余热锅炉的用水，所述的精馏完后的釜底水进入三效蒸发系统再次蒸发或进入焚烧系统用于焚烧余热锅炉的用水。
4.根据权利要求3所述的一种含吡啶及其衍生物废水处理方法，其特征在于，所述的含吡啶及其衍生物废水的COD为70000-80000mg/L，氨氮为3000-4000mg/L，含盐量为3.2-3.6％。
5.根据权利要求3所述的一种含吡啶及其衍生物废水处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述的药剂为药剂A、药剂B和药剂C，所述的药剂A为强氯精，所述的药剂B为磷酸盐，优选的，所述的药剂B为磷酸三钠或磷酸氢二钠，所述的药剂C为氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁或氯化镁；
更优选的，药剂A的加入量为处理废水质量的0.65-1.3％，搅拌30-50min后，加入药剂B，药剂B的加入量为处理废水质量的0.5-1％，搅拌8-12min，加入药剂C，药剂C的加入量为处理废水质量的0.55-1.2％，加入后搅拌1.8-2.2h。
6.根据权利要求3所述的一种含吡啶及其衍生物废水处理方法，其特征在于，步骤(1)中进入三效蒸发系统的水的COD为50000-60000mg/L，氨氮含量为1500-2500mg/L，优选的，三效蒸发系统中馏分的温度≤80℃。
7.根据权利要求3所述的一种含吡啶及其衍生物废水处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述的二次冷凝水的COD值为7000-15000mg/L，氨氮为20-70mg/L，盐分900-1300mg/L，氯离子为40-1000mg/L，电导率4000-5500us/cm，PH＝4-6，优选的，精馏系统中精馏塔釜底的温度≤80℃。
8.根据权利要求3所述的一种含吡啶及其衍生物废水处理方法，其特征在于，步骤(2)中精馏出的冷凝水的COD为900-1800mg/L，氨氮为1-3mg/L，总氮26-35mg/L，盐份0-25mg/L，电导率200-350us/cm，PH＝4-6。
9.根据权利要求3所述的一种含吡啶及其衍生物废水处理方法，其特征在于，步骤(3)中精馏完后的釜底水的COD≥40000mg/L，氨氮150-300mg/L。
10.根据权利要求3所述的一种含吡啶及其衍生物废水处理方法，其特征在于，步骤(3)中污水处理系统处理后的水的COD小于200mg/L，氨氮≤3mg/L，总氮＜35mg/L，电导率＜310us/cm，所述的反渗透系统处理后的水的COD＜60mg/L，氨氮＜2mg/L，总氮＜14mg/L，电导率＜150us/cm。
说明书
一种含吡啶及其衍生物废水处理系统及方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种含吡啶及其衍生物废水处理系统及方法。
背景技术
在我们当今社会中，吡啶在我们的农药和工业生产发展中越来越占据重要地位，在相关行业里的使用量更是相当的大，每年的产量更是高达上千万吨，由此而产生的这样的含吡啶及其衍生物的废水多之又多；然而吡啶本身就是一种有剧毒，有致癌性的物质，它本身的就是一个环状结构，各自由基间的键能联系紧密，一般的方法无法将其破坏、断裂和氧化，所以一般的方法是无法对它起到处置的作用的；由它产生的废水处理起来非常之难的另一个原因，只要它和它的衍生物在水体里存在哪怕是微量的都会对我们的污水生化处置带来致命性的摧毁，使其瘫痪丧失处置能力；目前这类浓度较高的废水已经上升为世界难题，某些公司研究了好多年也为完全攻克，市场上有的专利方案也只是适于用超低浓度或稀释到超低浓度的废水进行处理，并无实质处置意义和实际成本投入的价值。
鉴于以上原因，特提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种含吡啶及其衍生物废水处理系统及方法，本发明的系统及方法处理的是含高浓度吡啶及其衍生物的废水，有机共沸物分离效果好，处置效率高，能耗低，对精馏后的三种水进行不同的处理，实现了资源化利用，整个工艺设计合理。
本发明的第一目的，提供了一种含吡啶及其衍生物废水处理系统，包括依次连接的预处理反应系统、三效蒸发系统、精馏系统、污水处理系统，所述的精馏系统还连接有焚烧系统和冷凝水回收系统，所述的冷凝水回收系统分别连接有三效蒸发系统、反渗透系统和所述的污水处理系统。
进一步的，所述的预处理反应系统包括预处理反应釜和压滤机过滤系统，所述的压滤机过滤系统与所述的三效蒸发系统连接。
本发明的第二目的，提供了一种含吡啶及其衍生物废水处理方法，包括如下步骤：
(1)将含吡啶及其衍生物废水加入药剂在预处理反应系统内进行预处理，预处理后经过压滤机过滤系统，加入磷酸调节pH为4-5后进入三效蒸发系统；
(2)经所述的三效蒸发系统蒸出二次冷凝水，所述的二次冷凝水进入精馏系统，所述的精馏系统排出精馏出的冷凝水、用于精馏塔热交换产生的冷却水和精馏完后的釜底水，精馏出的冷凝水在耗能和成本投入方面完全可满足焚烧急冷塔、湿法脱酸水、三效冷凝器降温和精馏塔冷凝器降温水以及各设备的轴降温水的标准；
(3)所述的精馏出的冷凝水进入冷凝水回收系统回收利用，回用不完的水进入污水处理系统或反渗透系统处理后外排，所述的用于精馏塔热交换产生的冷却水进入焚烧系统用于焚烧余热锅炉的用水，精馏完后的釜底水进入三效蒸发系统再次蒸发或进入焚烧系统用于焚烧余热锅炉的用水。
本发明处理的废水不只含有吡啶的废水，还包括和它的一次裂解反应、一次加成反应、二次加成反应、二次裂解反应、一次氯化反应、环合反应、二次氯化反应、氟化反应等生成的复杂衍生物和有机团或碳链类有机混合，水质复杂。
进一步的，所述的含吡啶及其衍生物废水的COD为70000-80000mg/L，氨氮为3000-4000mg/L，含盐量为3.2-3.6％，具有刺激性气味。
进一步的，步骤(1)中所述的药剂为药剂A、药剂B和药剂C，所述的药剂A为强氯精，所述的药剂B为磷酸盐，优选的，所述的药剂B为磷酸三钠或磷酸氢二钠，所述的药剂C为氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁或氯化镁。
其中，药剂A去除COD效果非常明显，它不是氧化了吡啶及其衍生物，而是将它们在氧化的条件下，把环状单双键能最大化打断和分解为其它链式有机物，或者是其它小颗粒有机物，基本上容易被氧化的都是低沸点物质，留下的都是高沸点物质，所以更利于后面的蒸发、精馏、处置和高效分离，此外还对部分氨氮也有辅助处理的作用。
药剂B和药剂C不仅能最大化的去除废液中的氨氮，同时还会完全去除此废液中所含的F、Ca、Mg等离子，从而解决了后面三效蒸发系统中加热器列管容易结垢而导致蒸发效能越来越差和蒸出水质差的问题。药剂B可以去除废水中小颗粒有机物和部分碳链式有机物，此外，在进入三效蒸发系统前用磷酸调节pH值，与使用药剂B有很大的关系，因为药剂B加入后会在废液中直接或间接的反应为磷酸盐类，磷酸盐类在废液中几乎都是微溶于水的，会将水体内的盐类转化为磷酸盐，可以在后续的三效蒸发中提高它的蒸发效率、处置能力和分离效果，非常有利。
本发明中通过药剂A、药剂B和药剂C三种药剂的配合使用，通过物理、化学反应和转化等，通过一次性混合反应，转化可达到多重处置、分离的效果。
其中，药剂A是养殖用的，水溶PH为中性，如遇到水溶为酸性的药剂A,只是加入药剂的顺序有所变化，药剂B和C先加入，再用此药剂A调PH到中性，其它时间、加药量不变。
进一步的，药剂A的加入量为处理废水质量的0.65-1.3％，搅拌30-50min后，加入药剂B，药剂B的加入量为处理废水质量的0.5-1％，搅拌8-12min，加入药剂C，药剂C的加入量为处理废水质量的0.55-1.2％，加入后搅拌1.8-2.2h。
进一步的，步骤(1)中进入三效蒸发系统的水的COD为50000-60000mg/L，氨氮含量为1500-2500mg/L。
进一步的，三效蒸发系统中馏分的温度≤80℃。
进一步的，步骤(2)中所述的二次冷凝水的COD值为7000-15000mg/L，氨氮为20-70mg/L，盐分900-1300mg/L，氯离子为40-1000mg/L，电导率4000-5500us/cm，PH＝4-6。
进一步的，精馏系统中精馏塔釜底的温度≤80℃。
进一步的，步骤(2)中精馏出的冷凝水的COD为900-1800mg/L，氨氮为1-3mg/L，总氮26-35mg/L，盐份0-25mg/L，电导率200-350us/cm，PH＝4-6。
进一步的，步骤(3)中精馏完后的釜底水的COD≥40000mg/L，氨氮150-300mg/L。
进一步的，步骤(3)中污水处理系统处理后的水的COD小于200mg/L，氨氮≤3mg/L，总氮＜35mg/L，电导率＜310us/cm，所述的反渗透系统处理后的水的COD＜60mg/L，氨氮＜2mg/L，总氮＜14mg/L，电导率＜150us/cm。
步骤(3)中精馏出的冷凝水清澈透亮，在耗能和成本投入方面完全可满足焚烧冷凝塔、湿法脱酸水、三效冷凝器降温和精馏塔冷凝器降温水以及各设备的轴降温水的标准，当需要更换水的时候，只需要将更换后的水集中收集进入三效蒸发系统，多余的水可以进入污水处理系统处理，当对此类水质回用有更高要求时，可将用注入反渗透系统处理，出水可完全达到外排要求标准，也可代替或不用经过污水处理系统，和其相比较成本投入差不多，效率提高很多，可满足回用于任何生产用水需要和达到焚烧余热锅炉的用水指标。
所述的用于精馏塔热交换产生的冷却水本身就是纯净的软化水，经规范无污染的收集后，可直接回用于焚烧系统用于焚烧余热锅炉的用水，达到资源化回用，节省成本等。
所述的精馏完后的釜底水经过前面的蒸发，盐分含量减少，COD≥40000mg/L，氨氮150-300mg/L，整体的产生的残余量也不是很大，可根据实际处置情况进行处理，第一直接回收至三效蒸发系统再次蒸发，第二进入焚烧系统进行配伍焚烧。因为经三效蒸发后的二次冷凝水，至少95％以上为水体，不到5％为有机类废水，所以釜底残余量少。
本发明中的精馏系统中为了精馏出更好的水质和对成本投入的严格控制，从设备角度考虑使用了超重力精馏塔设备，最为代表为旋转剪力式超重力精馏塔和汽提塔精馏设备，该设备是一种新技术、新理念、高效传质和分离的精馏设备，该设备具有体积小、重量轻、投资少、易运转、安全、可靠、灵活等优点，尤其是占地少、占空间少(1.5米高的超重力塔相当于15米高的常规填料型精馏塔)，开停容易、安装方便、理论塔板数多，回流比小(单位长度上的理论塔板数是普通塔的5～10倍以上)，节能明显，是常规塔无可比拟的，耗能不到常规塔的一半；同样处置效率和能力上是常规精馏塔的数倍外，也是树脂吸附处置效率的数倍；对于精馏得出馏分的水质也有很好的提高，经与厂家沟通出水水质最少COD可完全控制在1000以内，氨氮和其他指标本身就很低，但也会有不同程度的提高。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的系统及方法处理的废水中含有难以分解和氧化的有机物，尤其是吡啶及它的衍生物的有机废水，含氮的碳氢单双键组合成的环状位置，稳定极高，很难被破坏或打断，而采用本发明的方法中的药剂可以在不带入其它污染物或采用部分的工艺去除，不仅节省了成本还降低了大生产处理的劳动量；
(2)本发明中通过药剂A、药剂B和药剂C三种药剂的配合使用，通过物理、化学反应和转化等，通过一次性混合反应，转化可达到多重处置、分离的效果；
(3)本发明的三效蒸发系统本发明采用的混流进料，二效集盐器出釜底盐和母液，生蒸气由一效进入，产生的二次蒸汽依次到二效、三效，最后到冷凝器；经冷热交换产生的冷凝水对物料进入预热器对所蒸物料进行预热，最重要的是在三个分离器内的顶端加入了填料和利用负压增加的旋转分离器，整体从设备基础角度最大化的增加了处置效率，能耗利用和有机共沸物分离做的更好；
(4)本发明在三效蒸发系统中馏分的温度≤80℃，可以防止吡啶及其衍生物，还有其它组分的共沸被蒸出，影响冷凝水的水质要求；
(5)精馏系统中的精馏塔釜底的温度也≤80℃，在这高纯度提纯分离段，再次控制部分共沸物的蒸出，使精馏出的水质更好，更符合要求；精馏系统中对产生的三种水进行明确的分析、运用和处置，由其是做到了资源化回用于整体的危废处置设备的需求和正常消耗，最大的减少由污水处理系统处理后，外排到园区污水系统处置压力，本发明的整体工艺设计合理，不仅全面的从不同角度都分析提高设备成本投入，还要达到处置效率和效果的最优化；
(6)本发明的系统和方法具有很强的针对性，处置效果好，可对接常规化的处置流程，整体工艺流程较为简单和处置思路明确，可以大批量的生产，每天可处理百吨以上，处理效率高。
发明人 （关向辉）
