CN105776694B - 一种高浓度有机含盐废水的节能处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高浓度有机含盐废水的节能处理系统，包括能量转化装置及连接在能量转化装置两端的第一蒸汽发生装置和第二蒸汽发生装置；第一蒸汽发生装置的气体出口与能量转化装置的热介质进口相连；第一蒸汽发生装置的液体出口与第二蒸汽发生装置的液体进口相连。废水在第一蒸汽发生装置中反应，得到高温出水和高温废气。高温废气通过能量转化装置，将废气的内能转化为机械能，机械能再转化为热能并再次利用。高温出水通过换热降温后被废气内能转化成的热能加热后，蒸发结晶，产生的盐出售或再利用，产生的低温蒸汽流入能量转化装置中，作为废气内能的受体。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水处理领域和节能减排领域，具体涉及一种高浓度有机含盐废水的节能处理系统。
背景技术
有机化工废水产量大，具有高盐、高COD、高色度等特点，处理难度大。湿式氧化是一种应用广泛且处理效率高的处理方法。但处理过程中产生高温高压且具有腐蚀性的废气。通常通过尾气吸收后排放，尾气中带的热能和内能损失，造成浪费。
通过处理后的废水，含盐量高，无法直接排放或进入城市污水处理系统，必须进行脱盐。常用采用浓缩法，得到的无盐水进生化或直接排放，得到的无机盐可回用或出售。浓缩加热需要大量生蒸汽，同时产生大量温度较高的水蒸汽，能量消耗大，费用高。现有技术中，采用MVR系统浓缩，用压缩机将浓缩过程中产生的蒸汽进一步加热，得到的更高温度的蒸汽可代替生蒸汽加热废水。但是压缩机使用电能驱动，耗电量大，费用高。
基于上述现有技术的缺陷，本发明通过研究，得到一种高浓度有机含盐废水的节能处理系统，可在资源化处理废水的同时，最大限度的回收利用能量，降低处理成本。
发明内容
本发明公开了一种高浓度有机含盐废水的节能处理系统。通过本发明，废水处理过程中产生的能量得到最大限度的利用。
一种高浓度有机含盐废水的节能处理系统，其特征在于：所述节能处理系统包括能量转化装置及连接在能量转化装置两端的第一蒸汽发生装置和第二蒸汽发生装置；第一蒸汽发生装置的气体出口与能量转化装置的热介质进口相连；第一蒸汽发生装置的冷介质出口与第二蒸汽发生装置的冷介质进口相连。
上述高浓度有机含盐废水的节能处理系统，通过以下步骤运行操作：
（1）高浓度有机含盐废水通过第一蒸汽发生装置加热并处理，得到高温高压废气和热盐水。
（2）步骤（1）得到的高温高压废气通过能量转化装置，转化后的能量传递至第二蒸汽发生装置中。
（3）步骤（1）得到的热盐水降温后进入第二蒸汽发生装置，用步骤（2）中转化过的能量驱动盐水的浓缩结晶，得到无机盐。
优选地，第一蒸汽发生装置包括带有废水进口的换热器、与换热器相连且带有气体进口和液体进口的气液混合器、以及与气液混合器相连的蒸汽发生器。
在一个具体实施例中，第一蒸汽发生装置包括蒸汽发生器11和换热器12，以及气液混合器14。气液混合器14设有气体进口、液体进口及物料出口，气液混合器的物料出口通过管道与蒸汽发生器11的进料口相连，蒸汽发生器11设有气体出口和液体出口，气体出口通过管道与能量转化装置的热介质进口相连，液体出口通过管道与换热器12的热介质进口相连，液体通过换热器12的冷介质出口流出后，通过管道流入第二蒸汽发生装置。本发明中的蒸汽发生器11是可以是湿式氧化反应釜。
优选地，能量转化装置包括传动装置和涡轮机；涡轮机与第一蒸汽发生装置的高温气体出口相连。
在一个具体实施例中，能量转化装置包括涡轮机21和传动装置22。涡轮机设有气体进口和气体出口、液体出口。产生的能量通过传动装置传递至第二蒸汽发生装置。
优选地，第二蒸汽发生装置包括与第一蒸汽发生装置的液体出口相连的换热器，与换热器热介质出口相连的结晶器，以及与结晶器重相出口相连的分离装置、与结晶器轻相出口相连的压缩机；压缩机与能量转化装置相连。
在一个具体实施例中，第二蒸汽发生装置包括压缩机31，换热器32、蒸发结晶器33及分离装置34。压缩机31设有能量接收端和气体进口、气体出口，以及液体出口。换热器32具有冷介质出口、冷介质进口、热介质进口和热介质出口。换热器32的热介质进口与压缩机31的气体出口相连；冷介质出口与排水系统相连；冷介质进口与第一蒸汽发生装置的换热器12的冷介质出口相连；热介质出口与蒸发结晶器33进口相连。蒸发结晶器33的轻相出口通过管道与压缩机31的气体进口相连，蒸发结晶器33的重相出口与分离装置34的进口连通。第二蒸汽发生装置中还可以包括与分离装置34的固相出口相连的无机盐打包装置。分离装置34的液体出口与换热器32的冷介质进口相连。
作为优选，第一蒸汽发生装置中还包括加热器13，设在换热器12和气液混合器14之间。
第一蒸汽发生装置中还包括减压器，一个减压器可以设在蒸汽发生器气体出口与能量转化装置相连的管路上。另一个减压器设在蒸汽发生器液体出口与换热器12相连的管路上。
能量转化装置中还包括尾气处理装置，尾气处理系统的气体进口与涡轮机21气体出口相连，尾气处理系统的气体出口与大气相连。
再优选，第一蒸汽发生装置中还包括换热器17。换热器17串联在换热器12的前面，换热器17的热介质出口与换热器12的冷介质进口连通，换热器17的热介质进口与涡轮机21的气体出口连通，换热器17的冷介质出口与尾气处理装置23的气体进口相连。
再优选，第二蒸汽发生装置的压缩机31的气体出口与第一蒸汽发生装置的换热器17的热介质进口相连。
进一步优选，第二蒸汽发生装置中还包括后处理装置，后处理装置的进口与换热器12的冷介质出口相连，后处理装置的出口与换热器32的冷介质进口连通。
本发明还提供了一种高浓度有机含盐废水的节能处理方法，其特征在于，用上述节能处理系统对高浓度有机含盐废水进行处理：高浓度有机含盐废水在第一蒸汽发生装置中反应，得到高温废气和高温出水；高温废气进入能量转化装置，在能量转化装置中高温废气的内能被转化为热量，供给第二蒸汽发生装置的进水；高温出水通过换热降温后流入第二蒸汽发生装置，被高温废气内能转化成的热能加热后，蒸发结晶，产生的低温蒸汽流入能量转化装置中，作为废气内能的受体。
作为优选，本发明的节能处理方法，通过以下步骤实施：
（1）含盐有机废水通过换热器加热后与气体混合进入湿式氧化反应釜，高温高压反应，反应过程中产生的废气进入涡轮直驱压缩机，反应出水进入MVR系统；
（2）步骤（1）得到的废气在涡轮压缩机的涡轮系统内膨胀做功，得到的一部分能量转化为机械能，传递至涡轮压缩机的压缩系统，对MVR系统产生的低温蒸汽做功，得到高温蒸汽。
（3）步骤（1）中得到的含盐出水进入MVR系统，蒸发结晶产生的低温蒸汽进入步骤（2）所述的涡轮压缩机的压缩系统，通过压缩升温后加热MVR进水。
步骤（1）反应得到的反应出水通过换热器，与步骤（1）的进水进行热交换，温度降至MVR蒸发系统所需温度或所需温度以下后进入MVR，蒸发浓缩，得到无机盐和低温蒸汽。
步骤（3）中通过压缩得到的蒸汽用来加热MVR进水时，还有部分富余，富余蒸汽可出售或作为湿式氧化的进水加热介质。
作为优选，第二蒸汽发生装置中还包括后处理装置，后处理装置设置在第一蒸汽发生装置的液体出口与第二蒸汽发生装置的液体进口之间。步骤（1）中得到的热盐水降温后，经过后处理再进行蒸发结晶。所述后处理为中和、絮凝、过滤、吸附中的一种或几种。进一步优选，步骤（1）中的热盐水降温至蒸发温度以下、结晶温度以上。具体温度随热盐水中无机盐的种类、浓度及蒸发系统条件的不同而不同。
作为优选，本处理系统进水为有机含盐废水，废水在蒸汽发生器11中发生的反应为放热反应。所以，系统运行之初需要开启加热器13，当系统连续运行后，加热器13可以关闭或间歇开启。
对比现有技术，本发明具有以下特点：
（1）通过本处理系统不仅可以将废水处理至达标排放，还可将废水中的资源回收利用；
（2）该系统将废水处理过程中产生的能量最大限度的利用，减少废气的排放量，降低了温室气体和致酸雨的气体的排放量；
（3）本系统充分利用了废气中的热能和内能，减少了耗电量。
（4）本系统将废水处理系统和能源循环利用系统有机结合，操作简单，废水处理效率高。
（5）本系统连续运行时，几乎不需要额外供给能量，运行成本低。
附图说明
图1为本发明所述的一种高浓度有机含盐废水的节能处理系统的示意图。
图中，11为湿式氧化反应釜，13为加热器，12、17、32为换热器，14为气液混合器，21为涡轮机，22为传动装置，31为压缩机，33为结晶器，34为离心机。
具体实施方式
如图1所示，一种高浓度有机含盐废水的节能处理系统包括能量转化装置及连接在其两端的第一蒸汽发生装置和第二蒸汽发生装置。
第一蒸汽发生装置带有气体进出口和液体进出口。液体进入第一蒸汽发生装置后，依次经过换热器17、12及加热器13后与气体一起通过气液混合器14，混合均匀后的物料进入湿式氧化釜11中，湿式氧化釜11的气体出口与能量转化装置的热介质进口相连、液体出口与换热器12的热介质进口相连。能量转化装置的冷介质出口与换热器17的热介质进口相连，气体在换热器17中降温后从冷介质出口流出，进入尾气处理系统。湿式氧化釜的出水经换热器12降温后从冷介质出口流出，流向第二蒸汽发生装置。
能量转化装置包括依次串联的涡轮机21和传动装置22。从蒸汽发生装置流入的高温气体在涡轮机21中做功，产生的机械能通过传动装置22传递至第二蒸汽发生装置中。
第二蒸汽发生装置中包括带有液体进口的换热器32，与换热器32串联的结晶器33，与结晶器的气体出口相连的压缩机31、与结晶器的液体出口相连的离心机34。换热器12的冷介质出水从换热器32的冷介质进口流入，被加热后从热介质出口流出，流入结晶器33进行结晶，得到气体和固液混合物。气体从结晶器的气体出口流入压缩机31中被压缩加热后，从压缩机的热介质出口流出，流向换热器32的热介质进口；固液混合物从重相出口流出，进入离心机34，分离得到固体和液体，固体转入打包装置，液体流入换热器32的冷介质进口。
上述处理系统具体实施操作如下：
废水依次通过换热器17、12及加热器13后，与气体一起进入气液混合器14，按一定比例混合均匀后进入湿式氧化反应釜11中进行高温高压的放热反应。
湿式氧化反应釜11中的反应过程中产生废气，废气中不仅含有氧气空气、氨气、硫氧化物、氮氧化物等气体，还有水蒸气，带有大量热量。将废气通入涡轮机21中膨胀做功，得到的机械能推动压缩机对压缩机内气体做功，使其温度升高，升温后的气体进入换热器32中加热介质后，冷凝成液体去回用。
湿式氧化反应釜11中反应后的出水温度高，将出水通入换热器12中加热废水，自身温度降低后，流入换热器32中加热至蒸发结晶温度后，进入结晶器33结晶，得到低温水蒸气和固液混合液，低温水蒸汽在压缩机31中被加热后再去加热换热器21流出的低温处理液。结晶器流出的固液混合液通过离心机34分离，得到的固体打包后出售或应用，得到的液体与换热器12流出的低温液体混合。
Claims (7)
1.一种高浓度有机含盐废水的节能处理系统，其特征在于：所述节能处理系统包括能量转化装置及连接在能量转化装置两端的第一蒸汽发生装置和第二蒸汽发生装置；所述第一蒸汽发生装置包括带有废水进口的换热器、与换热器相连且带有气体进口和液体进口的气液混合器、以及与气液混合器相连的湿式氧化反应釜，湿式氧化反应釜设有高温气体出口和液体出口，高温气体出口与能量转化装置的热介质进口相连，液体出口通过管道与换热器的热介质进口相连，液体通过换热器的冷介质出口流出后，通过管道流入第二蒸汽发生装置。
2.如权利要求1所述的高浓度有机含盐废水的节能处理系统，其特征在于：换热器与气液混合器之间设有加热器，加热器带有导热油加热系统。
3.如权利要求1所述的高浓度有机含盐废水的节能处理系统，其特征在于：能量转化装置包括传动装置和涡轮机；涡轮机与第一蒸汽发生装置的高温气体出口相连。
4.如权利要求1所述的高浓度有机含盐废水的节能处理系统，其特征在于：第二蒸汽发生装置包括与第一蒸汽发生装置的液体出口相连的换热器，与换热器热介质出口相连的结晶器，以及与结晶器重相出口相连的分离装置、与结晶器轻相出口相连的压缩机；压缩机与能量转化装置相连。
5.如权利要求4所述的高浓度有机含盐废水的节能处理系统，其特征在于：第二蒸汽发生装置中还包括与分离装置固相出口相连的无机盐打包装置。
6.如权利要求1所述的高浓度有机含盐废水的节能处理系统，其特征在于：所述节能处理系统还包括尾气处理装置。
7.一种高浓度有机含盐废水的节能处理方法，其特征在于，用权利要求1-6任一所述节能处理系统对高浓度有机含盐废水进行处理：高浓度有机含盐废水在第一蒸汽发生装置中反应，得到高温废气和高温出水；高温废气进入能量转化装置，在能量转化装置中高温废气的内能被转化为热量，供给第二蒸汽发生装置的进水；高温出水通过换热降温后流入第二蒸汽发生装置，被高温废气内能转化成的热能加热后，蒸发结晶，产生的低温蒸汽流入能量转化装置中，作为废气内能的受体。
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| CN105776694A (zh) | 2016-07-20 |
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An energy-saving treatment system for high concentration organic saline wastewater Granted publication date: 20190402 Pledgee: Zhejiang Shaoxing Hengxin Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Chengdong Sub branch Pledgor: ZHEJIANG QI CAI ECO TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980020607 |