申请日2018.08.07
公开(公告)日2019.01.11
IPC分类号C02F9/10; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种高盐高COD废水零排放系统及废水零排放工艺，所述废水零排放系统包括废料系统、氧气系统、超临界水氧化水膜反应器及旋风分离系统。本发明整个系统初始启动时，利用电能对蒸发水和高盐高COD进行加热，稳定运行后，通过旋风分离器产生的二次蒸汽加热蒸发水和高盐高COD，同时通过减压阀对液体降压使其在旋风分离器中闪蒸分离净化，最终得到蒸汽和盐渣，从而高效节能地实现高盐高COD的零排放处理，降低电加热器的电耗。
权利要求书
1.一种高盐高COD废水零排放系统，其特征在于，包括：
废料系统、氧气系统、超临界水氧化水膜反应器(1)及旋风分离系统;
所述废料系统、氧气系统分别与超临界水氧化水膜反应器(1)的进料口管路连接;
所述旋风分离系统，包括第一旋风分离器(4)、第二旋风分离器(6)和第三旋风分离器(8);
所述超临界水氧化水膜反应器(1)的超临界水氧化产物出口(107)经第一减压阀(3)与第一旋风分离器(4)管路连接;所述第一旋风分离器(4)的蒸汽排出口管路与废料系统中的物料进行间壁换热后，经第三减压阀(7)与所述第三旋风分离器(8)连接;所述第一旋风分离器(4)的高浓盐废水出口管路经第二减压阀(5)与所述第二旋风分离器(6)连接。
2.根据权利要求1所述的高盐高COD废水零排放系统，其特征在于，所述超临界水氧化水膜反应器(1)包括多孔内壳(104)和承压外壳(105);
所述承压外壳(105)设置于多孔内壳(104)外部，所述多孔内壳(104)顶部设有外管(20)和内管(21)，所述内管(21)设置于外管(20)内侧，所述外管(20)顶部设有高盐高有机物废水注入口(102)，所述内管(21)顶部设有氧气注入口(103);
所述承压外壳(105)底部设有超临界水氧化产物出口(107);
超临界水氧化水膜反应器(1)的承压外壳(105)与多孔内壳(104)之间设有蒸发水分隔环(108);
所述承压外壳(105)设有第一蒸发水注入口(101)和第二蒸发水注入口(106)，所述第一蒸发水注入口(101)和第二蒸发水注入口(106)分设于所述蒸发水分隔环(108)的两侧。
3.根据权利要求2所述的高盐高COD废水零排放系统，其特征在于，还包括蒸发水系统，所述蒸发水系统与所述超临界水氧化水膜反应器(1)的蒸发水注入口管路连接;
所述蒸发水系统包括蒸发水箱(9);
所述蒸发水箱(9)一出口支路经第二水泵(11)、第一预热器(13)、第一电加热器(16)，与第一蒸发水注入口(101)管路连接;所述蒸发水箱(9)另一出口支路经第一水泵(2)、加热器(19)，与第二蒸发水注入口(106)管路连接;所述加热器(19)设置于所述第一旋风分离器(4)底部。
4.根据权利要求3所述的高盐高COD废水零排放系统，其特征在于，所述第一旋风分离器(4)的蒸汽排出口管路与蒸发水系统于第一预热器(13)进行间壁换热。
5.根据权利要求1所述的高盐高COD废水零排放系统，其特征在于，所述氧气系统包括氧气罐(14)和氧气增压泵(18)，所述气罐(14)经氧气增压泵(18)与超临界水氧化水膜反应器(1)的进料口管路连接;
废料系统包括依次管路连接的高盐高有机物废水池(10)、高盐高有机物废水增压泵(12)、第二预热器(15)和第二电加热器(17);所述第二电加热器(17)与超临界水氧化水膜反应器(1)的进料口管路连接。
6.根据权利要求5所述的高盐高COD废水零排放系统，其特征在于，所述第一旋风分离器(4)的蒸汽排出口管路与废料系统中的物料于第二预热器(15)进行间壁换热。
7.一种高盐高COD废水零排放工艺，其特征在于，包括：
步骤S1系统初始启动时，通过电加热对高盐高有机物废水进行加热，使废水处于超临界状态，进入超临界水氧化水膜反应器进行氧化;
步骤S2系统稳定运行时：
(1)超临界水氧化水膜反应器排出的反应产物，通过减压阀降压作用，于旋风分离器中进行一次闪蒸，得到蒸汽和高浓盐废水;
(2)由步骤(1)闪蒸得到的蒸汽，对高盐高有机物废水进行加热至超临界温度;
经步骤(1)闪蒸后的高浓盐废水，经减压阀降压作用，于旋风分离器二次闪蒸，进一步分离得到温度进一步降低的蒸汽和盐渣;
(3)经步骤(2)换热后的蒸汽，经减压阀降压作用，于旋风分离器二次闪蒸，进一步分离得到温度进一步降低的蒸汽和盐渣。
8.根据权利要求7所述的高盐高COD废水零排放工艺，其特征在于，还包括将蒸发水注入超临界水氧化水膜反应器的步骤，所述蒸发水在系统稳定运行时，采用由步骤(1)闪蒸得到的蒸汽和/或由步骤(1)闪蒸得到的高浓盐废水进行加热后，注入超临界水氧化水膜反应器侧壁。
说明书
一种高盐高COD废水零排放系统及废水零排放工艺
技术领域
本发明涉及高盐高COD废水零排放技术领域，特别涉及一种高盐高COD废水零排放系统及废水零排放工艺。
背景技术
高盐高COD具有含盐量高、成分复杂、易产生结垢和腐蚀现象、有机物浓度高且难以降解等特点，常规的物化法和生化法难以取得理想的处理效果，且能耗较高。若直接排放必然对环境产生极为不利的影响，造成大量水资源的严重浪费。以反渗透为主的膜法脱盐技术回收率仅为75%，还有25%的含盐量更高的浓缩液排放，且还存在膜污堵严重的问题。
超临界水氧化技术可以高效地将有机污染物彻底氧化降解为CO2、H2O等无毒无害产物，具有反应速率快、降解彻底、无二次污染、热回收潜力巨大等独特优势，是目前最具潜力的高浓度有机废水处理技术之一，同时使用水膜反应器还可以有效解决超临界水氧化过程中的腐蚀和盐沉积问题。但超临界水氧化技术将高盐高COD加压升温到超过水的临界状态点(22.1MPa,374℃)需要消耗大量的电能，而传统水膜反应器出口温度较低，造成高盐高浓度COD处理成本较高，同时高含盐废水的除盐率较低，不能满足零排放要求。
因此，发明一种高盐高COD废水零排放系统及废水零排放工艺来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高盐高COD废水零排放系统及工艺，解决传统水膜反应器反应通过一般能量回收仍不能满足物料预热需求、进而需要消耗大量电能的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的高盐高COD废水零排放系统，包括：
废料系统、氧气系统、超临界水氧化水膜反应器及旋风分离系统;
所述废料系统、氧气系统分别与超临界水氧化水膜反应器的进料口管路连接;
所述旋风分离系统，包括第一旋风分离器、第二旋风分离器和第三旋风分离器;
所述超临界水氧化水膜反应器的超临界水氧化产物出口经第一减压阀与第一旋风分离器管路连接;所述第一旋风分离器的蒸汽排出口管路与废料系统中的物料进行间壁换热后，经第三减压阀与所述第三旋风分离器连接;所述第一旋风分离器的高浓盐废水出口管路经第二减压阀与所述第二旋风分离器连接。
具体地，所述超临界水氧化水膜反应器包括多孔内壳和承压外壳;所述承压外壳设置于多孔内壳外部，所述多孔内壳顶部设有外管和内管，所述内管设置于外管内侧，所述外管顶部设有高盐高有机物废水注入口，所述内管顶部设有氧气注入口;所述承压外壳底部设有超临界水氧化产物出口;超临界水氧化水膜反应器的承压外壳与多孔内壳之间设有蒸发水分隔环;所述承压外壳设有第一蒸发水注入口和第二蒸发水注入口，所述第一蒸发水注入口和第二蒸发水注入口分设于所述蒸发水分隔环的两侧。
进一步的，还包括蒸发水系统，所述蒸发水系统与所述超临界水氧化水膜反应器的蒸发水注入口管路连接;所述蒸发水系统包括蒸发水箱;所述蒸发水箱一出口支路经第二水泵、第一预热器、第一电加热器，与第一蒸发水注入口管路连接;所述蒸发水箱另一出口支路经第一水泵、加热器，与第二蒸发水注入口管路连接;所述加热器设置于所述第一旋风分离器底部。
进一步的，第一旋风分离器的蒸汽排出口管路与蒸发水系统于第一预热器进行间壁换热。
具体地，所述氧气系统包括氧气罐和氧气增压泵，所述气罐经氧气增压泵与超临界水氧化水膜反应器的进料口管路连接;
具体地，所述废料系统包括依次管路连接的高盐高有机物废水池、高盐高有机物废水增压泵、第二预热器和第二电加热器;所述第二电加热器与超临界水氧化水膜反应器的进料口管路连接。
进一步的，所述第一旋风分离器的蒸汽排出口管路与废料系统中的物料于第二预热器进行间壁换热。
本发明还提供一种高盐高COD废水零排放工艺，包括：
步骤S1系统初始启动时，通过电加热对高盐高有机物废水进行加热，使废水处于超临界状态，进入超临界水氧化水膜反应器进行氧化;
步骤S2系统稳定运行时：
(1)超临界水氧化水膜反应器排出的反应产物，通过减压阀降压作用，于旋风分离器中进行一次闪蒸，得到蒸汽和高浓盐废水;
(2)由步骤(1)闪蒸得到的蒸汽，对高盐高有机物废水进行加热至超临界温度;
经步骤(1)闪蒸后的高浓盐废水，经减压阀降压作用，于旋风分离器二次闪蒸，进一步分离得到温度进一步降低的蒸汽和盐渣;
(3)经步骤(2)换热后的蒸汽，经减压阀降压作用，于旋风分离器二次闪蒸，进一步分离得到温度进一步降低的蒸汽和盐渣。
进一步的，还包括将蒸发水注入超临界水氧化水膜反应器的步骤，所述蒸发水在系统稳定运行时，采用由步骤(1)闪蒸得到的蒸汽和/或由步骤(1)闪蒸得到的高浓盐废水进行加热后，注入超临界水氧化水膜反应器侧壁。
本发明的技术效果和优点：
1、通过超临界水氧化水膜反应器处理高盐高COD的有机物，避免反应器中的腐蚀和结垢问题;
2、提高超临界水氧化水膜反应器出口的温度(高于水的临界点温度，380-450℃)，解决传统水膜反应器反应流体出口温度过低(300-350℃)、通过能量回收仍不能满足物料预热需求，进而需要消耗大量电能的问题;
3、反应产物经减压阀降压后在旋风分离器中闪蒸分离，同时旋风分离器下部设有预热器加热注入水膜反应器的蒸发水，旋风分离器分离出蒸汽和高浓盐废水，且能获得超过400℃的蒸汽用于加热高盐高COD和蒸发水，大大降低第一电加热器和第二电加热器的电耗。
4、蒸汽放热后形成高压水，通过减压阀降压后再次进入旋风分离器闪蒸分离净化，高浓盐废水经减压阀降压后进入旋风分离器闪蒸分离净化，实现废水零排放，盐渣收集处理。