公布日：2023.05.09
申請日：2022.12.27
分類號：C02F1/08(2023.01)I;C02F1/04(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I;C10B39/04(2006.01)I;C10L1/183(2006.01)I;C01C1/02(2006.01)I;C02F103/34(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)，包括：蒸氨系統(tǒng)、超濾膜過濾系統(tǒng)、蒸發(fā)器A、蒸發(fā)器B、一級RO系統(tǒng)和二級RO系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是：采用蒸氨、超濾、兩級反滲透和蒸發(fā)濃縮組合的方法，無需對蘭炭廢水進行長時間沉降去除焦油、粉煤灰等預(yù)處理操作，簡化了蘭炭廢水的預(yù)處理技術(shù)，淘汰了生化處理工序，并從廢水中回收氨水、酚油濃縮物和膜分離產(chǎn)水；和已公開的脫氨-萃取-生化技術(shù)相比，本發(fā)明無需加硫酸調(diào)節(jié)pH，也無需萃取溶劑，因而大幅度降低了投資和運行費用，也不會產(chǎn)生硫酸鹽的二次污染問題；和已公開的脫氨-蒸發(fā)-膜分離技術(shù)相比，本發(fā)明大幅度降低了蒸發(fā)處理的廢水量，大幅度降低了蒸汽消耗，降低了運行成本。
權(quán)利要求書
1.一種基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，包括：蒸氨系統(tǒng)、超濾膜過濾系統(tǒng)、蒸發(fā)器A、蒸發(fā)器B、一級RO系統(tǒng)和二級RO系統(tǒng)；蒸氨系統(tǒng)底部設(shè)有蒸汽入口，蒸氨系統(tǒng)頂部設(shè)有蘭炭廢水入口，蒸汽管道連接蒸氨系統(tǒng)的蒸汽入口，蘭炭廢水管道連接蘭炭廢水入口；蒸氨系統(tǒng)上還設(shè)有出水口和氨水出口；蒸氨系統(tǒng)的出水口通過管道連接超濾膜過濾系統(tǒng)上設(shè)置的廢水入口，超濾膜過濾系統(tǒng)上還設(shè)有透過液出口和濃縮液出口；超濾膜過濾系統(tǒng)的透過液出口通過管道連接一級RO系統(tǒng)的進水口，超濾膜過濾系統(tǒng)的濃縮液出口通過管道連接蒸發(fā)器A的進水口；一級RO系統(tǒng)的濃縮液出口通過管道連接蒸發(fā)器B的濃縮液入口；一級RO系統(tǒng)的透過液出口通過管道連接二級RO系統(tǒng)的透過液入口；二級RO系統(tǒng)的濃縮液出口通過管道連接一級RO系統(tǒng)的進水口；蒸發(fā)器B的冷凝液出口連接一級RO系統(tǒng)的進水口，蒸發(fā)器B的濃縮液出口通過管道連接蒸發(fā)器A的進水口；蒸發(fā)器A的冷凝液出口通過管道連接超濾膜過濾系統(tǒng)上的廢水入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：蒸氨系統(tǒng)為板式蒸餾塔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：板式蒸餾塔底部還設(shè)有再沸器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：蒸發(fā)器A為單效降膜刮板蒸發(fā)器或多效強制外循環(huán)蒸發(fā)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：蒸發(fā)器A為單效降膜刮板蒸發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：蒸發(fā)器B為單效降膜刮板蒸發(fā)器、MVR或多效強制外循環(huán)蒸發(fā)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：蒸發(fā)器B為多效強制外循環(huán)蒸發(fā)器。
8.一種如權(quán)利要求1所述基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：蒸氨系統(tǒng)進行汽提蒸餾：從蒸氨系統(tǒng)頂部的蘭炭廢水入口加入蘭炭廢水，在重力作用下，蘭炭廢水從上向下在蒸氨系統(tǒng)內(nèi)部流動，蒸汽從蒸汽入口進入蒸氨系統(tǒng)底部并從下往上流動，蘭炭廢水與蒸汽在蒸氨系統(tǒng)內(nèi)部逆流接觸發(fā)生傳質(zhì)和傳熱，脫除蘭炭廢水中氮氨，氨氮經(jīng)冷凝后獲得氨水；經(jīng)蒸氨系統(tǒng)脫氨后的蘭炭廢水進入超濾膜過濾系統(tǒng)，超濾膜過濾系統(tǒng)采用超濾膜對其進水進行錯流過濾后，得到濃縮液A和透過液A；來自超濾膜過濾系統(tǒng)的濃縮液A進入蒸發(fā)器A，蒸發(fā)器A對其進水進行蒸發(fā)濃縮得到冷凝液A和酚濃縮物及油濃縮物；將所得冷凝液A輸入到超濾膜過濾系統(tǒng)，與經(jīng)蒸氨系統(tǒng)脫氨后的蘭炭廢水合并，共同作為超濾膜過濾系統(tǒng)的進水；超濾膜過濾系統(tǒng)輸出的透過液A進入一級RO系統(tǒng)，一級RO系統(tǒng)的一級RO膜對其進水進行錯流過濾，得到濃縮液B和透過液B；來自一級RO系統(tǒng)的濃縮液B進入蒸發(fā)器B，蒸發(fā)器B對其進水進行蒸發(fā)濃縮得到冷凝液B和濃縮液D；將冷凝液B輸入到一級RO系統(tǒng)，與超濾膜過濾系統(tǒng)輸出的透過液A合并，共同作為一級RO系統(tǒng)的進水；將濃縮液D輸入到蒸發(fā)器A，與來自超濾膜過濾系統(tǒng)的濃縮液A合并，共同作為蒸發(fā)器A的進水；來自一級RO系統(tǒng)的透過液B進入二級RO系統(tǒng)，二級RO系統(tǒng)內(nèi)的二級RO膜對其進水進行錯流過濾，得到濃縮液C和產(chǎn)水；將濃縮液C輸入到一級RO系統(tǒng)，與超濾膜過濾系統(tǒng)輸出的透過液A及蒸發(fā)器B輸出的冷凝液B合并，共同作為一級RO系統(tǒng)的進水。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)的工作方法，其特征在于：下述所有濃度均為質(zhì)量百分比濃度，壓力均為表壓；進入蒸氨系統(tǒng)的蒸汽壓力為0.05～0.4MPa，蒸氨系統(tǒng)內(nèi)部蒸氨方式為負壓蒸餾或常壓蒸餾，負壓蒸餾對應(yīng)的蒸氨系統(tǒng)內(nèi)部壓力為-0.05～-0.09MPa,常壓蒸餾對應(yīng)的蒸氨系統(tǒng)內(nèi)部壓力為0～0.02MPa，蒸氨系統(tǒng)氨水出口流出的氨水濃度為10～20%，蒸氨系統(tǒng)的出水口流出的廢水中氨氮含量小于50mg/L；超濾膜過濾系統(tǒng)內(nèi)超濾膜的截留分子量為10～30萬道爾頓，超濾膜的過濾壓力為0.2～0.5MPa；超濾膜過濾系統(tǒng)所得濃縮液A占經(jīng)蒸氨系統(tǒng)脫氨后的蘭炭廢水進水體積的3～10%；超濾膜過濾系統(tǒng)所得透過液A占經(jīng)蒸氨系統(tǒng)脫氨后的蘭炭廢水進水體積的90～97%；蒸發(fā)器A采用單效降膜刮板蒸發(fā)器或多效強制外循環(huán)蒸發(fā)器在40～90℃下進行蒸發(fā)濃縮，所得酚濃縮物及油濃縮物的固形物濃度為50～70%一級RO系統(tǒng)的錯流過濾壓力為0.3～0.5MPa；一級RO膜的截留分子量為10萬～30萬道爾頓；一級RO系統(tǒng)輸出的濃縮液B占進水體積的40～50%，透過液B占進水體積的50～60%；蒸發(fā)器B采用單效降膜刮板蒸發(fā)器或多效強制外循環(huán)蒸發(fā)器在40～100℃下進行蒸發(fā)；蒸發(fā)器B蒸發(fā)濃縮得到的濃縮液D中，固形物濃度為20～45%；二級RO系統(tǒng)的錯流過濾壓力為2～5Mpa；二級RO膜的截留分子量為50～100道爾頓；濃縮液C占進水體積的10～20%，產(chǎn)水占進水體積的80～90%。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)的工作方法，其特征在于：二級RO系統(tǒng)產(chǎn)水的COD小于60mg/L，產(chǎn)水中揮發(fā)酚小于10mg/L，石油小于1mg/L。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)及方法。
這種基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)，包括：蒸氨系統(tǒng)、超濾膜過濾系統(tǒng)、蒸發(fā)器A、蒸發(fā)器B、一級RO系統(tǒng)和二級RO系統(tǒng)；蒸氨系統(tǒng)底部設(shè)有蒸汽入口，蒸氨系統(tǒng)頂部設(shè)有蘭炭廢水入口，蒸汽管道連接蒸氨系統(tǒng)的蒸汽入口，蘭炭廢水管道連接蘭炭廢水入口；蒸氨系統(tǒng)上還設(shè)有出水口和氨水出口；蒸氨系統(tǒng)的氨水出口通過管道接入鍋爐煙道氣脫硝裝置進水口；蒸氨系統(tǒng)的出水口通過管道連接超濾膜過濾系統(tǒng)上設(shè)置的廢水入口，超濾膜過濾系統(tǒng)上還設(shè)有透過液出口和濃縮液出口；超濾膜過濾系統(tǒng)的透過液出口通過管道連接一級RO系統(tǒng)的進水口，超濾膜過濾系統(tǒng)的濃縮液出口通過管道連接蒸發(fā)器A的進水口；一級RO系統(tǒng)的濃縮液出口通過管道連接蒸發(fā)器B的濃縮液入口；一級RO系統(tǒng)的透過液出口通過管道連接二級RO系統(tǒng)的透過液入口；二級RO系統(tǒng)的濃縮液出口通過管道連接一級RO系統(tǒng)的進水口；二級RO系統(tǒng)的產(chǎn)水出口通過連接蘭炭熄焦裝置的入水口；蒸發(fā)器B的冷凝液出口連接一級RO系統(tǒng)的進水口，蒸發(fā)器B的濃縮液出口通過管道連接蒸發(fā)器A的進水口；蒸發(fā)器A的冷凝液出口通過管道連接超濾膜過濾系統(tǒng)上的廢水入口；蒸發(fā)器A的酚和油濃縮物出口連接燃料收集裝置。
作為優(yōu)選，蒸氨系統(tǒng)為板式蒸餾塔。
作為優(yōu)選，板式蒸餾塔底部還設(shè)有再沸器，再沸器用于輔助蒸汽間壁加熱蒸餾塔塔底廢水。
作為優(yōu)選，蒸發(fā)器A為單效降膜刮板蒸發(fā)器或多效強制外循環(huán)蒸發(fā)器。
作為優(yōu)選，蒸發(fā)器A為單效降膜刮板蒸發(fā)器。
作為優(yōu)選，蒸發(fā)器B為單效降膜刮板蒸發(fā)器、MVR或多效強制外循環(huán)蒸發(fā)器。
作為優(yōu)選，蒸發(fā)器B為多效強制外循環(huán)蒸發(fā)器。
這種基于膜分離的蘭炭廢水綜合利用系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：蒸氨系統(tǒng)進行汽提蒸餾：從蒸氨系統(tǒng)頂部的蘭炭廢水入口加入蘭炭廢水，在重力作用下，蘭炭廢水從上向下在蒸氨系統(tǒng)內(nèi)部流動，蒸汽從蒸汽入口進入蒸氨系統(tǒng)底部并從下往上流動，蘭炭廢水與蒸汽在蒸氨系統(tǒng)內(nèi)部逆流接觸發(fā)生傳質(zhì)和傳熱，脫除蘭炭廢水中易揮發(fā)氮氨和低沸點組分，氨氮經(jīng)冷凝后獲得氨水；經(jīng)蒸氨系統(tǒng)脫氨后的蘭炭廢水進入超濾膜過濾系統(tǒng)，超濾膜過濾系統(tǒng)采用超濾膜對其進水進行錯流過濾后，得到濃縮液A和透過液A；來自超濾膜過濾系統(tǒng)的濃縮液A進入蒸發(fā)器A，蒸發(fā)器A對其進水進行蒸發(fā)濃縮得到冷凝液A和酚濃縮物及油濃縮物；將所得冷凝液A輸入到超濾膜過濾系統(tǒng)，與經(jīng)蒸氨系統(tǒng)脫氨后的蘭炭廢水合并，共同作為超濾膜過濾系統(tǒng)的進水；超濾膜過濾系統(tǒng)輸出的透過液A進入一級RO系統(tǒng)，一級RO系統(tǒng)的一級RO膜對其進水進行錯流過濾，得到濃縮液B和透過液B；來自一級RO系統(tǒng)的濃縮液B進入蒸發(fā)器B，蒸發(fā)器B對其進水進行蒸發(fā)濃縮得到冷凝液B和濃縮液D；將冷凝液B輸入到一級RO系統(tǒng)，與超濾膜過濾系統(tǒng)輸出的透過液A合并，共同作為一級RO系統(tǒng)的進水；將濃縮液D輸入到蒸發(fā)器A，與來自超濾膜過濾系統(tǒng)的濃縮液A合并，共同作為蒸發(fā)器A的進水；來自一級RO系統(tǒng)的透過液B進入二級RO系統(tǒng)，二級RO系統(tǒng)內(nèi)的二級RO膜對其進水進行錯流過濾，得到濃縮液C和產(chǎn)水；將濃縮液C輸入到一級RO系統(tǒng)，與超濾膜過濾系統(tǒng)輸出的透過液A及蒸發(fā)器B輸出的冷凝液B合并，共同作為一級RO系統(tǒng)的進水。
作為優(yōu)選：下述所有濃度均為質(zhì)量百分比濃度，壓力均為表壓；進入蒸氨系統(tǒng)的蒸汽壓力為0.05～0.4MPa，蒸氨系統(tǒng)內(nèi)部蒸氨方式為負壓蒸餾或常壓蒸餾，負壓蒸餾對應(yīng)的蒸氨系統(tǒng)內(nèi)部壓力為-0.05～-0.09MPa,常壓蒸餾對應(yīng)的蒸氨系統(tǒng)內(nèi)部壓力為0～0.02MPa，蒸氨系統(tǒng)氨水出口流出的氨水濃度為10～20%，蒸氨系統(tǒng)的出水口流出的廢水中氨氮含量小于50mg/L；超濾膜過濾系統(tǒng)內(nèi)超濾膜的截留分子量為10～30萬道爾頓（Dal），超濾膜的過濾壓力為0.2～0.5MPa；超濾膜過濾系統(tǒng)所得濃縮液A占經(jīng)蒸氨系統(tǒng)脫氨后的蘭炭廢水進水體積的3～10%；超濾膜過濾系統(tǒng)所得透過液A占經(jīng)蒸氨系統(tǒng)脫氨后的蘭炭廢水進水體積的96～97%；蒸發(fā)器A采用單效降膜刮板蒸發(fā)器或多效強制外循環(huán)蒸發(fā)器在40～90℃下進行蒸發(fā)濃縮，所得酚濃縮物及油濃縮物的固形物濃度為50～70%；酚濃縮物及油濃縮物為高沸點的雜酚和焦油；一級RO系統(tǒng)的錯流過濾壓力為0.3～0.5MPa；一級RO膜的截留分子量為10萬～30萬道爾頓（Dal）；一級RO系統(tǒng)輸出的濃縮液B占進水體積的40～50%，透過液B占進水體積的50～60%；蒸發(fā)器B采用單效降膜刮板蒸發(fā)器或多效強制外循環(huán)蒸發(fā)器在40～100℃下進行蒸發(fā)；蒸發(fā)器B蒸發(fā)濃縮得到的濃縮液D中，固形物濃度為20～45%；二級RO系統(tǒng)的錯流過濾壓力為2～5Mpa；二級RO膜的截留分子量為50～100道爾頓（Dal）；濃縮液C占進水體積的10～20%，產(chǎn)水占進水體積的80～90%。
作為優(yōu)選，二級RO系統(tǒng)產(chǎn)水的COD小于60mg/L，產(chǎn)水中揮發(fā)酚小于10mg/L，石油類小于1mg/L，用于蘭炭生產(chǎn)的熄焦工序。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明無需對蘭炭廢水進行長時間沉降去除焦油、粉煤灰等預(yù)處理操作，簡化了蘭炭廢水的預(yù)處理技術(shù)，淘汰了生化處理工序，并從廢水中回收氨水、酚油濃縮物和膜分離產(chǎn)水（高純度產(chǎn)水），產(chǎn)水回收率≥95%，產(chǎn)水的COD≤60mg/L，揮發(fā)酚≤10mg/L，石油類≤1mg/L；同時節(jié)約了預(yù)處理設(shè)備，降低了工程造價；回收的氨水可以用作鍋爐煙道氣脫硝用原料，酚油濃縮物可以直接作為燃料，膜分離產(chǎn)水可以回用于蘭炭熄焦工序，實現(xiàn)了產(chǎn)物的綜合利用，不僅解決了廢水污染問題，具有良好的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明采用蒸氨、超濾、兩級反滲透和蒸發(fā)濃縮組合的方法；和已公開的脫氨-萃取-生化技術(shù)相比，本發(fā)明無需加硫酸調(diào)節(jié)pH，也無需萃取溶劑，因而大幅度降低了投資和運行費用，也不會產(chǎn)生硫酸鹽的二次污染問題；和已公開的脫氨-蒸發(fā)-膜分離技術(shù)相比，本發(fā)明大幅度降低了蒸發(fā)處理的廢水量，因而大幅度降低了蒸汽消耗，降低了運行成本。
（發(fā)明人：李祖強;高富寶;張美英;勇欣;李剛）
