一种高浓度有机废水处理系统及方法与流程

本发明涉及有机废水处理
技术领域：
，具体涉及一种高浓度有机废水处理系统及方法。
背景技术：
：高浓度有机废水主要产生于垃圾渗透液处理后的ro浓水，中药浸泡工艺废水处理后产生的ro浓水，以及制药食品染料油墨助剂等产品工艺废水处理后产生的ro浓水，本质上上它是被浓缩20倍以上的难分解废水，环保法规要求必须处理，有些则必须以危险废弃物处理。目前处理方法基本都是使用mvr蒸发结晶工艺。实践证明，使用这种工艺系统能长效正常运转下去的案例很少，主要问题是：1、蒸发传热管壁的结垢、粘贴壁严重，导致不经常停机冲刷，就不能运转。2、离心式蒸汽压缩机的二次蒸汽抽吸量在运行一段时间后会直线下降、振动、噪音加剧。3、上述两种因素相互叠加造成恶性循环。结果就是蒸发热效能直线下降，而噪音振动直线上升，直至断轴事故频发。技术实现要素：为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种可以长效运作并且耗能低的高浓度有机废水处理系统及方法。本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高浓度有机废水处理系统，按有机废水流向依次包括废水预热组、列管蒸发器、刮板式蒸发器和喷雾蒸发器；所述列管蒸发器产生的二次蒸气通过蒸气管道与刮板式蒸发器连接，所述蒸气管道上设有风机和加热器。高浓度有机废水的污染物特征是三高：高盐份、高cod、高氨氮或高硬度，核心是高cod。这种cod基本上是常规的物化生化高级氧化手段所不能降解的。因为废水进入ro浓缩系统之前，基本上都已使用上述方法。能降解的cod已基本去除达90％以上，而不能去除的10％在进入ro膜系统后又浓缩20倍以上，继而在蒸发器内又被再浓缩10倍至上百倍。在蒸发器浓缩过程中，废水的特性就发生了质的变化：1、蒸发后期产生大量泡沫，使废水中二氧化硅、盐份、有机物、硬度物随着二次蒸汽在离心压缩机叶片上粘附成垢，久而久之累积，破坏了高速旋转叶轮动平衡，产生振动、噪音、断轴事故。2、大多数有机物都有不同程度的络合倾向，产生阻垢剂作用，使得通常的软化反应不能去除废水中的钙、镁、钡、锶等物质。于是在蒸发后期便结垢在蒸发传热管壁上。3、这些高浓度cod有机物，有部分是不能结晶析出的，也不能被氧化分解，只能被浓缩成粘性膏类糊状黑色浆料。它的流动性极差，仅靠蒸发器循环泵大流量冲刷，收效甚微，于是就在传热管上粘附挂壁，结成韧垢。4、这些cod有机物是阻碍晶体长大的，蒸发后期废水中氯化钠、硫酸钠等无机盐会饱和结晶并长大成粗粒，从废水中析出。但高浓度有机物环境下，这些晶粒不能正常长大。反而被这些有机物相互粘附成晶疤硬块，结垢在传热管壁上。由于这些晶疤粘壁、硬垢存在，蒸发器管壁传热效能就会直线下降，使系统蒸发产能及吨水蒸发电耗上升。其次，离心压缩机的二次蒸汽抽吸量下降基本上是一个机械加工精密度低的问题。压缩机叶轮与外壳是必须有0.5毫米以下间隙的。间隙越小，气密性越好风机效率越高。但是过小，风机容易不能转动或卡壳烧轴，间隙过大，气体在高速离心力下会部分因回流而没有被抽出来，没有被加压送出去。抽气量必然减少。叶轮片热膨胀大致是线性的，可以精确算出控制，而压缩机外壳的热膨胀是体积性的，极难计算控制。实际生产中，外壳膨胀总是大于叶片膨胀造成间隙增大。随着热运行时间延长，风机抽汽量减少是必然的。因此本发明的技术方案的原理在于：1、在蒸发前期，二次蒸气产率很大，使用风机进行运输二次蒸气，加热器作为热补偿足以，而不需要达到像mvr压缩机这般高压缩比、高转速和高功率的要求，并且这样的做法可以相对缓慢升高废水的浓度，列管蒸发器不容易发生结垢粘壁、泡沫溢出临界点等现象，可以更有效地利用列管蒸发器高效传热的特点，并且风机可以长期运行，噪音更小，比传统mvr吨水电耗降低了50％以上；2、在蒸发中期，不适用列管蒸发器，而使用刮板式蒸发器。在此期间，废水浓度快速升高，废水中cod、二氧化硅、盐份等物质浓度升高至开始进入粘附结晶结垢阶段，大部分人认为此时废水品盐份会结晶析出，只需进入离心机分离即可。但是实际实践发现，由于超高浓度cod有机物存在，它只能生成膏糊状黑色粘性浆料，粘附在传热管壁上，并产生大量泡沫，此时使用刮板式蒸发器，机械旋转的刮板能够使这些粘性浆料刮下到底部卸出，而传热面却时刻保持光鲜，传热不受阻碍；3、蒸发后期，使用喷雾蒸发干燥机，使废水中结垢结疤物质成于粉排出。在此阶段，高糊状物料的蒸发效能极低，而粘壁结垢却十分严重，本发明通过喷雾蒸发，使浆料成雾状与热空气直接热交换闪蒸，避免结垢现象，得到的干粉公斤热值可以达到4000大卡以上，还可以再利用。其中，所述废水预热组按废水流向依次包括第一预热器、第二预热器和第三预热器。本发明将废水预热组分为第一预热器、第二预热器和第三预热器利于系统的分级加热，热能利用更合理。其中，所述列管蒸发器产生的冷凝水通过冷凝水管道与第三预热器连接。其中，所述刮板式蒸发器产生的冷凝水通过冷凝水管道与第二预热器连接。其中，所述高浓度有机废水处理系统还包括为喷雾蒸发器供热的燃烧炉，所述喷雾蒸发器产生的尾气通过气体管道与第一预热器连接。本发明蒸发后期阶段的热源可以按现场条件，选用沼气天然气、柴油、直接燃烧后以常温空气配比成热空气，也可以直接用高温过热蒸汽，生成的尾气可以加热第一预热器。一种高浓度有机废水处理方法，采用如上所述的高浓度有机废水处理系统对有机废水进行处理，以100重量份的有机废水为基准，处理方法包括如下步骤：(1)蒸发前期：废水预热组将有机废水加热至75-85℃，然后有机废水进入到列管蒸发器进行蒸发，蒸出水量为70-80重量份；(2)蒸发中期：蒸发前期后的有机废水进入到刮板式蒸发器中进行蒸发，蒸发水量为10-20重量份；(3)蒸发后期：将蒸发中期后的有机废水在喷雾蒸发器中进行喷雾蒸发，得到干粉。在蒸发前期，本发明只需要风机将二次蒸气抽出然后利用加热器稍微进行热补偿即可，实质上相当于把mvr二次蒸气压缩升温的电能用于加热二次蒸气，而无需特别压缩，总电耗反而下降了。例如常规mvr系统，蒸发吨水的电耗为80-100度，而本发明只需要40-50度即可。在蒸发中期，采用刮板式蒸发器进行蒸发，避免了常见的传热管壁结垢现象发生，而且刮板式蒸发器的二次蒸气也不进入风机中，避免风机结垢。作为优选地技术方案，刮板式蒸发器产生的二次蒸气可用作第一预热器的热源。在蒸发后期，用喷雾干燥机替代传统的离心机洗盐系统，制得的干法可以用于燃烧产生热能。其中，所述步骤(1)蒸发前期中，列管蒸发器分别产生90-100℃的第一冷凝水和95-105℃的二次蒸气，将第一冷凝水作为废水预热组的热源，将二次蒸气经由风机和加热器升温至115-125℃后作为刮板式蒸发器的热源。其中，所述步骤(2)蒸发中期中，刮板式蒸发器产生90-100℃的第二冷凝水，将第二冷凝水作为废水预热组的热源。其中，所述步骤(3)中蒸发后期中，喷雾蒸发器产生180-220℃的尾气，将尾气作为废水预热组的热源。有机废水一开始为常温，在经过第一预热废水器、第二预热废水器和第三预热废水器后，依次升温至35-45℃、55-65℃、75-85℃。本发明通过对热能的合理回收利用，大大降低了处理方法的耗电量，提高的经济效益。本发明的有益效果在于：1、在蒸发前期，二次蒸气产率很大，使用风机进行运输二次蒸气，加热器作为热补偿足以，而不需要达到像mvr压缩机这般高压缩比、高转速和高功率的要求，并且这样的做法可以相对缓慢升高废水的浓度，列管蒸发器不容易发生结垢粘壁、泡沫溢出临界点等现象，可以更有效地利用列管蒸发器高效传热的特点，并且风机可以长期运行，噪音更小，比传统mvr吨水电耗降低了50％以上；2、在蒸发中期，不适用列管蒸发器，而使用刮板式蒸发器。在此期间，废水浓度快速升高，废水中cod、二氧化硅、盐份等物质浓度升高至开始进入粘附结晶结垢阶段，大部分人认为此时废水品盐份会结晶析出，只需进入离心机分离即可。但是实际实践发现，由于超高浓度cod有机物存在，它只能生成膏糊状黑色粘性浆料，粘附在传热管壁上，并产生大量泡沫，此时使用刮板式蒸发器，机械旋转的刮板能够使这些粘性浆料刮下到底部卸出，而传热面却时刻保持光鲜，传热不受阻碍；3、蒸发后期，使用喷雾蒸发干燥机，使废水中结垢结疤物质成于粉排出。在此阶段，高糊状物料的蒸发效能极低，而粘壁结垢却十分严重，本发明通过喷雾蒸发，使浆料成雾状与热空气直接热交换闪蒸，避免结垢现象，得到的干粉公斤热值可以达到4000大卡以上，还可以再利用。附图说明图1是本发明高浓度有机废水处理系统的示意图；附图标记为：1-第一预热器、2-第二预热器、3-第三预热器、4-列管蒸发器、5-刮板式蒸发器、6-喷雾蒸发器、7-风机、8-加热器、9-燃烧炉。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。实施例1一种高浓度有机废水处理系统，按有机废水流向依次包括废水预热组、列管蒸发器4、刮板式蒸发器5和喷雾蒸发器6；所述列管蒸发器4产生的二次蒸气通过蒸气管道与刮板式蒸发器5连接，所述蒸气管道上设有风机7和加热器8。其中，所述废水预热组按废水流向依次包括第一预热器1、第二预热器2和第三预热器3。其中，所述列管蒸发器4产生的冷凝水通过冷凝水管道与第三预热器3连接。其中，所述刮板式蒸发器5产生的冷凝水通过冷凝水管道与第二预热器2连接。其中，所述高浓度有机废水处理系统还包括为喷雾蒸发器6供热的燃烧炉9，所述喷雾蒸发器6产生的尾气通过气体管道与第一预热器1连接。一种高浓度有机废水处理方法，采用如上所述的高浓度有机废水处理系统对有机废水进行处理，以100重量份的有机废水为基准，处理方法包括如下步骤：(1)蒸发前期：废水预热组将有机废水加热至80℃，然后有机废水进入到列管蒸发器4进行蒸发，蒸出水量为75重量份；(2)蒸发中期：蒸发前期后的有机废水进入到刮板式蒸发器5中进行蒸发，蒸发水量为15重量份；(3)蒸发后期：将蒸发中期后的有机废水在喷雾蒸发器6中进行喷雾蒸发，得到干粉。其中，所述步骤(1)蒸发前期中，列管蒸发器4分别产生100℃的第一冷凝水和100℃的二次蒸气，将第一冷凝水作为废水预热组的热源，将二次蒸气经由风机7和加热器8升温至120℃后作为刮板式蒸发器5的热源。其中，所述步骤(2)蒸发中期中，刮板式蒸发器5产生100℃的第二冷凝水，将第二冷凝水作为废水预热组的热源。其中，所述步骤(3)中蒸发后期中，喷雾蒸发器6产生200℃的尾气，将尾气作为废水预热组的热源。实施例2本实施例与实施例1的区别在于：100重量份的有机废水为基准，处理方法包括如下步骤：(1)蒸发前期：废水预热组将有机废水加热至75℃，然后有机废水进入到列管蒸发器4进行蒸发，蒸出水量为70重量份；(2)蒸发中期：蒸发前期后的有机废水进入到刮板式蒸发器5中进行蒸发，蒸发水量为20重量份；(3)蒸发后期：将蒸发中期后的有机废水在喷雾蒸发器6中进行喷雾蒸发，得到干粉。其中，所述步骤(1)蒸发前期中，列管蒸发器4分别产生90℃的第一冷凝水和95℃的二次蒸气，将第一冷凝水作为废水预热组的热源，将二次蒸气经由风机7和加热器8升温至115℃后作为刮板式蒸发器5的热源。其中，所述步骤(2)蒸发中期中，刮板式蒸发器5产生90℃的第二冷凝水，将第二冷凝水作为废水预热组的热源。其中，所述步骤(3)中蒸发后期中，喷雾蒸发器6产生180℃的尾气，将尾气作为废水预热组的热源。实施例3本实施例与实施例1的区别在于：100重量份的有机废水为基准，处理方法包括如下步骤：(1)蒸发前期：废水预热组将有机废水加热至85℃，然后有机废水进入到列管蒸发器4进行蒸发，蒸出水量为80重量份；(2)蒸发中期：蒸发前期后的有机废水进入到刮板式蒸发器5中进行蒸发，蒸发水量为10重量份；(3)蒸发后期：将蒸发中期后的有机废水在喷雾蒸发器6中进行喷雾蒸发，得到干粉。其中，所述步骤(1)蒸发前期中，列管蒸发器4分别产生95℃的第一冷凝水和105℃的二次蒸气，将第一冷凝水作为废水预热组的热源，将二次蒸气经由风机7和加热器8升温至125℃后作为刮板式蒸发器5的热源。其中，所述步骤(2)蒸发中期中，刮板式蒸发器5产生95℃的第二冷凝水，将第二冷凝水作为废水预热组的热源。其中，所述步骤(3)中蒸发后期中，喷雾蒸发器6产生220℃的尾气，将尾气作为废水预热组的热源。实施例4采用实施例1的高浓度有机废水处理系统及方法处理垃圾渗透液，该垃圾渗透液的各项指标如下表所示：分析项目分析值(mg/l)k+0.55*104na+1.5*104cl-1.6*104硬度0.8*104hco3-0.7*104cod0.3*104po43-25mg6nh4+4tds5.5*104ph8根据对水质tds参数中无机物组成及结晶特性的了解，推算出垃圾渗透液的化学组成是：在100kg/小时(2吨/天)本发明处理系统及方法的运转结果为：1、能够顺利运转，水回收率可达95％(1.9吨/天)，总盐tds回收率达90％(0.1吨/天)，其余是操作损失；2、前期蒸发控制水回收率为75％，相对常规mvr的转速只需要70-80％，电能损耗降低50-60％；3、刮板式蒸发器5的热源来自于风机7抽取的二次蒸气，刮板式蒸发器5的蒸发温度升至80-100℃，蒸发后的浓浆液tds在40-50％；4、浓浆液在喷雾干燥器喷成雾，形成干粉排除；5、刮板式蒸发器5产生的二次蒸气不进入风机7，防止风机7结垢，从根本上杜绝风机7叶轮不平衡造成的振动噪音，刮板式蒸发器5产生的二次蒸气与尾气一同作为第一预热器1的热源。对比例取500ml的实施例4中的垃圾渗透液，在1000ml球形蒸发瓶中进行恒温电加热蒸发，每20min记录冷凝水的水量，分析其cod和氨氮值，直至无冷凝水排出。反复多次实验,发现这种垃圾液浓水的cod蒸发浓缩特性：1、大约50％时间内,可以顺利蒸出75～85％冷凝水，无结疤、无泡沫，沸点升高2～3度可以忽略。2、大约30％时间内，只能蒸出20～10％冷凝水，泡沫大量产生，并使冷凝管玻璃略显黄褐色。蒸发瓶壁上也可见粘附晶浆，沸点明显升高5～6度。3、大约20％时间内，蒸出冷凝水极少，约5～3％的范围内。但是蒸发瓶壁已布满晶体疤痕，泡沫极少，仅是浓液面大泡沫破裂，再加上浓浆，开始结焦变黑色。4、用不同阶段冷凝水衡量，各个蒸发段无机盐浓度大致如下表：从上表可以看出：1、蒸发初期，水中tds最高仅20～30％，这未达到常规无机盐结晶浓度。cod最高也在1～2％的区间，也未达到大量泡沫产生的浓度，故蒸发顺利。2、蒸发中期tds值已达到30～55％，正是各种常规无机盐结晶浓度，cod也达到2～3万ppm，正是常规有机物发泡浓度。故在蒸发管壁上结晶疤，泡沫污染mvr风机7叶片都很正常。3、蒸发后期废水，总盐已达到55～80万ppm，事实成了晶体浆，把cod有机物的泡沫挡住在浓液中。故只能结晶疤，且大气泡聚集又破裂。上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。当前第1页12