CN104926011B

CN104926011B - 一种高cod废水的蒸发结晶零排放处理系统及处理方法

Info

Publication number: CN104926011B
Application number: CN201510353310.6A
Authority: CN
Inventors: 李国文; 张悦; 包长春; 王彦成; 李庆; 张学辉
Original assignee: Beijing Biotechina Environment Corpltd
Current assignee: Beijing Biotechina Environment Corpltd
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2017-11-17
Anticipated expiration: 2035-06-24
Also published as: CN104926011A

Abstract

本发明公开了一种高COD废水的蒸发结晶零排放处理系统及处理方法，其包括预热器、蒸发器、结晶器、离心分离机以及母液罐，其中：所述预热器的入水口和出水口分别与废水原水及蒸发器的进水口相连，蒸发器蒸发产生的浓缩液进入到结晶器，结晶器产生的晶浆进入到离心分离机，离心分离机离心分离产生的母液经母液罐返回至结晶器，分离产生的结晶盐外排或回收，所述处理系统还包括一通过电催化氧化去除废水中COD的调质单元；所述调质单元设于预热器的出水口与蒸发器的进水口之间或者设于蒸发器的浓缩液出水口与结晶器的入水口之间或者设于母液罐的出水口与结晶器的入水口之间。本申请的处理系统及方法可在长期、稳定运行的前提下，真正实现零排放。

Description

一种高COD废水的蒸发结晶零排放处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及一种废水处理系统及处理方法，具体涉及一种可耐高COD的废水蒸发结晶零排放处理系统及处理方法，属于环保水处理领域。

背景技术

随着废水处理“零排放”概念的提出，蒸发结晶技术被广泛地应用到含盐废水处理领域。目前，含盐废水主要采用预处理+膜浓缩+蒸发结晶的工艺来进行处理。作为废水处理的终端步骤，蒸发结晶步骤主要采用机械蒸汽再压缩技术和多效蒸发技术。

上述技术已在国内的废水处理项目中有所应用，且对于高COD废水的处理也有一定量的工程业绩，但其运行时大多存在以下问题：1、存在一定量的高浓母液外排，并不能做到真正的零排放；2、所得结晶盐中有机物含量高，不能回收和利用；3、外排母液、高COD结晶盐为固废或危废，需做进一步处理，处理难度大，费用高；4、现有的蒸发结晶器由大量的换热设备组成，废水中有机物的存在和累积导致换热设备的换热效率降低，能耗增大；5、废水中有机物的存在和累积还增加了结晶器中盐洁净的难度。因此，开发一种耐高COD的废水蒸发结晶零排放处理系统及方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高COD废水的蒸发结晶处理系统及处理方法，可在长期、稳定运行的前提下，真正实现零排放。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高COD废水的蒸发结晶零排放处理系统，其包括预热器、蒸发器、结晶器、离心分离机以及母液罐，其中：所述预热器的入水口和出水口分别与废水原水及蒸发器的进水口相连，蒸发器蒸发产生的浓缩液进入到结晶器中，结晶器结晶产生的晶浆进入到离心分离机中，离心分离机离心分离产生的母液经母液罐返回至结晶器中，分离产生的结晶盐外排或回收，所述处理系统还包括一通过电催化氧化去除废水中COD的调质单元。

优选的是：根据废水水质的不同，当废水中的TDS＞10000mg/L、COD＞1000mg/L时，所述调质单元设于预热器的出水口与蒸发器的进水口之间。

优选的是：当废水中的TDS＞5000mg/L、1000mg/L＞COD＞100mg/L时，所述调质单元设于蒸发器的浓缩液出水口与结晶器的入水口之间。

优选的是：当废水中的TDS＞5000mg/L、COD＜100mg/L时，所述调质单元设于母液罐的出水口与结晶器的入水口之间。

优选的是：所述调质单元包括调质罐以及一组或多组并联设置的调质电极组，每组调质电极组包括一个或多个串联设置的调质电极。

优选的是：所述调质电极为钻石合金电极。

优选的是：所述处理系统包括冷凝液罐，蒸发器和结晶器产生的冷凝液经冷凝液罐返回至预热器中与预热器中的原水换热后外排。

本发明的另一目的，一种利用如上所述的处理系统对高COD废水进行处理的方法，其包括以下步骤：

1)20-30℃的含盐废水经预热器预热升温至80-100℃后进入蒸发器进行蒸发处理；

2)蒸发器蒸发产生的浓缩液进入结晶器进行结晶处理；

3)结晶器结晶产生的晶浆进入离心分离机进行离心分离，离心分离产生的母液返回结晶器中进行循环结晶，离心分离产生的结晶盐外排或回用。

优选的是：步骤2)蒸发产生的冷凝液和步骤3)结晶产生的冷凝液返回至步骤1)的预热器中与含盐废水进行换热后外排。

更优选的是：根据废水水质的不同，当废水中的TDS＞10000mg/L、COD＞1000mg/L时，所述步骤1)中，经预热器预热升温后的废水先经调质单元电催化氧化去除废水中的COD后再进入蒸发器进行蒸发处理；

或者，当废水中的TDS＞5000mg/L、1000mg/L＞COD＞100mg/L时，所述步骤2)中，蒸发器蒸发产生的浓缩液先经调质单元电催化氧化去除废水中的COD后再进入结晶器进行结晶处理；

或者，当废水中的TDS＞5000mg/L、COD＜100mg/L时，所述步骤3)中，离心分离机离心分离产生的母液先经调质单元电催化氧化去除废水中的COD后再返回至结晶器中进行循环结晶处理。

本发明的有益效果在于，与现有的蒸发结晶技术相比，本申请的蒸发结晶处理系统及方法可减小甚至是去除有机物对蒸发结晶设备本身及产品的影响，而且，1)采用本发明的处理系统，无母液外排，将“近零排放”提升至真正零排放；2)分离得到的结晶盐中有机物含量低于0.1％，能直接回收和利用；3)整个处理过程中，不产生任何废气、废液、废固，无二次污染；4)设备无有机物附着和累积，预热效率高；5)结晶器的洁净效率高；6)整个蒸发结晶系统可长期、稳定运行。

附图说明

图1示出了本发明所述处理系统的结构示意图；

图2示出了本发明所述处理系统另一种实施方式下的结构示意图；

图3示出了本发明所述处理系统再一种实施方式下的结构示意图；

图4示出了本发明所述调制器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如附图1所示，本发明所述的处理系统，包括预热器1、蒸发器3、结晶器4、离心分离机5以及冷凝液罐2和母液罐6，其中：所述预热器1的入水口与原水相连，其出水通过管道进入蒸发器3中进行换热蒸发，蒸发形成的冷凝液进入到冷凝液罐2中，蒸发产生的浓缩液经浓缩液出口进入到结晶器4进行循环结晶；所述结晶器4循环结晶产生的冷凝液也通过管道收集到冷凝液罐2中，在本发明中，冷凝液罐2中所收集到的来自蒸发器3和结晶器4的冷凝液可在泵的提升作用下进入预热器1中与预热器1中的原水换热后外排，结晶器4循环结晶产生的晶浆经结晶器4的晶浆出口进入到离心分离机5中进行离心分离，离心分离产生的母液进入到母液罐6中，并可在泵的作用下返回至结晶器4中进行循环结晶，离心分离机5离心分离产生的结晶盐可外排或回收。进一步地，当废水中的TDS＞10000mg/L、COD＞1000mg/L时，本发明所述的处理系统还可包括一设于预热器1与蒸发器3之间、用于去除废水中COD的调质单元7，经预热器1预热升温后的废水先进入调质7去除废水中COD后再进入蒸发器3中进行蒸发以及后续处理。

或者，根据本发明的另一种实施方式，当废水中的TDS＞5000mg/L、1000mg/L＞COD＞100mg/L时，如图2所示，所述调质单元7也可设于蒸发器3的浓缩液出水口与结晶器4的入水口之间，蒸发器3蒸发产生的浓缩液先经调质单元7去除浓缩液中的COD后再进入结晶器4进行循环结晶。

再或者，根据本发明的再一种实施方式，当废水中的TDS＞5000mg/L、COD＜100mg/L时，如图3所示，所述调质单元7也可设于母液罐6的出水口与结晶器5的入水口之间，母液罐6中的母液先经调质单元7去除晶浆中的COD后再返回至结晶器4中进行循环结晶。

如图4所示，所述调质单元7包括调质罐71以及设置于调质罐71外部的一组或两组及两组以上并联设置的调质电极组72，每组调质电极组72包括一个或多个串联设置的调质电极，在本发明中，所述调质电极优选可无选择性的氧化废水中的各种有机物的钻石合金电极(BDD电极)，废水经调质罐71底部的入水口进入调质罐71中，并在循环泵的作用下通过调质电极，调质电极在电场作用下产生羟基自由基，羟基自由基将废水中的有机物和氨氮污染物氧化成二氧化碳、氮气和水，从而达到降解废水中的COD和氨氮污染物的效果，其本质是一种催化氧化过程，且调质电极运行中会释放热量，单台调质电极可使废水温度升高3-4℃，废水在调质单元7内不断循环处理，直至调质罐71内的废水COD＜100mg/l后，废水经调质罐71上部的出水口排出调质罐71进入下一处理工序。

作为优选的实施方式，在本发明中，所述预热器1可采用管壳式换热器、套管式换热器或板式换热器；所述离心分离机5可采用卧式离心分离机；所述蒸发器3和结晶器4可采用相同的结构，如多效蒸发器、机械压缩再蒸发式蒸发器(MVR蒸发器)等，优选MVR蒸发器，其利用两台相同尺寸的进口风机串联或单台国产压缩机压缩二次蒸汽达到需要的蒸发温差，蒸发器降膜单元分为两效以降低风机的能耗，降膜一效产生的二次蒸汽作为降膜二效的热源，将膜二效的二次蒸汽进入第一级风机/压缩机，结晶器的二次蒸汽液进入第一级风机/压缩机。此外，本发明所述的处理系统还包括用于连接各设备的连通管道以及循环泵。进一步地，本发明的处理系统可多个串联使用，以提升废水处理效率。

采用本发明如上所述的处理系统对高COD废水进行处理，其处理步骤包括：

1)20-30℃的含盐废水经预热器1预热升温至80-100℃后进入蒸发器3进行蒸发；

2)蒸发器3蒸发产生的浓缩液进入结晶器4进行循环结晶；

3)结晶器4循环结晶产生的晶浆进入离心分离机5进行离心分离，离心分离产生的母液返回结晶器4中进行循环结晶，离心分离产生的结晶盐外排或回用。

进一步地，蒸发器3和结晶器4产生的冷凝液返回至预热器1中与含盐废水进行换热后外排。

优选地，所述步骤1)中，经预热器1预热升温后的废水先经调质单元7电催化氧化去除废水中的COD后再进入蒸发器3进行蒸发。

或者，优选地，所述步骤2)中，蒸发器3蒸发产生的浓缩液先经调质单元7电催化氧化去除废水中的COD后再进入结晶器4进行循环结晶。

再或者，优选地，所述步骤3)中，离心分离机5离心分离产生的母液先经调质单元7电催化氧化去除废水中的COD后再返回至结晶器4中进行循环结晶。

实施例1

采用本发明如上所述的处理系统及处理方法对某企业产生的乙烯碱渣废液进行处理，废液量25m³/h，其水质情况如表1所示：

表1某企业乙烯碱渣废液水质

注：所含盐分为硫酸钠。

从表1可看出，该废水具有有机物含量高、成分复杂、难降解的特点。根据废水的特点，本发明采用如图1所示的处理工艺，即：调质单元7设于预热器1与蒸发器3之间。其处理过程包括：

1)进水温度为30℃的废碱液经进料泵提升进入预热器1预热至80℃后，进入调质单元7，在电极的电氧化催化作用下去除废水中的污染物，在本实施例中，调质罐71的容积为600m³，尺寸为Φ9.2m×10.5m，碳钢防腐；调质电极共设两组，每组4台，共8台，调质泵3台，2用1备，循环流量为160m³/h，扬程15m；

2)经调质单元7调质氧化后的废碱液温度上升至100℃，并经调质器出料泵提升至蒸发器3顶部，均匀分布至换热管进行蒸发；

3)蒸发器3蒸发产生的浓缩液进入结晶器4进行循环结晶，

4)结晶器4循环结晶产生的晶浆进入离心分离机进行晶体和母液的分离，晶体盐1.33t/h外送，母液进入母液罐6；母液罐6母液为饱和盐溶液，经母液泵衡量返回至结晶器4中，母液泵流量为0.13m³/h，扬程为15m；

5)蒸发器3和结晶器4产生的冷凝液进入冷凝液罐2中，并由冷凝液泵衡量提升至预热器1中与来水换热后外排，冷凝液泵流量为23.67m³/h，扬程为15m。

碱渣废液经如上所述处理后，其出水COD未检出，TDS小于50mg/l，NH₃-N未检出，无母液外排，可得到工业级硫酸钠盐(GB6009-2014II类一等品)，整个处理系统可连续、稳定运行。

实施例2

采用本发明如上所述的处理系统及处理方法对某化工企业经预处理、膜浓缩、盐分离后得到的高盐废水进行处理，盐水量150m³/h，其水质情况如表2所示：

表2某化工企业盐水水质

注：所含盐分为硫酸钠。

根据表2的盐水的水质特点，本实施例采用如图2所示的处理工艺，即：调质单元7设于蒸发器3的浓缩液出水口与结晶器4的入水口之间，且本实施例采用串联3个如图2所示的处理系统的方式对废水进行处理，且单个处理系统的处理过程包括：

1)进水温度为30℃的废碱液经进料泵提升进入预热器1预热至100℃后，经泵提升至蒸发器3顶部，均匀分布至换热管进行蒸发；

2)蒸发器3蒸发产生的浓缩液进入调质单元7，在电极的电氧化催化作用下去除废水中的污染物，在本实施例中，调质罐71的容积为720m³，尺寸为Φ9.9m×10.6m，碳钢防腐；调质电极共设一组，每组4台，调质泵2台，1用1备，循环流量为160m³/h，扬程15m；

3)经调质单元7调质氧化后的废水进入结晶器4进行循环结晶，结晶器4循环结晶产生的晶浆进入离心分离机进行晶体和母液的分离，晶体盐3.6t/h外送，母液进入母液罐6；母液罐6母液为饱和盐溶液，经母液泵衡量返回至结晶器4中，母液泵流量为0.35m³/h，扬程为15m；

4)蒸发器3和结晶器4产生的冷凝液进入冷凝液罐2中，并由冷凝液泵衡量提升至预热器1中与来水换热后外排，冷凝液泵流量为49.65m³/h，扬程为15m。

碱渣废液经如上所述处理后，其出水COD未检出，TDS＜50mg/l，无母液外排，可得到工业级硫酸钠盐(GB6009-2014II类一等品)，整个处理系统可连续、稳定运行。

实施例3

采用本发明如上所述的处理系统及处理方法对某企业离子交换再生废液经预处理、膜浓缩后得到的高含盐废水进行处理，盐水量16m³/h，其水质情况如表3所示：

表3某企业盐水水质

注：所含盐分主要为硫氯化钙、氯化镁、氯化钠。

根据表3的盐水的水质特点，本实施例采用如图3所示的处理工艺，即：调质单元7设于母液罐6的出水口与结晶器5的入水口之间，所述处理系统的处理过程包括：

2)蒸发器3蒸发产生的浓缩液进入结晶器4进行循环结晶，结晶器4循环结晶产生的晶浆进入离心分离机进行晶体和母液的分离，晶体盐1.2t/h外送，母液进入母液罐6；

3)母液罐6中的母液经泵提升进入调质单元7，在电极的电氧化催化作用下去除废水中的污染物，在本实施例中，调质罐71的容积为1m³，尺寸为1m×1m×1m，PE材质；调质电极共设一组，每组1台，调质泵2台，1用1备，循环流量为40m³/h，扬程15m；

4)经调质单元7调质氧化后的废水进入结晶器4进行循环结晶，蒸发器3和结晶器4产生的冷凝液进入冷凝液罐2中，并由冷凝液泵衡量提升至预热器1中与来水换热后外排，冷凝液泵流量为14.8m³/h，扬程为15m。

碱渣废液经如上所述处理后，其出水COD未检出，TDS＜50mg/l，无母液外排，可得到有机物含量小于0.1％的混合盐，整个处理系统可连续、稳定运行。

本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本发明权利要求的保护范围中。本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对发明进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。公知的功能或结构出于简要和清楚的考虑或不再赘述。

Claims

1.一种高COD废水的蒸发结晶零排放处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

2)蒸发器蒸发产生的浓缩液进入结晶器进行结晶处理；

3)结晶器结晶产生的晶浆进入离心分离机进行离心分离，离心分离产生的母液返回结晶器中进行循环结晶，离心分离产生的结晶盐外排或回用；其中：

当废水中的TDS＞10000mg/L、COD＞1000mg/L时，所述步骤1)中经预热器预热升温后的废水先经调质单元电催化氧化去除废水中的COD后再进入蒸发器进行蒸发处理；

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤2)蒸发产生的冷凝液和步骤3)结晶产生的冷凝液返回至步骤1)的预热器中与含盐废水进行换热后外排。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述调质单元包括调质罐以及一组或多组并联设置的调质电极组，每组调质电极组包括一个或多个串联设置的调质电极。

4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于：所述调质电极为钻石合金电极。