申请日20200408
公开(公告)日20200619
IPC分类号C02F9/04; C02F101/30
摘要
本发明涉及一种高有机物浓度难处理废水能量自持强氧化装置及方法，属于废水处理领域。待处理的高难废水经PH调节、过滤，经涡轮增加装置增压后由给水泵输送至高压换热装置，与装置内的高温高盐废水进行液相间接换热，换热后的高温高难废水送入催化氧化装置，同时通入氧气，氧气与废水中的有机物发生催化氧化反应，反应放热进一步加热废水并维持反应温度，废水流经催化氧化装置内的折流通道来强化传质和调控反应时间，完成催化氧化反应的高温高压废水送入高压换热器进行热量回收，废水降温后送入涡轮增加装置进行机械能回收，然后依次进入膜分离装置、净水池、多晶种结晶装置、熔融玻璃化装置进行净化浓缩及回收。
权利要求书
1.一种高有机物浓度难处理废水能量自持强氧化装置，其特征在于，该装置包括PH调节过滤池(1)、涡轮增压装置(2)、给水泵(3)、高压换热装置(4)、催化氧化装置(5)、膜过滤装置(6)、净水池(7)、多晶种结晶装置(8)、熔融晶化装置(9)、高压气泵(10)、气体净化装置(11)和液肥回收装置(12);
PH调节过滤池(1)用于接收待处理高有机物浓度难处理废水，其出口与涡轮增压装置(2)相连;
涡轮增压装置(2)用于接收来自PH调节过滤池(1)的高有机物浓度难处理废水及高压换热装置(4)的低温高盐废水，涡轮增压装置(2)内的高有机物浓度难处理废水出口与给水泵(3)的入口相连，涡轮增压装置(2)的高盐废水出口连接膜过滤装置(6);
高压换热装置(4)设有高有机物浓度难处理废水入口(13)、高温高有机物浓度难处理废水出口(14)、高温高盐废水入口(15)、低温高盐废水出口(16)，高有机物浓度难处理废水入口(13)与给水泵(3)出口相连，高温高有机物浓度难处理废水出口(14)与催化氧化装置(5)的高温高有机物浓度难处理废水入口(20)相连，高温高盐废水入口(15)与催化氧化装置(5)的高温高盐废水出口(21)相连，低温高盐废水出口(16)通入涡轮增压装置(2);
催化氧化装置(5)内部由设有折流通道(17)、催化剂填料(18)、曝气段(19)，外部设有高温高有机物浓度难处理废水入口(20)、高温高盐废水出口(21)、气体出口(22);气体出口(22)通入气体净化装置(11);
膜过滤装置(6)净水出口连接净水池(7);高盐粘稠状液体出口连接多晶种结晶装置(8);
多晶种结晶装置(8)与熔融晶化装置(9)相连，多晶种结晶装置(8)出口的纯盐直接回收，杂盐送入熔融晶化装置(9)进行熔融晶化;
高压气泵(10)出口连接催化氧化装置(5)的曝气段(19);
气体净化装置(11)内气体经净化后直排大气，液体送入液肥回收装置(12)统一收集。
2.根据权利要求1所述的一种高有机物浓度难处理废水能量自持强氧化装置，其特征在于，所述的曝气段(19)设置在催化氧化装置(5)的下部，折流通道(17)与催化剂填料(18)相间设置在催化氧化装置(5)的上部，高温高有机物浓度难处理废水入口(20)、气体出口(22)均设于最上层催化剂填料(18)的上方;高温高盐废水出口(21)设于曝气段(19)与最下层催化剂填料(18)之间。
3.一种高有机物浓度难处理废水能量自持强氧化方法，其特征在于，利用高有机物浓度难处理废水内部的有机物为其强氧化净化提供能量，并回收其内蕴含的盐分，步骤如下：
(Ⅰ)PH调节及过滤过程：待处理的高有机物浓度难处理废水送入PH调节过滤池(1)，将高有机物浓度难处理废水PH调节至7～10之间;并过滤其内的颗粒物及悬浮物后送入涡轮增压装置(2)，涡轮增压装置(2)把来自高压换热装置(4)的低温高盐废水自身机械能间接传递给高有机物浓度难处理废水，高有机物浓度难处理废水压力升高，经由给水泵(3)送入高压换热装置(4);
(Ⅱ)液相换热过程：高压换热装置(4)内来自给水泵(3)的低温高有机物浓度难处理废水与来自催化氧化装置(5)的高温高盐废水进行间接换热，换热后的高有机物浓度难处理废水温度升高，经高温高有机物浓度难处理废水出口(14)、高温高有机物浓度难处理废水入口(20)送入催化氧化装置(5);换热后的高盐废水温度降低，由低温高盐废水出口(16)送入涡轮增压装置(2)，为下批次高有机物浓度难处理废水的增压提高机械能，整个换热过程维持在液相;
(Ⅲ)高温高有机物浓度难处理废水净化过程：高压气泵(10)将氧气或空气经由曝气段(19)通入催化氧化装置(5)内部，氧气与高温高有机物浓度难处理废水中的有机物发生催化氧化反应，反应放热进一步加热废水并维持反应温度，废水流经催化氧化装置(5)内的折流通道来强化传质和调控反应时间，满足有机物去除率要求后的废水中仅盐分较高，以高温高盐废水的形式由高温高盐废水出口(21)送入高压换热装置(4)，为下批次低温高有机物浓度难处理废水预热提供热量;催化氧化装置(5)内部高有机物浓度难处理废水处理过程中产生的废气送入气体净化装置(11)进行净化，合格的气体直排大气，剩余水分以液肥形式送入液肥回收装置(12)进行回收;
(Ⅳ)高盐废水处理及盐回收过程：涡轮增压装置(2)内经回收机械能后的高盐废水送入膜过滤装置(6)进行盐分与净水分离，净水送入净水池(7)统一收集，膜过滤装置(6)剩余的高盐粘稠状液体送入多晶种结晶装置(8)进行结晶，结晶盐纯度高时直接回收;结晶盐是低品质杂盐时，则送入熔融玻璃化装置(9)制成微晶玻璃回收。
4.根据权利要求3所述的一种高有机物浓度难处理废水能量自持强氧化方法，其特征在于，高压换热装置(4)内压力维持在0.1～6MPa，温度维持在100～370℃。
5.根据权利要求3或4所述的一种高有机物浓度难处理废水能量自持强氧化方法，其特征在于，催化氧化装置(5)内压力维持在0.1～11MPa，温度维持在100～400℃。
说明书
一种高有机物浓度难处理废水能量自持强氧化装置及方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种高有机物浓度难处理废水能量自持强氧化装置及方法。
背景技术
石油、化工、医药、印染、造纸等行业产出的高有机物浓度难处理废水中成分十分复杂，不仅包含有芳香族化合物、杂环化合物等多种有毒、有害的高分子有机物，COD浓度在60000mg/L以上;而且其内盐分较高，部分废水含盐质量分数在1%以上，高盐、高有机物含量制约着传统生物处理技术难以达到完全降解的目的。
目前国外内处理高有机物浓度难处理废水的主要方法为焚烧法及催化湿式氧化法。相较于焚烧法，催化湿式氧化处理方式简单，不产生NOx、二噁英等污染气体，是一种极具前景的处理方式。但目前催化湿式氧化法也存在一系列技术难题，如氧化速率慢、处理时间长，氧化程度低、水质难达标，盐回收率低等难题。中国发明专利(CN 11814100109 B)提供了一种高盐高浓度难降解有机废水处理工艺，采用过滤、初步氧化、闪蒸干燥、催化湿式氧化等方式，先将部分盐分析出，以此提高废水氧化程度;中国专利申请(3131011605874.9)提供了一种高浓度有机废水处理方法，采用二次过滤、蒸发除盐、降解和脱氮、催化氧化、MBR等方式，也先将部分盐分析出，再对后续高有机物含量的废水进行处理。但以上专利所用方式将大量能量用于水的蒸发，蒸发过程汽化潜热消耗能量过大，工艺也相对复杂。
发明内容
为克服现有生产工艺的不足，本发明提供一种高有机物浓度难处理废水能量自持强氧化装置及方法，利用高有机物浓度难处理废水内部的有机物为其强氧化净化提供能量，汽化潜热零消耗，先将高有机物浓度难处理废水中有机物去除，再进行高盐废水的处理，并回收其内蕴含的盐分，持续高温氧化技术提高废水氧化程度，加速反应进程，过程外界热源零消耗，方便其在工业上应用。
本发明的技术方案：
一种高有机物浓度难处理废水能量自持强氧化装置，该装置包括PH调节过滤池1、涡轮增压装置2、给水泵3、高压换热装置4、催化氧化装置5、膜过滤装置6、净水池7、多晶种结晶装置8、熔融晶化装置9、高压气泵10、气体净化装置11和液肥回收装置12;
PH调节过滤池1用于接收待处理高有机物浓度难处理废水，其出口与涡轮增压装置2相连;
涡轮增压装置2用于接收来自PH调节过滤池1的高有机物浓度难处理废水及高压换热装置4的低温高盐废水，涡轮增压装置2内的高有机物浓度难处理废水出口与给水泵3的入口相连，涡轮增压装置2的高盐废水出口连接膜过滤装置6
高压换热装置4设有高有机物浓度难处理废水入口13、高温高有机物浓度难处理废水出口14、高温高盐废水入口15、低温高盐废水出口16，高有机物浓度难处理废水入口13与给水泵3出口相连，高温高有机物浓度难处理废水出口14与催化氧化装置5的高温高有机物浓度难处理废水入口20相连，高温高盐废水入口15与催化氧化装置5的高温高盐废水出口21相连，低温高盐废水出口16通入涡轮增压装置2;
催化氧化装置5内部由设有折流通道17、催化剂填料18、曝气段19，外部设有高温高有机物浓度难处理废水入口20、高温高盐废水出口21、气体出口22;气体出口22通入气体净化装置11;
膜过滤装置6净水出口连接净水池7;高盐粘稠状液体出口通连接多晶种结晶装置8;
多晶种结晶装置8与熔融晶化装置9相连，多晶种结晶装置8出口的纯盐直接回收，杂盐送入熔融晶化装置9进行熔融晶化;
高压气泵10出口连接催化氧化装置5的曝气段19;
气体净化装置11内气体经净化后直排大气，液体送入液肥回收装置12统一收集。
进一步的，所述的曝气段19设置在催化氧化装置5的下部，折流通道17与催化剂填料18相间设置在催化氧化装置5的上部，高温高有机物浓度难处理废水入口20、气体出口22均设于最上层催化剂填料18的上方;高温高盐废水出口21设于曝气段19与最下层催化剂填料18之间。
一种高有机物浓度难处理废水能量自持强氧化方法，利用高有机物浓度难处理废水内部的有机物为其强氧化净化提供能量，并回收其内蕴含的盐分，步骤如下：
ⅠPH调节及过滤过程：待处理的高有机物浓度难处理废水送入PH调节过滤池1，将高有机物浓度难处理废水PH调节至7～10之间;并过滤其内的颗粒物及悬浮物后送入涡轮增压装置2，涡轮增压装置2把来自高压换热装置4的低温高盐废水自身机械能间接传递给高有机物浓度难处理废水，高有机物浓度难处理废水压力升高，经由给水泵3送入高压换热装置4;
Ⅱ液相换热过程：高压换热装置4内来自给水泵3的低温高有机物浓度难处理废水与来自催化氧化装置5的高温高盐废水进行间接换热，换热后的高有机物浓度难处理废水温度升高，经高温高有机物浓度难处理废水出口14、高温高有机物浓度难处理废水入口20送入催化氧化装置5;换热后的高盐废水温度降低，由低温高盐废水出口16送入涡轮增压装置2，为下批次高有机物浓度难处理废水的增压提高机械能，整个换热过程维持在液相;
Ⅲ高温高有机物浓度难处理废水净化过程：高压气泵10将氧气或空气经由曝气段19通入催化氧化装置5内部，氧气与高温高有机物浓度难处理废水中的有机物发生催化氧化反应，反应放热进一步加热废水并维持反应温度，废水流经催化氧化装置5内的折流通道来强化传质和调控反应时间，满足有机物去除率要求后的废水中仅盐分较高，以高温高盐废水的形式由高温高盐废水出口21送入高压换热装置4，为下批次低温高有机物浓度难处理废水预热提供热量;高有机物浓度难处理废水处理过程中产生的废气送入气体净化装置11进行净化，合格的气体直排大气，剩余水分以液肥形式送入液肥回收装置12进行回收;
Ⅳ高盐废水处理及盐回收过程：涡轮增压装置2内经回收机械能后的高盐废水送入膜过滤装置6进行盐分与净水分离，净水送入净水池7统一收集，膜过滤装置6剩余的高盐粘稠状液体送入多晶种结晶装置8进行结晶，结晶盐纯度高时直接回收;结晶盐是低品质杂盐时，则送入熔融玻璃化装置9制成微晶玻璃回收。
高压换热装置4内压力维持在0.1～6MPa，温度维持在100～370℃。
催化氧化装置5内压力维持在0.1～11MPa，温度维持在100～400℃。
本发明的有益效果：
(1)废水处理及换热过程始终维持在液相环境下进行，能量消耗极低，采用高有机物浓度难处理废水内有机物蕴含的能量为其自身净化提供能量，不需要辅助能量消耗。
(3)整个废水处理过程均维持在高温状态，废水氧化速率快、氧化程度高。
(4)针对不同盐种采用梯度回收及深加工技术，大幅度提高其附加值。（发明人李爱民）