一种高效节能的污水处理方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对工业污水，特别是一种对生活或工业高盐废水以及造纸行业黑液废水进行无害化处理、并能充分利用处理过程中的热能，并可对水资源和其它工业产品进行重复利用的方法及装置。本发明的方法采用了机械强制循环蒸发的方法，在将待处理的污水预热到设定温度后送入MVR蒸发器中进行蒸发浓缩，分别得到浓缩的液体和二次蒸汽，待MVR蒸发器中的浓缩液浓度达到预定值后得到被处理液，被处理液引入强制循环蒸发器进行再蒸发浓缩，使浓缩液体进一步浓缩后分别得到再浓缩的污水和二次蒸汽，强制循环蒸发器中的二次蒸汽形成的轻污冷凝水送至轻污冷凝水槽直接回用。本发明的装置中包括:依次相互用管路串联连通的预热器、MVR、强制循环蒸发器，与前述的各预热器、蒸发器、加热器、蒸发室分别用管路连通的冷凝水罐，MVR的蒸汽压缩机，以及设置于MVR、各冷凝水罐、加热室管路上的栗与阀门及控制系统。
【背景技术】
[0002]水是人类生存和发展不可缺少的自然资源，是生命起源的摇篮，是任何其他物质所不可替代的物质基础。我国是一个多干旱、缺水严重的国家，近年来随着工业生产的发展，对于水资源的需求量不断加大，粗放型经济发展模式又忽视了中国水资源短缺的事实，另外环境污染情况不仅没有得到根本治理，反而有逐步加重的趋势。因此水资源紧缺矛盾和环境污染压力在未来一段时期内将更加凸显。将工业污水采取适当措施治理后循环利用，是改善生存环境、解决用水困难的一种有效手段，可以采用的方法有很多，但就目前而言，投资和运行成本最低、技术水平最高、治理效果最为显著的方法还是采用蒸馏法。传统治理污水的蒸馏法采用多级蒸发器串联的方式，由于其具备操作方式简单、运行可靠平稳等诸多优点，因此得到了广泛的应用。但是传统蒸发系统运行过程当中需要采用燃煤锅炉提供大量动力蒸汽，煤炭在燃烧前要进行脱硫处理，燃烧过程中造成粉尘二次污染，排放出数倍于燃煤量的二氧化碳，造成地球温室气体效应。其中I效蒸发器使用锅炉产生的新鲜蒸汽作为加热热源，其后的各效蒸发器依次利用上一效蒸发器所产生的二次蒸汽作为加热热源，末效二次蒸汽进入冷凝器冷凝成蒸馏水，完成整个蒸发过程。用于冷凝末效二次蒸汽的工业清水用量和配备设备数量很多，且将很大一部分热量白白浪费，不能得到有效循环利用，这样就造成设备能耗较高，运行成本加大和环境污染等问题。
[0003]同时，为了降低能耗，提高热能利用效率，传统蒸发系统大多数情况下都采用多效蒸发器的组合方式，这样便使得整个系统设备数量繁多、占用场地增加、控制系统复杂。而多效蒸发器系统当蒸发器效数增加到一定程度时，由于有效温差减小，温度损失增多，蒸发强度下降，每增加一效蒸发器都要付出极大的设备投入，而节能效果却不再有明显的改善，所以目前基本上蒸发系统的蒸发器效数都在五至七效之间，在传统蒸发系统上进一步提高能源利用效率的目标陷入技术瓶颈，在目前形势下，节能降耗指标无法完成。
[0004]近年来MVR蒸发器作为一种新型的蒸发设备，由于其对传统蒸发系统工艺、原理和方式进行了彻底的改变，充分减少了系统中的各种热量损失、利用了各种有效热能，采取机械做功而获得高品质热源，并且在正常运行中无需再使用燃煤锅炉提供蒸汽，改变为使用电力等清洁能源，具有明显的节能降耗效果、设备集成化程度高、占地面积大大减小、自动控制系统简单、投资成本低等传统蒸发设备所不具备的优势，因此在不同行业得到了广泛的应用。例如中国发明专利201410271604X公开的一种染料中间体对位酯生产废水的处理方法、中国发明专利2011102333975公开的一种处理高盐高浓工业废水以废治废的方法、中国实用新型专利公开的一种废水处理系统均采用了 MVR蒸发设备。
[0005]但是在实际使用过程当中，其本身固有的一些缺点也凸显出来，主要变现为:
一、MVR蒸发器只适合于低浓度、低粘度的溶液蒸发，当被蒸发溶液浓度达到一定程度时，由于其粘度增大、流动性变差，将会在换热元件表面形成水垢，溶液中的固形物不断附着其上，换热效率急剧下降，阻断了换热，蒸发难以持续进行。因此，其应用领域一般为低浓度大蒸发水量的情况，对于较高浓度和粘度的溶液蒸发则无能为力。但是实际生产应用中，为了达到某种特定的工艺需要或实现某种特殊品质的物料条件，则需要将待处理溶液浓缩到具有高浓度的状态，以实现既定的工艺目标，降低综合应用成本。其实，在此条件和状态之下，系统需要的能量消耗并不多，相反，所带来的经济效益和工艺条件十分可观，但是，MVR蒸发系统无法进一步实现提浓目标。
[0006]二、尽管MVR蒸发器中可以设置自汽提装置，将蒸发所获得的二次蒸馏冷凝水以轻污冷凝水和重污冷凝水的形式分别排出，通常情况下轻污冷凝水罐COD含量在350mg/L以下，达到工业用水的使用标准，可以直接回流程使用；但是重污冷凝水COD含量一般都在4000mg/L甚至更高，达不到工业用水使用标准，依靠MVR自身蒸发系统无法对其进行下一步处理，不能实现处理后全部回用和零排放要求。
[0007]因此，MVR蒸发系统是一个蒸发单元，其所适应的被蒸发溶液为低浓度、低粘度，在实际使用过程当中工艺的适应性不高，无法独立完成工厂需要。
[0008]在传统多效蒸发系统中，一般广泛采用汽提塔来处理不合格的重污冷凝水，进入汽提塔处理重污冷凝水的动力源为锅炉新鲜蒸汽，经过汽提塔的蒸汽被一些不凝性气体和有机物污染，需要在某效蒸发器内单独设立一组换热系统来应用汽提塔的蒸汽并形成持续工作的系统动力。由于传统蒸发系统设备效数多，工艺延伸范围广，由汽提塔排出蒸汽的换热元件系统可以利用系统本身的工艺条件得到处理和应用。但是，目前MVR蒸发系统是一个单一的蒸发单元，不具备处理汽提塔排出蒸汽的工艺条件，使得MVR蒸发系统和汽提系统不能得到有机的组合。
[0009]同时，利用强制循环蒸发器能达到抗盐析、抗结垢的特点，可以将废液浓缩成为可以分离或燃烧处理的状态。但是，往往强制循环蒸发自成多级蒸发系统，利用前后的层级关系和末端真空系统进行工作，难以和MVR蒸发系统在温度、压力和能量平衡方面得到有机组合和匹配。
【发明内容】
[0010]本发明提供一种可克服现有技术不足，将汽提系统、强制循环蒸发系统和MVR系统有机组合，发挥各自优点、采用蒸发处理方式进行污水处理的方法及装置。
[0011]本发明的这种污水处理方法是:首先将待处理的污水预热到设定温度后送入MVR蒸发器中进行蒸发浓缩，分别得到浓缩的液体和二次蒸汽，待MVR蒸发器中的浓缩液浓度达到预定值后得到被处理液，被处理液引入强制循环蒸发器进行再蒸发浓缩，使浓缩液体进一步浓缩后分别得到再浓缩的污水和二次蒸汽，强制循环蒸发器中的二次蒸汽形成的轻污冷凝水送至轻污冷凝水槽直接回用，本发明中MVR经蒸汽压缩机升温加压后的蒸汽在MVR蒸发器中形成轻污冷凝水，该轻污冷凝水从MVR蒸发器换热元件中引出并用做加热待处理污水的换热热源后直接返回使用，剩余汽体进行蒸汽汽提，形成重污水与不凝气的混合物，不凝气的混合物经再次冷凝后形成重污水待进一步处理；被处理液至少进行一效强制循环蒸发处理，得到的工艺要求的最终浓缩液体，被处理液经强制循环蒸发处理产生的二次蒸汽作为动力介质进行液体汽提；经液体汽提后排出的二次蒸汽经蒸汽汽提得到重污凝水与蒸汽汽提形成重污水混合后进入液体汽提。
[0012]本发明的污水处理方法中最好采用二效以上强制循环蒸发处理，其中I效强制循环蒸发热源采用新鲜蒸汽，前一效强制循环蒸发处理产生的二次蒸汽用作后一效强制循环蒸发的蒸发热源，最终一效强制循环蒸发处理产生的二次蒸汽用作液体汽提的动力介质。
[0013]本发明的污水处理装置，包括:依次相互用管路串联连通的预热器、MVR、强制循环蒸发器，与前述的各预热器、蒸发器、加热器、蒸发室分别用管路连通的冷凝水罐，MVR的蒸汽压缩机，以及设置于MVR、各冷凝水罐、加热室管