一种有机含盐废水处理系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种有机含盐废水处理系统及方法，主要包括：预热氧化室，将废水中的有机物及氨氮污染物彻底转化成二氧化碳、水及氮气，并利用氧化产生的热量预热废水；蒸发室，氧化预热后的废水经加热器加热后进入蒸发室进行蒸发；脱气塔，通过脱气使蒸发回收的清水中含有的氮气与水分离，并循环利用氮气；保护气体发生器，补充损失的气体，保证蒸发室中的风压恒定；能量回收器，回收蒸汽的热量，并传递给原水，加热原水。有机含盐废水经过上述处理过程后，实现了废水的零排放并回收水和固体盐，实现了含盐废水处理的减量化、资源化和无害化。
【专利说明】一种有机含盐废水处理系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有机含盐废水处理系统及方法，更具体地说，涉及一种将有机含盐废水经过多级处理单元处理后，将有机物转化成二氧化碳和水，并将水和盐分别回收的一种有机含盐废水的处理系统及方法。
【背景技术】
[0002]水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源，是经济社会可持续发展和维持生态平衡、保持环境优美的重要基础。据2006年3月22日在墨西哥城第四届水资源论坛上公布的《世界水资源开发报告》称，全球用水量在20世纪增加了 6倍，增长速度是人口增速的2倍，有11亿人缺水，26亿人无法保证用水卫生；到2030年全球工农业及城市用水供需矛盾更趋紧张，水资源安全问题日趋恶化。在我国，人均水资源仅为世界人均水资源的四分之一，水资源面临的问题更加严峻。
[0003]随着科学技术的发展，产生了越来越多的有机含盐废水，有机含盐废水组成复杂，废水中除了含有不同的盐类物质外，还含有悬浮物、油脂、石油类等有机污染物。因此，要处理该废水，首先必须根据来水的性质将水中的石油类、悬浮物、有机物等污染物通过一定的技术措施预先去除，使废水组成趋向单一、稳定，一方面降低这些污染物的含量，另一方面为后面的废水脱盐提供便利。
[0004]当前有机含盐废水的普遍处理方法为“预处理+双膜法(超滤+反渗透)+蒸发结晶”。预处理将废水中的石油类、悬浮物及有机物降低到一定的标准以满足膜处理单元的进水要求，膜处理单元浓缩并回收废水，浓缩水进入到蒸发结晶处理单元。在预处理阶段，一般选用气浮、沉淀、过滤等方法去除石油类、悬浮类物质；但并不能有效去除有机物；由于盐分的存在，也不适于利用生化处理的方法来降低有机物；双膜法回收清水并产生浓盐水，双膜浓缩可降低蒸发结晶的规模，膜浓缩后浓`缩液中盐含量及有机物含量上升，且不易生化降解或化学氧化分解。有机浓盐水进入到蒸发结晶系统后，进一步蒸发、浓缩及结晶实现废水零排放。
[0005]蒸发结晶技术是利用热量蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出，叫蒸发结晶，利用这一技术可使废水得到浓缩，以便得到需要浓度的液体或固体物质，为后续处理工艺提供条件，在进行零排放处理时，蒸发结晶技术常作为最后的把关技术。常用的蒸发技术有MEE (多效蒸发)、TVR (热蒸汽再压缩蒸发)、MVR (机械蒸汽再压缩蒸发)等模式，一般能够将含盐废水浓缩至含盐量为30%左右，经蒸发浓缩后的浓缩液再利用闪蒸技术实现结晶。由于有机物的存在，随着浓度的增加废水的性质将发生改变，极易导致蒸发器中的换热器结垢、从而影响废水在换热器表面的均匀分布、降低换热效率，导致蒸发部分的投资及运行费用升高；在闪蒸阶段也存在同样的问题。因此，利用上述方法处理有机含盐废水不能达到预定处理目标。
[0006]因此，如何采用合理的处理工艺实现有机含盐废水零排放是目前最重要的环节。要实现有机含盐废水的蒸发结晶，必须将废水中的有机污染物含量降至最低以确保蒸发结晶器的正常运行。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有机含盐废水的处理系统及方法，能降低废水中有机物的含量、提高蒸发结晶的效率、提高产品水和盐的质量，实现废水零排放以及盐类的回收。
[0008]为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
[0009]一种有机含盐废水处理方法，包含以下步骤:
[0010]1)预热氧化:电解氧化有机含盐废水，去除废水中的有机物及氨氮污染物，并利用电解氧化产生的热量预热废水；
[0011]2)蒸发:对氧化预热后的废水进行蒸发，蒸发过程中加入了保护气体，以保证蒸发过程中风压恒定不变；
[0012]3)冷却脱气:冷却蒸发产生的蒸汽，对蒸汽冷凝水进行脱气处理；
[0013]4)脱水:对蒸发单元中产生的结晶物进行脱水处理；
[0014]5)能量回收:回收蒸发产生的热量，并将热量传递至预热氧化单元；
[0015]优选的是:步骤I)中所述的电解氧化使用的正负极电极为钻石合金电极，该电极运行环境要求电导率大于10000 μ m/cm，电解氧化电压为24~50V，电流为20~200A，通过电解氧化产生高氧化电位的羟基自由基对废水中的还原性污染物进行无选择的氧化，电解反应依靠废水自身的导电性进行，没有电极消耗，因此不需要再进行后处理、没有二次污染，简化了工艺，对后续处理工艺没有任何不良影响；
[0016]优选的是:步骤2)中所述的蒸发单元还补充了保护气体，所述保护气体与进水的质量比为1:1~30:1 ;保护气体可以有效保证蒸发室中的压力平衡，避免出现负压状态，同时提高蒸发产生蒸汽的运动速度，保护气体可以循环使用；
[0017]本发明还提供了一种有机含盐废水处理系统，包括:预热氧化室、加热器、蒸发室、冷却器、脱气塔、脱水机、保护气体发生器以及能量回收器，其中:
[0018]预热氧化室:将废水中的有机物及氨氮污染物转化成二氧化碳、水及氮气；其出水进入到:
[0019]加热器:对经预热氧化室电解氧化的废水进行加热；其出水进入到:
[0020]蒸发室:经加热器加热后的废水进入蒸发室进行蒸发；蒸发产生的蒸汽进入冷却器，产生的结晶物进入到脱水机；未被蒸发的废水循环回到预热氧化室；
[0021]冷却器:冷却蒸发室产生的蒸汽；产生的蒸汽冷凝水进入到:
[0022]脱气塔:进行气、水分离；产生的气体循环进入蒸发室，产生的清水回收利用；
[0023]脱水机:对蒸发室产生的结晶物进行脱水处理，脱水产生的液体经泵提升回到预热氧化室，产生的固体回收利用；
[0024]保护气体发生器:产生的气体，通过蒸发室的进气管线，进入蒸发室；
[0025]能量回收器:回收蒸发室产生的热量，并将热量传递至预热氧化室，对预热氧化室的出水进行加热。
[0026]优选的是:所述的加热器为板式换热器；
[0027]优选的是:所述的蒸发室为低温循环浓缩蒸发室，蒸发温度小于100°C，主要含有布水系统、蒸发腔、浓水结晶室、除泡室四部分，经加热器加热后的废水通过布水系统均匀地喷洒在蒸发腔的上部形成微小的雾滴，部分废水转化成蒸汽，并在外力作用下上升至蒸发室顶部，进入冷却器进行冷却；为防止非蒸汽物质溢出，在蒸发室顶部设置有除泡室，非蒸汽物质在上升的过程中与除泡室中的丝网填料发生碰撞，下降回蒸发腔，并降落至浓水
结晶室;
[0028]优选的是:所述的冷却器为翅式换热器，冷却器将蒸汽的热量进行吸收转移，使蒸汽转变生成水，初步实现气体与水的简单分离；
[0029]优选的是:所述的脱气塔为密闭式塔式脱气塔，保证冷凝水在进行气、水分离的同时不会进入空气，脱气产生的气体通过脱气塔塔顶风机送回蒸发室，确保蒸发室保持良好的气体环境；所述脱气塔从上至下依次为出气层、除泡层、布水层、脱气层及清水层，所述脱气塔的气体出口端还设置有保护气体补充口；
[0030]优选的是:所述的保护气体发生器为一体式气体发生器，产生的气体主要成分为氮气，用以补充蒸发室中因清水排出而损失的气体，保证蒸发室中的风压恒定不变；
[0031]优选的是:所述的脱水机为旋流式离心脱水机，对结晶物进行脱水处理；
[0032]优选的是:所述的能量回收器为空调式能量回收系统，由冷水机组与热泵机组组成，并将从蒸汽中回收的热量传递到预热氧化室，对预热氧化室的出水进行加热。
[0033]本发明的有益效果在于，本发明中所采用的有机含盐废水的处理系统及方法，利用高效氧化技术氧化分解废水中的有机污染物及无机还原性污染物，使废水中的COD含量降至最低，然后利用蒸发结晶一体式的低温蒸发结晶器，使废水浓缩结晶，对有机物及氨氮污染物的氧化、产品水及产品盐的品质有着非常理想的效果，通过进出系统的水质情况对t匕，采用本发明的有机含盐废水处理系统，对含盐废水的回收率最高能够达到85%以上，结晶盐中的有机物含量小于100mg/L ;实现了闻品质水和盐类的回收，实现了废水处理的减量化、资源化和无害化，实现了“零排放”，降`低了企业对新鲜水的依赖性，促进了当地环境的和谐。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1示出了本发明的工艺流程图；
[0035]图2示出了本发明中预热氧化室的结构示意图；
[0036]图3示出了本发明中蒸发室的结构示意图；
[0037]图4表出了本发明中脱气塔的结构示意图；
[0038]图5示出了本发明中能量回收器的系统示意图；
[0039]图6示出了本发明实施例中的各单元COD去除率及累计去除率的变化曲线图；
[0040]图7示出了本发明实施例中的各单元TDS去除率及累计去除率的变化曲线图。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0042]如图1所示:本发明一种有机含盐废水处理方法，包括如下步骤:
[0043]I)有机含盐废水经泵提升进入预热氧化室进行电解氧化，用以去除废水中的有机物及氨氮污染物等还原性物质。电解氧化的正负极均选用钻石合金电极，依靠废水自身的导电性进行电解氧化，该过程电极消耗极少，没有二次污染，对后续处理工艺没有任何不良影响。具体操作如下:
[0044]电解氧化采用钻石合金电极作为正负两极,直流电源,两极电压为24-50V，电流为20-200A，本发明实施例1中选择的直流电压为48V，电流强度为100A，通过对两极通电，使废水电解产生具有高氧化性的羟基自由基(.0H)，羟基自由基具有很高的氧化电位，仅次于氟，能够无选择地氧化各种污染物，各种氧化剂的氧化电位见表1:
[0045]表1各种氧化剂的氧化电位
[0046]
OXIDANT 氣化物OXIDATION POTENTIAL 氣化电位 V
【权利要求】
1.一种有机含盐废水处理方法，其特征在于包含以下步骤: 1)预热氧化:电解氧化有机含盐废水，去除废水中的有机物及氨氮污染物，并利用电解氧化产生的热量预热废水； 2)蒸发:氧化预热后的废水经加热后进行蒸发，蒸发过程中加入了保护气体，以保证蒸发过程中风压恒定不变； 3)冷却脱气:冷却蒸发产生的蒸汽，并对蒸汽冷凝水进行脱气处理； 4)脱水:对蒸发过程中产生的结晶物进行脱水处理； 5)能量回收:回收蒸发产生的热量，并将热量传递至预热氧化单元。
2.根据权利要求1所述的一种有机含盐废水处理方法，其特征在于:步骤I)中所述的电解氧化使用的正负极电极为钻石合金电极，电解电压为24~50V，电流为20~200A。
3.根据权利要求1所述的一种有机含盐废水处理方法，其特征在于:步骤2)中加入的保护气体与进水的质量比为1:1~30:1。
4.一种有机含盐废水处理系统，其特征在于:包括:预热氧化室、加热器、蒸发室、冷却器、脱气塔、脱水机、保护气体发生器以及能量回收器，其中: 预热氧化室:将废水中的有机物及氨氮污染物转化成二氧化碳、水及氮气；其出水进入到: 加热器:对经预热氧化室电解氧化的废水进行加热；其出水进入到: 蒸发室:经加热器加热后的废水进入`到蒸发室进行蒸发；蒸发产生的蒸汽进入冷却器，产生的结晶物进入到脱水机；未被蒸发的废水循环回到预热氧化室； 冷却器:冷却蒸发室产生的蒸汽；产生的蒸汽冷凝水进入到: 脱气塔:进行气、水分离；产生的气体循环进入蒸发室，产生的清水回收利用； 脱水机:对蒸发室产生的结晶物进行脱水处理，脱水产生的液体经泵提升回到预热氧化室，产生的固体回收利用； 保护气体发生器:产生的气体，通过蒸发室的进气管线，进入蒸发室； 能量回收器:回收蒸发室产生的热量，并将热量传递至预热氧化室，对预热氧化室的出水进行加热。
5.根据权利要求4所述的一种有机含盐废水处理系统，其特征在于:所述的加热器为板式换热器。
6.根据权利要求4所述的一种有机含盐废水处理系统，其特征在于:所述的蒸发室为低温循环浓缩蒸发室，主要含有布水系统、蒸发腔、浓水结晶室、除泡室四部分，经加热器加热后的废水通过布水系统均匀地喷洒在蒸发腔的上部形成微小的雾滴，部分废水转化成蒸汽，并在外力作用下上升至蒸发室顶部，进入冷却器进行冷却；为防止非蒸汽物质溢出，在蒸发室顶部设置有除泡室，非蒸汽物质在上升的过程中与除泡室中的丝网填料发生碰撞，下降回蒸发腔，并降落至浓水结晶室。
7.根据权利要求4所述的一种有机含盐废水处理系统，所述的冷却器为翅式换热器。
8.根据权利要求4所述的一种有机含盐废水处理系统，其特征在于:所述的脱气塔为密闭式塔式脱气塔，用以脱除清水中的气体，所述脱气塔从上至下依次为出气层、除泡层、布水层、脱气层及清水层，所述脱气塔的气体出口端还设置有保护气体补充口。
9.根据权利要求4所述的一种有机含盐废水处理系统，其特征在于:所述的保护气体发生器为一体式保护气体发生器，产生的保护气体主要成分为氮气。
10.根据权利要求4所述的一种有机含盐废水处理系统，其特征在于:所述的脱水机为旋流式离心脱水机，所述的能量回 收器由冷水机组与热泵机组组成。
【文档编号】C02F9/10GK103880232SQ201310096144
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年3月25日 优先权日:2013年3月25日
【发明者】李国文, 包长春, 陈丽华, 张学辉, 苏贞峰 申请人:北京纬纶华业环保科技股份有限公司