CN209835862U - 一种咖啡因生产茶钠废水的处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种咖啡因生产茶钠废水的处理系统，由一个预氧化系统、一个低温结晶系统和一个蒸馏结晶系统构成，所述预氧化系统包括一个酸碱调节器，一个氧化反应器、一个中和沉淀罐以及一个两相分离装置，所述低温结晶系统包括一个全封闭结晶罐，一个制冷装置以及一个离心分离装置，所述蒸馏结晶系统为全封闭罐状反应器，有一进水口、一加温装置、一冷凝液出口。本实用新型中，咖啡因生产茶钠废水的处理系统设计合理，结构紧凑，对现有的茶钠废水中的盐分处理效果彻底，可使出水无机盐含量符合生物处理要求，同时处理过程得到的硫酸钠以及氯化钠纯度高，可作为副产品。
Description
技术领域
本实用新型涉及废水处理系统，具体是一种咖啡因生产茶钠废水的处理系统。
背景技术
水体具有自净能力，但人类在生活和生产活动过程中无节制地向水体排放各种污染物，导致其不堪重负。水资源、水环境、水生态和水灾害问题相互作用，彼此叠加，制约了我国经济社会的可持续发展，其中水污染问题尤为突出。
中国科学院生态环境研究中心的学者对我国地表水中有机污染物的浓度水平及地理分布进行了研究，通过对7大水系600个监测断面的取样分析，在204条河流409个国控断面中，I-III类、IV-V类和劣V类水质的断面比例分别为59.9％、23.7％和16.4％。在处于监测营养状态的26个湖泊(水库)中，呈现富营养化状态的湖泊(水库)占42.3％。
特别对于太湖流域，化验分析表明，目前太湖流域水环境污染不仅有西方发达国家水污染第一阶段出现的以COD、重金属为主的特征，更有西方国家主要由N、P引发水体富营养化的第二阶段特点，还兼有西方国家水体以微量有毒有害有机物为特征的第三阶段的特点。太湖流域河流湖泊总体水质(主要根据TN、TP、NH4-N来评价，水质评价标准按中华人民共和国GB3838-88地面水环境质量标准)为IV、V类水，劣V类水质占检测总数的1/3 多。
在化工行业中，特别是像氨基模塑、酚醛树脂等行业排放的废水中含有高浓度的甲醛，虽然在生物体的正常新陈代谢中，极少量的甲酸会作为中间产物的形式出现，但是高浓度的甲酸对生物体有很强的毒害作用。甲醛具有的毒性主要表现在：首先，甲醛具有急性毒性和慢性毒性，人体接触高浓度甲醛会增加急性中毒的风险，高浓度的甲酸还可能造成死亡；而长时间接触较低浓度的甲醛会产生慢性中毒，主要造成神经中毒和肺功能损伤。而且，甲酸具有生物累积性，如排入水体中，甲酸在水生动物中会发生生物累积。研究发现接触甲酸的女性月经失调或者月经过多，而且长期接触甲酸的女性自发性流产的可能性增加。
在化工废水处理过程中，废水的来源、组成都不相同，处理工艺方法也很多，但是都是以降低废水COD含量、最后回收部分“淡”水为目的的。由此，在废水处理COD值达标之后，将会进一步采用反渗透等技术，回收部分“淡”水进行回用，以节约水资源。在整个工艺进程中，预处理系统、水处理药剂的加入及水的回用都导致废水中盐含量的增加和浓盐水的形成。许多工业废水都含有机/无机混合污染物，在某些废水中甚至含有不利于微生物生存或难生化降解的污染物。这样，有必要通过物化预处理提高废水的可生化性。废水经过预处理之后，虽然废水中的有毒类、难降解类含量会有所降低，但是各种添加剂的加入会使废水中盐类含量增加，形成含盐较高的废水。同时，脱盐预处理也会产生含盐量较高的浓盐废水。
目前，工业上处理高盐废水方法包括反渗透膜技术、蒸发法、多效蒸发法、蒸馏法以及冷却法。其中，蒸发法得到了众多的研究者的关注。Schofield等(Schofield等，Desalination，1990，77：279-294.)对盐溶液的实验研究表明，5mol/L的NaCl溶液中水的饱和蒸汽压比纯水仅下降了25％，膜蒸馏通量下降了30％。由此可见，蒸馏相对于其他膜分离过程可以处理极高浓度的水溶液。赵晶(赵晶，天津：天津工业大学，2008.) 发现，利用真空膜蒸馏(VMD)处理反渗透浓水时，随着浓缩过程的进行水通量有所下降，但产水的除盐率能达到99％以上。同时，产生部分高含盐废水，其含盐量达到15％以上，是反渗透浓水含盐量的4倍多。
虽然目前已有的报道证明各种工艺可有效对高燕废水进行盐水分离，降低水中盐分浓度，但所得的盐类纯度很低，经济性不高，只能作为固废处理，仍没有达到真正处理环境废物的目的。这就需要一套新的工艺系统来实现盐分的分离。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种咖啡因生产茶钠废水的处理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种咖啡因生产茶钠废水的处理系统，由一个预氧化系统、一个低温结晶系统和一个蒸馏结晶系统构成，所述预氧化系统包括一个酸碱调节器，一个氧化反应器、一个中和沉淀罐以及一个两相分离装置，所述氧化反应器包括一反应腔，一加温装置、一进水口、一出水口以及一循环口，所述进、出水口还串联若干检测取样口或检测设备，所述低温结晶系统包括一个全封闭结晶罐，一个制冷装置以及一个离心分离装置，所述制冷装置安装于全封闭结晶罐，所述离心分离装置与全封闭结晶罐为一体化设计安装，在结晶后分离固液两相，所述蒸馏结晶系统为全封闭罐状反应器，有一进水口、一加温装置、一冷凝液出口，所述的进水口与低温结晶系统的出水口相连，并串联蠕动泵、节流阀以及若干检测取样口或检测设备。
作为本实用新型进一步的方案：所述反应腔为柱状或长方状，高度为2-5m，更佳地为 3-4.5m。
作为本实用新型进一步的方案：所述反应腔安装一加温装置，反应器内温度可在20-70℃调节。
作为本实用新型进一步的方案：所述反应腔在反应中使用双氧水作为氧化剂，所述反应用催化剂为铁基催化剂。
作为本实用新型进一步的方案：所述结晶罐内温度可在-3-5℃调节。
作为本实用新型再进一步的方案：所述加温装置安装于全封闭罐状反应器，反应器内温度可在30-105℃。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型中，咖啡因生产茶钠废水的处理系统设计合理，结构紧凑，对现有的茶钠废水中的盐分处理效果彻底，可使出水无机盐含量符合生物处理要求，同时处理过程得到的硫酸钠以及氯化钠纯度高，可作为副产品。
附图说明
图1为咖啡因生产茶钠废水的处理系统的流程图。
图中：1-预氧化系统、2-低温洁净系统、3-蒸馏结晶系统。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种咖啡因生产茶钠废水的处理系统，由一个预氧化系统1、一个低温结晶系统2和一个蒸馏结晶系统3构成，所述预氧化系统1包括一个酸碱调节器，一个氧化反应器、一个中和沉淀罐以及一个两相分离装置，所述氧化反应器包括一反应腔，一加温装置、一进水口、一出水口以及一循环口，所述进、出水口还串联若干检测取样口或检测设备，所述低温结晶系统2包括一个全封闭结晶罐，一个制冷装置以及一个离心分离装置，所述制冷装置安装于全封闭结晶罐，所述离心分离装置与全封闭结晶罐为一体化设计安装，在结晶后分离固液两相，所述蒸馏结晶系统3为全封闭罐状反应器，有一进水口、一加温装置、一冷凝液出口，所述的进水口与低温结晶系统2的出水口相连，并串联蠕动泵、节流阀以及若干检测取样口或检测设备。
所述反应腔为柱状或长方状，高度为2-5m，更佳地为3-4.5m。
所述反应腔安装一加温装置，反应器内温度可在20-70℃调节。
所述反应腔在反应中使用双氧水作为氧化剂，所述反应用催化剂为铁基催化剂。
所述结晶罐内温度可在-3-5℃调节。
所述加温装置安装于全封闭罐状反应器，反应器内温度可在30-105℃。
实施例1
本实施例使用的预氧化装置为柱状不锈钢反应器，高为2m，直径为2.5m，塔体与进水口相对侧上部装有一个循环口，并安装了带有节流阀门以及蠕动泵的PVC管道，作为废水出水回流管。以投加方式填入铁基催化剂，填料的用量为1/8装置空室可容纳废水的重量(废水密度以1×103kg/m3计)。
处理方法：
(1)废水使用10％硫酸，首先将pH调至3-4，然后通入反应器中，通入双氧水作为氧化剂进行预氧化，加热至60℃反应30min，后将pH调至8-9，进行沉淀，接着用压滤机进行固液分离，可除去约30％COD，以及99％以上的甲酸根。
(2)预氧化后的废水用10％硫酸将pH调至6-7通过蠕动泵进入低温结晶系统，降温至0℃反应，同时在降温后缓慢搅拌，进行结晶，约进行30min，打开离心装置，进行固液分离，后对所得固体使用有机溶剂进行清洗，本过程可得到纯度高于99％硫酸钠
(3)低温结晶后得到的余液，通过蠕动泵进入蒸馏结晶系统，升温至余液开始沸腾，进行冷凝分离工艺，所得的固相中氯化钠纯度高于95％，液相中的盐分小于2000mg/L
30d运行结果表明，在流量为1.0m3/h，进水量8m3/d，原水硫酸钠浓度为 150000-160000mg/L，氯化钠浓度在130000-140000mg/L，甲酸钠浓度为130000-140000mg/L 的条件下，单次处理废水无机盐可降低至1700-2000mg/L，甲酸钠彻底去除，且无突发激增，所产生的碳酸钙与硫酸钠纯度都在95％以上。
实施例2
本实施例使用的预氧化装置为柱状不锈钢反应器，高为3.5m，直径为3.5m，内设有隔层，间隔40cm，塔体与进水口相对侧上部装有一个循环口，并安装了带有节流阀门以及蠕动泵的PVC管道，作为废水出水回流管。以隔层方式填入铁基催化剂，填料的用量为1/8 装置空室可容纳废水的重量(废水密度以1×103kg/m3计)。
处理方法：
(1)废水使用10％硫酸，首先将pH调至3-4，然后通入反应器中，通入双氧水作为氧化剂进行预氧化，加热至60℃反应30min，后将pH调至8-9，进行沉淀，接着用压滤机进行固液分离，可除去约30％COD，以及99％以上的甲酸根。
(2)预氧化后的废水用10％硫酸将pH调至6-7通过蠕动泵进入低温结晶系统，降温至0℃反应，同时在降温后缓慢搅拌，进行结晶，约进行30min，打开离心装置，进行固液分离，后对所得固体使用有机溶剂进行清洗，本过程可得到纯度高于99％硫酸钠
(3)低温结晶后得到的余液，通过蠕动泵进入蒸馏结晶系统，升温至余液开始沸腾，进行冷凝分离工艺，所得的固相中氯化钠纯度高于95％，液相中的盐分小于2000mg/L
30d运行结果表明，在流量为5.0m3/h，进水量60m3/d，原水硫酸钠浓度为 200000-220000mg/L，氯化钠浓度在160000-190000mg/L，甲酸钠浓度为130000-140000mg/L 的条件下，单次处理废水无机盐可降低至1700-2000mg/L，甲酸钠彻底去除，且无突发激增，所产生的碳酸钙与硫酸钠纯度都在95％以上。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (6)
1.一种咖啡因生产茶钠废水的处理系统，其特征在于，由一个预氧化系统（1）、一个低温结晶系统（2）和一个蒸馏结晶系统（3）构成，所述预氧化系统（1）包括一个酸碱调节器，一个氧化反应器、一个中和沉淀罐以及一个两相分离装置，所述氧化反应器包括一反应腔，一加温装置、一进水口、一出水口以及一循环口，所述进、出水口还串联若干检测取样口或检测设备，所述低温结晶系统（2）包括一个全封闭结晶罐，一个制冷装置以及一个离心分离装置，所述制冷装置安装于全封闭结晶罐，所述离心分离装置与全封闭结晶罐为一体化设计安装，在结晶后分离固液两相，所述蒸馏结晶系统（3）为全封闭罐状反应器，有一进水口、一加温装置、一冷凝液出口，所述的进水口与低温结晶系统（2）的出水口相连，并串联蠕动泵、节流阀以及若干检测取样口或检测设备。
2.根据权利要求1所述的咖啡因生产茶钠废水的处理系统，其特征在于，所述反应腔为柱状或长方状，高度为2-5m。
3.根据权利要求1所述的咖啡因生产茶钠废水的处理系统，其特征在于，所述反应腔安装一加温装置，反应器内温度可在20-70℃调节。
4.根据权利要求1所述的咖啡因生产茶钠废水的处理系统，其特征在于，所述反应腔在反应中使用双氧水作为氧化剂，所述反应用催化剂为铁基催化剂。
5.根据权利要求1所述的咖啡因生产茶钠废水的处理系统，其特征在于，所述结晶罐内温度可在-3-5℃调节。
6.根据权利要求1所述的咖啡因生产茶钠废水的处理系统，其特征在于，所述加温装置安装于全封闭罐状反应器，反应器内温度可在30-105℃。
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