申请日2019.01.15
公开(公告)日2019.03.29
IPC分类号C02F9/10; C01D3/04; C02F101/30; C02F101/12
摘要
本发明公开了一种有机硅废水处理系统以及方法，属于工业废水处理技术领域。其系统包括废水预处理单元、一效蒸发单元、二效蒸发单元、蒸汽循环单元和除盐单元，其中，废水预处理单元、一效蒸发单元、二效蒸发单元和除盐单元依次连接，有机硅废水原液经废水预处理单元絮凝沉降后经过一效蒸发单元和二效蒸发单元蒸发结晶后经除盐单元分离离心，并通过蒸汽循环单元循环利用一效蒸发单元和二效蒸发单元产生的二次蒸汽，有效的降低了电耗和蒸汽耗用量，同时处理后的废水中氯离子含量低，并且分离出的盐分固体中氯化钠含量95%以上，还可作为工业盐回用。
权利要求书
1.一种有机硅废水处理系统，其特征在于，包括废水预处理单元、一效蒸发单元、二效蒸发单元、蒸汽循环单元和除盐单元，
所述一效蒸发单元的输入端和输出端分别与所述废水预处理单元的输出端和所述二效蒸发单元的输入端连接，所述二效蒸发单元的输出端与所述除盐单元的输入端连接;所述除盐单元的母液回流出口通过管道连接至所述二效蒸发单元的母液回流入口，用于将所述除盐单元离心分离出的母液返回至所述二效蒸发单元;
所述一效蒸发单元和所述二效蒸发单元的蒸汽出气口通过管道与所述蒸汽循环单元的蒸汽进气口连接，且所述蒸汽循环单元的蒸汽出气口通过管道分别与所述一效蒸发单元和所述二效蒸发单元的蒸汽进入口连接，用于将所述一效蒸发单元和二效蒸发单元产生的二次蒸汽经蒸汽循环单元输送至所述一效蒸发单元和所述二效蒸发单元中。
2.根据权利要求1所述的有机硅废水处理系统，其特征在于，所述废水预处理单元包括水储池(101)、隔油罐(102)、气浮机(103)、与所述气浮机(103)连接的加药系统以及与所述一效蒸发单元连接的水池(107)，所述隔油罐(102)的出口与所述水储池(101)的入口连接，所述水储池(101)的出口通过气浮提升泵(108)与所述气浮机(103)的入口连接，所述气浮机(103)的出口与所述水池(107)的入口连接;
所述加药系统包括分别与所述气浮机(103)的加药口连接的PAC加药装置(104)、PAM加药装置(105)和浓碱加药装置(106)。
3.根据权利要求2所述的有机硅废水处理系统，其特征在于，所述一效蒸发单元包括废水储存罐(201)以及与所述二效蒸发单元连接的一效蒸发器(202)和一效分离器(203)，
所述废水储存罐(201)的入口通过废水输送泵(109)与所述水池(107)的出口连接，且所述废水储存罐(201)的出口与所述一效蒸发器(202)的底端入口连接;所述一效蒸发器(202)的底端出口通过一效循环泵(204)与所述一效蒸发器(202)的顶端入口连接，用于将所述一效蒸发器(202)中的蒸发液返回到所述一效蒸发器(202)中进行蒸发;所述一效蒸发器(202)的底端出口通过一效循环泵(204)还与所述二效蒸发单元连接，用于将经一效蒸发器(202)分离后的蒸发液送到二效蒸发单元浓缩结晶;所述一效分离器(203)的底端出口通过管道与所述一效蒸发器(202)的底端出口连通。
4.根据权利要求3所述的有机硅废水处理系统，其特征在于，所述二效蒸发单元包括二效蒸发器(301)以及与所述除盐单元连接的二效分离器(302)，
所述二效分离器(302)的入口与所述一效分离器(203)的底端出口，所述二效分离器(302)的底端出口通过二效循环泵(303)与所述二效蒸发器(301)的底端入口连接，所述二效蒸发器(301)的顶端出口与所述二效分离器(302)的底端入口连接。
5.根据权利要求4所述的有机硅废水处理系统，其特征在于，所述除盐单元包括稠厚器(401)、离心机(402)和母液罐(403)，
所述稠厚器(401)的入口通过二效出料泵(304)与所述二效分离器(302)的出料口连接，所述稠厚器(401)的出口与所述离心机(402)的进口连接，且所述离心机(402)的固体出口通过固定传动带连接，所述离心机(402)的液体出口与所述母液罐(403)的入口连接，所述母液罐(403)的母液回流出口与所述二效蒸发器(301)的母液回流入口连接。
6.根据权利要求5所述的有机硅废水处理系统，其特征在于，所述蒸汽循环单元包括蒸汽压缩机(501)，且所述蒸汽压缩机(501)为MVR蒸汽压缩机，
所述一效分离器(203)的蒸汽出口和所述二效分离器(302)的蒸汽出口分别与所述蒸汽压缩机(501)的蒸汽入口连接，所述蒸汽压缩机(501)的蒸汽出口分别与所述一效蒸发器(202)的蒸汽入口和所述二效蒸发器(301)的蒸汽入口连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的有机硅废水处理系统，其特征在于，所述有机硅废水处理系统还包括清洗冷凝单元，所述清洗冷凝单元包括预热器(601)、板式冷凝器(602)、第一冷凝水储存罐(603)、第二冷凝水储存罐(604)、冷凝水泵(605)和真空泵(606)，所述预热器(601)设置在所述废水储存罐(201)与所述一效蒸发器(202)之间;
清洗水或自来水通过管道连接至所述废水储存罐(201)、所述一效分离器(203)和所述二效分离器(302)的清洗入口，
所述一效蒸发器(202)、所述二效蒸发器(301)的冷凝水出口连接至第一冷凝水储存罐(603)，所述蒸汽压缩机(501)的冷凝水出口连接至第二冷凝水储存罐(604)，且所述第二冷凝水储存罐(604)与所述第一冷凝水储存罐(603)连通;所述第一冷凝水储存罐(603)通过冷凝水泵(605)与所述预热器(601)连通;
所述一效蒸发器(202)、所述二效蒸发器(301)的非冷凝气体出口通过管道与所述板式冷凝器(602)的入口连接，所述板式冷凝器(602)的不凝气出口与所述真空泵(606)的入口连接。
8.根据权利要求7所述的有机硅废水处理系统的处理方法，其特征在于，包括：
(1)将有机硅废水原液输送到废水预处理单元调节pH值为中性后，进行加药絮凝处理;
(2)经废水预处理单元处理后的原液通过预热器换热后输送到一效蒸发单元中加热蒸发浓缩，再输送到二效蒸发单元中蒸发结晶;
(3)将二效蒸发单元分离得到的晶浆输送到除盐单元中增稠后分离离心，离心分离的固体输送出并且离心后的母液输送到二效蒸发单元中;
(4)一效蒸发单元和二效蒸发单元产生的二次蒸汽由蒸汽循环单元抽出压缩后输送到一效蒸发单元和二效蒸发单元中;
(5)清洗水或自来水输送到废水储存罐、一效分离器和二效分离器对其进行清洗;通过板式冷凝器对一效蒸发器和二效蒸发器产生二次蒸汽中的非冷凝气体进行冷凝，其中非冷凝气体中的不凝气则由真空泵抽出。
9.根据权利要求8所述的有机硅废水处理系统的处理方法，其特征在于，包括：
(1)将有机硅废水原液经过隔油罐经过沉降进行浮油收集后，进入到水储池中后通过管道送到气浮机中，通过加药系统中的浓碱加药装置调节pH值至中性后，再通过PAC加药装置和PAM加药装置进行絮凝;其中，上层浮物经气浮机中的刮渣机刮出输送至污泥池，下层清液送到一效蒸发单元;上层浮物包括废水中的油粒、悬浮物或胶体物;
(2)来自气浮机中的下层清液经冷凝水预热器换热预热后送到一效蒸发器进行蒸发浓缩，经一效蒸发器蒸发得到的底部蒸发液经一效循环泵返回送至一效蒸发器的顶部进行蒸发浓缩;将经一效蒸发器得到的底部蒸发液输送至一效分离器中进行气液分离;一效分离器分离出的分离液经一效循环泵送到二效蒸发单元，一效分离器分离出的二次蒸汽体送到蒸汽循环单元;其中，一效蒸发器得到的底部蒸发液可通过一效循环泵送到二效蒸发单元;
(3)来自一效蒸发器的底部蒸发液或来自一效分离器中的分离液送到二效分离器再次气液分离，分离出液体通过管道送到二效蒸发器中再次蒸发结晶，二效蒸发器中得到的顶部蒸发液又返回到二效分离器中气液分离，二效分离器分离出的晶浆送到除盐单元，二效分离器分离出的二次蒸汽送到蒸汽循环单元;
(4)来自二效分离器的晶浆送到稠厚器中进行增稠，经增稠后的晶浆输送至离心机中进行固液离心分离，离心出的晶体输送出去，离心出的离心母液进入到母液罐，再返回送到二效蒸发器中;其中晶体的成分主要是氯化钠固体;
(5)来自所述一效分离器和二效分离器中的二次蒸汽送到蒸汽压缩器中后经压缩返回到所述一效蒸发器和所述二效蒸发器中循环利用;
(6)清洗水或自来水分别送到一效分离器和二效分离器中，且在送到一效分离器时还经过废水储存罐;
(7)一效蒸发器和二效蒸发器产生二次蒸汽中的非冷凝气体通过管道送到板式冷凝器中冷凝，其中的不凝气送到不凝气罐中再由真空泵抽出;
一效蒸发器和二效蒸发器产生二次蒸汽中的冷凝水通过管道送到第一冷凝水储存罐，蒸汽压缩机产生的冷凝水先送到第二冷凝水储存罐后再送到第一冷凝水储存罐中，第一冷凝水储存罐中冷凝水通过管道送到预热器与来自气浮机中的下层清液进行热交换后排出。
10.根据权利要求9所述的有机硅废水处理系统的处理方法，其特征在于，步骤(1)中pH值的范围为6-8;絮凝处理的条件是：加入溶液浓度为10%的PAC，其加入量占废水体积的5-15%;加入溶液浓度为0.5%的PAM，其加入量占废水体积的0.1-0.5%;步骤(2)和(3)中一效蒸发器和二效蒸发器分离出的二次蒸汽的温度为90-92℃。
说明书
一种有机硅废水处理系统以及方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，具体涉及一种有机硅废水处理系统以及方法。
背景技术
有机硅有“工业味精”之称，广泛应用于各个领域。在其生产过程中会产生一定量的废水，其具有高COD、高盐分、油水分层不明显等特点，而且组分复杂，含多种有机物、无机金属化合物，并且还含有一定量的可吸附有机卤化物、硅胶、铜离子、锌离子等重金属化合物。
由于有机硅废水种类繁多，成分复杂，可生化性差，pH值很低，呈强酸性，毒性大，含有多种重金属离子，废水排放波动性大，规律性差。由于这些问题，使得废水处理起来工艺复杂，路线长，处理后废水难以达标排放。
目前，国内外有机硅废水的处理技术主要包括：
1、物理法：常规物理法处理主要包括混合、絮凝、沉淀、过滤等，由于有机硅废水中污染物成分复杂，且多为难生化降解的有机物，给有机硅废水的处理带来了一定的难度。
2、化学氧化法：化学氧化法可在常温常压条件下处理多种难降解有机物，解决了一些聚合物以及长链分子难以降解的问题，使得有机硅废水得到一定处理。
3、气提处理技术：气提法是通过水蒸气与废水直接接触，使废水中的挥发性有机物扩散到气相中去，将污染物从废水中分离出来。
在物理法中，在混凝过程中还需要根据水质性质选择合适的药剂以保证混凝沉淀的效果，由于水质变化大，处理效果变化大。在化学氧化法中，使用的Fenton试剂中H2O2的用量较大且利用率较低，Fe2+需在pH为2.5～3.0的溶液体系中才稳定，要求严苛，且该处理工艺还会产生大量的污泥，运行成本大大增加等问题。气提处理技术及微电解处理技术处理负荷较低，满足不了有机硅产生的废水量。
此外，除了上述的处理技术外还有微电解处理技术和生化处理技术，微电解法是利用金属的电化学腐蚀原理对生物难处理废水进行预处理的工艺，采用铁、炭构成原电池，发生电化学反应，但微电解处理技术单独使用效果差，不适合单独使用。并且由于有机硅废水可生化性差，且关于生化处理研究较少，现在难以实现工业化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机硅废水处理系统以及方法，以解决现有工业处理有机硅废水的问题，能够将废水中的油渣和氯离子有效去除，能回收废水中的盐分，经处理后的废水能循环利用且在达标后才排放。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种有机硅废水处理系统，包括废水预处理单元、一效蒸发单元、二效蒸发单元、蒸汽循环单元和除盐单元，
一效蒸发单元的输入端和输出端分别与废水预处理单元的输出端和二效蒸发单元的输入端连接，二效蒸发单元的输出端与除盐单元的输入端连接;除盐单元的母液回流出口通过管道连接至二效蒸发单元的母液回流入口，用于将除盐单元离心分离出的母液返回至二效蒸发单元;
一效蒸发单元和二效蒸发单元的蒸汽出气口通过管道与蒸汽循环单元的蒸汽进气口连接，且蒸汽循环单元的蒸汽出气口通过管道分别与一效蒸发单元和二效蒸发单元的蒸汽进入口连接，用于将一效蒸发单元和二效蒸发单元产生的二次蒸汽经蒸汽循环单元输送至一效蒸发单元和二效蒸发单元中。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述废水预处理单元包括水储池、隔油罐、气浮机、与气浮机连接的加药系统以及与一效蒸发单元连接的水池，隔油罐的出口与水储池的入口连接，水储池的出口通过气浮提升泵与气浮机的入口连接，气浮机的出口与水池的入口连接;
加药系统包括分别与气浮机的加药口连接的PAC加药装置、PAM加药装置和浓碱加药装置。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述的有机硅废水处理系统，其特征在于，一效蒸发单元包括废水储存罐以及与二效蒸发单元连接的一效蒸发器和一效分离器，
废水储存罐的入口通过废水输送泵与水池的出口连接，且废水储存罐的出口与一效蒸发器的底端入口连接;一效蒸发器的底端出口通过一效循环泵与一效蒸发器的顶端入口连接，用于将一效蒸发器中的蒸发液返回到一效蒸发器中进行蒸发;一效蒸发器的底端出口通过一效循环泵还与二效蒸发单元连接，用于将经一效蒸发器分离后的蒸发液送到二效蒸发单元浓缩结晶;一效分离器的底端出口通过管道与一效蒸发器的底端出口连通。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述的二效蒸发单元包括二效蒸发器以及与除盐单元连接的二效分离器，
二效分离器的入口通过一效循环泵与一效分离器的底端出口，二效分离器的底端出口通过二效循环泵与二效蒸发器的底端入口连接，二效蒸发器的顶端出口与二效分离器的底端入口连接。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述除盐单元包括稠厚器、离心机和母液罐，
稠厚器的入口通过二效出料泵与二效分离器的出料口连接，稠厚器的出口与离心机的进口连接，且离心机的固体出口通过固定传动带连接，离心机的液体出口与母液罐的入口连接，母液罐的母液回流出口与二效蒸发器的母液回流入口连接。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述蒸汽循环单元包括蒸汽压缩机，且蒸汽压缩机为MVR蒸汽压缩机，
一效分离器的蒸汽出口和二效分离器的蒸汽出口分别与蒸汽压缩机的蒸汽入口连接，蒸汽压缩机的蒸汽出口分别与一效蒸发器的蒸汽入口和二效蒸发器的蒸汽入口连接。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述有机硅废水处理系统还包括清洗冷凝单元，清洗冷凝单元包括预热器、板式冷凝器、第一冷凝水储存罐、第二冷凝水储存罐、冷凝水泵和真空泵，预热器设置在废水储存罐与一效蒸发器之间;
清洗水或自来水通过管道连接至废水储存罐、一效分离器和二效分离器的清洗入口，
一效蒸发器、二效蒸发器的冷凝水出口连接至第一冷凝水储存罐，蒸汽压缩机的冷凝水出口连接至第二冷凝水储存罐，且第二冷凝水储存罐与第一冷凝水储存罐连通;第一冷凝水储存罐通过冷凝水泵与预热器连通;
一效蒸发器、二效蒸发器的非冷凝气体出口通过管道与板式冷凝器的入口连接，板式冷凝器的不凝气出口与真空泵的入口连接。
上述的有机硅废水处理系统的处理方法，包括：
(1)将有机硅废水原液输送到废水预处理单元调节pH值为中性后，进行加药絮凝处理;
(2)经废水预处理单元处理后的原液通过预热器换热后输送到一效蒸发单元中加热蒸发浓缩，再输送到二效蒸发单元中蒸发结晶;
(3)将二效蒸发单元分离得到的晶浆输送到除盐单元中增稠后分离离心，离心分离的固体输送出并且离心后的母液输送到二效蒸发单元中;
(4)一效蒸发单元和二效蒸发单元产生的二次蒸汽由蒸汽循环单元抽出压缩后输送到一效蒸发单元和二效蒸发单元中;
(5)清洗水或自来水输送到废水储存罐、一效分离器和二效分离器对其进行清洗;通过板式冷凝器对一效蒸发器和二效蒸发器产生二次蒸汽中的非冷凝气体进行冷凝，其中非冷凝气体中的不凝气则由真空泵抽出。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述有机硅废水处理系统的处理方法，其特征在于，包括：
(1)将有机硅废水原液经过隔油罐经过沉降进行浮油收集后，进入到水储池中后通过管道送到气浮机中，通过加药系统中的浓碱加药装置调节pH值至中性后，再通过PAC加药装置和PAM加药装置进行絮凝;其中，上层浮物经气浮机中的刮渣机刮出输送至污泥池，下层清液送到一效蒸发单元;上层浮物包括废水中的油粒、悬浮物或胶体物;
(2)来自气浮机中的下层清液经预热器换热预热后送到一效蒸发器进行蒸发浓缩，经一效蒸发器蒸发得到的底部蒸发液经一效循环泵返回送至一效蒸发器的顶部进行蒸发浓缩;将经一效蒸发器得到的底部蒸发液输送至一效分离器中进行气液分离;一效分离器分离出的分离液经一效循环泵送到二效蒸发单元，一效分离器分离出的二次蒸汽体送到蒸汽循环单元;其中，一效蒸发器得到的底部蒸发液可通过一效循环泵送到二效蒸发单元;
(3)来自一效蒸发器的底部蒸发液或来自一效分离器中的分离液送到二效分离器再次气液分离，分离出液体通过管道送到二效蒸发器中再次蒸发结晶，二效蒸发器中得到的顶部蒸发液又返回到二效分离器中气液分离，二效分离器分离出的晶浆送到除盐单元，二效分离器分离出的二次蒸汽送到蒸汽循环单元;
(4)来自二效分离器的晶浆送到稠厚器中进行增稠，经增稠后的晶浆输送至离心机中进行固液离心分离，离心出的晶体输送出去，离心出的离心母液进入到母液罐，再返回送到二效蒸发器中;其中晶体的成分主要是氯化钠固体;
(5)来自所述一效分离器和二效分离器中的二次蒸汽送到蒸汽压缩器中后经压缩返回到所述一效蒸发器和所述二效蒸发器中循环利用;
(6)清洗水或自来水分别送到一效分离器和二效分离器中，且在送到一效分离器时还经过废水储存罐;
(7)一效蒸发器和二效蒸发器产生二次蒸汽中的非冷凝气体通过管道送到板式冷凝器中冷凝，其中的不凝气送到不凝气罐中再由真空泵抽出;
一效蒸发器和二效蒸发器产生二次蒸汽中的冷凝水通过管道送到第一冷凝水储存罐，蒸汽压缩机产生的冷凝水先送到第二冷凝水储存罐后再送到第一冷凝水储存罐中，第一冷凝水储存罐中冷凝水通过管道送到预热器与来自气浮机中的下层清液进行热交换后排出。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(1)中pH值的范围为6-8;絮凝处理的条件是：加入溶液浓度为10%的PAC，其加入量占废水体积的5-15%;加入溶液浓度为0.5%的PAM，其加入量占废水体积的0.1-0.5%;步骤(2)和(3)中一效蒸发器和二效蒸发器分离出的二次蒸汽的温度为90-92℃。
本发明对废水进行连续化处理，先将废水置于隔油罐中分离出浮在表面上的游离的油渣，再输送到气浮机中先进行酸碱中和调节pH至6-8，再加入高效絮凝剂PAC和PAM，使得废水中的有机物与PAC和PAM发生絮凝反应，这时废水中的浮游物和胶体物反应形成大的浮的“矾花絮团”，该化学絮团在气浮机中的释放器产生的密集气泡浮升作用下，迅速浮上液面，被气浮机中的刮板刮入污泥输送机排出体外。而废水中极少量比重比较大的悬浮物则在气浮机中的槽体内迅速下沉到沉淀锥体内，经自然浓缩而通过阀门定期排出设备外。
在有机硅废水中含有大量油及细颗粒物质，由于油及颗粒粒径太细，无法过滤，且长时间无法沉降。如果采取吸附的方法，将会产生大量的微废物，不经济环保，且为间歇操作，劳动强度大，不适合大批量的废水处理。故选择絮凝方法，联合利用絮凝剂PAC与PAM，采用的PAC为无机高分子絮凝剂，PAM为有机高分子絮凝剂，PAC絮凝效果好，但矾花碎;而PAM起助凝作用，能让PAC形成的矾花聚成团状有助于沉淀。从而使废水中油及细微颗粒在絮凝剂的作用下成团，成团后沉降慢，利用气浮机产生的气体吸附在絮团上面，降低絮团的密度，进而使絮团快速浮于水面上，由刮渣机刮入设备接泥槽流至污泥池，有效去除废水中细微颗粒，为废水蒸发除盐提供良好的水质，使废水可以连续化处理及降低结垢量，降低蒸汽的消耗。
在对废水经过絮凝沉淀处理之后，进行蒸发除盐处理，主要是通过一效蒸发单元、二效蒸发单元、除盐单元、蒸汽循环单元和清洗单元，在蒸汽循环单元中利用一效蒸发单元和二效蒸发单元蒸发产生的低温位二次蒸汽经过蒸汽压缩机抽出后将电能转换成热能，这是蒸汽的温度和压力提高，热焓增加，然后重新进入到一效蒸发单元和二效蒸发单元，充分利用蒸汽的潜热，使废水处理液维持沸腾状态。使原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，提高了热效率，理论上生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效，降低污水处理的蒸汽能耗，处理成本更低，节约了大部分的投入资金以及运行成本。
本发明具有以下有益效果：
本发明先将有机硅废水先进行隔油和絮凝沉淀处理，先分离出浮在表面上的游离的油渣后利用絮凝剂PAC与PAM与废水中的有机物在气浮机的作用下发生絮凝沉淀，然后进行蒸发除盐处理，通过蒸汽循环单元循环利用产生的二次蒸汽，有效的降低了电耗和蒸汽耗用量。利用本发明的有机硅废水处理系统，经处理后的废水中氯离子含量能够下降至200ppm以下，COD值为400-500ppm;处理后盐分固体中氯化钠含量95%以上，含水量4%以下，可作为工业盐回用。且每蒸发吨水电耗小于43KWh，蒸汽耗用量小于25kg。