CN205368008U - 一种高含酚废水的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高含酚废水的处理系统，包括：pH调节单元、加热单元、膜蒸馏单元、蒸发结晶单元和冷凝单元；所述pH调节单元的入口通入高含酚废水；所述加热单元的入口与pH调节单元的出口相连；所述膜蒸馏单元的入口与加热单元的出口相连，出口分别与蒸发结晶单元和冷凝单元相连；所述蒸发结晶单元的入口与膜蒸馏单元相连，出口与冷凝单元相连。本实用新型的系统采用模块化设计，结构紧凑，占地面积小，经济高效，且各装置配合完美，可实现安全、稳定、可靠的运行。

Description

一种高含酚废水的处理系统

技术领域

本实用新型涉及属于废水处理技术领域，尤其是一种新的高含酚废水的处理系统。

背景技术

含酚废水是指纺织、石油化工、塑料、树脂等工业生产中产生的含有酚类有机物的废水，是常见的工业废水之一。根据所含污染物的性质分为挥发性含酚废水和非挥发性含酚废水。根据所含污染物的浓度分为低浓度含酚废水和高浓度含酚废水，通常酚含量大于100mg/L的废水为高浓度含酚废水。

高浓度含酚废水又称为高含酚废水。目前，针对高含酚废水的处理方法主要有微生物降解法、萃取法、活性炭吸附法、化学氧化法等。它们分别具有以下优缺点：

1、微生物降解法主要适用于低浓度含酚废水。这是因为高含酚废水中的苯酚及其衍生物对微生物具有毒害作用，微生物的生物活性受影响很大，导致微生物难以降解酚类有机物，此外微生物降解法使用的设备存在占地面积大、运行稳定性差的缺点。

2、萃取法对高含酚废水的处理效果较好，但需要进行多次的萃取及反萃取才能完成处理，工艺过程十分复杂，难以大面积推广。

3、活性炭吸附法由于使用的活性炭本身具有良好的吸附有机物性能，在高含酚废水中也有较好的处理效果，但活性炭存在易饱和、解析困难、再生成本高、导致二次污染的缺点，通常用于废水处理系统的后端提标。

4、化学氧化法是利用具有强氧化性的化学药剂来分解高含酚废水中的酚类化合物，而化学药剂的成本较高，且易造成二次污染。

因此，现有的高含酚废水的处理方法存在处理难度大或处理成本高的问题，需要一种简单且成本低的处理高含酚废水的系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高含酚废水的处理系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下内容：

一种高含酚废水的处理系统，包括：pH调节单元、加热单元、膜蒸馏单元、蒸发结晶单元和冷凝单元；

所述pH调节单元的入口通入高含酚废水；

所述加热单元的入口与pH调节单元的出口相连；

所述膜蒸馏单元的入口与加热单元的出口相连，出口分别与蒸发结晶单元和冷凝单元相连；

所述蒸发结晶单元的入口与膜蒸馏单元相连，出口与冷凝单元相连。

所述pH调节单元用来调节高含酚废水的pH值；所述加热单元用来加热含酚盐废水得到预加热废水；所述膜蒸馏单元用来将预加热废水进行膜蒸馏得到水蒸汽和一次浓缩液；所述蒸发结晶单元用来将一次浓缩液进行蒸发结晶处理得到水蒸汽和结晶粗酚盐；所述冷凝单元用来将水蒸汽进行冷凝得到冷凝水。

进一步地，所述系统还包括过滤单元；所述过滤单元的入口与加热单元的出口相连，膜蒸馏单元的入口与过滤单元的出口相连，用来对预加热废水进行过滤。过滤单元可以是与膜蒸馏单元设置成一体，也可以是单独设置，只要满足能将预加热废水进行过滤即可。

优选地，所述过滤单元为保安过滤器。更优选地，滤芯过滤规格为0.5-10μm。

进一步地，所述系统还包括高含酚废水调匀单元；所述高含酚废水调匀单元内设有搅拌机；所述高含酚废水调匀单元的入口通入高含酚废水，pH调节单元的入口与高含酚废水调匀单元的出口相连。这是因为高含酚废水的水质在实际生产中有一定波动，为了保证系统连续、稳定运行，设置调匀单元来将高含酚废水调匀。

进一步地，所述pH调节单元内设有搅拌机和pH值在线监测单元。通过向高含酚废水中加入强碱来调节高含酚废水的pH值，搅拌机用来将强碱和高含酚废水充分接触，pH值在线监测单元用来监控高含酚废水的pH值。

进一步地，所述pH调节单元还与强碱加料单元相连；所述强碱加料单元包括储碱罐和加料泵，加料泵与pH调节单元相连。储碱罐用来储存强碱，加药泵用来将强碱加入到pH调节单元内。

进一步地，所述膜蒸馏单元包括蒸馏膜和空压机。

进一步地，所述蒸发结晶单元为多效蒸发器。

进一步地，所述系统还包括结晶粗酚盐回收单元；所述粗酚盐回收单元与蒸发结晶单元的出口相连。

进一步地，所述系统还包括冷凝水回用单元；所述冷凝水回用单元与冷凝单元的出口相连。

该系统能有效地处理高含酚废水并实现零排放目的。

本实用新型对利用该系统处理高含酚废水的方法进行说明，该方法包括以下步骤：

包括以下步骤：

1)向高含酚废水中加入强碱，得到含酚盐废水；

2)将步骤1)得到的含酚盐废水加热，得到预加热废水；

3)将步骤2)得到的预加热废水进行膜蒸馏，得到水蒸汽和一次浓缩液；

4)将步骤3)得到的一次浓缩液进行蒸发结晶处理，得到水蒸汽和结晶粗酚盐，回收得到的结晶粗酚盐；

其中，步骤3)和步骤4)得到的水蒸汽进行冷凝，得到冷凝水，冷凝水进行回用，完成对高含酚废水的处理。

通常，在实际生产中，高含酚废水的水质有一定波动。首先利用废水储池收集高含酚废水，并利用搅拌机对其进行调匀，以保证系统连续运行的稳定性。

步骤1)中，强碱是能够使高含酚废水中的酚类化合物转化为酚盐的试剂。加入强碱将高含酚废水的pH值调整为9-12，酚类化合物转化为酚盐。pH值由pH在线监测系统监控。优选地，所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾等。酚盐的热稳定性更好，避免在后续的膜蒸馏过程中随水蒸汽透过膜。

步骤2)中，将得到的含酚盐废水加热到50-70℃，是为了提高废水的水蒸汽的含量，在废水中形成一定的蒸汽压。

进一步地，所述方法还包括将预加热废水进行过滤，之后再进行膜蒸馏。优选地，所述过滤采用保安过滤器。更优选地，滤芯过滤规格为0.5-10μm。

步骤3)中所使用膜蒸馏的膜设备的运营成本低，利于控制成本。且操作压力较低，能够在保证回用水质的同时极大地减少运行费用和动力需求，且水的回用率远高于传统工艺中的水的回用率。

进一步地，步骤3)中，所述膜蒸馏中使用中空疏水膜作为蒸馏膜。这种中空疏水膜允许气态分子透过，而液态分子不能透过。预加热废水通路为膜外侧，空气通路为膜内侧；有机物及盐分被截留在一次浓缩液中，而清洁水以水蒸汽的形式透过蒸馏膜，水蒸汽由空气吹脱。

优选地，步骤3)中，所述膜蒸馏中，预加热废水的蒸发率≥90％。

优选地，空气由空压机提供，在蒸馏膜内外侧与预加热废水形成逆流，提高水蒸汽的透过率。

优选地，控制条件为：蒸馏膜外侧压力大于膜内侧压力，压差≤0.1MPa。在此条件下时，可以保护蒸馏膜的长期有效性，采用这种低压操作的方式使得膜表面的污染和结垢少，膜稳定性极高，使用寿命可达3年以上。

步骤4)中，使用多效蒸发器将一次浓缩液进行蒸发结晶处理。

本方法适用于酚含量>100mg/L的废水。本方法采用强碱将高含酚废水中的酚类化合物转化为酚盐，利用运营成本低的膜设备进行膜蒸馏，膜蒸馏设备产生的一次浓缩液进一步利用多效蒸发器进行浓缩结晶，利用冷凝器冷却过程中产生的水蒸汽，最终得到冷凝水和结晶粗酚盐。通过试验发现，该处理方法得到的冷凝水可直接回用，结晶粗酚盐可回收，达到了零排放的目的。

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的系统采用模块化设计，结构紧凑，占地面积小，经济高效，且各装置配合完美，可实现安全、稳定、可靠的运行。

2、使用本实用新型的系统处理高含酚废水时，工艺简洁、操作简便，通过各步骤的相互配合，实现了高含酚废水处理的零排放。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的系统的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例对本实用新型做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

实施例

如图1所示，是本实用新型的处理系统的示意图。该系统包括：

高含酚废水调匀单元1，内设有搅拌机，用来储存并调匀高含酚废水；

pH调节单元2，内设有搅拌机和pH值在线监测单元，与高含酚废水调匀单元1相连，用来调节高含酚废水的pH值；强碱加料单元10与pH调节单元2相连，用于向pH调节单元2中加入强碱。强碱加料单元10包括储碱罐11和加药泵12；储碱罐11用来存放强碱，加药泵12用来向pH调节单元2中加入强碱；

加热单元3，与pH调节单元2相连，用来加热含酚盐废水得到预加热废水；

过滤单元7；与加热单元3相连，用来对预加热废水进行过滤；

膜蒸馏单元4，包括膜系统和空压机，与过滤单元7相连，用来将预加热废水进行膜蒸馏得到水蒸汽和一次浓缩液；

蒸发结晶单元5，与膜蒸馏单元4相连，用来将一次浓缩液进行蒸发结晶处理得到水蒸汽和结晶粗酚盐；

冷凝单元6，与膜蒸馏单元4和蒸发结晶单元5相连，用来将水蒸汽进行冷凝得到冷凝水；

结晶粗酚盐回收单元8，与蒸发结晶单元5相连，用来收集结晶粗酚盐；和

冷凝水回用单元9，与冷凝单元6相连，用来收集冷凝水。

本系统各单元通过管道进行连接。相对于现有的其他处理工艺或装置，本实用新型的系统构造简单，能够有效降低高含酚废水处理成本。

利用该系统处理高含酚废水的方法，包括以下步骤：

S1，在生产中，高含酚废水的水质有一定波动，为保证系统连续运行的稳定性，利用通常在废水储池中收集高含酚废水，并用搅拌机进行调匀。

S2，向高含酚废水中投加NaOH，调节pH值为9-12，将酚类化合物转化为酚盐，得到含酚盐废水。酚盐在废水中更稳定，在膜蒸馏及蒸发结晶过程中不易进入水蒸汽。

S3，将S2的含酚盐废水加热至50-70℃，得到预加热废水。此温度主要考虑到水蒸汽含量以及蒸馏膜的耐温性(提高废水水蒸汽的含量)。

S4，对S3的预加热废水进行过滤，滤芯过滤规格为0.5-10μm；

S5，利用中空疏水性蒸馏膜对经过滤的预加热废水进行膜蒸馏，得到水蒸汽和一次浓缩液。废水通路为膜外侧，空气通路为膜内侧，气源利用空压机提供。为保证膜的质量，设计膜外侧压力大于内侧压力，压力差≤0.1MPa。水蒸汽随着空气进入冷凝单元中进行冷凝。膜蒸馏阶段，废水蒸发率≥90％。一次浓缩液进行收集，进行蒸发结晶。

S6，蒸发结晶，将S5膜蒸馏产生的一次浓缩液在进一步蒸发浓缩、结晶，得到水蒸汽和结晶粗酚盐。结晶粗酚盐可回收，水蒸汽进入冷凝单元中进行冷凝。

S7，将经冷凝的水蒸汽得到的冷凝水进行回用。

以江苏某化工企业的高含酚废水为例。该企业高含酚废水产水量为24t/d，pH为7.13，电导率：365μs/cm，CODcr为55000mg/L；主要污染物为酚类化合物。综合考虑该废水水质情况，酚类化合物含量＞1000mg/L。采用常规的生化处理难以处理。若直接利用多效蒸发器进行蒸发结晶，其投资成本、运营成本较高。

将工业高含酚废水经提升泵流入废水储池，通过搅拌的方式进行混合调匀。开启加药泵，向高含酚废水中加入NaOH，调节废水pH值为9-12。将调节pH值后的废水进行加热，加热装置的设计量为1.5t/h，加热至50-70℃。预加热后的废水经过保安过滤器进行过滤，滤芯过滤规格为0.5-10μm。过滤后的废水进入膜蒸馏单元，膜内外侧分别逆向流通废水和空气，控制废水处理量为1.5t/h，空气通路为膜内侧，废水通路为膜外侧，要求膜外侧压力大于内侧压力，压力差≤0.1MPa。经过两级膜蒸馏，废水减重至1/20。5％一次浓缩液流入蒸发结晶单元，进行浓缩结晶。结晶酚盐收集回收，可作为化工原料。膜蒸馏单元及蒸发结晶单元产生的水蒸汽进入冷凝单元进行冷凝处理，产生的冷凝水可直接回用。最终达到零排放的目的。

经测试，冷凝水的水质达到了《城市污水再生利用工业用水水质标准》(GB/T19923-2005)要求。冷凝水可以回用到生产工艺、循环水补水中或纯水制造的水源等。

可见，本实用新型的系统采用模块化设计，结构紧凑，占地面积小，经济高效，且各装置配合完美，可实现安全、稳定、可靠的运行。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种高含酚废水的处理系统，其特征在于，包括：pH调节单元(2)、加热单元(3)、膜蒸馏单元(4)、蒸发结晶单元(5)和冷凝单元(6)；

所述pH调节单元(2)的入口通入高含酚废水；

所述加热单元(3)的入口与pH调节单元(2)的出口相连；

所述膜蒸馏单元(4)的入口与加热单元(3)的出口相连，出口分别与蒸发结晶单元(5)和冷凝单元(6)相连；

所述蒸发结晶单元(5)的入口与膜蒸馏单元(4)相连，出口与冷凝单元(6)相连。

2.根据权利要求1所述的一种高含酚废水的处理系统，其特征在于，所述系统还包括过滤单元(7)；所述过滤单元(7)的入口与加热单元(3)的出口相连，膜蒸馏单元(4)的入口与过滤单元(7)的出口相连。

3.根据权利要求2所述的一种高含酚废水的处理系统，其特征在于，所述过滤单元(7)为保安过滤器。

4.根据权利要求2或3所述的一种高含酚废水的处理系统，其特征在于，所述过滤单元(7)的滤芯过滤规格为0.5-10μm。

5.根据权利要求1所述的一种高含酚废水的处理系统，其特征在于，所述系统还包括高含酚废水调匀单元(1)；所述高含酚废水调匀单元(1)内设有搅拌机；所述高含酚废水调匀单元(1)的入口通入高含酚废水，pH调节单元(2)的入口与高含酚废水调匀单元(1)的出口相连。

6.根据权利要求1所述的一种高含酚废水的处理系统，其特征在于，所述pH调节单元(2)内设有搅拌机和pH值在线监测单元。

7.根据权利要求1所述的一种高含酚废水的处理系统，其特征在于，所述pH调节单元(2)还与强碱加料单元(10)相连；所述强碱加料单元(10)包括储碱罐(11)和加料泵(12)，加料泵(12)与pH调节单元(2)相连。

8.根据权利要求1所述的一种高含酚废水的处理系统，其特征在于，所述膜蒸馏单元(4)包括蒸馏膜和空压机。

9.根据权利要求1所述的一种高含酚废水的处理系统，其特征在于，所述蒸发结晶单元(5)为多效蒸发器。

10.根据权利要求1所述的一种高含酚废水的处理系统，其特征在于，所述系统还包括结晶粗酚盐回收单元(8)和冷凝水回用单元(9)；所述粗酚盐回收单元(8)与蒸发结晶单元(5)的出口相连，所述冷凝水回用单元(9)与冷凝单元(6)的出口相连。