CN110817999A - 一种集成装置及采用该装置连续化预处理高cod高盐废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集成装置，还涉及一种采用该装置连续化预处理高COD高盐废水的方法，其特征在于：包括串联的脱气釜、浓缩釜、连续式压榨机，所述脱气釜、浓缩釜的釜体内壁均紧贴设置有至少一道呈圆柱螺旋状延伸的导流槽，并釜体的外壁设置有用于导入加热介质的夹套层。本发明优点是：脱气釜与浓缩釜釜体内的物料通过各自导流槽进行螺旋状流动并被加热，将废水中的低沸点溶剂以及水分脱除，最后经过连续式压榨机的脱水和除盐，完成废水的预处理，降低污水处理系统的负荷。而通过脱气釜、浓缩釜釜外介质温度以及釜内废水流量的同步控制，使得整个装置的处理负荷及工艺参数达到很好的平衡，顺利实现真正的废水连续化预处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水处理装置，还涉及一种采用该装置连续化预处理高COD高盐废水的方法。
背景技术
随着我国工业生产的不断发展,产生了大量的工业废水,因此加强对工业废水的处理已经成为保证我国经济可持续发展的重要一环。
工业废水中高COD高盐废水一直是一大难题。传统水处理行业对于单独的高COD废水和高盐废水都有比较合理的工艺。对于高COD废水可以通过生化的方法做到达标排放。生化工艺处理成本低、技术成熟。对于高盐废水，可以通过RO浓缩+MVR蒸发或MBT冷冻结晶的组合系统，将废水转化为废盐处理。处理成本相对高，但是整体工艺安全、稳定、可靠。
然而，高COD高盐废水（典型如：医药和精细化工行业）由于有机物和无机盐含量均很高，处理难度大大增加。有无机盐含量高，由于渗透压的问题生物菌很难存活，因此无法用生化法处理COD。MVR蒸发工艺作为当今高COD高盐废水处理的主流技术之一,不仅废水处理效果好,同时也能够降低处理成本，但其降膜蒸发器存在蒸发器易堵管的问题，存在安全隐患，目前，国内由于蒸发器堵塞，已经发生了多起安全事故，此外MVR蒸发工艺虽然处理成本低，但是先期投入很高，令很多企业都望而却步。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种处理成本低且不易堵塞的集成装置，还提供一种连续化预处理高COD高盐废水的方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种集成装置，其创新点在于：包括
一用于去除物料中低沸点溶剂的脱气釜，所述脱气釜包括第一釜体、第一导流槽和第一夹套层，所述第一釜体的内壁紧贴设置有至少一道呈圆柱螺旋状延伸的第一导流槽，所述第一导流槽为顶部与第一釜体内腔直接导通的非封闭结构，第一釜体的外壁设置有用于导入加热介质的第一夹套层；所述第一釜体的顶部设置有第一物料进口和第一低沸点溶剂出口，第一釜体的底部设置有第一物料出口；
一用于对物料进行浓缩的浓缩釜，所述浓缩釜包括第二釜体、第二导流槽和第二夹套层，所述第二釜体的内壁紧贴设置有至少一道呈圆柱螺旋状延伸的第二导流槽，所述第二导流槽为顶部与第二釜体内腔直接导通的非封闭结构，第二釜体的外壁设置有用于导入加热介质的第二夹套层；所述第二釜体的顶部设置有第二物料进口和第二低沸点溶剂出口，第二釜体的底部设置有第二物料出口；
一第一换热器，所述第一换热器具有一个第一热媒通道和一个第一废水通道；
一第二换热器，所述第二换热器具有一个第二热媒通道和一个第二废水通道；
一连续式压榨机，所述连续式压榨机具有一个压榨物料进口，一个排水口，以及一个出渣口；
所述第二废水通道的一端为废水进口，另一端与第一废水通道的进口连通，所述第一废水通道的出口通过穿过第一物料进口的管道与第一导流槽的上端连通；所述第一物料出口通过穿过第二物料进口的另一管道与第二导流槽的上端连通，第二物料出口接入连续式压榨机的压榨物料进口；
所述第一低沸点溶剂出口接入第一热媒通道的进口，第一热媒通道的出口连接一溶剂接收罐；
所述第二低沸点溶剂出口接入第二热媒通道的进口，第二热媒通道的出口连接另一溶剂接收罐。
优选的，所述浓缩釜的第二物料出口与连续式压榨机的压榨物料进口之间设置有冷凝器。
优选的，所述第一热媒通道的出口与对应的溶剂接收罐之间设置有二级冷凝器。
优选的，所述第二热媒通道的出口与对应的溶剂接收罐之间设置有另一组二级冷凝器。
优选的，所述连续式压榨机的排水口排出的水通过回流管道回流至第一导流槽或第二导流槽。
还提供一种基于上述集成装置进行连续化预处理高COD高盐废水的方法，其创新点在于所述处理方法为：
步骤S1：首先，高COD高盐废水通过第二废水通道进入第二换热器，被预热至30℃~80℃；再通过第一废水通道进入第一换热器，被预热至35℃~100℃；
步骤S2：预热后的高COD高盐废水进入脱气釜的第一导流槽，以0.1~5升/秒的流量在第一导流槽中自上而下呈螺旋状流动，控制第一夹套层内的介质温度在70℃~150℃，紧贴第一釜体内壁的高COD高盐废水被紧贴第一釜体外壁的介质加热，高COD高盐废水中的大部分低沸点溶剂被蒸发，形成液相低COD高盐废水和气相低沸点溶剂；
气相低沸点溶剂通过第一低沸点溶剂出口进入第一换热器的第一热媒通道内，用于对第一废水通道的高COD高盐废水进行预热，并经过二级冷凝器冷凝后由一溶剂接收罐收集起来；
而液相低COD高盐废水通过第一物料出口送入浓缩釜内；
步骤S3：液相低COD高盐废水进入浓缩釜内的第二导流槽，以0.1~5升/秒的流量在第二导流槽中自上而下呈螺旋状流动，控制第二夹套层内的介质温度在90℃~200℃，紧贴第二釜体内壁的低COD高盐废水被紧贴第二釜体外壁的介质加热，低COD高盐废水中的水及少部分低沸点溶剂被蒸发，形成浓缩的低COD高盐废液和气相低沸点混合物；
气相低沸点混合物通过第二低沸点溶剂出口进入第二换热器的第二热媒通道内，用于对第二废水通道的高COD高盐废水进行预热，并经过二级冷凝器冷凝后由另一溶剂接收罐收集起来；
而浓缩的低COD高盐废液则经过冷凝后送入连续式压榨机；
步骤S4：低COD高盐废液进入连续式压榨机的压榨物料进口，连续式压榨机将低COD高盐废液中的残留水分压滤出来，从排水口排出，并通过隔膜泵送入污水池进行生化处理或进行内平衡回流；剩余的残渣携带少量水分从出渣口排出。
本发明的优点在于：采用高接触降液脱气釜、浓缩釜与多换热器的结合，脱气釜与浓缩釜釜体内的物料通过各自导流槽进行螺旋状流动，被只间隔釜体壁的夹套层直接加热，将废水中的低沸点溶剂以及水分脱除，最后经过连续式压榨机的脱水，完成废水的预处理，大大降低污水处理系统的负荷，提升处理效果，且不存在堵管的隐患。而采用螺旋式直触加热方式，相较传统的蒸发釜，既能够使得物料快速达到蒸发温度，降低能耗，又能够避免加热速度慢影响连续化处理效果。
本发明的方法通过脱气釜、浓缩釜釜外介质温度以及釜内废水流量的结合控制，容易实现自动化控制，使得整个装置的处理负荷及工艺参数达到很好的平衡，顺利实现真正的废水连续化预处理。
附图说明
图1为本发明集成装置示意图。
图2为本发明中脱气釜结构示意图。
图3为图2中局部放大图。
具体实施方式
如图1~3所示，本发明的集成装置，包括脱气釜1、浓缩釜2、第一换热器3、第二换热器4、连续式压榨机5、冷凝器6、增压泵7、隔膜泵8。
脱气釜1用于去除物料中低沸点溶剂，其包括第一釜体11、第一导流槽12和第一夹套层13，第一釜体11的内壁紧贴设置有至少一道呈圆柱螺旋状延伸的第一导流槽12，第一釜体11的外壁设置有用于导入加热介质的第一夹套层13，在第一釜体11的顶部设置有第一物料进口1a和第一低沸点溶剂出口1b，第一釜体11的底部设置有第一物料出口1c。
浓缩釜用于对物料进行浓缩，其包括第二釜体21、第二导流槽22和第二夹套层23，第二釜体21的内壁紧贴设置有至少一道呈圆柱螺旋状延伸的第二导流槽22，第二釜体21的外壁设置有用于导入加热介质的第二夹套层23，在第二釜体21的顶部设置有第二物料进口2a和第二低沸点溶剂出口2b，第二釜体21的底部设置有第二物料出口2c。
本实施例中，第一夹套层13、第二夹套层23均分别覆盖住第一釜体11、第二釜体21的外周侧壁以及底部，以便对完全覆盖住第一、二导流槽中物料流动的区域，并对釜体底部的物料继续加热。
此外，为了提升第一、二导流槽中物料与釜体外第一、二夹套层内介质的接触时间与传热效果，本实施例中，第一导流槽12、第二导流槽22均为单螺旋线状导流槽，其顶部分别与第一、二釜体内腔直接导通的非封闭结构，且第一导流槽12、第二导流槽22的横截面为“丿”形，其与各自釜体的内壁配合形成一个U形槽。
本发明中，第一换热器3、第二换热器4用于将脱气釜1、浓缩釜2蒸发出的具有较高温度的气相进行热量回收，第一换热器3具有一个第一热媒通道31和一个第一废水通道32；第二换热器4具有一个第二热媒通道41和一个第二废水通道42。
连续式压榨机5采用螺旋式连续压榨机，其具有一个压榨物料进口，一个排水口，以及一个出渣口，螺旋式连续压榨机为公知结构，具体结构这里不再赘述。
本发明中，各部件之间的连接为：
第二废水通道42的一端为废水进口，另一端与第一废水通道32的进口连通，第一废水通道32的出口通过穿过第一物料进口1a的管道与第一导流槽12的上端连通；第一物料出口1c通过穿过第二物料进口2a的另一管道与第二导流槽22的上端连通，第二物料出口2c接入连续式压榨机5的压榨物料进口；
第一低沸点溶剂出口1b接入第一热媒通道31的进口，第一热媒通道31的出口连接一溶剂接收罐9-1；并在第一热媒通道31的出口与对应的溶剂接收罐之间设置有二级冷凝器10-1。
第二低沸点溶剂出口2b接入第二热媒通道41的进口，第二热媒通道41的出口连接另一溶剂接收罐9-2，在第二热媒通道41的出口与对应的溶剂接收罐之间设置有另一组二级冷凝器10-2。
浓缩釜2的第二物料出口2c与连续式压榨机5的压榨物料进口之间设置有冷凝器6，以利于盐的析出。
为了增加溶剂的回收率，脱气釜和溶剂接收罐之间，或者浓缩釜和另一接收罐之间，可以任意的增加二级冷凝器，在此不再累述。
根据釜的材质不同，第一夹套层和第二夹套层的加热介质，可以是蒸汽，也可以是如导热油等其它介质，在此也不在累述。
医药化工厂废水中，其废水COD通常含量在6000~200000mg/L，盐度为3%~20%，其中含有大量的钠、钾、钙、镁等离子。本发明中，基于集成装置进行高COD高盐废水预处理的方法，以某医药化工厂废水为例，其废水COD含量在100000~150000mg/L，盐度为5~10%，其中含有大量的钠、钾、钙、镁等离子，具体实施例如下：
步骤S1：首先，高COD高盐废水通过第二废水通道进入第二换热器，被预热至20℃~70℃；再通过第一废水通道进入第一换热器，被预热至25℃~100℃；
步骤S2：预热后的高COD高盐废水进入脱气釜的第一导流槽，以0.1~5升/秒的流量在第一导流槽中自上而下呈螺旋状流动，控制第一夹套层内的介质温度在70~150℃，紧贴第一釜体内壁的高COD高盐废水被紧贴第一釜体外壁的介质加热，高COD高盐废水中的大部分低沸点溶剂被蒸发，形成液相低COD高盐废水和气相低沸点溶剂；本实施例中，高COD高盐废水建议以1~2L升/秒的流量在第一导流槽中自上而下呈螺旋状流动，控制第一夹套层内的介质温度在100~120℃之间；
气相低沸点溶剂通过第一低沸点溶剂出口进入第一换热器的第一热媒通道内，用于对第一废水通道的高COD高盐废水进行预热，并经过二级冷凝器冷凝后由一溶剂接收罐收集起来；
而液相低COD高盐废水通过第一物料出口送入浓缩釜内；
步骤S3：液相低COD高盐废水进入浓缩釜内的第二导流槽，以0.1~5升/秒的流量在第二导流槽中自上而下呈螺旋状流动，控制第二夹套层内的介质温度在90℃~200℃，紧贴第二釜体内壁的低COD高盐废水被紧贴第二釜体外壁的介质加热，低COD高盐废水中的水及少部分低沸点溶剂被蒸发，形成浓缩的低COD高盐废液和气相低沸点混合物；本实施例中，高COD高盐废水建议以1~2L升/秒的流量在第二导流槽中自上而下呈螺旋状流动，控制第二夹套层内的介质温度在120~150℃之间；
气相低沸点混合物通过第二低沸点溶剂出口进入第二换热器的第二热媒通道内，用于对第二废水通道的高COD高盐废水进行预热，并经过二级冷凝器冷凝后由另一溶剂接收罐收集起来；
而浓缩的低COD高盐废液则经过冷凝后送入连续式压榨机；
步骤S4：低COD高盐废液进入连续式压榨机的压榨物料进口，连续式压榨机将低COD高盐废液中的残留水分压滤出来，从排水口排出，并通过隔膜泵送入污水池；剩余的残渣携带少量水分从出渣口排出。而从排水口排出的水不仅通过隔膜泵送入污水池，同时还通过回流管道回流至第一导流槽或第二导流槽进行内平衡回流。
经过预处理后的高COD高盐废水，其COD可以降低至5000mg/L以下,根据所含的有机溶剂种类不同，甚至可以降低至1000mg/L以下，盐度可以降低至0.5%以下，可大大减轻后续生化处理的压力。
Claims (6)
1.一种集成装置，其特征在于：包括
一用于去除物料中低沸点溶剂的脱气釜，所述脱气釜包括第一釜体、第一导流槽和第一夹套层，所述第一釜体的内壁紧贴设置有至少一道呈圆柱螺旋状延伸的第一导流槽，所述第一导流槽为顶部与第一釜体内腔直接导通的非封闭结构，第一釜体的外壁设置有用于导入加热介质的第一夹套层；所述第一釜体的顶部设置有第一物料进口和第一低沸点溶剂出口，第一釜体的底部设置有第一物料出口；
一用于对物料进行浓缩的浓缩釜，所述浓缩釜包括第二釜体、第二导流槽和第二夹套层，所述第二釜体的内壁紧贴设置有至少一道呈圆柱螺旋状延伸的第二导流槽，所述第二导流槽为顶部与第二釜体内腔直接导通的非封闭结构，第二釜体的外壁设置有用于导入加热介质的第二夹套层；所述第二釜体的顶部设置有第二物料进口和第二低沸点溶剂出口，第二釜体的底部设置有第二物料出口；
一第一换热器，所述第一换热器具有一个第一热媒通道和一个第一废水通道；
一第二换热器，所述第二换热器具有一个第二热媒通道和一个第二废水通道；
一连续式压榨机，所述连续式压榨机具有一个压榨物料进口，一个排水口，以及一个出渣口；
所述第二废水通道的一端为废水进口，另一端与第一废水通道的进口连通，所述第一废水通道的出口通过穿过第一物料进口的管道与第一导流槽的上端连通；所述第一物料出口通过穿过第二物料进口的另一管道与第二导流槽的上端连通，第二物料出口接入连续式压榨机的压榨物料进口；
所述第一低沸点溶剂出口接入第一热媒通道的进口，第一热媒通道的出口连接一溶剂接收罐；
所述第二低沸点溶剂出口接入第二热媒通道的进口，第二热媒通道的出口连接另一溶剂接收罐。
2.根据权利要求1所述的集成装置，其特征在于：所述浓缩釜的第二物料出口与连续式压榨机的压榨物料进口之间设置有冷凝器。
3.根据权利要求1所述的集成装置，其特征在于：所述第一热媒通道的出口与对应的溶剂接收罐之间设置有二级冷凝器。
4.根据权利要求1所述的集成装置，其特征在于：所述第二热媒通道的出口与对应的溶剂接收罐之间设置有另一组二级冷凝器。
5.根据权利要求1所述的集成装置，其特征在于：所述连续式压榨机的排水口排出的水通过回流管道回流至第一导流槽或第二导流槽。
6.一种基于上述权利要求1所述的集成装置进行连续化预处理高COD高盐废水的方法，其特征在于所述处理方法为：
步骤S1：首先，高COD高盐废水通过第二废水通道进入第二换热器，被预热至30℃~80℃；再通过第一废水通道进入第一换热器，被预热至35℃~100℃；
步骤S2：预热后的高COD高盐废水进入脱气釜的第一导流槽，以0.1~5升/秒的流量在第一导流槽中自上而下呈螺旋状流动，控制第一夹套层内的介质温度在70℃~150℃，紧贴第一釜体内壁的高COD高盐废水被紧贴第一釜体外壁的介质加热，高COD高盐废水中的大部分低沸点溶剂被蒸发，形成液相低COD高盐废水和气相低沸点溶剂；
气相低沸点溶剂通过第一低沸点溶剂出口进入第一换热器的第一热媒通道内，用于对第一废水通道的高COD高盐废水进行预热，并经过二级冷凝器冷凝后由一溶剂接收罐收集起来，而液相低COD高盐废水通过第一物料出口送入浓缩釜内；
步骤S3：液相低COD高盐废水进入浓缩釜内的第二导流槽，以0.1~5升/秒的流量在第二导流槽中自上而下呈螺旋状流动，控制第二夹套层内的介质温度在90℃~200℃，紧贴第二釜体内壁的低COD高盐废水被紧贴第二釜体外壁的介质加热，低COD高盐废水中的水及少部分低沸点溶剂被蒸发，形成浓缩的低COD高盐废液和气相低沸点混合物；
气相低沸点混合物通过第二低沸点溶剂出口进入第二换热器的第二热媒通道内，用于对第二废水通道的高COD高盐废水进行预热，并经过二级冷凝器冷凝后由另一溶剂接收罐收集起来，而浓缩的低COD高盐废液则经过冷凝后送入连续式压榨机；
步骤S4：低COD高盐废液进入连续式压榨机的压榨物料进口，连续式压榨机将低COD高盐废液中的残留水分压滤出来，从排水口排出，并通过隔膜泵送入污水池进行生化处理或进行内平衡回流；剩余的残渣携带少量水分从出渣口排出。
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