申请日2012.04.17
公开(公告)日2012.08.01
IPC分类号C02F1/06; C02F9/10
摘要
本发明涉及一种高含盐有机废水的处理方法，采用机械蒸汽再压缩蒸发系统进行废水处理，具有如下步骤：①废水预热;②一次蒸发;③一次汽液分离;④二次蒸发;⑤二次汽液分离;⑥强制循环蒸发;⑦出料;⑧二次蒸汽再压缩;⑨循环蒸发。本发明采用MVR系统可以非常显著的提高经济效益，可帮助企业实现节能减排目标。
权利要求书
1.高含盐有机废水的处理方法，采用机械蒸汽再压缩蒸发系统进行废水处 理，其特征是具有如下步骤：
①废水预热：废水在绝对压力57861～60313Pa预热至沸腾温度81～82℃;
②一次蒸发：预热后的废水进入一效蒸发器(8)进行换热，一效蒸发器(8) 的汽相温度78～79℃，绝对压力43837～45603Pa，一效蒸发器(8)的液相温度 81～82℃，一效蒸发器(8)中通入的蒸汽温度为85～86℃，废水吸热后温度升至 饱和温度81～82℃进行沸腾蒸发，产生二次蒸汽和一次浓缩液，一效蒸发器(8) 内加热废水过程时产生的蒸汽冷凝水排至第一凝液闪蒸罐(10);
③一次汽液分离：步骤②中一效蒸发器(8)中产生的一部分二次蒸汽和一 次浓缩液进入第一汽液分离器(9)，在第一汽液分离器(9)中进行汽液分离， 分离后的一次浓缩液返回一效蒸发器(8)内;另一部分二次蒸汽和一次浓缩液 进入第二汽液分离器(13)，分离后的一次浓缩液进入二效蒸发器(12)内;
④二次蒸发：步骤③中进入二效蒸发器(12)内的一次浓缩液与来自第一 汽液分离器(9)和第一凝液闪蒸罐(10)的二次蒸汽进行换热，二效蒸发器(12) 中通入的蒸汽温度为78～79℃，二效蒸发器(12)的汽相温度70～71℃，绝对压 力31157～32634Pa，二效蒸发器(12)的液相温度75～76℃，一次浓缩液吸热后 温度升至饱和温度75～76℃进行沸腾蒸发，产生二次蒸汽和二次浓缩液，二效蒸 发器(12)内加热废水过程时蒸汽冷凝水排至第二凝液闪蒸罐(14);
⑤二次汽液分离：步骤④中二效蒸发器(12)中产生的一部分二次蒸汽和 二次浓缩液进入第二汽液分离器(13)，分离后的二次浓缩液返回二效蒸发器 (12)内，另一部分二次蒸汽和二次浓缩液排入强制循环蒸发器(16)中;
⑥强制循环蒸发：步骤⑤中进入强制循环蒸发器(16)的二次浓缩液进行 换热，强制循环蒸发器(16)的汽相温度70～71℃，绝对压力31157～32634Pa， 强制循环蒸发器(16)中通入的蒸汽温度为85-86℃，二次浓缩液吸热后温度升 至饱和温度77.5～78.5℃进行沸腾蒸发，产生二次蒸汽和三次浓缩液;
⑦出料：步骤③中的强制循环蒸发器(16)产生的一部分二次蒸汽和三次 浓缩液经过强制循环泵(17)循环至强制循环蒸发器(16);另一部分进入第三 汽液分离器(18)，在第三汽液分离器(18)中进行汽液分离，分离后的达到过 饱和浓度的浓缩液一部分送出进行离心处理分离出盐分，一部分经采盐泵(19) 循环至第三汽液分离器(18)中;
⑧二次蒸汽再压缩：从第二汽液分离器(13)、第三汽液分离器(18)和第 二凝液闪蒸罐(14)出来的二次蒸汽进入压缩机(15)压缩，二次蒸汽经压缩 后热焓增加，温度升至85-86℃;
⑨循环蒸发：步骤⑧中升温后的85-86℃的二次蒸汽再送入一效蒸发器(8) 和强制循环蒸发器(16)内作为热源加热废水，第一凝液闪蒸罐(10)中的冷 凝液排入第二凝液闪蒸罐(14)中，再由凝液泵(5)送至步骤①对废水进行初 步预热，一效蒸发器(8)和强制循环蒸发器(16)的不凝气及多余蒸汽在真空 泵(3)的作用下对步骤①中的废水进行进一步预热，再按上述步骤进行循环操 作。
2.如权利要求1所述的高含盐有机废水的处理方法，其特征是：步骤②和 ④中的一效蒸发器(8)和二效蒸发器(12)为采用降膜方式进行蒸发。
3.如权利要求1所述的高含盐有机废水的处理方法，其特征是：步骤⑧中 的压缩机(15)的工作压力为进口绝对压力30157Pa，出口绝对压力57861～60313 Pa，压缩机(15)的进出口的二次蒸汽的温升达到15～16℃。
4.一种采用上述高含盐有机废水的处理方法进行处理的处理装置，其特征 是：包括废水蒸发系统和汽液再利用系统，
所述的废水蒸发系统包括依次通过排水管路联通的原料罐(1)、预热装置、 一效蒸发器(8)、二效蒸发器(12)和强制循环蒸发器(16);
所述的汽液再利用系统包括第一汽液分离器(9)、第二汽液分离器(13)、 第三汽液分离器(18)、第一凝液闪蒸罐(10)、第二凝液闪蒸罐(14)和压缩 机(15);
所述的原料罐(1)与预热装置之间的排水管路上设有原料泵(2)，预热装 置与一效蒸发器(8)之间的排水管路上设有第一循环泵(7)，一效蒸发器(8) 的下封头通过管路分别与第一汽液分离器(9)和第二汽液分离器(13)的上部 进口连通，第一汽液分离器(9)的下部浓缩液出口通过管路与一效蒸发器(8) 的下封头连通，第一汽液分离器(9)的蒸汽出口与二效蒸发器(12)的上封头 连通，第二汽液分离器(13)下部浓缩液出口通过管路与二效蒸发器(12)的 下封头连通，二效蒸发器(12)的下封头经过第二循环泵(11)与二效蒸发器 (12)的上封头及强制循环蒸发器(16)的上封头连通，强制循环蒸发器(16) 的上封头通过管路与第三汽液分离器(18)连通，强制循环蒸发器(16)的下 封头设置有强制循环泵(17)，第三汽液分离器(18)下部通过采盐泵(19)分 成两条支路、其中一条支路与第三汽液分离器(18)中部连通、另一条支路与 离心机(20)进口相连，离心机(20)的液体出口通过管路与离心母液罐(21) 上封头连通，离心母液罐(21)下部通过管路与离心母液泵(22)进口连通， 离心母液泵(22)的出口设有排出管路，排出管路具有两路出口，其中一路出 口为排污管路、另一路出口与第三汽液分离器(18)中部连通;
一效蒸发器(8)和强制循环蒸发器(16)的冷凝水出口通过管路与第一凝 液闪蒸罐(10)的上封头连通，第一凝液闪蒸罐(10)的蒸汽出口与二效蒸发 器(12)的上封头连通，第一凝液闪蒸罐(10)和二效蒸发器(12)的冷凝水 出口与第二凝液闪蒸罐(14)的上封头连通;
第二汽液分离器(13)、第三汽液分离器(18)和第二凝液闪蒸罐(14)的 蒸汽出口连通压缩机(15)，压缩机(15)的蒸汽出口连通一效蒸发器(8)与 强制循环蒸发器(16)的蒸汽进口。
5.如权利要求4所述的高含盐有机废水的处理装置，其特征是：所述的预 热装置为两级预热，第一级预热采用板式预热器(4)，第二级预热采用管壳式 预热器(6)，第二凝液闪蒸罐(14)的冷凝水出口通过凝液泵(5)连通板式预 热器(4)，一效蒸发器(8)和强制循环蒸发器(16)的不凝气及多余蒸汽通过 真空泵(3)与管壳式预热器(6)连通。
6.如权利要求4所述的高含盐有机废水的处理装置，其特征是：所述的一 效蒸发器(8)和二效蒸发器(12)均为降膜蒸发器。
7.如权利要求4所述的高含盐有机废水的处理装置，其特征是：所述的压 缩机(15)为罗茨风机压缩机或离心风机压缩机。
说明书
高含盐有机废水的处理方法及其处理装置
技术领域
本发明涉及高效节能的废水处理技术领域，尤其是一种高含盐有机废水的 处理方法及其处理装置。
背景技术
高含盐有机废水一直是废水处理中的难题，在石油、化工、食品、废液处 理、中间体等行业中广泛存在。通常的耗氧厌氧生化处理由于细菌耐盐性的制 约(一般含盐量需低于1%)而无法使用，目前主要采取多效蒸发处理。
多效蒸发的处理成本很高，且有机物难以回收。很多有机物在高温下易发 生聚合，产生泡沫，导致蒸发不能正常进行。蒸发浓缩过程一直需要消耗大量 的生蒸汽，也需要大量的冷却水对二次蒸汽进行冷却。这样低品位的二次蒸汽 的大量潜热被白白浪费掉了，也增加了冷却水的费用。对于四效的蒸发器，实 际生产中蒸发一吨水大约需要消耗0.35吨的蒸汽，电耗约15KW，如果装置的 蒸发量为15t/h，目前蒸汽的市面价是230元/吨，工业电价为0.75元/(KW.h)， 则一年按300个工作日7200小时计算，蒸汽的运行费用约991万/年。常规的 蒸发器是用锅炉生产的鲜蒸汽作热源，通过换热器把溶液加热到沸点后继续加 热使溶液沸腾蒸发产生二次蒸汽，溶液中的水份变成水蒸汽从溶液中蒸发分离 出去，溶液本身被浓缩。蒸发过程产生的二次蒸汽再用冷却水冷凝成冷凝水， 二次蒸汽中的热能传递到冷却水中再扩散到空气中造成热能浪费和冷却水消 耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中高含盐有机废水的处理难题， 提供一种高含盐有机废水的处理方法，可以有效提高高含盐有机废水的处理效 率，降低能耗，降低处理成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高含盐有机废水的处理 方法，采用机械蒸汽再压缩蒸发系统进行废水处理，具有如下步骤：
①废水预热：废水在绝对压力57861～60313Pa预热至沸腾温度81～82℃;
②一次蒸发：预热后的废水进入一效蒸发器进行换热，一效蒸发器的汽相 温度78～79℃，绝对压力43837～45603Pa，一效蒸发器的液相温度81～82℃，一 效蒸发器中通入的蒸汽温度为85～86℃，废水吸热后温度升至饱和温度81～82℃ 进行沸腾蒸发，产生二次蒸汽和一次浓缩液，一效蒸发器内加热废水过程时产 生的蒸汽冷凝水排至第一凝液闪蒸罐;
③一次汽液分离：步骤②中一效蒸发器中产生的一部分二次蒸汽和一次浓 缩液进入第一汽液分离器，在第一汽液分离器中进行汽液分离，分离后的一次 浓缩液返回一效蒸发器内;二次蒸汽进入二效蒸发器加热，部分浓缩液进入第 二汽液分离器;
④二次蒸发：步骤③中进入二效蒸发器内的一次浓缩液与来自第一汽液分 离器和第一凝液闪蒸罐的二次蒸汽进行换热，二效蒸发器中通入的蒸汽温度为 78～79℃，二效蒸发器的汽相温度70～71℃，绝对压力31157～32634Pa，二效蒸 发器的液相温度75～76℃，一次浓缩液吸热后温度升至饱和温度75～76℃进行沸 腾蒸发，产生二次蒸汽和二次浓缩液，二效蒸发器内加热废水过程时蒸汽冷凝 水排至第二凝液闪蒸罐;
⑤二次汽液分离：步骤④中二效蒸发器中产生的一部分二次蒸汽和二次浓 缩液进入第二汽液分离器，分离后的二次浓缩液返回二效蒸发器内，部分二次 浓缩液排入强制循环蒸发器中继续蒸发，产生温度70～71℃二次蒸汽去压缩机;
⑥强制循环蒸发：步骤⑤中进入强制循环蒸发器的二次浓缩液进行换热， 强制循环蒸发器的汽相温度70～71℃，绝对压力31157～32634Pa，强制循环蒸发 器中通入的蒸汽温度为85-86℃，二次浓缩液吸热后温度升至饱和温度77.5～78.5 ℃进行沸腾蒸发，产生二次蒸汽和三次浓缩液;
⑦出料：步骤③中的强制循环蒸发器产生的一部分二次蒸汽和三次浓缩液 经过强制循环泵循环至强制循环蒸发器;另一部分进入第三汽液分离器，在第 三汽液分离器中进行汽液分离，分离后的达到过饱和浓度的浓缩液一部分送出 进行离心处理分离出盐分，一部分经采盐泵循环至第三汽液分离器中;
⑧二次蒸汽再压缩：从第二汽液分离器、第三汽液分离器和第二凝液闪蒸 罐出来的二次蒸汽进入压缩机压缩，二次蒸汽经压缩后热焓增加，温度升至 85-86℃;
⑨循环蒸发：步骤⑧中升温后的85-86℃的二次蒸汽再送入一效蒸发器和强 制循环蒸发器内作为热源加热废水，第一凝液闪蒸罐中的冷凝液排入第二凝液 闪蒸罐中，再由凝液泵送至步骤①对废水进行初步预热，一效蒸发器和强制循 环蒸发器的不凝气及多余蒸汽在真空泵的作用下对步骤①中的废水进行进一步 预热至81～82℃，再按上述步骤进行循环操作。
作为优选，步骤②和④中的一效蒸发器和二效蒸发器为采用降膜方式进行 蒸发。
具体的，步骤⑧中的压缩机的工作压力为进口绝对压力30157Pa，出口绝对 压力57861～60313Pa，压缩机的进出口的二次蒸汽的温升达到15℃～16℃。
一种高含盐有机废水的处理装置，包括废水蒸发系统和汽液再利用系统， 所述的废水蒸发系统包括依次通过排水管路联通的原料罐、预热装置、一效蒸 发器、二效蒸发器和强制循环蒸发器;所述的汽液再利用系统包括第一汽液分 离器、第二汽液分离器、第三汽液分离器、第一凝液闪蒸罐、第二凝液闪蒸罐 和压缩机;所述的原料罐与预热装置之间的排水管路上设有原料泵，预热装置 与一效蒸发器之间的排水管路上设有第一循环泵，一效蒸发器的下封头通过管 路分别与第一汽液分离器和第二汽液分离器的上部进口连通，第一汽液分离器 的下部浓缩液出口通过管路与一效蒸发器的下封头连通，第一汽液分离器的蒸 汽出口与二效蒸发器的上封头连通，第二汽液分离器下部浓缩液出口通过管路 与二效蒸发器的下封头连通，二效蒸发器的下封头经过第二循环泵与二效蒸发 器的上封头及强制循环蒸发器的上封头连通，强制循环蒸发器的上封头通过管 路与第三汽液分离器连通，强制循环蒸发器的下封头设置有强制循环泵，第三 汽液分离器下部通过采盐泵分成两条支路、其中一条支路与第三汽液分离器中 部连通、另一条支路与离心机进口相连，离心机的液体出口通过管路与离心母 液罐上封头连通，离心母液罐下部通过管路与离心母液泵进口连通，离心母液 泵的出口设有排出管路，排出管路具有两路出口，其中一路出口为排污管路、 另一路出口与第三汽液分离器中部连通;一效蒸发器和强制循环蒸发器的冷凝 水出口通过管路与第一凝液闪蒸罐的上封头连通，第一凝液闪蒸罐的蒸汽出口 与二效蒸发器的上封头连通，第一凝液闪蒸罐和二效蒸发器的冷凝水出口与第 二凝液闪蒸罐的上封头连通;第二汽液分离器、第三汽液分离器和第二凝液闪 蒸罐的蒸汽出口连通压缩机，压缩机的蒸汽出口连通一效蒸发器与强制循环蒸 发器的蒸汽进口。
进一步的，提高预热效果，所述的预热装置为两级预热，第一级预热采用 板式预热器，第二级预热采用管壳式预热器，第二凝液闪蒸罐的冷凝水出口通 过凝液泵连通板式预热器，一效蒸发器和强制循环蒸发器的不凝气及多余蒸汽 通过真空泵与管壳式预热器连通。采用系统的冷凝水对废水进行初步预热，再 利用系统的不凝气和多余蒸汽进行预热，充分利用热能，节能环保。
作为优选，所述的一效蒸发器和二效蒸发器均为降膜蒸发器，具有蒸发能 力高、节能降耗、运行费用低、且能保证物料在蒸发过程中不变性等优点。
进一步的，所述的压缩机当负荷小于5吨/小时时采用罗茨风机压缩机，当 负荷大于5吨/小时时采用离心风机压缩机。
本发明的有益效果是，本发明的高含盐有机废水的处理方法及其处理装置 的优点在于：(1)从分离器出来的二次蒸汽，经过压缩机提高热焓，温度升高， 再作为蒸发器的加热热源，与蒸发器中的原料液进行换热，除了开车时需要提 供少部分生蒸汽外，系统运行中所需要的热源全部由系统自行解决，不需要另 外补充生蒸汽，只需要提供压缩机运行的电能，而电能的消耗远远小于蒸汽能 源的消耗，耗能大大降低;(2)蒸发器壳程蒸汽冷凝后的蒸馏水不需要另外配 置冷凝器冷却，不仅节约了冷却循环水，另外还可送到预热器中对原料进行预 热，不仅热量得到合理利用，温度降低的蒸馏水进入工业循环水池，作为其它 工业用水，水资源也得到合理循环利用，系统操作运行成本大大降低，节能经 济效益显著;(3)整个蒸发分离系统体积较小，占地少，工艺流程简单、高效、 节能。
采用机械蒸汽再压缩蒸发(MVR)节能技术，所需电机功率约为660KW(按 NaCl)，按照江苏地区的能耗指标，工业电价为0.75元/(KW·h)，则MVR系统每 年所需的运行费用为356万/年，相对普通多效节约的运行费约为635万/年。 通过以上比较可知，采用MVR系统可以非常显著的提高经济效益，可帮助企业 实现节能减排目标。