公布日：2023.06.23
申請日：2022.12.19
分類(lèi)號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/74(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/78(2023.01)N;C02F3/00(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供了一種高鹽低COD廢水處理系統及方法，該處理系統包括精餾塔、多效蒸發(fā)器、濕式氧化器、生化池和氣液分離罐；精餾塔與多效蒸發(fā)器連通，用于將廢水餾分預熱后進(jìn)入多效蒸發(fā)器；多效蒸發(fā)器分別與生化池和精餾塔連通，用于將蒸發(fā)后的蒸汽進(jìn)入生化池進(jìn)行生物降解處理，并將蒸發(fā)后的廢水進(jìn)入精餾塔精餾；精餾塔與濕式氧化器連接用于將精餾后的廢水進(jìn)行濕式氧化處理；精餾塔與濕式氧化器之間設置有外置微界面機組，濕式氧化器內部設置有內置微界面機組用于分散破碎氣體成氣泡。本發(fā)明的處理系統通過(guò)在濕式氧化器內部設置內置微界面機組，降低廢水處理系統的反應溫度和壓力，降低能耗，節約成本，具有經(jīng)濟效益。
權利要求書(shū)
1.一種高鹽低COD廢水處理系統，其特征在于，包括精餾塔、多效蒸發(fā)器、濕式氧化器、生化池和氣液分離罐；所述精餾塔與所述多效蒸發(fā)器連通，用于將廢水餾分預熱后進(jìn)入所述多效蒸發(fā)器；所述多效蒸發(fā)器分別與所述生化池和所述精餾塔連通，用于將蒸發(fā)后的蒸汽進(jìn)入所述生化池進(jìn)行生物降解處理，并將蒸發(fā)后的廢水進(jìn)入所述精餾塔進(jìn)行精餾；所述精餾塔與所述濕式氧化器連接用于將精餾后的廢水進(jìn)行濕式氧化處理；所述精餾塔與所述濕式氧化器之間設置有外置微界面機組，所述濕式氧化器內部設置有內置微界面機組用于分散破碎氣體成氣泡。
2.根據權利要求1所述的高鹽低COD廢水處理系統，其特征在于，所述內置微界面機組包括氣動(dòng)式微界面發(fā)生器和液動(dòng)式微界面發(fā)生器，所述濕式氧化器的側壁設置有空氣進(jìn)口，所述空氣進(jìn)口通過(guò)管道延伸至所述氣動(dòng)式微界面發(fā)生器內部，所述濕式氧化器側壁設置有催化劑進(jìn)口，所述液動(dòng)式微界面發(fā)生器中通入所述濕式氧化器內的廢水和催化劑，所述液動(dòng)式微界面發(fā)生器連接有導氣管，所述導氣管的頂端伸出所述濕式氧化器的液面用于回收空氣或氧氣。
3.根據權利要求3所述的高鹽低COD廢水處理系統，其特征在于，所述液動(dòng)式微界面發(fā)生器的出口與所述氣動(dòng)式微界面發(fā)生器的出口處均設有噴嘴，所述噴嘴將微氣泡和微液泡噴出并提供動(dòng)力，將內置微界面機組內的廢水與空氣循環(huán)攪拌。
4.根據權利要求1所述的高鹽低COD廢水處理系統，其特征在于，還包括換熱器，所述換熱器上設置有第一進(jìn)口、第一出口、第二進(jìn)口、第二出口，所述第一進(jìn)口與原料進(jìn)口連接，所述第一出口與所述精餾塔頂端連接，所述第二進(jìn)口與所述精餾塔頂端連接，所述第二出口分別與所述多效蒸發(fā)器和所述生化池連接。所述換熱器包括設置在所述精餾塔頂端的第一換熱器和設置在所述精餾塔側壁的第二換熱器。
5.根據權利要求1所述的高鹽低COD廢水處理系統，其特征在于，還包括再沸器，所述再沸器設置在所述精餾塔側壁與所述多效蒸發(fā)器和所述精餾塔連接。
6.根據權利要求1所述的高鹽低COD廢水處理系統，其特征在于，所述多效蒸發(fā)器包括依次連接的一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器和三效蒸發(fā)器，所述一效蒸發(fā)器的底端與所述二效蒸發(fā)器的側壁連接，所述二效蒸發(fā)器的底端與所述三效蒸發(fā)器連接，所述三效蒸發(fā)器的底端與所述精餾塔側壁連接。
7.根據權利要求6所述的高鹽低COD廢水處理系統，其特征在于，所述一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器和三效蒸發(fā)器的頂端分別與所述生化池連接。
8.根據權利要求1所述的高鹽低COD廢水處理系統，其特征在于，還包括深度氧化反應器，所述深度氧化反應器連接所述氣液分離罐的出水口用于對分離后的廢水進(jìn)行深度氧化處理，所述深度氧化反應器側壁上設置有臭氧或過(guò)氧化氫進(jìn)口。
9.采用權利要求1-8任一項所述的高鹽低COD廢水處理系統的廢水處理方法，其特征在于，包括如下步驟：廢水先進(jìn)入精餾塔餾分預熱，而后進(jìn)入多效蒸發(fā)器蒸發(fā)處理，經(jīng)過(guò)多效蒸發(fā)器的蒸發(fā)后的蒸汽直接進(jìn)入生化池進(jìn)行生物降解處理，蒸發(fā)后的污水進(jìn)入精餾塔進(jìn)行精餾，塔頂餾分與原料換熱后進(jìn)入生化池，塔底餾分提濃得到提濃后的廢水；將塔底餾分后的提濃后的廢水直接進(jìn)入濕式氧化器進(jìn)行濕式氧化處理，反應得到的反應液通入氣液分離罐分離，分離后的氣體作為精餾塔塔釜再沸器的熱源換熱后再作為三效蒸發(fā)器的熱源進(jìn)行換熱至低溫污水，最后進(jìn)入生化池；分離后的液體則進(jìn)入深度氧化反應器，經(jīng)臭氧或過(guò)氧化氫深度氧化分解大分子后通過(guò)后處理分離降低鹽濃度后進(jìn)入生化池生物降解。
10.根據權利要求9所述的高鹽低COD廢水處理方法，其特征在于，所述餾分預熱的反應溫度為100-120℃，所述濕式氧化處理的反應溫度為230-265℃。
發(fā)明內容
本發(fā)明的第一目的在于提供一種高鹽低COD廢水的處理系統，該廢水處理系統通過(guò)在濕式氧化器內部設置內置微界面機組，提高了兩相之間的傳質(zhì)效果、反應效率，可以將氣體打碎成微米級別的氣泡，從而增加氣相與液相之間的相界傳質(zhì)面積，使得傳質(zhì)空間充分滿(mǎn)足，增加了空氣與氧氣在液相中的停留時(shí)間，從而降低空氣與氧氣的耗量，既降低了反應溫度和壓力，同時(shí)保證反應本身的高效性，避免高溫高壓帶來(lái)的一些列安全隱患的發(fā)生，更有利于反應過(guò)程的節能降耗，成本低。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種采用上述系統進(jìn)行高鹽低COD廢水處理的方法，該方法操作簡(jiǎn)便、操作條件更加溫和，能耗低，達到了比現有技術(shù)工藝更佳的處理效果。
為實(shí)現本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供一種高鹽低COD廢水的處理系統，包括精餾塔、多效蒸發(fā)器、濕式氧化器、生化池和氣液分離罐；
所述精餾塔與所述多效蒸發(fā)器連通，用于將廢水餾分預熱后進(jìn)入所述多效蒸發(fā)器；
所述多效蒸發(fā)器分別與所述生化池和所述精餾塔連通，用于將蒸發(fā)后的蒸汽進(jìn)入所述生化池進(jìn)行生物降解處理，并將蒸發(fā)后的廢水進(jìn)入所述精餾塔進(jìn)行精餾；
所述精餾塔與所述濕式氧化器連接用于將精餾后的廢水進(jìn)行濕式氧化處理；
所述精餾塔與所述濕式氧化器之間設置有外置微界面機組，所述濕式氧化器內部設置有內置微界面機組用于分散破碎氣體成氣泡。
所述內置微界面機組包括氣動(dòng)式微界面發(fā)生器和液動(dòng)式微界面發(fā)生器，所述濕式氧化器的側壁設置有空氣進(jìn)口，所述空氣進(jìn)口通過(guò)管道延伸至所述氣動(dòng)式微界面發(fā)生器內部，所述濕式氧化器側壁設置有催化劑進(jìn)口，所述液動(dòng)式微界面發(fā)生器中通入所述濕式氧化器內的廢水和催化劑，所述液動(dòng)式微界面發(fā)生器連接有導氣管，所述導氣管的頂端伸出所述濕式氧化器的液面用于回收空氣或氧氣。
現有技術(shù)的廢水處理工藝中，濕式氧化處理法往往需要較高的反應溫度、壓力和較長(cháng)的停留時(shí)間，究其原因是因為為空氣或氧氣在液相中的停留時(shí)間短，傳質(zhì)時(shí)間不足，氣泡直徑大，反應器內形成的氣液相界面積較小，傳質(zhì)空間不足，從而導致了反應時(shí)間過(guò)長(cháng)、能耗高、反應效率低下的問(wèn)題。
上述廢水處理系統中，在進(jìn)行濕式氧化處理之前先進(jìn)行一定的預處理，預處理系統包括依次連接的精餾塔和多效蒸發(fā)器，在精餾塔塔頂進(jìn)行餾分預熱，通過(guò)多效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)處理，經(jīng)過(guò)多效蒸發(fā)器的蒸發(fā)后廢水的COD含量升高，蒸發(fā)出大量水和少量醋酸，直接進(jìn)入生化池生物降解，將預處理后的廢水返回精餾塔進(jìn)行精餾，塔頂餾分與原料換熱后進(jìn)入生化池生物降解，塔底餾分提濃得到提濃后的廢水。
廢水在上述預處理系統中經(jīng)過(guò)初步的餾分、蒸發(fā)等預處理措施后，在進(jìn)行后續的濕式氧化處理以達到更深層次的廢水處理效果。
需要強調的是，該廢水處理系統通過(guò)在精餾塔與濕式氧化器之間設置外置微界面機組，使得廢水在進(jìn)入濕式氧化器之前先分散破碎成微米級氣泡，增大與濕式氧化器內氧氣的接觸面積；通過(guò)在濕式氧化器內部設置內置微界面機組，將進(jìn)入濕式氧化器的空氣或氧氣打碎分散成氣泡，與廢水接觸，從而增加了氣體與廢水之間的相界傳質(zhì)面積，進(jìn)一步提高了反應相界面的傳質(zhì)效果后，操作溫度與壓力也不需要太高，實(shí)現了能耗低，操作成本低的效果。
在本發(fā)明的內置微界面機組中包括了氣動(dòng)式微界面發(fā)生器，將濕式氧化器的空氣進(jìn)口進(jìn)入的空氣或氧氣通入氣動(dòng)式微界面發(fā)生器內部，通過(guò)微界面發(fā)生器的破碎分散作用，將氣體分散破碎成微氣泡，從而減小液膜厚度，有效的增大了空氣或氧氣與廢水之間的傳質(zhì)面積，降低傳質(zhì)阻力，提高反應效率。
更優(yōu)選的，所述內置微界面機組還包括液動(dòng)式微界面發(fā)生器，所述液動(dòng)式微界面發(fā)生器中通入從所述濕式氧化器內循環(huán)回來(lái)的廢水，所述液動(dòng)式微界面發(fā)生器連接有導氣管，所述導氣管的頂端伸出所述濕式氧化器內的液面上方用于回收空氣或氧氣。因為反應過(guò)程中大量未反應完的空氣和或氧氣會(huì )大量積聚在濕式氧化器內的上方，為了充分回收，通過(guò)導氣管再次進(jìn)入底部多次循環(huán)反應，從而提高傳質(zhì)效率，通入的循環(huán)廢水可以達到給液動(dòng)式微界面發(fā)生器提供動(dòng)力的效果。
進(jìn)一步的，所述液動(dòng)式微界面發(fā)生器的出口與所述氣動(dòng)式微界面發(fā)生器的出口均設有噴嘴，所述噴嘴將微氣泡和微液泡噴出并提供動(dòng)力，將內置微界面機組內的廢水與空氣循環(huán)攪拌，優(yōu)選的，噴頭為喇叭型，噴嘴將氣泡噴射出以提供動(dòng)力，并通過(guò)噴頭擴散開(kāi)，從而進(jìn)一步增大接觸面積，加快反應速率。
內置微界面機組的氣動(dòng)式微界面發(fā)生器設置在下方，液動(dòng)式微界面發(fā)生器設置在上方，兩個(gè)微界面發(fā)生器的出口處均設置有噴嘴。兩個(gè)微界面發(fā)生器的出口相對設置，上方的液動(dòng)式微界面發(fā)生器將廢水自上而下流動(dòng)，下方的氣動(dòng)式微界面發(fā)生器將氣體分散破碎成微氣泡自下而上與廢水充分接觸，通過(guò)噴嘴為氣泡增加動(dòng)力，進(jìn)而增大廢水和氣體的相界傳質(zhì)面積，提高空氣或氧氣的利用率。
本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明所采用的微界面發(fā)生器在本發(fā)明人在先專(zhuān)利中已有體現，如申請號CN201610641119.6、CN201610641251.7、CN201710766435.0、CN106187660、CN105903425A、CN109437390A、CN205833127UCN207581700U的專(zhuān)利。在先專(zhuān)利CN201610641119.6中詳細介紹了微米氣泡發(fā)生器(即微界面發(fā)生器)的具體產(chǎn)品結構和工作原理，該申請文件中記載了“微米氣泡發(fā)生器包括本體和二次破碎件、本體內具有空腔，本體上設有與空腔連通的進(jìn)口，空腔的相對的第一端和第二端均敞開(kāi)，其中空腔的橫截面積從空腔的中部向空腔的第一端和第二端減��；二次破碎件設在空腔的第一端和第二端中的至少一個(gè)處，二次破碎件的一部分設在空腔內，二次破碎件與空腔兩端敞開(kāi)的通孔之間形成一個(gè)環(huán)形通道。微米氣泡發(fā)生器還包括進(jìn)氣管和進(jìn)液管�！睆脑撋暾埼募泄_(kāi)的具體結構可以知曉其具體工作原理為：液體通過(guò)進(jìn)液管切向進(jìn)入微米氣泡發(fā)生器內，超高速旋轉并切割氣體，使氣體氣泡破碎成微米級別的微氣泡，從而提高液相與氣相之間的傳質(zhì)面積，而且該專(zhuān)利中的微米氣泡發(fā)生器屬于氣動(dòng)式微界面發(fā)生器。
另外，在先專(zhuān)利201610641251.7中有記載一次氣泡破碎器具有循環(huán)液進(jìn)口、循環(huán)氣進(jìn)口和氣液混合物出口，二次氣泡破碎器則是將進(jìn)料口與氣液混合物出口連通，說(shuō)明氣泡破碎器都是需要氣液混合進(jìn)入，另外從后面的附圖中可知，一次氣泡破碎器主要是利用循環(huán)液作為動(dòng)力，所以其實(shí)一次氣泡破碎器屬于液動(dòng)式微界面發(fā)生器，二次氣泡破碎器是將氣液混合物同時(shí)通入到橢圓形的旋轉球中進(jìn)行旋轉，從而在旋轉的過(guò)程中實(shí)現氣泡破碎，所以二次氣泡破碎器實(shí)際上是屬于氣液聯(lián)動(dòng)式微界面發(fā)生器。其實(shí)，無(wú)論是液動(dòng)式微界面發(fā)生器，還是氣液聯(lián)動(dòng)式微界面發(fā)生器，都屬于微界面發(fā)生器的一種具體形式，然而本發(fā)明所采用的微界面發(fā)生器并不局限于上述幾種形式，在先專(zhuān)利中所記載的氣泡破碎器的具體結構只是本發(fā)明微界面發(fā)生器可采用的其中一種形式而已。
此外，在先專(zhuān)利201710766435.0中記載到“氣泡破碎器的原理就是高速射流以達到氣體相互碰撞”，并且也闡述了其可以用于微界面強化反應器，驗證本身氣泡破碎器與微界面發(fā)生器之間的關(guān)聯(lián)性；而且在先專(zhuān)利CN106187660中對于氣泡破碎器的具體結構也有相關(guān)的記載，具體見(jiàn)說(shuō)明書(shū)中第-段，以及附圖部分，其對氣泡破碎器S-2的具體工作原理有詳細的闡述，氣泡破碎器頂部是液相進(jìn)口，側面是氣相進(jìn)口，通過(guò)從頂部進(jìn)來(lái)的液相提供卷吸動(dòng)力，從而達到粉碎成超細氣泡的效果，附圖中也可見(jiàn)氣泡破碎器呈錐形的結構，上部的直徑比下部的直徑要大，也是為了液相能夠更好的提供卷吸動(dòng)力。
由于在先專(zhuān)利申請的初期，微界面發(fā)生器才剛研發(fā)出來(lái)，所以早期命名為微米氣泡發(fā)生器(CN
201610641119.6)、氣泡破碎器(201710766435.0)等，隨著(zhù)不斷技術(shù)改進(jìn)，后期更名為微界面發(fā)生器，現在本發(fā)明中的微界面發(fā)生器相當于之前的微米氣泡發(fā)生器、氣泡破碎器等，只是名稱(chēng)不一樣。綜上所述，本發(fā)明的微界面發(fā)生器屬于現有技術(shù)。
進(jìn)一步的，所述高鹽低COD廢水的處理系統還包括換熱器，所述換熱器上設置有第一進(jìn)口、第一出口、第二進(jìn)口、第二出口，所述第一進(jìn)口與原料進(jìn)口連接，所述第一出口與所述精餾塔頂端連接，所述第二進(jìn)口與所述精餾塔頂端連接，所述第二出口分別與所述多效蒸發(fā)器和所述生化池連接。
其中，精餾塔塔頂餾分出的廢水作為熱源預熱原料進(jìn)口進(jìn)來(lái)的廢水，再通入生化池進(jìn)行生物降解，減小后續多效蒸發(fā)器的熱負荷。
進(jìn)一步的，所述高鹽低COD廢水的處理系統還包括再沸器，所述再沸器設置在所述精餾塔側壁與所述多效蒸發(fā)器和所述精餾塔連接。
其中，濕式氧化器的反應液的高熱量通過(guò)再沸器的作為精餾塔塔釜的熱源，并且提供多效蒸發(fā)器的熱源，如此設置充分利用了此工藝流程中的熱量，降低能耗。
進(jìn)一步的，所述多效蒸發(fā)器包括依次連接的一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器和三效蒸發(fā)器，所述一效蒸發(fā)器的底端與所述二效蒸發(fā)器的側壁連接，所述二效蒸發(fā)器的底端與所述三效蒸發(fā)器連接，所述三效蒸發(fā)器的底端與所述精餾塔側壁連接。
其中，二效蒸發(fā)器的蒸汽作為一效蒸發(fā)器的熱源來(lái)源，三效蒸發(fā)器的蒸汽作為二效蒸發(fā)器的熱源，從而達到充分利用能源的效果。
進(jìn)一步的，所述一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器和三效蒸發(fā)器的頂端分別與所述生化池連接。
進(jìn)一步的，所述處理系統還包括深度氧化反應器，所述深度氧化反應器連接所述氣液分離罐的出水口用于對分離后的廢水進(jìn)行深度氧化處理，所述深度氧化反應器側壁上設置有臭氧或過(guò)氧化氫進(jìn)口。
除此之外，本發(fā)明還提供了一種高鹽低COD廢水的處理方法，包括如下步驟：廢水先進(jìn)入精餾塔餾分預熱，而后進(jìn)入多效蒸發(fā)器蒸發(fā)處理，經(jīng)過(guò)多效蒸發(fā)器的蒸發(fā)后的蒸汽直接進(jìn)入生化池進(jìn)行生物降解處理，蒸發(fā)后的污水進(jìn)入精餾塔進(jìn)行精餾，塔頂餾分與原料換熱后進(jìn)入生化池，塔底餾分提濃得到提濃后的廢水；
將塔底餾分后的提濃后的廢水直接進(jìn)入濕式氧化器進(jìn)行濕式氧化處理，反應得到的反應液通入氣液分離罐分離，分離后的氣體作為精餾塔塔釜再沸器的熱源換熱后再作為三效蒸發(fā)器的熱源進(jìn)行換熱至低溫污水，最后進(jìn)入生化池；分離后的液體則進(jìn)入深度氧化反應器，經(jīng)臭氧或過(guò)氧化氫深度氧化分解大分子后通過(guò)后處理分離降低鹽濃度后進(jìn)入生化池生物降解。
優(yōu)選的，所述餾分預熱的反應溫度為100-120℃，所述濕式氧化處理的反應溫度為230-265℃。
本發(fā)明的廢水處理方法操作簡(jiǎn)便，操作條件更加溫和，能耗低，達到了比現有工藝更佳的處理效果。
與現有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
(1)本發(fā)明的高鹽低COD廢水的處理系統通過(guò)在濕式氧化器內部設置內置微界面機組，提高了兩相之間的傳質(zhì)效果、反應效率，可以將氣體打碎成微米級別的氣泡，從而增加氣相與液相之間的相界傳質(zhì)面積，使得傳質(zhì)空間充分滿(mǎn)足，增加了空氣與氧氣在液相中的停留時(shí)間，從而降低空氣與氧氣的耗量，既降低了反應溫度和壓力，同時(shí)保證反應本身的高效性，避免高溫高壓帶來(lái)的一些列安全隱患的發(fā)生，更有利于反應過(guò)程的節能降耗，成本低。
(2)本發(fā)明的高鹽低COD廢水的處理系統通過(guò)設置換熱器和再沸器，充分利用反應過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，濕式氧化過(guò)程中有機物氧化產(chǎn)生較多熱量，通過(guò)再沸器作為精餾塔塔釜和多效蒸發(fā)器的熱源，降低能耗，節約成本，具有經(jīng)濟效益。
（發(fā)明人：張志炳;孫海寧;周政;楊國強;李磊;呂權;李夏冰;楊高東;曹宇;劉甲;張忠光）
