CN114149044A - 一种高含盐高浓度有机废水集成治理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高含盐高浓度有机废水集成治理系统及方法，包括废水泵一、废水泵二、洗脱器、蒸发器、热解碳化器、出渣冷却器、燃烧换热器、净化器、引风机、烟囱；本发明通过“先低温干燥脱水+后中温热解碳化+热解碳化产物余热直接回收用于废水干燥脱水”的集成技术方案和干燥器和热解碳化器内填料扰动分散的结构设计，彻底解决干燥脱水和热解碳化设备的腐蚀堵塞问题和系统高能耗、高成本问题，最终达到低能耗、低成本处理废水废盐的目的。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，特别是涉及一种高含盐高浓度有机废水集成治理系统及方法。
背景技术
高盐、高COD的工业废液，因其高浓度的无机盐分和大量难降解的有机物或有毒物质，导致其无害化、资源化处理难度大，已成为制约企业发展的一道障碍。作为有害物质的工业废液因不能及时有效处理，对生态环境也构成巨大压力。因此，根据工业废液特性，采用相适应，有效的工艺和装备，将其中无机盐回收，实现资源化利用，并作无害化处理，这对生产企业发展和生态环境保护都具有重大意义。目前，国内高盐，高COD工业废液处理主要有以下四种方法：
1、自然蒸发处理，将工业生产产生的高盐废水，预处理后，排入蒸发池内自然蒸发结晶。此处理方法具有废水预处理条件低，投入成本小和运行费用低等优点。但蒸发池建设和利用受土地占用，地理气候诸多条件影响，结晶盐因其质量差而销售困难。
2、蒸发结晶技术，采用多效蒸发结晶技术或MVR技术，是将工业废液蒸发浓缩达到饱和，其中无机盐结晶析出，达到分盐目的。但过高COD会给蒸发结晶过程带来结垢堵塞和降低传热效率等技术问题，同时结晶盐因其中含有有机物无法作为工业原料，需以固废形式集中处理，而且处理成本大；
3、膜法分盐技术，膜分离技术处理工业废液，主要包括微滤(MF)，超滤(UF)，纳滤(NF)和反渗透(RO)渗析等技术。对于高盐、高COD废液处理，膜法处理同样存在结垢堵塞的技术问题，由此引发膜污染和造成通量衰减，无法连续正常生产。
4、高温处理技术，高温处理技术可分为焚烧法和高温热解法。焚烧法是将废液中水分、有机物和盐分，在有氧条件下高温焚烧处理，实现废液的无害化和减量化。但是，焚烧法多以天然气为热源，燃烧温度高且不易控制，造成生产成本高、能耗高、烟气治理难度大且成本高，更严重的是废盐高温热熔造成设备腐蚀严重，难以长期稳定运行。高温热解法是利用有机物不稳定性，在无氧或缺氧高温条件下，有机物被碳化分解，形成小分子物质和碳化微粒，以此分盐。目前，此技术的主要问题是，无机盐高温熔化粘结设备，造成设备堵塞而影响生产运行。
与本发明相近的技术主要是热解碳化法：现有专利技术中，如专利“一种高含盐、高COD工业废液分级碳化处理的装置及方法”(专利公布号：CN 108159718 A)，该处理方法为，将工业废液雾化并进行干燥与分解预碳化，收集的粉状固态盐通过碳化炉进行二次碳化，产品盐排出，碳化尾气通过二燃室及余热回收系统处理，实现资源再利用及无害化排放。但是，该技术仍然没有解决雾化喷嘴的结垢堵塞问题、碳化盐热熔堵塞问题和蒸发水余热回收利用难题。又如，专利“一种用于脱除化工废盐中有机物的热解处理系统”(专利公布号：CN 111288473 A)，该发明包括一级热解装置、二级热解装置和由急冷塔、喷淋塔和有机废气处净化装置组成的废气处理系统。化工废盐通过一段低温热解，去除其中的水分、氯化氢及挥发性有机污染物，然后在低于盐熔融温度下进行二段中温无氧热解，使其中的有机物热解成为气态产物，从废盐中分离出来；同时两段热解产生的废气经废气处理系统处理后达标排放。但是，该技术仍然没有解决碳化盐热熔堵塞问题和余热回收利用问题。
现有高含盐有机废水的干燥脱水技术，多采用直接焚烧法处理，焚烧燃料多为天然气，导致处理成本高，能耗高，且焚烧后的固体产物仍属危险废弃物，导致成本居高不下；而现有废盐热解碳化技术都是采用两步碳化法，主要存在废盐高温热熔造成设备腐蚀和堵塞问题，造成设备系统能耗高且无法长期稳定运行。归纳而言，现行技术路线主要存在能耗高、不节能、余热利用不充分以及热解碳化设备易腐蚀堵塞问题，尤其是设备腐蚀堵塞问题，直接导致无法稳定运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种高含盐高浓度有机废水集成治理系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过“先低温干燥脱水+后中温热解碳化+热解碳化产物余热直接回收用于废水干燥脱水”的集成技术方案和干燥器和热解碳化器内填料扰动分散的结构设计，彻底解决干燥脱水和热解碳化设备的腐蚀堵塞问题和系统高能耗、高成本问题，最终达到低能耗、低成本处理废水废盐的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种高含盐高浓度有机废水集成治理系统，包括废水泵一、废水泵二、洗脱器、蒸发器、热解碳化器、出渣冷却器、燃烧换热器、净化器、引风机和烟囱；
其中，废水泵一的进水端接入待处理废水，另一端通过管道与所述洗脱器的入水口连接，所述洗脱器的出水口通过管道与所述废水泵二的进水口连接，所述废水泵二的出水口通过管道与所述蒸发器的进水口连接；所述蒸发器的出渣口通过给料器与所述热解碳化器的进料口连接，所述热解碳化器的热解气出口通过管道与所述洗脱器的进气口连接，所述洗脱器的出气口通过管道与所述燃烧换热器的进气口连接，所述燃烧换热器的出气口通过管道与所述净化器的进气口连接，所述净化器的出气口通过管道与所述引风机的进气口连接，所述引风机的出气口通过管道与所述烟囱的进气口连接；所述热解碳化器的残渣排出口通过出渣冷却器的入料口连接，出渣冷却器的出渣口与盛渣器的进渣口连接；所述蒸发器的蒸汽接入口一通过管道与所述燃烧换热器的出汽口连接，所述蒸发器蒸汽接入口二通过管道与所述出渣冷却器的出汽口连接；所述蒸发器的冷凝水排出口一通过管道与污水处理厂的进水口连接，所述蒸发器的冷凝水排出口二通过管道与所述出渣冷却器的进水口连接，所述蒸发器的冷凝水排出口三通过管道与所述燃烧换热器的进水口连接。
优选地，所述洗脱器采用直接喷淋洗脱结构，洗脱器结构分为三段式，上段为废水喷淋段，设置有废水喷头；中段为洗脱段，设置有气液分布筛板；下段为集水段，设置集水池。所述喷头固定在所述洗脱器内的分布筛板上方，且通过管道与所述废水泵一的出水口连接；所述分布筛板固定在所述洗脱器的中段，起气水均匀分布作用；所述集水池位于所述分布筛板下部洗脱器的底部，集水池的出水口通过管道与所述废水泵二的进水口连接。
本发明还提供一种高含盐高浓度有机废水集成治理方法，基于上述高含盐高浓度有机废水集成治理系统，具体实施过程如下：
首先调节废水pH值，使之满足洗脱去除热解气体产物中的酸性组分，然后将废水从顶部进入洗脱器，热解气体从下部进入洗脱器，利用废水洗脱去除热解气体中的酸性气体，同时利用热解气体的余热预热废水；经洗脱器预热后的废水直接进入蒸发器管外，与管内的外部输入蒸汽进行间壁换热，废水吸热蒸发产生蒸发水汽，该蒸发水汽在蒸发器中进入换热管内，参与废水蒸发换热，换热后的蒸发水汽最终以95-98℃的冷凝水形式排出蒸发器，回用于污水处理系统二次处理；外部输入蒸汽在蒸发器中换热后，以95-98℃的冷凝水形式单独排出蒸发器，该冷凝水回用于洗脱后的热解气体燃烧换热管生产蒸汽，完成蒸汽循环利用；废水蒸发后的残渣从蒸发器底部排出并直接进入热解碳化器中，热解碳化器以电加热且隔绝空气的400-500℃条件下分解残渣中的有机组分，分别得到约200-300℃的热解气体和400-500℃的碳化残渣；热解气体进入废水洗脱器，依据酸碱中和理论，洗脱去除热解气体中的酸性气体(如硫化氢、氯化氢等)；洗脱液采用需要治理的废水，依据废水中的组成特性，适当调节废水的pH值，以便中和热解气体中的酸性气体，从而达到洗脱去除有害气体的目的，洗脱除杂后的热解气体属于清洁燃料，从洗脱器出来后直接进入燃烧换热器，在燃烧器中直接燃烧，燃烧产生的高温气体直接进入换热器与来自蒸发器的冷凝水间壁换热，回收热量，并生产回用于蒸发器的约150-200℃的蒸汽，实现能量循环利用；换热后产生约120-150℃的尾气进入净化器，净化后的干净气体通过引风机排入烟囱；从热解碳化器出来的碳化残渣，首先经过与来自蒸发器的冷凝水进行间壁换热，产生水蒸汽回用于蒸发器的输入蒸汽热源，换热冷却后残渣用作矿物助磨剂、矿物助熔剂或化工盐，实现其资源化利用。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
(1)本发明采用“蒸发脱水+热解碳化”集成技术替代传统焚烧技术，废水处理温度大大降低，从而显著降低能耗，节约成本，易于工业化。
(2)本发明利用废水调质直接洗脱热解气体中的有害气体，并预热废水，不仅减少和避免热解气体直接燃烧有害气体产生，而且回收热解气体显热，达到节能环保双重效果。
(3)本发明将洗脱除杂后的清洁气体直接燃烧和碳化高温残渣中的热量回收，生产蒸汽直接用于废水蒸发脱水的能源，大大降低废水处理成本，实现系统节能。
(4)本发明将蒸发器产生的蒸汽冷凝水用作碳化高温残渣和挥发分燃烧间壁换热介质，实现清洁水资源循环利用，具有良好的节水节能效果。
(5)本发明将热解碳化后产生的残渣直接用于矿物助熔剂或矿物助磨剂或化工盐，实现固废的资源化利用，进而减少固废排放和降低固废处置成本。
(6)本发明采用填料扰动分散与蒸发水汽余热回收干燥脱水器+填料扰动式电加热中温绝氧碳化器，彻底解决干燥器和热解碳化器腐蚀堵塞难题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中高含盐高浓度有机废水集成治理系统的工艺流程图；
图中：1-废水泵一、2-废水泵二、3-洗脱器、4-蒸发器、5-热解碳化器、6-出渣冷却器、7-燃烧换热器、8-净化器、9-引风机、10-烟囱、11-盛渣器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种高含盐高浓度有机废水集成治理系统及方法，以解决现有技术存在的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例中的高含盐高浓度有机废水集成治理系统，如图1所示，包括废水泵一1、废水泵二2、洗脱器3、蒸发器4、热解碳化器5、出渣冷却器6、燃烧换热器7、净化器8、引风机9、烟囱10和盛渣器11；
其中，废水泵一1一端接入待处理废水，另一端通过管道与洗脱器3的入水口连接，洗脱器3的出水口通过管道与废水泵二2的进水口连接，废水泵二2的出水口通过管道与蒸发器4的进水口连接；蒸发器4的出渣口通过给料器与热解碳化器5的进料口连接，热解碳化器5的热解气出口通过管道与洗脱器3的进气口连接，洗脱器3的出气口通过管道与燃烧换热器7的进气口连接，燃烧换热器7的出气口通过管道与净化器8的进气口连接，净化器8的出气口通过管道与引风机9的进风口连接，引风机9的出风口通过管道与烟囱10的进气口连接；热解碳化器5的残渣排出口通过出渣冷却器6的入料口连接，出渣冷却器6的出渣口与盛渣器11的进渣口连接；蒸发器4的蒸汽接入口一通过管道与燃烧换热器7的出汽口连接，蒸发器4的蒸汽接入口二通过管道与出渣冷却器6的出汽口连接；蒸发器4的冷凝水排出口一通过管道与污水处理厂的进水口连接，蒸发器4的冷凝水排出口二通过管道与出渣冷却器6的进水口连接，蒸发器4的冷凝水排出口三通过管道与燃烧换热器7的进水口连接。
于本具体实施例中，洗脱器3采用直接喷淋洗脱结构，洗脱器3的结构分为三段式，上段为废水喷淋段，设置有废水喷头；中段为洗脱段，设置有气液分布筛板；下段为集水段，设置集水池。喷头固定在洗脱器3内的分布筛板上方，且通过管道与废水泵一1的出水口连接；分布筛板固定在洗脱器3的中段，起气水均匀分布作用；集水池位于分布筛板下部洗脱器3的底部，集水池的出水口通过管道与废水泵二2的进水口连接。
于本具体实施例中，蒸发器4采用发明人已公开的”一种蒸汽体内换热冷凝干燥脱水的装置及其方法“(专利号：202010237572.7)，蒸发器4内设有填料、填料扰动机构和废水蒸发产生水汽管内换热冷凝装置，废水在蒸发器3中首先与热填料接触换热，废水吸热水分蒸发后的结晶盐附着在填料表面，通过填料扰动机构使填料均匀扰动，一方面促进废水分散换热蒸发，另一方面促进填料表面结晶的废盐的拨离和脱落，使填料表面及时更新，有效解决干燥器内换热管的结晶和堵塞问题，提高干燥脱水效率；废水蒸发产生水汽直接进入蒸发器4中的换热管内，参与废水蒸发间壁换热，原位回收蒸发水汽的汽化潜热，从而降低系统能耗和成本，换热后的蒸发水以冷凝水形式从蒸发器4底部排出。
于本具体实施例中，热解碳化器5采用发明人已申请的”一种热塑化机“的主体结构，热解碳化器5内设置有球形耐高温耐磨和耐腐蚀的填料、填料扰动机构和热解气体单向排出机构。含油废盐在热解碳化器5中首先与炽热填料接触换热，含油废盐中的有机物受热分解，产生热解气体，从热解气体单向阀排出机构排出；热解碳化产生的残渣附着在填料表面，通过填料扰动机构使填料均匀扰动，一方面促进含油废盐的分散换热，另一方面促进填料表面碳化残渣的拨离和脱落，使填料表面及时更新，有效解决热解碳化器5内加热元件的结垢和堵塞问题，提高热解碳化效率；采用电加热易于及时调控热解碳化器5内的温度，使之稳定在设定温度范围内，确保温度控制在废盐热熔温度以下和有机物热分解温度以上，从根本上解决含油废盐高温热熔造成的设备腐蚀和堵塞问题。
基于上述实施例提供的高含盐高浓度有机废水集成治理系统，本发明还提供了一种高含盐高浓度有机废水集成治理方法，其实施过程为：首先调节废水pH值，使之满足洗脱去除热解气体产物中的酸性组分，然后通过废水泵一1将废水从顶部打入洗脱器3，热解气体从下部进入洗脱器3，利用废水洗脱去除热解气体中的酸性气体(如硫化氢、氯化氢等)，同时利用热解气体的余热预热废水；经洗脱器3预热后的废水通过废水泵二2直接打入蒸发器4内的换热管外的填料上，与换热管内的外部输入蒸汽进行间壁换热，废水吸热蒸发产生蒸发水汽，该蒸发水汽在蒸发器4中进入换热管内，参与废水蒸发换热，换热后的蒸发水汽最终以95-98℃的冷凝水形式排出蒸发器4，回用于污水处理系统二次处理；外部输入蒸汽在蒸发器4中换热后，以95-98℃的冷凝水形式单独排出蒸发器4，该冷凝水回用于洗脱后的热解气体燃烧换热器7中的换热管内生产蒸汽，完成蒸汽循环利用；废水蒸发后的残渣从蒸发器4底部排出并直接进入热解碳化器5中，热解碳化器5以电加热且隔绝空气的400-500℃条件下分解残渣中的有机组分，分别得到约200-300℃的热解气体和400-500℃的碳化残渣；热解气体进入废水洗脱器3，依据酸碱中和理论，洗脱去除热解气体中的酸性气体(如硫化氢、氯化氢等)；洗脱液采用需要治理的废水，依据废水中的组成特性，适当调节废水的pH值，以便中和热解气体中的酸性气体，从而达到洗脱去除有害气体的目的，洗脱除杂后的热解气体属于清洁燃料，从洗脱器3出来后直接进入燃烧换热器7，在燃烧器中直接燃烧，燃烧产生的高温气体直接进入换热器与来自蒸发器4的冷凝水间壁换热，回收热量，并生产回用于蒸发器3的约150-200℃的蒸汽，实现能量循环利用；换热后产生约120-150℃的尾气进入净化器8，净化后的干净气体通过引风机9排入烟囱10；从热解碳化器5出来的碳化残渣进入出渣冷却器6，首先经过与来自蒸发器4的冷凝水进行间壁换热，产生水蒸汽回用于蒸发器4的输入蒸汽热源，换热冷却后残渣进入盛渣器11，用作矿物助磨剂、矿物助熔剂或化工盐，实现其资源化利用。
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种高含盐高浓度有机废水集成治理系统，其特征在于：包括废水泵一、废水泵二、洗脱器、蒸发器、热解碳化器、出渣冷却器、燃烧换热器、净化器、引风机和烟囱；
其中，废水泵一的进水端接入待处理废水，另一端通过管道与所述洗脱器的入水口连接，所述洗脱器的出水口通过管道与所述废水泵二的进水口连接，所述废水泵二的出水口通过管道与所述蒸发器的进水口连接；所述蒸发器的出渣口通过给料器与所述热解碳化器的进料口连接，所述热解碳化器的热解气出口通过管道与所述洗脱器的进气口连接，所述洗脱器的出气口通过管道与所述燃烧换热器的进气口连接，所述燃烧换热器的出气口通过管道与所述净化器的进气口连接，所述净化器的出气口通过管道与所述引风机的进气口连接，所述引风机的出气口通过管道与所述烟囱的进气口连接；所述热解碳化器的残渣排出口通过出渣冷却器的入料口连接，出渣冷却器的出渣口与盛渣器的进渣口连接；所述蒸发器的蒸汽接入口一通过管道与所述燃烧换热器的出汽口连接，所述蒸发器蒸汽接入口二通过管道与所述出渣冷却器的出汽口连接；所述蒸发器的冷凝水排出口一通过管道与污水处理厂的进水口连接，所述蒸发器的冷凝水排出口二通过管道与所述出渣冷却器的进水口连接，所述蒸发器的冷凝水排出口三通过管道与所述燃烧换热器的进水口连接。
2.根据权利要求1所述的高含盐高浓度有机废水集成治理系统，其特征在于：所述洗脱器采用直接喷淋洗脱结构，洗脱器结构分为三段式，上段为废水喷淋段，设置有废水喷头；中段为洗脱段，设置有气液分布筛板；下段为集水段，设置集水池；所述喷头固定在所述洗脱器内的分布筛板上方，且通过管道与所述废水泵一的出水口连接；所述分布筛板固定在所述洗脱器的中段，起气水均匀分布作用；所述集水池位于所述分布筛板下部洗脱器的底部，集水池的出水口通过管道与所述废水泵二的进水口连接。
3.一种高含盐高浓度有机废水集成治理方法，基于权利要求1-2任一项所述高含盐高浓度有机废水集成治理系统，其特征在于：首先调节废水pH值，使之满足洗脱去除热解气体产物中的酸性组分，然后将废水从顶部进入洗脱器，热解气体从下部进入洗脱器，利用废水洗脱去除热解气体中的酸性气体，同时利用热解气体的余热预热废水；经洗脱器预热后的废水直接进入蒸发器管外，与管内外部输入蒸汽进行间壁换热，废水吸热蒸发产生蒸发水汽，该蒸发水汽在蒸发器中进入换热管内，参与废水蒸发换热，换热后的蒸发水汽最终以95-98℃的冷凝水形式排出蒸发器，回用于污水处理系统二次处理；外部输入蒸汽在蒸发器中换热后，以95-98℃的冷凝水形式单独排出蒸发器，该冷凝水回用于洗脱后的热解气体燃烧换热管生产蒸汽，完成蒸汽循环利用；废水蒸发后的残渣从蒸发器底部排出并直接进入热解碳化器中，热解碳化器以电加热且隔绝空气的400-500℃条件下分解残渣中的有机组分，分别得到约200-300℃的热解气体和400-500℃的碳化残渣；热解气体进入废水洗脱器，依据酸碱中和理论，洗脱去除热解气体中的酸性气体；洗脱液采用需要治理的废水，依据废水中的组成特性，适当调节废水的pH值，以便中和热解气体中的酸性气体，从而达到洗脱去除有害气体的目的，洗脱除杂后的热解气体属于清洁燃料，从洗脱器出来后直接进入燃烧换热器，在燃烧器中直接燃烧，燃烧产生的高温气体直接进入换热器与来自蒸发器的冷凝水间壁换热，回收热量，并生产回用于蒸发器的150-200℃的蒸汽，实现能量循环利用；换热后约120-150℃的尾气进入净化器，净化后的干净气体通过引风机排入烟囱；从热解碳化器出来的碳化残渣，首先经过与来自蒸发器的冷凝水进行间壁换热，产生水蒸汽回用于蒸发器的输入蒸汽热源，换热冷却后残渣用作矿物助磨剂、矿物助熔剂或化工盐，实现其资源化利用。
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