申請日2015.11.02
公開(公告)日2017.05.10
IPC分類號C02F9/10; C02F101/30
摘要
本發(fā)明提供了一種處理有機廢水的工藝方法和裝置,所述裝置包括廢水預(yù)熱器、蒸發(fā)器、結(jié)垢器、蒸汽分布器、蒸汽壓縮機和凝結(jié)水收集器。本發(fā)明還提供一種采用上述的裝置處理有機廢水的工藝方法。本發(fā)明所述的廢水處理方法和裝置具有安全可靠、設(shè)備簡單、操作費用低、節(jié)能效果明顯等優(yōu)點。
權(quán)利要求書
1.一種處理有機廢水的裝置,所述裝置包括廢水預(yù)熱器、蒸發(fā)器、結(jié)垢器、蒸汽壓縮機、蒸汽分布器和凝結(jié)水收集器;其中廢水進料管線經(jīng)廢水預(yù)熱器與蒸發(fā)器的廢水入口連接,蒸發(fā)器頂部的蒸汽出口與蒸汽壓縮機的入口相連,蒸發(fā)器的凝結(jié)水排放口經(jīng)管線與凝結(jié)水收集器連接,蒸發(fā)器底部的濃縮液排放口經(jīng)管線與結(jié)垢器的入口連接,結(jié)垢器頂部的蒸汽出口與蒸汽壓縮機的入口相連,蒸汽壓縮機的出口與蒸汽分布器入口連接,蒸汽分布器的出口分兩路,其中一路經(jīng)管線與蒸發(fā)器的熱源蒸汽入口連接,另一路經(jīng)管線與結(jié)垢器的熱源蒸汽入口連接,結(jié)垢器的濃縮液排放口經(jīng)管線與蒸發(fā)器的廢水入口連接,結(jié)垢器底部設(shè)有污垢排放口,結(jié)垢器的凝結(jié)水排放口經(jīng)管線與凝結(jié)水收集器連接,凝結(jié)水收集器的排放口與廢水預(yù)熱器連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于:所述蒸汽分布器還與補充蒸汽管線連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于:所述廢水預(yù)熱器采用管殼式換熱器、熱管式換熱器、板式換熱器或板殼式換熱器中的任一種。
4.按照權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于:所述廢水預(yù)熱器采用板式換熱器。
5.按照權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于:所述的蒸發(fā)器采用升膜蒸發(fā)器、降膜蒸發(fā)器、水平管蒸發(fā)器和板式蒸發(fā)器中的任一種。
6.按照權(quán)利要求5述的裝置,其特征在于:所述的降膜蒸發(fā)器包括:殼體、管板、蒸發(fā)管、液體供給裝置,所述管板設(shè)置在所述殼體的上部;所述蒸發(fā)管為多個,多個所述蒸發(fā)管豎直排列在所述殼體中,且所述蒸發(fā)管的上端穿過所述管板;所述蒸發(fā)管的上端設(shè)有導(dǎo)流裝置;所述液體供給裝置包括進液槽和分進料管,所述進液槽豎直設(shè)置在所述殼體的外壁上部,且環(huán)繞整個所述殼體,所述進液槽均勻設(shè)有多個分進料口,所述分進料口設(shè)置在所述進液槽的上側(cè)壁,所述分進料管的下端豎直穿過所述分進料口伸入所述進液槽中,且所述分進料管的下端靠近所述進液槽的底部;所述殼體設(shè)有多個與所述進液槽連通的溢流通道。
7.按照權(quán)利要求6述的裝置,其特征在于:所述分進料管可拆卸地安裝在所述進液槽上。
8.按照權(quán)利要求6述的裝置,其特征在于:所述進液槽中設(shè)有多個防沖板,多個所述防沖板均勻排列在所述進液槽的底部。
9.按照權(quán)利要求8述的裝置,其特征在于:所述防沖板上設(shè)有導(dǎo)通孔。
10.按照權(quán)利要求8述的裝置,其特征在于:所述防沖板的高度與所述進液槽的深度比為1/3~3/5。
11.按照權(quán)利要求6述的裝置,其特征在于:所述殼體的內(nèi)壁設(shè)有一個溢流擋板,所述溢流擋板固定在所述殼體的內(nèi)壁,所述溢流擋板與所述殼體內(nèi)壁及管板形成布液通道。
12.按照權(quán)利要求11的裝置,其特征在于:所述溢流擋板為圓筒,且截面呈類倒“L”字型。
13.按照權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于:所述的結(jié)垢器為夾套式結(jié)構(gòu),夾套內(nèi)由熱源蒸汽加熱,所述熱源蒸汽為結(jié)垢器蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽再經(jīng)機械壓縮后的蒸汽,結(jié)垢器內(nèi)部均勻設(shè)置2~6片刮片,所述刮片通過電機帶動在結(jié)垢器內(nèi)部旋轉(zhuǎn),在生產(chǎn)過程中,刮片連續(xù)旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)速度為200r/min~360r/min。
14.按照權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于:所述的蒸汽壓縮機采用離心式壓縮機、螺桿式壓縮機、往復(fù)式壓縮機、高壓離心風(fēng)機中的一種。
15.按照權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于:所述的蒸汽壓縮機的壓縮比為1.3~2.0,優(yōu)選為1.4~1.7。
16.一種處理有機廢水的工藝方法,采用權(quán)利要求1-15中任一所述的裝置,所述方法包括:
使用廢水預(yù)熱器,其用于處理原料廢水和凝結(jié)水,原料廢水和凝結(jié)水在廢水預(yù)熱器中進行換熱,處理后得到預(yù)熱后的原料廢水和冷凝的凝結(jié)水;
使用蒸發(fā)器,其用于處理來自經(jīng)廢水預(yù)熱器預(yù)熱后的原料廢水,處理后得到氣相的第1料流、液相的第2料流和凝結(jié)水;
使用結(jié)垢器,其用于處理來自蒸發(fā)器的第2料流,處理后得到氣相的第3料流、液相的第4料流、污垢和凝結(jié)水,所述第4料流與預(yù)熱后的原料廢水混合后進入蒸發(fā)器;
使用蒸汽壓縮機,其用于處理來自蒸發(fā)器的第1料流和結(jié)垢器的第3料流,得到氣相的第5料流;
使用蒸汽分布器,其用于接收來自蒸汽壓縮機的第5料流,處理后得到氣相的第6料流和氣相的第7料流,所述第6料流作為熱源蒸汽進入蒸發(fā)器,所述第7料流作為熱源蒸汽進入結(jié)垢器;
使用凝結(jié)水收集器,其用于接收蒸發(fā)器的凝結(jié)水和結(jié)垢器的凝結(jié)水,混合后的凝結(jié)水進入廢水預(yù)熱器。
17.按照權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于:原料廢水在廢水預(yù)熱器中通過與凝結(jié)水換熱至95℃~102℃,然后與結(jié)垢器的濃縮液混合進入蒸發(fā)器中,以保證進入蒸發(fā)器中蒸發(fā)的混合液中有機物濃度為未飽和濃度。
18.按照權(quán)利要求17所述的方法,其特征在于:原料廢水在廢水預(yù)熱器中通過與凝結(jié)水換熱至98℃~100℃。
19.按照權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于:所述蒸發(fā)器內(nèi)蒸汽與廢水之間的對數(shù)換熱溫差為3℃~10℃,所述蒸發(fā)器中廢水蒸發(fā)的汽化率為5%~50%。
20.按照權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于:所述蒸發(fā)器內(nèi)蒸汽與廢水之間的對數(shù)換熱溫差為4℃~8℃,所述蒸發(fā)器中廢水蒸發(fā)的汽化率為10%~40%。
21.按照權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于:所述結(jié)垢器的操作溫度為濃縮廢水的沸點溫度至高于沸點溫度1℃~5℃,操作壓力為常壓。
說明書
一種處理有機廢水的工藝方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及環(huán)境保護及節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域的一種處理有機廢水的方法和裝置,具體地說是處理煉油化工含高分子有機化合物廢水的方法和裝置。
背景技術(shù)
有機廢水主要來源于化工、道路除冰、食品加工等領(lǐng)域,還包括印染廢水、石油開采與加工廢水、造紙廢水和農(nóng)藥行業(yè)廢水等。高鹽有機廢水的總量巨大且逐年增加。如果在排放之前不對其進行處理,廢水中高濃度的可溶性無機鹽和難降解的有毒有機物會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,對土壤及地表水、地下水造成破壞。因此,在水資源緊缺的今天,研究開發(fā)有效的高鹽有機廢水處理技術(shù)是十分必要的。目前,高鹽有機廢水的處理技術(shù)較多,主要有物理化學(xué)法、生物法及其組合工藝。
近年來,國外提出了用機械蒸汽再壓縮蒸發(fā)技術(shù)處理回收廢水。機械蒸汽再壓縮技術(shù)是一項減少對外界能源需求的先進節(jié)能技術(shù)。其節(jié)能原理在于:將系統(tǒng)中產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)過壓縮機壓縮,使其壓力和溫度上升、焓值增加,替代了原系統(tǒng)中必須采用的外部熱源,且二次蒸汽的潛熱得到了充分利用,從而達(dá)到工藝過程節(jié)能的目的。
目前,機械蒸汽再壓縮系統(tǒng)主要在含鹽污水、油田回注水、制藥廢水等廢水回收處理方面有應(yīng)用。在含高分子有機化合物廢水回收處理方面還未見有應(yīng)用。由于有機廢水中含有易結(jié)焦、結(jié)垢的高分子有機物,在機械蒸汽再壓縮系統(tǒng)的蒸發(fā)器中,隨著水份的不斷蒸發(fā),有機廢水經(jīng)過濃縮,沸點將增加,高分子有機物將在濃液中結(jié)焦、結(jié)垢,而附著在蒸發(fā)器的換熱面上,嚴(yán)重影響蒸發(fā)器換熱效率,進而可引起蒸發(fā)器、管道的堵塞。
專利CN102641603A和CN102553274A分別公開了帶有機械蒸汽壓縮機的板式蒸發(fā)器和管式蒸發(fā)器裝置,專利CN102641603A中板式蒸發(fā)器中的操作溫度一般控制在60℃左右,專利CN102553274A中蒸發(fā)器中的真空度為0.05~0.098MPa。該兩種低溫或真空蒸發(fā)方式,降低了物料的沸點,該方法適合于熱敏性物料及易結(jié)垢物料的蒸發(fā)濃縮。
專利CN104001339A公開了一種MVR板式蒸發(fā)系統(tǒng),蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮后溫度和壓力提高,提高了蒸汽的品位,使得低溫位蒸汽可以重復(fù)利用。該方法蒸發(fā)系統(tǒng)中可設(shè)置多效蒸發(fā)部,使得MVR板式蒸發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域更廣,但是隨著蒸發(fā)系統(tǒng)中蒸發(fā)效數(shù)的增加,機械蒸汽壓縮機的能效系數(shù)將降低,使得蒸發(fā)系統(tǒng)的能耗增加。
CN202315333U、CN203170039U公開了一種蒸汽機械壓縮蒸發(fā)設(shè)備,該實用新型有效利用了蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽,二次蒸汽經(jīng)過提壓后潛熱增加,利用提壓后的蒸汽潛熱加熱廢水,達(dá)到回收水資源的目的,該法具有明顯的節(jié)能效果,但是設(shè)備在應(yīng)用過程中蒸發(fā)器存在結(jié)垢的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種處理有機廢水的工藝方法和裝置,本發(fā)明所述的廢水處理方法和裝置具有安全可靠、設(shè)備簡單、操作費用低、節(jié)能效果明顯等優(yōu)點。
本發(fā)明提供了一種處理有機廢水的裝置,所述裝置包括廢水預(yù)熱器、蒸發(fā)器、結(jié)垢器、蒸汽壓縮機、蒸汽分布器和凝結(jié)水收集器;其中廢水進料管線經(jīng)廢水預(yù)熱器與蒸發(fā)器的廢水入口連接,蒸發(fā)器頂部的蒸汽出口與蒸汽壓縮機的入口相連,蒸發(fā)器的凝結(jié)水排放口經(jīng)管線與凝結(jié)水收集器連接,蒸發(fā)器底部的濃縮液排放口經(jīng)管線與結(jié)垢器的入口連接,結(jié)垢器頂部的蒸汽出口與蒸汽壓縮機的入口相連,蒸汽壓縮機的出口與蒸汽分布器入口連接,蒸汽分布器的出口分兩路,其中一路經(jīng)管線與蒸發(fā)器的熱源蒸汽入口連接,另一路經(jīng)管線與結(jié)垢器的熱源蒸汽入口連接,結(jié)垢器的濃縮液排放口經(jīng)管線與蒸發(fā)器的廢水入口連接,結(jié)垢器底部設(shè)有污垢排放口,結(jié)垢器的凝結(jié)水排放口經(jīng)管線與凝結(jié)水收集器連接,凝結(jié)水收集器的排放口與廢水預(yù)熱器連接。
本發(fā)明所述處理有機廢水的裝置中,所述蒸汽分布器還與補充蒸汽管線連接。
本發(fā)明所述處理有機廢水的裝置中,所述廢水預(yù)熱器可以采用管殼式換熱器、熱管式換熱器、板式換熱器或板殼式換熱器,優(yōu)選采用板式換熱器。
本發(fā)明所述處理有機廢水的裝置中,所述的蒸發(fā)器可采用升膜蒸發(fā)器、降膜蒸發(fā)器、水平管蒸發(fā)器和板式蒸發(fā)器中的任一種。
本發(fā)明所述處理有機廢水的裝置中,所述的降膜蒸發(fā)器包括:殼體、管板、蒸發(fā)管、液體供給裝置,所述管板設(shè)置在所述殼體的上部;所述蒸發(fā)管為多個,多個所述蒸發(fā)管豎直排列在所述殼體中,且所述蒸發(fā)管的上端穿過所述管板;所述蒸發(fā)管的上端設(shè)有導(dǎo)流裝置;所述液體供給裝置包括進液槽和分進料管,所述進液槽豎直設(shè)置在所述殼體的外壁上部,且環(huán)繞整個所述殼體,所述進液槽均勻設(shè)有多個分進料口,所述分進料口設(shè)置在所述進液槽的上側(cè)壁,所述分進料管的下端豎直穿過所述分進料口伸入所述進液槽中,且所述分進料管的下端靠近所述進液槽的底部;所述殼體設(shè)有多個與所述進液槽連通的溢流通道。
其中,所述分進料管可拆卸地安裝在所述進液槽上。
其中,所述進液槽中設(shè)有多個防沖板,多個所述防沖板均勻排列在所述進液槽的底部。
其中,所述防沖板上設(shè)有導(dǎo)通孔。
其中,所述防沖板的高度與所述進液槽的深度比為1/3~3/5。
其中,所述殼體的內(nèi)壁設(shè)有一個溢流擋板,所述溢流擋板固定在所述殼體的內(nèi)壁,所述溢流擋板與所述殼體內(nèi)壁及管板形成布液通道。
其中,所述溢流擋板為圓筒,且截面呈類倒“L”字型。
其中,所述蒸發(fā)管均勻排列在所述殼體中。
本發(fā)明所述處理有機廢水的裝置中,所述的結(jié)垢器為夾套式結(jié)構(gòu),夾套內(nèi)由熱源蒸汽加熱,所述熱源蒸汽為結(jié)垢器蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽再經(jīng)機械壓縮后的蒸汽,結(jié)垢器內(nèi)部均勻設(shè)置2~6片刮片,優(yōu)選設(shè)置2~4片刮片,所述刮片通過電機帶動在結(jié)垢器內(nèi)部旋轉(zhuǎn),在生產(chǎn)過程中,刮片連續(xù)旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)速度為200r/min~360r/min。
本發(fā)明所述處理有機廢水的裝置中,所述的蒸汽壓縮機可以采用離心式壓縮機、螺桿式壓縮機、往復(fù)式壓縮機、高壓離心風(fēng)機中的一種;所述蒸汽壓縮機的壓縮比為1.3~2.0,優(yōu)選為1.4~1.7。
本發(fā)明還提供一種處理有機廢水的工藝方法,采用本發(fā)明上述裝置,所述工藝方法包括:
使用廢水預(yù)熱器,其用于處理原料廢水和凝結(jié)水,原料廢水和凝結(jié)水在廢水預(yù)熱器中進行換熱,處理后得到預(yù)熱后的原料廢水和冷凝的凝結(jié)水;
使用蒸發(fā)器,其用于處理來自經(jīng)廢水預(yù)熱器預(yù)熱的原料廢水,處理后得到氣相的第1料流、液相的第2料流和凝結(jié)水;
使用結(jié)垢器,其用于處理來自蒸發(fā)器的第2料流,處理后得到氣相的第3料流、液相的第4料流、污垢和凝結(jié)水,所述第4料流與預(yù)熱后的原料廢水混合后進入蒸發(fā)器;
使用蒸汽壓縮機,其用于處理來自蒸發(fā)器的第1料流和結(jié)垢器的第3料流,得到氣相的第5料流;
使用蒸汽分布器,其用于接收來自蒸汽壓縮機的第5料流,處理后得到氣相的第6料流和氣相的第7料流,所述第6料流作為熱源蒸汽進入蒸發(fā)器,所述第7料流作為熱源蒸汽進入結(jié)垢器;
使用凝結(jié)水收集器,其用于接收蒸發(fā)器的凝結(jié)水和結(jié)垢器的凝結(jié)水,混合后的凝結(jié)水進入廢水預(yù)熱器。
本發(fā)明方法中,原料廢水在廢水預(yù)熱器中通過與凝結(jié)水換熱至接近于飽和溫度后與結(jié)垢器排出的濃縮液混合進入蒸發(fā)器中,在蒸發(fā)器內(nèi)進行蒸發(fā),得到的蒸汽再由蒸汽壓縮機壓縮后,蒸汽的潛熱提高,用壓縮蒸汽作為蒸發(fā)器的蒸發(fā)熱源。
本發(fā)明方法中,原料廢水在廢水預(yù)熱器中通過與凝結(jié)水換熱至95℃~102℃,優(yōu)選98℃~100℃,然后與結(jié)垢器的濃縮液混合進入蒸發(fā)器中,以保證進入蒸發(fā)器中蒸發(fā)的混合液中有機物濃度為未飽和濃度。
本發(fā)明方法中,所述蒸發(fā)器內(nèi)蒸汽與廢水之間的對數(shù)換熱溫差為3℃~10℃,優(yōu)選4℃~8℃,同時,所述蒸發(fā)器中廢水蒸發(fā)的汽化率為5%~50%,優(yōu)選10%~40%,使蒸發(fā)濃縮后排放至結(jié)垢器的液體中有機物濃度為接近飽和但未飽和的濃度,從而有效地避免有機物在蒸發(fā)器中產(chǎn)生結(jié)焦。
本發(fā)明方法中,所述結(jié)垢器的操作溫度為濃縮廢水的沸點溫度至高于沸點溫度1℃~5℃,操作壓力為常壓。
本發(fā)明方法中,在裝置開工時,需要用裝置外界的蒸汽作為裝置開工熱源。蒸汽可由補充蒸汽管線引入裝置內(nèi);如果裝置在運行過程中,所述處理裝置的產(chǎn)生的蒸汽不能維持裝置熱量消耗蒸汽量時,可由補充蒸汽管線引入蒸汽;如果裝置在運行過程中,廢水處理裝置產(chǎn)生的蒸汽大于維持裝置熱量消耗蒸汽量時,排放蒸汽可由補充蒸汽管線排出裝置。
本發(fā)明方法中,所述的降膜蒸發(fā)器包括:殼體、管板、蒸發(fā)管、液體供給裝置,所述管板設(shè)置在所述殼體的上部;所述蒸發(fā)管為多個,多個所述蒸發(fā)管豎直排列在所述殼體中,且所述蒸發(fā)管的上端穿過所述管板;所述蒸發(fā)管的上端設(shè)有導(dǎo)流裝置;所述液體供給裝置包括進液槽和分進料管,所述進液槽豎直設(shè)置在所述殼體的外壁上部,且環(huán)繞整個所述殼體,所述進液槽均勻設(shè)有多個分進料口,所述分進料口設(shè)置在所述進液槽的上側(cè)壁,所述分進料管的下端豎直穿過所述分進料口伸入所述進液槽中,且所述分進料管的下端靠近所述進液槽的底部;所述殼體設(shè)有多個與所述進液槽連通的溢流通道。
其中,所述分進料管可拆卸地安裝在所述進液槽上。
其中,所述進液槽中設(shè)有多個防沖板,多個所述防沖板均勻排列在所述進液槽的底部。
其中,所述防沖板上設(shè)有導(dǎo)通孔。
其中,所述防沖板的高度與所述進液槽的深度比為1/3~3/5。
其中,所述殼體的內(nèi)壁設(shè)有一個溢流擋板,所述溢流擋板固定在所述殼體的內(nèi)壁,所述溢流擋板與所述殼體內(nèi)壁及管板形成布液通道。
其中,所述溢流擋板為圓筒,且截面呈類倒“L”字型。
其中,所述蒸發(fā)管均勻排列在所述殼體中。
本發(fā)明方法中的其他技術(shù),如水泵、熱量換熱、凝結(jié)水收集等是本專業(yè)技術(shù)人員熟知的內(nèi)容。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明所述的含有機物廢水處理方法和裝置具有如下優(yōu)點:
1、本發(fā)明處理有機廢水的工藝方法和裝置中,廢水蒸發(fā)濃縮回收采用雙效蒸汽機械再壓縮強制循環(huán)工藝回收,可實現(xiàn)85%~99%水資源回收利用。
2、本發(fā)明處理有機廢水的工藝方法和裝置中,本發(fā)明中蒸汽壓縮系統(tǒng)主要是通過二次蒸汽加熱廢水,讓廢水溫度達(dá)到、甚至高于其易結(jié)垢的溫度,以實現(xiàn)達(dá)到脫除廢水中的有機物的目的,而且本發(fā)明在強制循環(huán)泵后增加了結(jié)垢器,使廢水中有機物在結(jié)垢器的內(nèi)表面結(jié)垢并除去,避免循環(huán)廢水在蒸發(fā)器中結(jié)垢,使得裝置長周期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
3、本發(fā)明處理有機廢水的工藝方法和裝置中,將進料廢水與循環(huán)廢水混合進蒸發(fā)器,從而達(dá)到稀釋循環(huán)廢水的目的,可進一步降低蒸發(fā)器結(jié)垢風(fēng)險。
4、本發(fā)明處理有機廢水的工藝方法和裝置中,蒸汽機械壓縮強制循環(huán)工藝有效地結(jié)合了強制循環(huán)蒸汽再壓縮工藝和常規(guī)的雙效蒸汽機械壓縮工藝的優(yōu)點,設(shè)置結(jié)垢器,實現(xiàn)結(jié)垢空間位置的轉(zhuǎn)換,既達(dá)到節(jié)能的目的,也可有效地防止蒸發(fā)器結(jié)垢問題,保證了蒸發(fā)器的高效換熱效果,避免設(shè)備結(jié)垢、結(jié)焦堵塞等問題。
5、本發(fā)明處理有機廢水的工藝方法和裝置中,通過使用具有側(cè)向進料的降膜蒸發(fā)器,結(jié)構(gòu)簡單緊湊,有效地縮小了設(shè)備的高度;液體流通量大,操作、維護方便;使用該設(shè)備液體分布率高、布膜均勻、不易堵塞、易于清洗,可以增加蒸發(fā)管的布置數(shù)量,增加蒸發(fā)器的換熱面積。
6、本發(fā)明處理有機廢水的工藝方法和裝置具有安全可靠、設(shè)備簡單、投資低、等特點。