CN117886431A - 一种超微细气泡技术联合mvr系统的废液处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超微细气泡技术联合MVR系统的废液处理工艺，包括收集废液；将废液输送至氧化池进行超微细气泡氧化处理；臭氧超微细气泡在废液中产生羟基自由基，对废液池中的大分子有机污染物断链形成小分子有机物，同时破坏有机污染物中的显色官能团分子结构；氧化处理后的废液导入MVR多效蒸发系统进行处理，系统内的废液被加热生成蒸汽，蒸汽被压缩增压升温为高压气体，同时得到蒸发剩余物废盐；高压气体作为再生热源回用于废液的热传递和蒸发，同时自身冷却成冷凝水，废盐达到资源化回收标准。其优点在于：运行成本低，无需额外投药，降解了废液中污染物的同时，实现了废盐的资源化，也解决了高盐废液蒸盐过程中的结焦问题。
Description
技术领域
本发明涉及废液处理以及废盐资源化技术领域，具体地说是一种超微细气泡技术联合MVR系统的废液处理工艺。
背景技术
高盐废液的处理一直是各类精细化工企业，尤其是农化、医药化工头疼的问题，这类废液具有盐分高、COD高、色度高、难处理等特点。处理这类废液必须将水中的盐尽可能去除，现有技术中通常使用蒸发冷凝后再二次处理的技术，实际应用中，由于废液中含有大量大分子有机物，蒸发浓缩过程中，大分子有机物容易在设备中聚集形成高含水量的熔融态粘液造成设备结焦、粘壁，从而造成蒸发的能效下降以及堵塞热交换器的列管，且随着高沸点大分子有机物聚集，废液的沸点会升高，处理难度以及能耗会进一步增加，导致运行成本的提高，同时会造成出水难以达到设计要求。
由于蒸盐废液所含大分子有机物质粘度大且在分子聚合效应下，常规pac和pam组合工艺处理对粘性有机物质毫无效果。直接用生化法、物化法无法处理，传统处理方法普遍采用臭氧催化氧化、芬顿法、湿法氧化、电化学法等高级氧化技术。但是这些技术大多都需要引入新的盐或催化剂，导致产生更多的危废，大幅增加处理成本。如臭氧催化氧化技术中需要引入催化剂，但催化剂在高盐环境下容易粉化失活导致产生更多危废需频繁更换。又如芬顿法中，会产生大量氢氧化铁增加蒸发器的负担引起堵塞，增加处理成本。又如电化学法中，会产生氯气等有毒气体产生安全隐患，影响生产安全。蒸盐废液所含大分子有机物质也是现有蒸发处理高盐废液时，容易出现结焦问题的主要原因。
现有处理工艺在蒸发后得到的是混合大量高色度有机物的熔融态粘液，只能当作危废进行处理，造成了资源的浪费。
申请号为CN201810650833.0名称为“一种蒸盐脱胶剂及其制备方法”的专利申请公开了一种去除蒸盐废液中粘性有机物质的方法：使用蒸盐脱胶剂，通过添加对大多数聚合物及共聚物有较好溶解性的甲缩醛,能够将不溶于水或微溶于水的高分子有机物絮凝沉淀，避免结焦,解决原水及蒸盐母液中胶体质去除问题。但是，其需要额外投加蒸盐脱胶剂，增加了处理成本的同时带入了二次污染，增加了后续处理难度；另外，所产生的絮凝沉淀成为危废，需要额外处理，会导致成本的大幅度增加。
发明内容
本发明之目的是弥补上述之不足，向社会公开一种超微细气泡技术联合MVR系统的废液处理工艺，其工艺过程合理，运行成本低，无需额外投药，降解了废液中污染物的同时，实现了废盐的资源化，也从根本上解决了高盐废液蒸盐过程中的结焦问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种超微细气泡技术联合MVR系统的废液处理工艺，包括以下步骤：
步骤一、收集废液；
步骤二、将步骤一中收集的废液输送至氧化池进行超微细气泡氧化处理，所述的氧化池中设置有超微细气泡发生器，超微细气泡发生器入口与循环泵相连，发生器出口开放在废液中，超微细气泡发生器进气口与分支器的第一端口相连，分支器的第二端口与臭氧机相连，分支器的第三端口与大气相通；打开循环泵，废液从氧化池中被泵入超微细气泡发生器，臭氧机产生的臭氧混合空气被吸入超微细气泡发生器内部形成臭氧超微细气泡，臭氧超微细气泡从超微细气泡发生器出口进入氧化池中；
步骤三、臭氧超微细气泡在废液中产生羟基自由基，通过羟基自由基对废液池中的大分子有机污染物进行断链使其转变为小分子有机物，同时破坏有机污染物中的显色官能团分子结构，部分小分子有机物继续与羟基自由基反应分解矿化成二氧化碳和水；
步骤四、经臭氧超微细气泡氧化处理后的废液导入MVR多效蒸发系统进行处理，系统内的废液被加热生成蒸汽，蒸汽在通过蒸汽压缩机时，被压缩增压升温为高压气体，同时得到蒸发剩余物废盐；
步骤五、高压气体作为再生热源而循环应用于对废液的热传递和蒸发，同时自身在传热过程中迅速冷却，成为可排放的废液或资源回收利用的冷凝水，废盐达到资源化回收标准。
作为改进，所述的臭氧在超微细气泡发生器内经水流文丘里效应和水流回旋切割形成臭氧超微细气泡。
作为改进，臭氧超微细气泡的粒径小于1000nm。
作为改进，所述的废盐可回用或者售卖。
本发明与现有技术相比的优点是：
(1)本发明的废液处理工艺，通过臭氧超微细气泡降解废液中的大分子有机物质，从根本上解决高盐废液蒸盐过程中的结焦问题。
(2)臭氧超微细气泡产生的羟基自由基具备极强的氧化能力，能够氧化降解废液中的显色基团，可将废液脱色，使后续MVR系统蒸盐产物洁净，实现蒸盐产物资源化再利用，节约企业危废处理成本。
(3)废液处理工艺可降低COD的同时提高可生化性，由于蒸盐废水含有较高浓度可溶性无机盐、难降解有机物及油类等物质，直接用生化法、物化法无法处理。本发明利用臭氧超微细气泡产生大量羟基自由基，羟基自由基的强氧化能力可以将水中的大分子有机物质断链成小分子物质，同时部分小分子有机物继续与羟基自由基反应矿化变成水和二氧化碳，降低COD，在蒸发浓缩过程中小分子有机物更容易被蒸汽带走，后续处理蒸发冷凝液时，可提高废液的可生化性。
(4)降低MVR系统能耗提高运行效率，废液蒸发过程中，水分逐渐蒸发，有机物浓度升高，导致沸点升高，同时大量有机物在设备中聚集造成粘壁、结焦、堵塞等问题，导致设备处理能力下降能耗升高。本发明利用臭氧超微细气泡产生大量羟基自由基，羟基自由基的强氧化能力可以将水中的大分子有机物质断链成小分子物质，同时部分小分子有机物继续与羟基自由基反应矿化变成水和二氧化碳，在蒸发浓缩过程中小分子有机物更容易被蒸汽带走，减少粘壁、结焦问题的发生，降低MVR系统能耗提高运行效率，同时，处理过程中超微细气泡发生器不易堵塞。
(5)本发明的废液处理工艺，无需额外添加药剂，处理工艺简单，回收的结晶物质可直接利用，大大节约了企业废液处理成本。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明实验例一处理结果对比图；
图3是本发明实验例二处理结果对比图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明：
如图1所示，一种超微细气泡技术联合MVR系统的废液处理工艺，包括以下步骤：
步骤一、收集废液。
步骤二、将步骤一中收集的废液输送至氧化池进行超微细气泡氧化处理，所述的氧化池中设置有超微细气泡发生器，超微细气泡发生器入口与循环泵相连，发生器出口开放在废液中，超微细气泡发生器进气口与分支器的第一端口相连，分支器的第二端口与臭氧机相连，分支器的第三端口与大气相通；打开循环泵，废液从氧化池中被泵入超微细气泡发生器，臭氧机产生的臭氧混合空气被吸入超微细气泡发生器内部形成臭氧超微细气泡，臭氧超微细气泡从超微细气泡发生器出口进入氧化池中。
超微细气泡发生器内部采用能形成回旋切割流的设计，废液通过发生器时，经过加压、减压、再加压的过程，产生局部的真空以及高速回旋流；臭氧机产生的臭氧混合空气被吸入超微细气泡发生器内部，在超微细气泡发生器内经水流文丘里效应和水流回旋切割，被加压、减压、再加压后，再被高速回旋流剪切，形成粒径小于1000nm臭氧超微细气泡，最终从超微细气泡发生器出口进入氧化池中。
步骤三、粒径1000nm以下臭氧超微细气泡在废液中产生羟基自由基(·OH)，通过羟基自由基对废液池中的大分子有机污染物进行断链使其转变为小分子有机物，部分小分子有机物继续与羟基自由基反应分解矿化成二氧化碳和水，降低COD指标，同时，有机污染物中的显色官能团分子结构被破坏，废液颜色由高色度被降解为透明无色。由于大分子有机污染物被断裂成小分子有机物，在蒸发浓缩过程中小分子有机物更容易被蒸汽带走，后续处理蒸发冷凝液时，可提高废液的可生化性。这里，羟基自由基(·OH)的产生主要包括以下两个过程：第一，粒径1000nm以下臭氧超微细气泡在废液中缩小破裂产生羟基自由基(·OH)；第二，臭氧超微细气泡在气液界面富集大量氢氧根离子(OH-)，促进气泡内的臭氧分子发生链式反应，产生更多羟基自由基(·OH)。
步骤四、经臭氧超微细气泡氧化处理后的废液导入MVR多效蒸发系统进行处理，系统内的废液被加热生成蒸汽，蒸汽在通过蒸汽压缩机时，被压缩增压升温为高压气体，同时得到蒸发剩余物废盐。
步骤五、高压气体作为再生热源而循环应用于对废液的热传递和蒸发，同时自身在传热过程中迅速冷却，成为可排放的废液或资源回收利用的冷凝水，废盐达到资源化回收标准，可回用或者售卖。因废液中的大分子有机物已经在前端被臭氧超微细气泡降解，在蒸发浓缩过程中小分子有机物更容易被蒸汽带走，因此蒸发过程中不存在结焦问题，即从根本上解决了高盐废液蒸盐过程中的结焦问题，同时使得蒸发剩余废盐干净无色，能够达到资源化回收的标准。
本发明的废液处理工艺，将超微细气泡技术(超微细气泡技术为现有技术)引入MVR系统中，通过超微细气泡耦合臭氧处理蒸盐废液中的大分子有机物质，臭氧经超微细气泡发生器产生超微细气泡形式引入，利用臭氧超微细气泡产生大量羟基自由基，超微细气泡是一种肉眼不可见，粒径小于1000nm的微小气泡，在水中会产生超高温超高压极限反应场，超微细气泡在水中压坏缩小并最终消失，并产生大量羟基自由基，使用臭氧做为气源则可使这一过程产生更多的羟基自由基，从而进一步提升处理效果。羟基自由基的强氧化能力可以将水中的大分子有机物质断链成小分子物质，同时具有一定的脱色能力，从根本上解决高盐废液蒸盐过程中的结焦问题，最终达到蒸盐产物干净的目的，使得废盐达到资源化回收的标准，大大降低了危废处理成本。系统运行过程中，超微细气泡发生器不易堵塞，能够保持长期稳定运行。
实验例一：
某医药公司处理前的废液，此废液中含有较高浓度可溶性无机盐、难降解有机物等物质，蒸发后的产物带有大量有机物粘性大不利于重新利用。
(1)实验方法：
收集处理前的废液，100L装桶，使用臭氧超微细气泡进行预处理后，再引入MVR系统。
臭氧量：20g/h，处理6小时，每小时取一个样品，并检测和记录COD数据和蒸盐现象。
(2)实验数据
| 时间(h) | 臭氧用量(g) | pH | CODcr(mg/L) |
| 0 | 0 | 10.17 | 216700 |
| 1 | 20 | 10.22 | 214200 |
| 2 | 40 | 10.23 | 212200 |
| 3 | 60 | 10.22 | 209900 |
| 4 | 80 | 10.23 | 207300 |
| 5 | 100 | 10.22 | 205400 |
| 6 | 120 | 10.21 | 203200 |
从实验数据中可以看出，该废液经过臭氧超微细气泡处理后，COD下降。原理分析：臭氧超微细气泡在水中压缩破灭会产生羟基自由基，羟基自由基的强氧化能力可以将水中的大分子有机物质断链成小分子物质还能矿化大部分有机物质，从而降低COD。
实验处理结果对比图如图2所示，蒸发后的产物由黄色粘稠逐渐变为白色细密状态。原理分析：超微细气泡产生的羟基自由基，在断链的同时还能进行脱色，使蒸发后的产物变白且不粘，方便产物的回收再利用。
实验例二：
某医药公司废液，此废液中含有较高浓度难降解有机物且色度高。
(1)实验方法：
收集上述废液50L装桶，使用臭氧超微细气泡进行预处理后，再引入MVR系统；臭氧超微细气泡的产生方法同实验例一。
臭氧量10g/h，6h后提高至30g/h，共处理14h。每小时取一个样品，并检测和记录COD和色度数据。
(2)实验数据：
| 实验时间(h) | 臭氧用量(g) | pH | CODcr(mg/L) | 色度(倍) |
| 0 | 0 | 4.68 | 45300 | 22780 |
| 1 | 10 | 4.32 | 44300 | 18910 |
| 2 | 20 | 4.27 | 44390 | 16360 |
| 3 | 30 | 4.28 | 41230 | 13930 |
| 4 | 40 | 4.25 | 41380 | 13270 |
| 5 | 50 | 4.20 | 39580 | 12820 |
| 6 | 80 | 3.99 | 37620 | 9511 |
| 7 | 110 | 4.01 | 36270 | 6414 |
| 8 | 140 | 4.12 | 34010 | 3539 |
| 9 | 170 | 4.01 | 32650 | 1659 |
| 10 | 200 | 3.95 | 29790 | 1106 |
| 11 | 230 | 3.92 | 29890 | 885 |
| 12 | 260 | 3.90 | 28740 | 553 |
| 13 | 290 | 3.89 | 28290 | 553 |
| 14 | 320 | 3.87 | 27690 | 553 |
每一小时取样做记录，实验处理结果对比图如图3所示，处理后的废液颜色由深变浅，从上表实验数据可以看出处理后的废液的COD明显降低，通过本发明的处理工艺，可以在降低COD的同时有效降低其色度。原理分析：超微细气泡产生的羟基自由基具有强氧化能力，可以将废液中大分子有机物质断链成小分子物质还能进一步矿化大部分有机物质，降低COD，同时还具有显著的脱色效果。
实验例三：
某公司的蒸发除盐后浓缩废液，由于MVR系统无法去除浓缩废液中的COD，导致其出水COD过高，难处理。
(1)实验方法：
收集上述废液50L装桶，使用臭氧超微细气泡进行预处理后，再引入MVR系统；臭氧超微细气泡的产生方法同实验例一。
臭氧量20g/h，处理3h。每小时取一个样品，并检测和记录COD和BOD5数据。
(2)实验数据：
| 实验时间(h) | 臭氧累计用量(g) | pH | CODcr(mg/L) | BOD5(mg/L) | B/C |
| 0 | 0 | 9.59 | 12715 | 1670 | 0.13 |
| 1 | 20 | 9.53 | 13015 | 3730 | 0.29 |
| 2 | 40 | 9.58 | 11290 | 5910 | 0.52 |
| 3 | 60 | 9.56 | 10760 | 5420 | 0.50 |
从上表的实验数据可知，通过超微细气泡+臭氧对该废液进行预处理后再引入MVR系统，可以达到同时具有降低COD和提高BOD5的效果。原理分析：超微细气泡产生的羟基自由基具有强氧化能力，可以将废液中大分子有机物质断链成小分子物质，从而提高废液可生化性，有利于后续生化处理。
如图1所示，本发明的废液处理工艺，处理工艺、设备简单，投建成本低，处理过程无需额外投加药剂，MVR系统重的高压气体作为再生热源而循环应用于对废液的热传递和蒸发，同时自身在传热过程中迅速冷却，成为可排放的废液或资源回收利用的冷凝水，回收的结晶物质可直接资源化再利用(回用或者售卖)，危废处理成本大大降低。本发明利用臭氧超微细气泡产生的羟基自由基将大分子有机物质断链成小分子物质，使之更容易被去除，废液蒸发结晶后的产物品质得到明显改观，不再粘黏。可延长停机清理加热器、蒸发器的周期，大大节省开停机及检验费用。利用羟基自由基的氧化、脱色能力将废液脱色；臭氧超微细气泡产生的羟基自由基具备极强的氧化能力，能够氧化水中的显色基团，具有一定的脱色能力，可将废液脱色，使蒸盐产物变干净，使其可做为副产物再利用，实现了废盐的资源化，节约企业危废处理成本。
另外，由于蒸盐废液含有较高浓度可溶性无机盐、难降解有机物及油类等物质，直接用生化法/物化法处理运行成本高，也难以达到预期的净化效果。本发明利用臭氧超微细气泡产生大量羟基自由基，羟基自由基的强氧化能力可以将水中的大分子有机物质断链成小分子物质，降低COD，提高废液可生化性，达到降低COD同时提高可生化性的目的。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种超微细气泡技术联合MVR系统的废液处理工艺，其特征是：包括以下步骤：
步骤一、收集废液；
步骤二、将步骤一中收集的废液输送至氧化池进行超微细气泡氧化处理，所述的氧化池中设置有超微细气泡发生器，超微细气泡发生器入口与循环泵相连，发生器出口开放在废液中，超微细气泡发生器进气口与分支器的第一端口相连，分支器的第二端口与臭氧机相连，分支器的第三端口与大气相通；打开循环泵，废液从氧化池中被泵入超微细气泡发生器，臭氧机产生的臭氧混合空气被吸入超微细气泡发生器内部形成臭氧超微细气泡，臭氧超微细气泡从超微细气泡发生器出口进入氧化池中；
步骤三、臭氧超微细气泡在废液中产生羟基自由基，通过羟基自由基对废液池中的大分子有机污染物进行断链使其转变为小分子有机物，同时破坏有机污染物中的显色官能团分子结构，部分小分子有机物继续与羟基自由基反应分解矿化成二氧化碳和水；
步骤四、经臭氧超微细气泡氧化处理后的废液导入MVR多效蒸发系统进行处理，系统内的废液被加热生成蒸汽，蒸汽在通过蒸汽压缩机时，被压缩增压升温为高压气体，同时得到蒸发剩余物废盐；
步骤五、高压气体作为再生热源而循环应用于对废液的热传递和蒸发，同时自身在传热过程中迅速冷却，成为可排放的废液或资源回收利用的冷凝水，废盐达到资源化回收标准。
2.根据权利要求1所述的一种超微细气泡技术联合MVR系统的废液处理工艺，其特征是：所述的臭氧在超微细气泡发生器内经水流文丘里效应和水流回旋切割形成臭氧超微细气泡。
3.根据权利要求1所述的一种超微细气泡技术联合MVR系统的废液处理工艺，其特征是：臭氧超微细气泡的粒径小于1000nm。
4.根据权利要求1所述的一种超微细气泡技术联合MVR系统的废液处理工艺，其特征是：所述的废盐可回用或者售卖。
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