CN208814821U - 一种零排放的含硼废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种零排放的含硼废水处理装置，包括第一热交换器、沉淀结晶反应器、第二热交换器、蒸发反应器和催化氧化反应器，所述第一热交换器的回流液进水口和回流液出水口分别连通所述蒸发反应器和沉淀结晶反应器，所述沉淀结晶反应器的沉淀结晶出水口及第一热交换器的原水出水口均与第二热交换器进水管连通，第二热交换器出水管与所述蒸发反应器连通，所述蒸发反应器的回流液出口连通第一热交换器，所述蒸发反应器的蒸汽排放口经过第二热交换器连通所述催化氧化反应器，各组件紧密联系，实现循环利用，节约能耗，不产生二次污染。

Description

一种零排放的含硼废水处理装置

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，具体涉及一种零排放的含硼废水处理装置。

背景技术

硼酸是生产其他硼化物的基本原料之一，由它生产的硼化合物广泛应用于工业部门和科研单位。如冶金工业中作添加剂、助溶剂。在核电厂作为化学补偿剂，降低反应性。硼酸有防腐性，可作防腐剂，如木材防腐。还可作杀虫剂和催化剂用。在生产硼酸化合物商品及作为催化剂使用过程中，会产生不同浓度的硼酸废液。硼酸具有较强的危害性，未经处理的排放可能会污染水源、土壤，危害农作物和人畜，并很难在短时期内消除其影响。一些主要工业国家在废水排放标准中已规定硼的限值，虽然我国的国家标准尚没有限制硼的排放值，但一些部门、行业的排放水质标准规定了硼的限值。目前，废水中硼酸的去除方法有离子交换法、反渗透、单独采用氧化钙的方法，每种方法都存在一定的局限性。

离子交换法在处理核电站含硼酸废水中较为常见，但离子交换工艺的使用具有一定的局限性，其交换容量有一定的限制，当针对高浓度硼酸废水时，工程基建费用较高；再生液的用量为树脂体积的5倍，再生后需要对再生液进行二次处理，容易产生二次污染；树脂表面会有有机物溶出的情形；树脂的崩解碎片等会造成水中SS的增加。

反渗透方法在处理含硼酸废水过程中，膜表面容易结垢，使膜通量下降，从而降低处理水量，其次容易产生膜污染，维护过程较为复杂。

投加氯化钙、氧化钙等沉淀法去除废水中的硼酸，其反应pH值要求在9 以上，因此需要进行酸碱调整，操作繁琐，沉淀法产生的污泥需要外运进行二次处理，容易造成二次污染。

针对废水处理，上个世纪70年代由经济发达国家首先提出的一项综合性应用技术-零排放，即工厂的用水除蒸发等自然损失以外，全部通过各种处理在厂区内循环使用不向外排放任何废水，水循环系统中积累的盐类通过蒸发结晶以固体形式排出。因此，现在急需一种针对含硼废水的治理装置，使其实现零排放。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能达到零排放要求，装置操作简单，不产生二次污染，硼酸可进行资源回收再利用，尾水可作为厂区冲洗水使用零排放的硼酸废水处理方法及装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种零排放的含硼废水处理装置，包括第一热交换器、沉淀结晶反应器、第二热交换器、蒸发反应器和催化氧化反应器，所述第一热交换器的回流液进水口和回流液出水口分别连通所述蒸发反应器和沉淀结晶反应器，所述沉淀结晶反应器的沉淀结晶出水口及第一热交换器的原水出水口均与第二热交换器进水管连通，第二热交换器出水管与所述蒸发反应器连通，所述蒸发反应器的回流液出口连通第一热交换器，所述蒸发反应器的蒸汽排放口经过第二热交换器连通所述催化氧化反应器，各组件紧密联系，实现循环利用，节约能耗，不产生二次污染。

进一步的，沉淀结晶反应器内设置有刮板式刮泥机和晶体收集槽，所述收集槽连接固体排放口，进行收集后资源再利用。

进一步的，沉淀结晶反应器的末端设有混合搅拌区，所述原水出水口连通所述混合搅拌区，所述混合搅拌区内部安装有管道混合器，使废水与废水上清液混合均匀。

进一步的，蒸发反应器内设置有加热管，对废水持续加热。

进一步的，蒸发反应器与所述第一热交换器之间设置有回流泵，通过回流泵的提升作用实现废水循环。

进一步的，催化氧化反应器竖直设置，所述第二热交换器的冷凝水出水管连通所述催化氧化反应器的底部，所述催化氧化反应器的底部设置有臭氧曝气器，进入催化氧化反应器内的蒸馏废水，优先跟臭氧反应。

进一步的，催化氧化反应器的上部设置有尾水排放口，竖直设置的紫外灯管固定在所述催化氧化反应器的顶部中心，在紫外光的催化作用下，增强臭氧氧化效率。

进一步的，紫外灯管外套设有石英管罩避免紫外灯与废水接触，增加紫外灯的使用寿命。

进一步的，催化氧化反应器顶部设置有排气口，氧化反应产生的二氧化碳及剩余臭氧气体通过排气口排出。

本实用新型的一种零排放的含硼酸废水处理装置与现有技术相比的有益效果是，

1、能够将废水中的硼酸进行回收利用，实现资源化、无害化处理；

2、蒸馏后的废水采用催化氧化的方法，直接氧化成为水和二氧化碳，高效、安全、无二次污染；

3、尾水经处理后可实现循环再利用；

4、对废水中的硼酸及其他无机污染物质去除率高达99.99％。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

1-1第二热交换器；1-2第二热交换器进水管；1-3第二热交换器出水管； 1-4冷凝水出水管；1-5蒸汽入口管；

2-1蒸发反应器；2-2加热管；2-3回流泵；2-4回流液出口；2-5蒸发器进水管；2-6蒸汽排放口；

3-1沉淀结晶反应器；3-2回流液进水口；3-3刮板式刮泥机；3-4晶体收集槽；3-5固体排放口；3-6混合搅拌区；3-7沉淀结晶出水口；

4-1第一热交换器；4-2原水进水口；4-3回流液出水口；4-4回流液进水口；4-5原水出水口；

5-1催化氧化反应器；5-2臭氧曝气器；5-3紫外灯管；5-4石英管罩；5-5 尾水排放口；5-6排气口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，一种零排放的含硼废水处理装置，包括第一热交换器4-1、沉淀结晶反应器3-1、第二热交换器1-1、蒸发反应器2-1和催化氧化反应器5-1，第一热交换器4-1共连接四根管道，分别是原水进水口4-2、原水出水口4-5、回流液进水口3-24-4和回流液出水口4-3，废水从原水进水口4-2流入第一热交换器4-1内，所述第一热交换器4-1的回流液进水口3-24-4和回流液出水口4-3 分别连通所述蒸发反应器2-1和沉淀结晶反应器3-1，第一热交换器4-1设置在沉淀结晶器前端，从蒸发反应器2-1流出的100℃的饱和硼酸废水回流液与废水在第一热交换器4-1内完成换热后，回流液温度降低至60℃左右，优选55-65℃之间，废水温度上升至55℃左右，优选为50-60℃之间，为保证热交换后回流液和废水的温度满足要求，废水在进入第一热交换器4-1之间的温度小于30℃，由于硼酸废水在不同温度下的溶解度的不同，在沉淀结晶反应器3-1内进行固液分离，100℃时硼酸的溶解度为37g，和废水混合后水温达到60℃左右，此时的硼酸废水溶解度为15g，即每100ml废水能析出22g硼酸晶体，第一热交换器4-1一方面降低了硼酸饱和废液的温度，利用硼酸在不同温度下，溶解度的差值，将废水中的硼酸进行分离，另一方面使废水在进入蒸发反应器2-1前进行预加热，减少蒸发反应器2-1的能耗，所述沉淀结晶反应器3-1内设置有刮板式刮泥机3-3和晶体收集槽3-4，所述收集槽连接固体排放口3-5，沉淀结晶反应器3-1内析出的晶体经刮板式刮泥机3-3推动最终掉落入晶体收集槽3-4 内，通过固体排放口3-5进行收集后资源再利用，所述沉淀结晶反应器3-1的沉淀结晶出水口3-7及第一热交换器4-1的原水出水口4-5均与第二热交换器进水管1-2连通，升温后的废水和回流液沉淀后的废水上清液混合进入第二热交换器1-1，为使废水与废水上清液混合均匀，所述沉淀结晶反应器3-1的末端设有混合胶搅拌区3-6，所述原水出水口4-5连通所述混合胶搅拌区3-6，所述混合胶搅拌区3-6内部安装有管道混合器，第二热交换器1-1共四根管道，为第二热交换器进水管1-2、第二热交换器出水管1-3、冷凝水出水管1-4和蒸汽入口管1-5，沉淀结晶器出水口与第二热交换器进水管1-2连接，在第二热交换器1-1内进一步提高混合胶搅拌区3-6出水的水温，对混合废水进入蒸发反应器 2-1前进行二次预加热，换热后的混合废水温度达到75℃左右，减少蒸发反应器2-1能耗，第二热交换器出水管1-3与所述蒸发反应器2-1连通，连接蒸发器进水管2-5，所述蒸发反应器2-1内设置有加热管2-2，加热管2-2持续加热，使蒸发反应器2-1内废水温度保持100℃以上，所述蒸发反应器2-1的回流液出口2-4连通第一热交换器4-1，所述蒸发反应器2-1与所述第一热交换器4-1之间设置有回流泵2-3，蒸发反应器2-1内的饱和硼酸溶液在回流泵2-3的提升作用下进入回流液进水口3-24-4，进行循环操作，第二热交换器1-1的蒸汽入口管1-5和冷凝水出水管1-4分别与蒸汽排放口2-6和催化氧化反应器5-1相连，所述蒸发反应器2-1的蒸汽排放口2-6经过第二热交换器1-1连通所述催化氧化反应器5-1，蒸发反应器2-1内形成的废水蒸汽在第二热交换器1-1内经换热后冷凝形成蒸馏废水，部分沸点低于100°的有机物也会随着水蒸气一并进入第二热交换器1-1，随蒸馏废水一起经冷凝水出水管1-4排入催化氧化反应器5-1。

所述催化氧化反应器5-1竖直设置，所述第二热交换器1-1的冷凝水出水管1-4连通所述催化氧化反应器5-1的底部，所述催化氧化反应器5-1的底部设置有臭氧曝气器5-2，进入催化氧化反应器5-1内的蒸馏废水，优先跟臭氧反应，并在不断上升的过程中与臭氧充分接触，氧化反应彻底，所述催化氧化反应器 5-1的上部设置有尾水排放口5-5，竖直设置的紫外灯管5-3固定在所述催化氧化反应器5-1的顶部中心，随着蒸馏废水不断上升，融合了臭氧的蒸馏废水在紫外光的催化作用下，加速臭氧产生羟基自由基的速率，增强氧化效率，达到净化的目的，为避免紫外灯与废水接触，增加紫外灯的使用寿命，所述紫外灯管5-3外套设有石英管罩5-4，所述催化氧化反应器5-1顶部设置有排气口5-6，氧化反应产生的二氧化碳及剩余臭氧气体通过排气口5-6排出，净化后的尾水经过尾水排放口5-5进行回用。

本实用新型在工作时，首先将30℃以下的废水，优选20℃的废水经原水进水口流入蒸发反应器；蒸发反应器将废水加热至100℃以上，形成硼酸饱和溶液和废水蒸汽；蒸发反应器内的饱和溶液经回流液出口排出，在回流泵的提升作用下进入回流液进水口，蒸发反应器内的废水蒸气由蒸汽排放口排入第二热交换器；废水和回流液在第一热交换器内完成热交换，废水的温度达到50-60℃，回流液的温度达到55-65℃；完成热交换的回流液进入沉淀结晶反应器，进行固液分离；分离的硼酸晶体经刮板式刮泥机推动至晶体收集槽，通过固体排放口进行收集后资源再利用；完成热交换的废水与回流液沉淀后的废水上清液进入混合搅拌区，在混合搅拌区混合形成混合废水；混合废水进入第二热交换器，混合废水与蒸发反应器内的废水蒸气在第二热交换器内进行热交换，热交换后的混合废水的温度达到70-80℃；热交换后的混合废水进入蒸发反应器，在蒸发反应器内加热至100℃以上，形成硼酸饱和溶液和废水蒸汽；热交换后的废水蒸气冷凝成为蒸馏废水，进入催化氧化反应器，蒸馏废水在催化氧化反应器内被催化氧化，净化后的出水作为厂区回用水。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种零排放的含硼废水处理装置，其特征在于，包括第一热交换器、沉淀结晶反应器、第二热交换器、蒸发反应器和催化氧化反应器，所述第一热交换器的回流液进水口和回流液出水口分别连通所述蒸发反应器和沉淀结晶反应器，所述沉淀结晶反应器的沉淀结晶出水口及第一热交换器的原水出水口均与第二热交换器进水管连通，第二热交换器出水管与所述蒸发反应器连通，所述蒸发反应器的回流液出口连通第一热交换器，所述蒸发反应器的蒸汽排放口经过第二热交换器连通所述催化氧化反应器。

2.如权利要求1所述的一种零排放的含硼废水处理装置，其特征在于，所述沉淀结晶反应器内设置有刮板式刮泥机和晶体收集槽，所述收集槽连接固体排放口。

3.如权利要求1所述的一种零排放的含硼废水处理装置，其特征在于，所述沉淀结晶反应器的末端设有混合搅拌区，所述原水出水口连通所述混合搅拌区，所述混合搅拌区内部安装有管道混合器。

4.如权利要求1所述的一种零排放的含硼废水处理装置，其特征在于，所述蒸发反应器内设置有加热管。

5.如权利要求1所述的一种零排放的含硼废水处理装置，其特征在于，所述蒸发反应器与所述第一热交换器之间设置有回流泵。

6.如权利要求1所述的一种零排放的含硼废水处理装置，其特征在于，所述催化氧化反应器竖直设置，所述第二热交换器的冷凝水出水管连通所述催化氧化反应器的底部，所述催化氧化反应器的底部设置有臭氧曝气器。

7.如权利要求6所述的一种零排放的含硼废水处理装置，其特征在于，所述催化氧化反应器的上部设置有尾水排放口，竖直设置的紫外灯管固定在所述催化氧化反应器的顶部中心。

8.如权利要求7所述的一种零排放的含硼废水处理装置，其特征在于，所述紫外灯管外套设有石英管罩。

9.如权利要求6所述的一种零排放的含硼废水处理装置，其特征在于，所述催化氧化反应器顶部设置有排气口。