基于真空蒸发兼热能利用的有机含盐废水处理系统及工艺的制作方法

本发明涉及能源与环境领域，尤其涉及一种基于真空蒸发兼顾热能利用的有机含盐废水处理系统及工艺。

背景技术：

高盐高浓度有机废水的处理已成为业内难题，探索行之有效的处理技术已成为废水处理领域的研究热点。在生产加工过程中，部分能量最终以热传递的方式转移到了污水当中去，同时，有机废水中的高浓度有机物本身是一种能量，如不对这部分能量进行充分的回收与利用，势必会造成能源的浪费，并且会对环境造成一定的影响。目前的工业废水处理技术主要利用物理、化学和生物的方法来降低废水中污染物浓度，达到可以排放的标准，并未关注工业废水中蕴含的热能。高盐废水中高浓度的无机盐是微生物的抑制和毒害剂，也会造成水质的不达标。若能在保证废水处理效果的同时，兼顾热能利用，一方面有利于企业实现节能减排的目标，另一方面将会为高盐高浓度有机废水处理技术的发展提供新的思路。

有机废水的氧化技术是利用氧化剂、电、光照、催化剂等，使难降解有机污染物开环、断键、取代等，大分子难降解有机物转化成易降解的小分子物质，甚至直接生成CO₂和H₂O。有机废水氧化降解的同时，会产生大量热量。所谓蒸发法是将含有不挥发性溶质的稀溶液加热沸腾进行浓缩，使其中的挥发性溶剂部分汽化从而将溶液浓缩，以获得固体产品或制取溶剂，实际上是不挥发性溶质与挥发性溶剂的分离过程，通过合理控制蒸发温度、压力等参数，实现废水的净化。真空蒸发过程中，由于压力降低，使废水中的部分显热转化为气化潜热，产生蒸汽，这部分蒸汽的热量可以合理利用。

针对有机含盐废水，利用氧化法将其中的有机物氧化、降解，并放出热量。高温废水进入真空蒸发装置蒸发，蒸汽冷凝换热后加以利用。整个工艺过程中，充分利用废水携带的热量、有机物氧化产生的热量及蒸发后蒸汽的汽化潜热，同时蒸发法处理废水不受废水中盐分的限制，在保证废水处理效果的同时，充分利用废水的热量，为工业废水处理技术的发展提供新的思路。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种以真空蒸发兼顾热能利用的有机含盐废水处理系统及方法，针对不同的工况提出不同的技术方案。对于浓度不是很高的有机含盐废水，首先利用氧化法将废水中的有机物氧化、降解，并放出热量，氧化后的高温废水经过预热后，进入真空蒸发系统，蒸发后的蒸汽进入机械蒸汽压缩系统，蒸汽被升温升压后进入真空蒸发系统为废水蒸发提供热量，蒸汽冷凝为水，热量可用于预热氧化后的废水，冷凝水可做供热、工艺用水或其他。浓缩废水可循环蒸发，达到一定浓度的含盐废水经过结晶后，排出盐类固体。对于浓度比较高的有机含盐废水，氧化后的高温废水直接进入真空蒸发系统，省略预热装置，蒸汽冷凝后的冷凝水温度较高，可用于供热、工艺用水或其他。整个工艺过程中，充分利用废水携带的热量、有机物氧化产生的热量及蒸发后蒸汽的汽化潜热及显热，同时蒸发法处理废水不受废水中盐分的限制，在保证废水处理效果的同时，充分利用废水的热量，为工业废水处理技术的发展提供新的思路。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种以真空蒸发兼顾热能利用的有机含盐废水处理系统，包括废水储罐、氧化装置、真空蒸发罐、真空泵、机械蒸汽压缩泵、强制循环泵和结晶装置；所述废水储罐出口与氧化装置相连，氧化装置出口与真空蒸发罐内换热器废水管路相连，真空蒸发罐上方设有蒸汽出口和抽真空出口，下方设有浓缩废水出口和冷凝水出口；所述的蒸汽出口与机械蒸汽压缩泵入口联通，机械蒸汽压缩泵出口的饱和蒸汽与真空蒸发罐内的换热器蒸汽管路联通；所述抽真空出口与真空泵相连，真空泵间歇运行；所述浓缩废水出口与循环增压泵入口及结晶装置分别相连，浓缩废水可循环蒸发，达到一定浓度后进入结晶装置。

利用上述的系统对有机含盐废水处理的工艺：

高浓度有机含盐废水首先经过氧化装置，有机物经过氧化后降解放热，废水温度升高，进入真空蒸发罐内，进一步被机械蒸汽压缩泵压缩后的蒸汽加热，同时，真空蒸发罐内压力降低，废水迅速蒸发产生蒸汽，蒸汽进入机械蒸汽压缩泵提升品质后用于加热真空蒸发罐内的废水以实现蒸发，蒸汽本身冷凝为水，冷凝水可做工艺用水或其他；

蒸发后的浓缩废水从真空蒸发罐底部排出，通过强制循环泵循环蒸发，达到一定浓度后进入结晶装置产生盐类固体，母液进一步循环蒸发。

所述的有机含盐废水处理的工艺，具体步骤如下：

(1)高浓度有机含盐废水进入氧化装置，有机物氧化降解放热，废水温度升高至80-95℃，进入真空蒸发罐，进一步被机械蒸汽压缩泵压缩后的蒸汽加热；

(2)真空蒸发罐内绝对压力为39-85kPa，蒸发温度为75-95℃；真空蒸发罐蒸发后的蒸汽经过机械蒸汽压缩泵压缩后，蒸汽温度压力从75-95℃、39-85kPa升至83-125℃、53-232kPa；

(3)83-125℃、53-232kPa的饱和蒸汽与80-95℃的废水换热后冷凝为水，废水受热蒸发；

(5)饱和蒸汽冷凝后的水温约为83-125℃，蒸汽冷凝水可用作工艺用水或其他；

(7)蒸发后的浓缩废水通过强制循环泵循环回真空蒸发罐继续加热浓缩，浓缩至一定浓度后进入结晶装置结晶出盐，母液循环回真空蒸发罐。

以真空蒸发兼顾热能利用的有机含盐废水处理系统，在前面所述的系统中的所述的氧化装置和真空蒸发罐之间还设有一个换热器，氧化装置出口与预热器废水入口联通，预热器废水出口与真空蒸发罐内换热器废水管路相连；冷凝水出口与预热器热水入口相连。

进一步的，所述换热器也可设在真空蒸发罐内。

利用所述的系统对有机含盐废水处理的工艺，

高浓度有机含盐废水首先经过氧化装置，有机物经过氧化后降解放热，废水温度升高；

经过预热器进一步预热后，进入真空蒸发罐内，进一步被机械蒸汽压缩泵压缩后的蒸汽加热；同时，真空蒸发罐内压力降低，废水迅速蒸发产生蒸汽，蒸汽进入机械蒸汽压缩泵提升品质后用于加热真空蒸发罐内的废水以实现蒸发，蒸汽本身冷凝为水，进入预热器预热氧化后的废水，冷凝水可做工艺用水或其他；

蒸发后的浓缩废水从真空蒸发罐底部排出，通过强制循环泵循环蒸发，达到一定浓度后进入结晶装置产生盐类固体，母液进一步循环蒸发。

所述的有机含盐废水处理的工艺，

(1)高浓度有机含盐废水进入氧化装置，有机物氧化降解放热，废水温度升高至40-95℃；40-95℃的废水进入预热器继续升温至80-95℃；进入真空蒸发罐，进一步被机械蒸汽压缩泵压缩后的蒸汽加热；

(2)真空蒸发罐内绝对压力为39-85kPa，蒸发温度为75-95℃；

(3)蒸发后的蒸汽经过机械蒸汽压缩泵压缩后，蒸汽温度压力从75-95℃、39-85kPa升至83-125℃、53-232kPa；

(4)83-125℃、53-232kPa的饱和蒸汽与80-95℃的废水换热后冷凝为水，废水受热蒸发；

(5)饱和蒸汽冷凝后的水温约为83-125℃，通过预热器对氧化后的废水进行预热，40-95℃的废水被加热至80-95℃，冷凝水水温降至45-90℃；

(6)蒸汽冷凝水根据需要设置换热器进一步回收热量；

(7)蒸发后的浓缩废水通过强制循环泵循环回真空蒸发罐继续加热浓缩，浓缩至一定浓度后进入结晶装置结晶出盐，母液循环回真空蒸发罐。

进一步的，步骤(2)中废水进入真空蒸发罐后继续升温，废水温度与蒸发温度差设定为5-28℃；

进一步的，步骤(3)中蒸汽经过机械蒸汽压缩泵压缩后温升为8-30℃，压缩后蒸汽与废水温差为3-30℃。

进一步的，所述氧化装置的氧化方式依据废水有机成分的性质确定。

本发明的有益效果如下：

(1)整个工艺过程中，废水携带的热量、有机物氧化产生的热量被充分利用，使废水升温用于闪蒸；

(2)蒸发后蒸汽进入机械蒸汽压缩机进一步压缩，提高温度和压力用于预热原水，蒸汽的汽化潜热得到利用；

(3)蒸发法处理废水后的冷凝水水质好，在保证废水处理效果的同时，充分利用废水的热量，为工业废水处理技术的发展提供新的思路。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1基于真空蒸发兼顾热能利用的高浓度有机含盐废水处理系统图；

图2基于真空蒸发兼顾热能利用的高浓度有机含盐废水处理系统图；

图中：1-废水罐/池，2-氧化装置，3-预热器，4-真空蒸发罐，5-机械蒸汽压缩泵，6-结晶装置，7-强制循环泵，8-真空泵

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1：

如图1所示，针对浓度不是很高的有机含盐废水，其有机含盐废水处理系统，包括废水储罐、氧化装置、预热器、真空蒸发罐、真空泵、机械蒸汽压缩泵、强制循环泵和结晶装置；所述废水储罐出口与氧化装置相连，氧化装置出口与预热器废水入口联通，预热器废水出口与真空蒸发罐内换热器废水管路相连，真空蒸发罐上方设有蒸汽出口和抽真空出口，下方设有浓缩废水出口和冷凝水出口；所述蒸汽出口与机械蒸汽压缩泵入口联通，机械蒸汽压缩泵出口的饱和蒸汽与真空蒸发罐内的换热器蒸汽管路联通；所述冷凝水出口与预热器热水入口相连；所述浓缩废水出口与循环增压泵入口及结晶装置分别相连，浓缩废水可循环蒸发，达到一定浓度后进入结晶装置，所述抽真空出口与真空泵相连，真空泵间歇运行。

高浓度有机含盐废水首先经过氧化装置，有机物经过氧化后降解放热，废水温度升高，经过预热器进一步预热后，进入真空蒸发罐内，进一步被机械蒸汽压缩泵压缩后的蒸汽加热，同时，真空蒸发罐内压力降低，废水迅速蒸发产生蒸汽，蒸汽进入机械蒸汽压缩泵提升品质后用于加热真空蒸发罐内的废水以实现蒸发，蒸汽本身冷凝为水，进入预热器预热氧化后的废水，冷凝水可做工艺用水或其他。蒸发后的浓缩废水从真空蒸发罐底部排出，通过强制循环泵循环蒸发，达到一定浓度后进入结晶装置产生盐类固体，母液进一步循环蒸发。

上述的废水处理系统中，所述高浓度有机含盐废水首先经过氧化装置，使得有机物降解放热，废水温度升高。

上述的废水处理系统中，所述氧化装置与预热器相连，废水在预热器内被进一步加热，所用热源为后续的蒸汽冷凝水。

上述的废水处理系统中，预热后的废水进入真空蒸发罐吸收来自压缩后蒸汽的热量蒸发。

上述的废水处理系统中，蒸发后的蒸汽进入机械蒸汽压缩泵升温升压后，返回真空蒸发罐预热废水，蒸汽被冷凝为水，可根据需要设置换热器进一步回收热量，冷凝水可做工艺用水或其他。

上述的废水处理系统中，浓缩废水通过强制循环泵循环蒸发，达到一定浓度后进入结晶装置，排出盐类固体，母液循环回真空蒸发罐蒸发。

上述的废水处理系统中，真空蒸发罐中的真空度由真空泵提供，真空泵间歇运行。

针对上述系统，本发明还提供了一种基于真空蒸发兼顾热能利用的高浓度有机含盐废水处理工艺，包括如下步骤：

(1)高浓度有机含盐废水进入氧化装置，有机物氧化降解放热，废水温度升高至40-95℃；

(2)40-95℃的废水进入预热器继续升温至80-95℃，热源为机械蒸汽压缩泵后的压缩蒸汽冷凝后的冷凝水，真空蒸发罐内绝对压力为39-85kPa，蒸发温度为75-95℃；

(3)蒸发后的蒸汽经过机械蒸汽压缩泵压缩后，蒸汽温度压力从75-95℃、39-85kPa升至83-125℃、53-232kPa；

(4)83-125℃、53-232kPa的饱和蒸汽与80-95℃的废水换热后冷凝为水，废水受热蒸发；

(5)饱和蒸汽冷凝后的水温约为83-125℃，通过预热器对氧化后的废水进行预热，40-95℃的废水被加热至80-95℃，冷凝水水温降至45-90℃；

(6)蒸汽冷凝水可用作工艺用水或其他，也可根据需要设置换热器进一步回收热量；

(7)蒸发后的浓缩废水通过强制循环泵循环回真空蒸发罐继续加热浓缩，浓缩至一定浓度后进入结晶装置结晶出盐，母液循环回真空蒸发罐。

优选的是，步骤(1)中氧化后的废水温度为40-95℃。

优选的是，步骤(2)中废水进入真空蒸发罐后继续升温，废水温度与蒸发温度差设定为5-28℃。

优选的是，步骤(3)中蒸汽经过机械蒸汽压缩泵压缩后温升为8-30℃，压缩后蒸汽与废水温差为3-30℃。

所述氧化装置的氧化方式依据废水有机成分的性质确定。

所述真空蒸发罐换热器可设在真空蒸发罐前，也可设在真空蒸发罐内。

所述蒸汽冷凝为水后，可以设置换热器实现系统内进一步回收热量，也可直接用于供热或其他，冷凝水可用于工艺用水或其他。

所述浓缩废水通过强制循环泵循环浓缩至一定浓度后进入结晶装置，浓缩浓度由不同盐的性质决定。

通过上述工艺，可在兼顾热能利用的前提下实现高浓度有机含盐废水的净化处理。

具体实施例如下：

COD含量为6000mg/L、NaCl含量约为8％的高浓度有机含盐废水进入氧化装置，有机物完全氧化降解放热，废水温度从室温约升高至40℃，氧化后的废水进入换热器被压缩蒸汽冷凝水预热至95℃，真空蒸发罐内绝对压力为58kPa，蒸发温度为85℃，废水进入真空蒸发罐被机械蒸汽压缩泵后的压缩蒸汽加热蒸发；蒸发后的85℃、58kPa的蒸汽经过机械蒸汽压缩泵压缩、喷水降温后成为101℃、105kPa的饱和蒸汽，与废水换热后冷凝为101℃的水，蒸汽冷凝水可用于预热氧化后的废水，自身温度降至45℃左右，可用于工艺用水或其他。蒸发后的浓缩废水通过强制循环泵循环回真空蒸发罐继续加热浓缩，浓缩至一定浓度后进入结晶装置结晶出盐，母液循环回真空蒸发罐。

实施例2：

如图2所示，针对浓度比较高的有机含盐废水，其有机含盐废水处理系统，包括废水储罐、氧化装置、真空蒸发罐、真空泵、机械蒸汽压缩泵、强制循环泵和结晶装置；所述废水储罐出口与氧化装置相连，氧化装置出口与真空蒸发罐内换热器废水管路相连，真空蒸发罐上方设有蒸汽出口和抽真空出口，下方设有浓缩废水出口和冷凝水出口；所述的蒸汽出口与机械蒸汽压缩泵入口联通，机械蒸汽压缩泵出口的饱和蒸汽与真空蒸发罐内的换热器蒸汽管路联通；所述抽真空出口与真空泵相连，真空泵间歇运行；所述浓缩废水出口与循环增压泵入口及结晶装置分别相连，浓缩废水可循环蒸发，达到一定浓度后进入结晶装置。

上述的废水处理系统中，所述高浓度有机含盐废水首先经过氧化装置，使得有机物降解放热，废水温度升高。

上述的废水处理系统中，从氧化装置出来的废水进入真空蒸发罐吸收来自压缩后蒸汽的热量蒸发。

上述的废水处理系统中，蒸发后的蒸汽进入机械蒸汽压缩泵升温升压后，返回真空蒸发罐预热废水，蒸汽被冷凝为水，冷凝水可做工艺用水或其他。

上述的废水处理系统中，浓缩废水通过强制循环泵循环蒸发，达到一定浓度后进入结晶装置，排出盐类固体，母液循环回真空蒸发罐蒸发。

针对浓度很高的有机含盐废水，其有机含盐废水处理工艺，包括如下步骤：

(1)高浓度有机含盐废水进入氧化装置，有机物氧化降解放热，废水温度升高至80-95℃，进入真空蒸发罐，进一步被机械蒸汽压缩泵压缩后的蒸汽加热；

(2)真空蒸发罐内绝对压力为39-85kPa，蒸发温度为75-95℃；真空蒸发罐蒸发后的蒸汽经过机械蒸汽压缩泵压缩后，蒸汽温度压力从75-95℃、39-85kPa升至83-125℃、53-232kPa；

(3)83-125℃、53-232kPa的饱和蒸汽与80-95℃的废水换热后冷凝为水，废水受热蒸发；

(5)饱和蒸汽冷凝后的水温约为83-125℃，蒸汽冷凝水可用作工艺用水或其他；

(7)蒸发后的浓缩废水通过强制循环泵循环回真空蒸发罐继续加热浓缩，浓缩至一定浓度后进入结晶装置结晶出盐，母液循环回真空蒸发罐。

具体的实施例如下：

COD含量为25000mg/L、NaCl含量约为8％的高浓度有机含盐废水进入氧化装置，有机物完全氧化降解放热，废水温度从室温约升高至95℃，真空蒸发罐内绝对压力为58kPa，蒸发温度为85℃，废水进入真空蒸发罐被机械蒸汽压缩泵后的压缩蒸汽加热蒸发；蒸发后的85℃、58kPa的蒸汽经过机械蒸汽压缩泵压缩、喷水降温后成为101℃、105kPa的饱和蒸汽，与废水换热后冷凝为101℃的水，蒸汽冷凝水可用于供热、做工艺用水或其他，蒸发后的浓缩废水通过强制循环泵循环回真空蒸发罐继续加热浓缩，浓缩至一定浓度后进入结晶装置结晶出盐，母液循环回真空蒸发罐。

与实施例1不同的地方在于废水COD浓度较高，氧化放热后废水温度升高较多，真空蒸发罐前无需进一步预热，饱和蒸汽冷凝水热量可寻求进一步的利用方式。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。