公布日：2024.12.27
申请日：2024.10.08
分类号：C02F1/04(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明涉及危废处置及资源化利用技术领域，尤其是涉及一种高浓度有机废水资源化的处理系统及其方法。本方案采用蒸发与精馏结合的方式，废水预热后经过两级脱轻塔脱除轻组分，再通过脱重塔脱除重组分，塔底高沸物进刮板干燥机进一步脱水。采用本发明的系统和方法，实现了废水中有机物、盐分与水的彻底分离。与现有技术相比，本发明不仅显著降低了废水中的COD值，而且同时可回收两种有机物，回收的有机物浓度高；并且降低了生产成本，实现了资源再利用，减少了污染，能有效处理医药、半导体、电子显示、石油化工、焦化、纺织印染等行业产生的废水，对于有机物浓度较高、成分复杂、难生化降解的废水尤其适用。
权利要求书
1.一种高浓度有机废水资源化的处理系统，包括一级脱轻塔(2)，二级脱轻塔(8)，脱重塔(14)，预热器(15)，刮板干燥机(22)；其特征在于：所述预热器(15)的冷侧进口与原料提升泵(1)的出口相连接，其冷侧出口与所述一级脱轻塔(2)的废水进口相连接，其热侧进口通过管道与脱重塔(14)塔顶气相管道相连接，其热侧出口与冷凝器(16)的热侧进口相连接；所述一级脱轻塔(2)塔顶的气相出口管道与第一冷凝器(3)的热侧进口相连接，所述第一冷凝器(3)的热测出口管道与第二冷凝器(4)的热侧进口相连接，所述第二冷凝器(4)的热测出口管道与第一产品槽(5)物料进口相连接；所述一级脱轻塔(2)塔底物料出口通过管道与一级脱轻塔循环泵(6)相连接；所述二级脱轻塔(8)塔顶的气相出口管道与冷凝器(9)的热侧进口相连接，所述冷凝器(9)的热测出口管道与冷凝器(10)的热侧进口相连接，所述冷凝器(10)的热测出口管道与第二产品槽(11)物料进口相连接；所述二级脱轻塔(8)塔底物料出口通过管道与二级脱轻塔循环泵(12)相连接；所述脱重塔(14)塔顶的气相出口管道与预热器(15)的热侧进口相连接，所述预热器(15)的热测出口管道与冷凝器(16)的热侧进口相连接，所述冷凝器(16)的热侧出口管道与废水槽(17)物料进口相连接，废水槽(17)出口分两路，一路接至回脱重塔流泵(23)的入口，作为塔内回流，一路接至合格废水主管；所述脱重塔(14)塔底物料出口通过管道与脱重塔循环泵(18)相连接；所述刮板干燥机(22)的物料进口与脱重塔循环泵(18)相连接，物料经进一步脱水后变为固废杂盐和二次蒸汽冷凝水；刮板干燥机(22)还设置有一次蒸汽进口和蒸汽冷凝水出口。
2.根据权利要求1所述的高浓度有机废水资源化的处理系统，其特征在于，所述一级脱轻塔循环泵(6)出口管道分为两路，一路通过管道与一级脱轻加热器(7)的管程进口相连接，另一路通过管道与二级脱轻塔(8)的废水进口相连接；所述一级脱轻加热器(7)的管程出口通过管道与所述一级脱轻塔(2)的循环液进口相连接；其壳程进口与二级脱轻塔(8)底部气相出口相连接，其壳程出口与合格废水主管连通。
3.根据权利要求1所述的高浓度有机废水资源化的处理系统，其特征在于，所述二级脱轻塔循环泵(12)出口管道分为两路，一路通过管道与二级脱轻塔加热器(13)的管程进口相连接，另一路通过管道与脱重塔(14)的废水进口相连接；所述二级脱轻塔加热器(13)的管程出口通过管道与所述二级脱轻塔(8)的循环液进口相连接；其壳程进口与脱重塔(14)底部气相出口相连接，其壳程出口与合格废水主管连通。
4.根据权利要求1所述的高浓度有机废水资源化的处理系统，其特征在于，所述脱重塔循环泵(18)出口管道分为两路，一路通过管道与脱重塔加热器(19)的管程进口相连接，另一路通过管道与刮板干燥机(22)的物料进口相连接；所述脱重塔加热器(19)的管程出口通过管道与所述脱重塔(14)的循环液进口相连接；其壳程进口通有饱和蒸汽，其壳程出口为蒸汽冷凝水，可作为系统清洗用水或直接外排出界区。
5.根据权利要求1所述的高浓度有机废水资源化的处理系统，其特征在于，所述一级脱轻塔(2)、二级脱轻塔(8)和脱重塔(14)均为蒸发器和塔器的组合设备，该设备下部为分离器，上部为精馏塔；所述精馏塔内装填高效规整填料或塔板。
6.根据权利要求1所述的高浓度有机废水资源化的处理系统，其特征在于，所述二级脱轻塔分离器顶部的二次蒸汽作为一级脱轻加热器(7)的热源，经过该加热器交换热量后，二次蒸汽被冷凝为液相，作为合格废水排出；所述脱重塔分离器顶部的二次蒸汽作为二级脱轻塔加热器(13)的热源，经过该加热器交换热量后，二次蒸汽被冷凝为液相，作为废水排出。
7.根据权利要求1所述的高浓度有机废水资源化的处理系统，其特征在于，脱重塔加热器(19)采用一次蒸汽作为热源，经过该加热器交换热量后，蒸汽被冷凝为液相，可作为系统清洗用水或直接外排出界区。
8.根据权利要求1所述的高浓度有机废水资源化的处理系统，其特征在于，一级脱轻塔(2)塔顶操作压力为为-0.08～-0.06MPa，塔顶温度为35℃～50℃，塔底加热器温度为45℃～60℃；二级脱轻塔(8)为-0.07MPa～-0.04MPa，塔顶温度为50℃～70℃，塔底加热器温度为70℃～80℃；脱重塔(14)塔顶操作压力为-0.04MPa～-0.01MPa，塔顶温度为60℃～75℃，塔底加热器温度为85℃～100℃。
9.一种高浓度有机废水的处理方法，采用权利要求1～8任一所述的处理系统，其特征在于，将高浓度有机废水预热后经过两级脱轻塔脱除轻组分，分别得到轻相产品1和轻相产品2；再通过脱重塔脱除重组分，得到合格废水；塔底高沸物进刮板干燥机进一步脱水，得到固体杂盐。
10.根据权利要求9所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)原料预热：废水原料经过预热器与来自脱重塔塔顶气相物料进行热交换，经预热后的原料进一级脱轻塔；(2)初脱轻组分：二级脱轻塔二次蒸汽从一级脱轻塔的加热器中进入，废水原料从一级脱轻塔下部分离器进入一级脱轻塔后，被逐步气化，通过分离器上面的精馏段，轻组分与水分和重组分分离，在一级脱轻塔精馏段的上部设置有内冷凝器，塔内上升的部分气相物料经内冷器冷凝为液相，被冷凝下来的液相作为塔内回流回到塔内，未被冷凝的气相物料则作为轻组分从塔顶采出，继续进入冷凝器后被冷凝为液相，作为轻相产品1；分离器底部重组分进二级脱轻塔分离器；(3)再脱轻组分：脱重塔二次蒸汽从二级脱轻塔的加热器中进入，重组分从一级脱轻塔分离器底部进入二级脱轻塔分离器后，被逐步气化，通过分离器上面的精馏段，轻组分与水分和其它重组分分离，在二级脱轻塔精馏段的上部设置有内冷凝器，塔内上升的部分气相物料经内冷器冷凝为液相，被冷凝下来的液相作为塔内回流回到塔内，未被冷凝的气相物料则作为轻组分从塔顶采出，继续进入冷凝器后被冷凝为液相，作为轻相产品2；二次蒸汽从二次脱轻塔下部分离器采出，进入一级脱轻塔加热器壳程；分离器底部重组分进脱重塔分离器；(4)初脱重组分：一次蒸汽从脱重塔的加热器中进入，重组分从二级脱轻塔分离器底部进入脱重塔分离器后，被逐步气化，并通过分离器上面的精馏段，轻组分与水分和其它重组分分离，塔内上升的气相物料从塔顶排出，经外部预热器和冷凝器冷凝为液相，作为合格废水；分离器底部重组分为含湿率较低的盐溶液；(5)干燥脱盐：从脱重塔底部出来的盐溶液进入后续刮板干燥机，进一步脱除盐分后作为合格废水排出界区；一次蒸汽作为刮板干燥机的热源，蒸汽冷凝水可作为系统清洗用水或直接外排出界区；(6)一级脱轻塔加热器壳程二次蒸汽冷凝水、二级脱轻塔加热器壳程二次蒸汽冷凝水、脱重塔塔顶出料冷凝水、刮板干燥机产生的二次蒸汽冷凝水均作为预处理后的合格废水，排出系统；(7)二级脱轻塔产生的二次蒸汽作为一级脱轻塔加热器的热源，脱重塔二次蒸汽作为二级脱轻塔加热器的热源，脱重塔塔顶的二次蒸汽逆流换热来预热进料废水。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高浓度有机废水资源化的处理系统和方法，将蒸发和精馏技术有机结合，有效的实现废水中有机物和盐与水的分离。降低了后续处理成本，实现了节能降耗，减少了污染。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高浓度有机废水资源化的处理系统，包括一级脱轻塔，二级脱轻塔，脱重塔，预热器，刮板干燥机；所述预热器的冷侧进口与原料提升泵的出口相连接，其冷侧出口与所述一级脱轻塔的废水进口相连接，其热侧进口通过管道与脱重塔塔顶气相管道相连接，其热侧出口与冷凝器的热侧进口相连接；
所述一级脱轻塔塔顶的气相出口管道与第一冷凝器的热侧进口相连接，所述第一冷凝器的热测出口管道与第二冷凝器的热侧进口相连接，所述第二冷凝器的热测出口管道与第一产品槽物料进口相连接；所述一级脱轻塔塔底物料出口通过管道与一级脱轻塔循环泵相连接；
所述二级脱轻塔塔顶的气相出口管道与冷凝器的热侧进口相连接，所述冷凝器的热测出口管道与冷凝器的热侧进口相连接，所述冷凝器的热测出口管道与第二产品槽物料进口相连接；所述二级脱轻塔塔底物料出口通过管道与二级脱轻塔循环泵相连接；
所述脱重塔塔顶的气相出口管道与预热器的热侧进口相连接，所述预热器的热测出口管道与冷凝器的热侧进口相连接，所述冷凝器的热侧出口管道与废水槽物料进口相连接，废水槽出口分两路，一路接至回流泵的入口，作为塔内回流，一路接至合格废水主管；所述脱重塔塔底物料出口通过管道与脱重塔循环泵相连接；预热器利用塔顶二次蒸汽对原料废水逆流预热。
所述刮板干燥机的物料进口与脱重塔循环泵相连接，物料经进一步脱水后变为固废杂盐和二次蒸汽冷凝水；刮板干燥机还设置有一次蒸汽进口和蒸汽冷凝水出口。
进一步的，所述一级脱轻塔循环泵出口管道分为两路，一路通过管道与一级脱轻加热器的管程进口相连接，另一路通过管道与二级脱轻塔的废水进口相连接；所述一级脱轻加热器的管程出口通过管道与所述一级脱轻塔的循环液进口相连接；其壳程进口与二级脱轻塔底部气相出口相连接，其壳程出口与合格废水主管连通。
进一步的，所述二级脱轻塔循环泵出口管道分为两路，一路通过管道与二级脱轻塔加热器的管程进口相连接，另一路通过管道与脱重塔的废水进口相连接；所述二级脱轻塔加热器的管程出口通过管道与所述二级脱轻塔的循环液进口相连接；其壳程进口与脱重塔底部气相出口相连接，其壳程出口与合格废水主管连通。
进一步的，所述脱重塔循环泵出口管道分为两路，一路通过管道与脱重塔加热器的管程进口相连接，另一路通过管道与刮板干燥机的物料进口相连接；所述脱重塔加热器的管程出口通过管道与所述脱重塔的循环液进口相连接；其壳程进口通有饱和蒸汽，其壳程出口为蒸汽冷凝水，可作为系统清洗用水或直接外排出界区。
进一步的，所述一级脱轻塔、二级脱轻塔和脱重塔均为蒸发器和塔器的组合设备，该设备下部为分离器，上部为精馏塔；所述精馏塔内装填高效规整填料或塔板。
进一步的，所述二级脱轻塔分离器顶部的二次蒸汽作为一级脱轻加热器的热源，经过该加热器交换热量后，二次蒸汽被冷凝为液相，作为合格废水排出。
所述脱重塔分离器顶部的二次蒸汽作为二级脱轻塔加热器的热源，经过该加热器交换热量后，二次蒸汽被冷凝为液相，作为废水排出。
进一步的，脱重塔加热器采用一次蒸汽作为热源，经过该加热器交换热量后，蒸汽被冷凝为液相，可作为系统清洗用水或直接外排出界区。
进一步的，一级脱轻塔塔顶操作压力为为-0.08～-0.06MPa，塔顶温度为35℃～50℃，塔底加热器温度为45℃～60℃；二级脱轻塔(8)为-0.07MPa～-0.04MPa，塔顶温度为50℃～70℃，塔底加热器温度为70℃～80℃；脱重塔(14)塔顶操作压力为-0.04MPa～-0.01MPa，塔顶温度为60℃～75℃，塔底加热器温度为85℃～100℃。
相对应的，本发明还提供了一种高浓度有机废水资源化的处理方法，采用蒸发及精馏结合的方式，废水预热后经过两级脱轻塔脱除轻组分，再通过脱重塔脱除重组分，并最终通过刮板干燥机进一步脱水，实现废水中有机物、盐分与水的彻底分离。高浓度有机废水经过一级脱轻塔后，大部分的有机物等轻组分从塔顶被分离出来；脱轻后的釜液从塔底进入二级脱轻塔，经过二级脱轻塔，实现对有机物等轻组分更高的脱除率；物料再由二级脱轻塔塔底进入脱重塔，并在脱重塔中脱除盐等重组分，塔顶气相经冷凝后得到合格废水，塔底为饱和或过饱和的盐溶液，再进到刮板干燥机中进一步干燥脱除盐分，最终得到合格废水和固体杂盐。
高浓度有机废水资源化的处理方法具体采用了以下步骤：
(1)原料预热：废水原料经过预热器与来自脱重塔塔顶气相物料进行热交换，经预热后的原料进一级脱轻塔；
(2)初脱轻组分：二级脱轻塔二次蒸汽从一级脱轻塔的加热器中进入，废水原料从一级脱轻塔下部分离器进入一级脱轻塔后，被逐步气化，通过分离器上面的精馏段，轻组分与水分和重组分分离，在一级脱轻塔精馏段的上部设置有内冷凝器，塔内上升的部分气相物料经内冷器冷凝为液相，被冷凝下来的液相作为塔内回流回到塔内，未被冷凝的气相物料则作为轻组分从塔顶采出，继续进入冷凝器后被冷凝为液相，作为轻相产品1；分离器底部重组分进二级脱轻塔分离器；
(3)再脱轻组分：脱重塔二次蒸汽从二级脱轻塔的加热器中进入，重组分从一级脱轻塔分离器底部进入二级脱轻塔分离器后，被逐步气化，通过分离器上面的精馏段，轻组分与水分和其它重组分有效分离，在二级脱轻塔精馏段的上部设置有内冷凝器，塔内上升的部分气相物料经内冷器冷凝为液相，被冷凝下来的液相作为塔内回流回到塔内，未被冷凝的气相物料则作为轻组分从塔顶采出，继续进入冷凝器后被冷凝为液相，作为轻相产品2；二次蒸汽从二级脱轻塔下部分离器采出，进入一级脱轻塔加热器壳程；分离器底部重组分进脱重塔分离器；
(4)初脱重组分：一次蒸汽从脱重塔的加热器中进入，重组分从二级脱轻塔分离器底部进入脱重塔分离器后，被逐步气化，并通过分离器上面的精馏段，轻组分与水分和其它重组分的有效分离，塔内上升的气相物料从塔顶排出，经外部预热器和冷凝器冷凝为液相，作为合格废水；二次蒸汽从脱重塔下部分离器采出，进入二级脱轻塔加热器壳程；分离器底部重组分为含湿率较低的盐溶液；
(5)干燥脱盐：从脱重塔底部出来的盐溶液进入后续刮板干燥机，进一步脱除盐分后作为合格废水排出界区。一次蒸汽作为刮板干燥机的热源，蒸汽冷凝水可作为系统清洗用水或直接外排出界区。
(6)一级脱轻塔加热器内二次蒸汽、二级脱轻塔加热器内二次蒸汽和脱重塔塔顶出料经冷凝为液态后作为预处理后的合格废水，排出系统；
(7)二级脱轻塔产生的二次蒸汽作为一级脱轻塔加热器的热源，脱重塔二次蒸汽作为二级脱轻塔加热器的热源，脱重塔塔顶的二次蒸汽逆流换热来预热进料废水。
进一步的，所述二级脱轻塔的二次蒸汽作为一级脱轻塔底部加热器的热源，经过该加热器交换热量后，一级脱轻塔塔内轻组分被加热气化，从塔顶出来后再被冷凝为液相，作为轻相产品1；二级脱轻塔的二次蒸汽被冷凝下来作为合格废水排出界区。
进一步的，所述脱重塔的二次蒸汽作为二级脱轻塔底部加热器的热源，经过该加热器交换热量后，二级脱轻塔塔内轻组分被加热气化，从塔顶出来后再被冷凝为液相，作为轻相产品2；脱重塔的二次蒸汽被冷凝为液相，作为废水排出。
相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
发明的技术核心是将蒸发和精馏技术相结合，实现了有机物和盐等与水的有效分离，且将废水中的有机物作为产品资源化。研究符合节能、增效、环保理念的大规模工业化处理高浓度有机废水的工艺技术是未来的发展趋势。精馏工艺能够高效分离出废水中的各种有效组分，得到能循环使用的有机物产品，且精馏装置占地面积小，投资费用低，操作简单，符合节能、增效、环保的理念。
本发明能有效处理石油化工、焦化、制药、纺织印染等行业产生的废水，对于有机物浓度较高(COD≥2000mg/L)、成分复杂、难生化降解的废水尤其适用。与传统的多效蒸发浓缩相比，本处理方法不仅显著降低了废水中的COD值，而且同时可回收多种有机物，回收的有机物浓度高；并且降低了生产成本，实现了资源再利用，减少了污染。
（发明人：李武东;邹锦林;蒋惠敏;熊建英）
