公布日：2024.12.27
申請日：2024.10.08
分類號：C02F1/04(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發明涉及危廢處置及資源化利用技術領域，尤其是涉及一種高濃度有機廢水資源化的處理系統及其方法。本方案采用蒸發與精餾結合的方式，廢水預熱后經過兩級脫輕塔脫除輕組分，再通過脫重塔脫除重組分，塔底高沸物進刮板干燥機進一步脫水。采用本發明的系統和方法，實現了廢水中有機物、鹽分與水的徹底分離。與現有技術相比，本發明不僅顯著降低了廢水中的COD值，而且同時可回收兩種有機物，回收的有機物濃度高；并且降低了生產成本，實現了資源再利用，減少了污染，能有效處理醫藥、半導體、電子顯示、石油化工、焦化、紡織印染等行業產生的廢水，對于有機物濃度較高、成分復雜、難生化降解的廢水尤其適用。
權利要求書
1.一種高濃度有機廢水資源化的處理系統，包括一級脫輕塔(2)，二級脫輕塔(8)，脫重塔(14)，預熱器(15)，刮板干燥機(22)；其特征在于：所述預熱器(15)的冷側進口與原料提升泵(1)的出口相連接，其冷側出口與所述一級脫輕塔(2)的廢水進口相連接，其熱側進口通過管道與脫重塔(14)塔頂氣相管道相連接，其熱側出口與冷凝器(16)的熱側進口相連接；所述一級脫輕塔(2)塔頂的氣相出口管道與第一冷凝器(3)的熱側進口相連接，所述第一冷凝器(3)的熱測出口管道與第二冷凝器(4)的熱側進口相連接，所述第二冷凝器(4)的熱測出口管道與第一產品槽(5)物料進口相連接；所述一級脫輕塔(2)塔底物料出口通過管道與一級脫輕塔循環泵(6)相連接；所述二級脫輕塔(8)塔頂的氣相出口管道與冷凝器(9)的熱側進口相連接，所述冷凝器(9)的熱測出口管道與冷凝器(10)的熱側進口相連接，所述冷凝器(10)的熱測出口管道與第二產品槽(11)物料進口相連接；所述二級脫輕塔(8)塔底物料出口通過管道與二級脫輕塔循環泵(12)相連接；所述脫重塔(14)塔頂的氣相出口管道與預熱器(15)的熱側進口相連接，所述預熱器(15)的熱測出口管道與冷凝器(16)的熱側進口相連接，所述冷凝器(16)的熱側出口管道與廢水槽(17)物料進口相連接，廢水槽(17)出口分兩路，一路接至回脫重塔流泵(23)的入口，作為塔內回流，一路接至合格廢水主管；所述脫重塔(14)塔底物料出口通過管道與脫重塔循環泵(18)相連接；所述刮板干燥機(22)的物料進口與脫重塔循環泵(18)相連接，物料經進一步脫水后變為固廢雜鹽和二次蒸汽冷凝水；刮板干燥機(22)還設置有一次蒸汽進口和蒸汽冷凝水出口。
2.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水資源化的處理系統，其特征在于，所述一級脫輕塔循環泵(6)出口管道分為兩路，一路通過管道與一級脫輕加熱器(7)的管程進口相連接，另一路通過管道與二級脫輕塔(8)的廢水進口相連接；所述一級脫輕加熱器(7)的管程出口通過管道與所述一級脫輕塔(2)的循環液進口相連接；其殼程進口與二級脫輕塔(8)底部氣相出口相連接，其殼程出口與合格廢水主管連通。
3.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水資源化的處理系統，其特征在于，所述二級脫輕塔循環泵(12)出口管道分為兩路，一路通過管道與二級脫輕塔加熱器(13)的管程進口相連接，另一路通過管道與脫重塔(14)的廢水進口相連接；所述二級脫輕塔加熱器(13)的管程出口通過管道與所述二級脫輕塔(8)的循環液進口相連接；其殼程進口與脫重塔(14)底部氣相出口相連接，其殼程出口與合格廢水主管連通。
4.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水資源化的處理系統，其特征在于，所述脫重塔循環泵(18)出口管道分為兩路，一路通過管道與脫重塔加熱器(19)的管程進口相連接，另一路通過管道與刮板干燥機(22)的物料進口相連接；所述脫重塔加熱器(19)的管程出口通過管道與所述脫重塔(14)的循環液進口相連接；其殼程進口通有飽和蒸汽，其殼程出口為蒸汽冷凝水，可作為系統清洗用水或直接外排出界區。
5.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水資源化的處理系統，其特征在于，所述一級脫輕塔(2)、二級脫輕塔(8)和脫重塔(14)均為蒸發器和塔器的組合設備，該設備下部為分離器，上部為精餾塔；所述精餾塔內裝填高效規整填料或塔板。
6.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水資源化的處理系統，其特征在于，所述二級脫輕塔分離器頂部的二次蒸汽作為一級脫輕加熱器(7)的熱源，經過該加熱器交換熱量后，二次蒸汽被冷凝為液相，作為合格廢水排出；所述脫重塔分離器頂部的二次蒸汽作為二級脫輕塔加熱器(13)的熱源，經過該加熱器交換熱量后，二次蒸汽被冷凝為液相，作為廢水排出。
7.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水資源化的處理系統，其特征在于，脫重塔加熱器(19)采用一次蒸汽作為熱源，經過該加熱器交換熱量后，蒸汽被冷凝為液相，可作為系統清洗用水或直接外排出界區。
8.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水資源化的處理系統，其特征在于，一級脫輕塔(2)塔頂操作壓力為為-0.08～-0.06MPa，塔頂溫度為35℃～50℃，塔底加熱器溫度為45℃～60℃；二級脫輕塔(8)為-0.07MPa～-0.04MPa，塔頂溫度為50℃～70℃，塔底加熱器溫度為70℃～80℃；脫重塔(14)塔頂操作壓力為-0.04MPa～-0.01MPa，塔頂溫度為60℃～75℃，塔底加熱器溫度為85℃～100℃。
9.一種高濃度有機廢水的處理方法，采用權利要求1～8任一所述的處理系統，其特征在于，將高濃度有機廢水預熱后經過兩級脫輕塔脫除輕組分，分別得到輕相產品1和輕相產品2；再通過脫重塔脫除重組分，得到合格廢水；塔底高沸物進刮板干燥機進一步脫水，得到固體雜鹽。
10.根據權利要求9所述的高濃度有機廢水的處理方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)原料預熱：廢水原料經過預熱器與來自脫重塔塔頂氣相物料進行熱交換，經預熱后的原料進一級脫輕塔；(2)初脫輕組分：二級脫輕塔二次蒸汽從一級脫輕塔的加熱器中進入，廢水原料從一級脫輕塔下部分離器進入一級脫輕塔后，被逐步氣化，通過分離器上面的精餾段，輕組分與水分和重組分分離，在一級脫輕塔精餾段的上部設置有內冷凝器，塔內上升的部分氣相物料經內冷器冷凝為液相，被冷凝下來的液相作為塔內回流回到塔內，未被冷凝的氣相物料則作為輕組分從塔頂采出，繼續進入冷凝器后被冷凝為液相，作為輕相產品1；分離器底部重組分進二級脫輕塔分離器；(3)再脫輕組分：脫重塔二次蒸汽從二級脫輕塔的加熱器中進入，重組分從一級脫輕塔分離器底部進入二級脫輕塔分離器后，被逐步氣化，通過分離器上面的精餾段，輕組分與水分和其它重組分分離，在二級脫輕塔精餾段的上部設置有內冷凝器，塔內上升的部分氣相物料經內冷器冷凝為液相，被冷凝下來的液相作為塔內回流回到塔內，未被冷凝的氣相物料則作為輕組分從塔頂采出，繼續進入冷凝器后被冷凝為液相，作為輕相產品2；二次蒸汽從二次脫輕塔下部分離器采出，進入一級脫輕塔加熱器殼程；分離器底部重組分進脫重塔分離器；(4)初脫重組分：一次蒸汽從脫重塔的加熱器中進入，重組分從二級脫輕塔分離器底部進入脫重塔分離器后，被逐步氣化，并通過分離器上面的精餾段，輕組分與水分和其它重組分分離，塔內上升的氣相物料從塔頂排出，經外部預熱器和冷凝器冷凝為液相，作為合格廢水；分離器底部重組分為含濕率較低的鹽溶液；(5)干燥脫鹽：從脫重塔底部出來的鹽溶液進入后續刮板干燥機，進一步脫除鹽分后作為合格廢水排出界區；一次蒸汽作為刮板干燥機的熱源，蒸汽冷凝水可作為系統清洗用水或直接外排出界區；(6)一級脫輕塔加熱器殼程二次蒸汽冷凝水、二級脫輕塔加熱器殼程二次蒸汽冷凝水、脫重塔塔頂出料冷凝水、刮板干燥機產生的二次蒸汽冷凝水均作為預處理后的合格廢水，排出系統；(7)二級脫輕塔產生的二次蒸汽作為一級脫輕塔加熱器的熱源，脫重塔二次蒸汽作為二級脫輕塔加熱器的熱源，脫重塔塔頂的二次蒸汽逆流換熱來預熱進料廢水。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種高濃度有機廢水資源化的處理系統和方法，將蒸發和精餾技術有機結合，有效的實現廢水中有機物和鹽與水的分離。降低了后續處理成本，實現了節能降耗，減少了污染。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
一種高濃度有機廢水資源化的處理系統，包括一級脫輕塔，二級脫輕塔，脫重塔，預熱器，刮板干燥機；所述預熱器的冷側進口與原料提升泵的出口相連接，其冷側出口與所述一級脫輕塔的廢水進口相連接，其熱側進口通過管道與脫重塔塔頂氣相管道相連接，其熱側出口與冷凝器的熱側進口相連接；
所述一級脫輕塔塔頂的氣相出口管道與第一冷凝器的熱側進口相連接，所述第一冷凝器的熱測出口管道與第二冷凝器的熱側進口相連接，所述第二冷凝器的熱測出口管道與第一產品槽物料進口相連接；所述一級脫輕塔塔底物料出口通過管道與一級脫輕塔循環泵相連接；
所述二級脫輕塔塔頂的氣相出口管道與冷凝器的熱側進口相連接，所述冷凝器的熱測出口管道與冷凝器的熱側進口相連接，所述冷凝器的熱測出口管道與第二產品槽物料進口相連接；所述二級脫輕塔塔底物料出口通過管道與二級脫輕塔循環泵相連接；
所述脫重塔塔頂的氣相出口管道與預熱器的熱側進口相連接，所述預熱器的熱測出口管道與冷凝器的熱側進口相連接，所述冷凝器的熱側出口管道與廢水槽物料進口相連接，廢水槽出口分兩路，一路接至回流泵的入口，作為塔內回流，一路接至合格廢水主管；所述脫重塔塔底物料出口通過管道與脫重塔循環泵相連接；預熱器利用塔頂二次蒸汽對原料廢水逆流預熱。
所述刮板干燥機的物料進口與脫重塔循環泵相連接，物料經進一步脫水后變為固廢雜鹽和二次蒸汽冷凝水；刮板干燥機還設置有一次蒸汽進口和蒸汽冷凝水出口。
進一步的，所述一級脫輕塔循環泵出口管道分為兩路，一路通過管道與一級脫輕加熱器的管程進口相連接，另一路通過管道與二級脫輕塔的廢水進口相連接；所述一級脫輕加熱器的管程出口通過管道與所述一級脫輕塔的循環液進口相連接；其殼程進口與二級脫輕塔底部氣相出口相連接，其殼程出口與合格廢水主管連通。
進一步的，所述二級脫輕塔循環泵出口管道分為兩路，一路通過管道與二級脫輕塔加熱器的管程進口相連接，另一路通過管道與脫重塔的廢水進口相連接；所述二級脫輕塔加熱器的管程出口通過管道與所述二級脫輕塔的循環液進口相連接；其殼程進口與脫重塔底部氣相出口相連接，其殼程出口與合格廢水主管連通。
進一步的，所述脫重塔循環泵出口管道分為兩路，一路通過管道與脫重塔加熱器的管程進口相連接，另一路通過管道與刮板干燥機的物料進口相連接；所述脫重塔加熱器的管程出口通過管道與所述脫重塔的循環液進口相連接；其殼程進口通有飽和蒸汽，其殼程出口為蒸汽冷凝水，可作為系統清洗用水或直接外排出界區。
進一步的，所述一級脫輕塔、二級脫輕塔和脫重塔均為蒸發器和塔器的組合設備，該設備下部為分離器，上部為精餾塔；所述精餾塔內裝填高效規整填料或塔板。
進一步的，所述二級脫輕塔分離器頂部的二次蒸汽作為一級脫輕加熱器的熱源，經過該加熱器交換熱量后，二次蒸汽被冷凝為液相，作為合格廢水排出。
所述脫重塔分離器頂部的二次蒸汽作為二級脫輕塔加熱器的熱源，經過該加熱器交換熱量后，二次蒸汽被冷凝為液相，作為廢水排出。
進一步的，脫重塔加熱器采用一次蒸汽作為熱源，經過該加熱器交換熱量后，蒸汽被冷凝為液相，可作為系統清洗用水或直接外排出界區。
進一步的，一級脫輕塔塔頂操作壓力為為-0.08～-0.06MPa，塔頂溫度為35℃～50℃，塔底加熱器溫度為45℃～60℃；二級脫輕塔(8)為-0.07MPa～-0.04MPa，塔頂溫度為50℃～70℃，塔底加熱器溫度為70℃～80℃；脫重塔(14)塔頂操作壓力為-0.04MPa～-0.01MPa，塔頂溫度為60℃～75℃，塔底加熱器溫度為85℃～100℃。
相對應的，本發明還提供了一種高濃度有機廢水資源化的處理方法，采用蒸發及精餾結合的方式，廢水預熱后經過兩級脫輕塔脫除輕組分，再通過脫重塔脫除重組分，并最終通過刮板干燥機進一步脫水，實現廢水中有機物、鹽分與水的徹底分離。高濃度有機廢水經過一級脫輕塔后，大部分的有機物等輕組分從塔頂被分離出來；脫輕后的釜液從塔底進入二級脫輕塔，經過二級脫輕塔，實現對有機物等輕組分更高的脫除率；物料再由二級脫輕塔塔底進入脫重塔，并在脫重塔中脫除鹽等重組分，塔頂氣相經冷凝后得到合格廢水，塔底為飽和或過飽和的鹽溶液，再進到刮板干燥機中進一步干燥脫除鹽分，最終得到合格廢水和固體雜鹽。
高濃度有機廢水資源化的處理方法具體采用了以下步驟：
(1)原料預熱：廢水原料經過預熱器與來自脫重塔塔頂氣相物料進行熱交換，經預熱后的原料進一級脫輕塔；
(2)初脫輕組分：二級脫輕塔二次蒸汽從一級脫輕塔的加熱器中進入，廢水原料從一級脫輕塔下部分離器進入一級脫輕塔后，被逐步氣化，通過分離器上面的精餾段，輕組分與水分和重組分分離，在一級脫輕塔精餾段的上部設置有內冷凝器，塔內上升的部分氣相物料經內冷器冷凝為液相，被冷凝下來的液相作為塔內回流回到塔內，未被冷凝的氣相物料則作為輕組分從塔頂采出，繼續進入冷凝器后被冷凝為液相，作為輕相產品1；分離器底部重組分進二級脫輕塔分離器；
(3)再脫輕組分：脫重塔二次蒸汽從二級脫輕塔的加熱器中進入，重組分從一級脫輕塔分離器底部進入二級脫輕塔分離器后，被逐步氣化，通過分離器上面的精餾段，輕組分與水分和其它重組分有效分離，在二級脫輕塔精餾段的上部設置有內冷凝器，塔內上升的部分氣相物料經內冷器冷凝為液相，被冷凝下來的液相作為塔內回流回到塔內，未被冷凝的氣相物料則作為輕組分從塔頂采出，繼續進入冷凝器后被冷凝為液相，作為輕相產品2；二次蒸汽從二級脫輕塔下部分離器采出，進入一級脫輕塔加熱器殼程；分離器底部重組分進脫重塔分離器；
(4)初脫重組分：一次蒸汽從脫重塔的加熱器中進入，重組分從二級脫輕塔分離器底部進入脫重塔分離器后，被逐步氣化，并通過分離器上面的精餾段，輕組分與水分和其它重組分的有效分離，塔內上升的氣相物料從塔頂排出，經外部預熱器和冷凝器冷凝為液相，作為合格廢水；二次蒸汽從脫重塔下部分離器采出，進入二級脫輕塔加熱器殼程；分離器底部重組分為含濕率較低的鹽溶液；
(5)干燥脫鹽：從脫重塔底部出來的鹽溶液進入后續刮板干燥機，進一步脫除鹽分后作為合格廢水排出界區。一次蒸汽作為刮板干燥機的熱源，蒸汽冷凝水可作為系統清洗用水或直接外排出界區。
(6)一級脫輕塔加熱器內二次蒸汽、二級脫輕塔加熱器內二次蒸汽和脫重塔塔頂出料經冷凝為液態后作為預處理后的合格廢水，排出系統；
(7)二級脫輕塔產生的二次蒸汽作為一級脫輕塔加熱器的熱源，脫重塔二次蒸汽作為二級脫輕塔加熱器的熱源，脫重塔塔頂的二次蒸汽逆流換熱來預熱進料廢水。
進一步的，所述二級脫輕塔的二次蒸汽作為一級脫輕塔底部加熱器的熱源，經過該加熱器交換熱量后，一級脫輕塔塔內輕組分被加熱氣化，從塔頂出來后再被冷凝為液相，作為輕相產品1；二級脫輕塔的二次蒸汽被冷凝下來作為合格廢水排出界區。
進一步的，所述脫重塔的二次蒸汽作為二級脫輕塔底部加熱器的熱源，經過該加熱器交換熱量后，二級脫輕塔塔內輕組分被加熱氣化，從塔頂出來后再被冷凝為液相，作為輕相產品2；脫重塔的二次蒸汽被冷凝為液相，作為廢水排出。
相比現有技術，本發明具有以下有益效果：
發明的技術核心是將蒸發和精餾技術相結合，實現了有機物和鹽等與水的有效分離，且將廢水中的有機物作為產品資源化。研究符合節能、增效、環保理念的大規模工業化處理高濃度有機廢水的工藝技術是未來的發展趨勢。精餾工藝能夠高效分離出廢水中的各種有效組分，得到能循環使用的有機物產品，且精餾裝置占地面積小，投資費用低，操作簡單，符合節能、增效、環保的理念。
本發明能有效處理石油化工、焦化、制藥、紡織印染等行業產生的廢水，對于有機物濃度較高(COD≥2000mg/L)、成分復雜、難生化降解的廢水尤其適用。與傳統的多效蒸發濃縮相比，本處理方法不僅顯著降低了廢水中的COD值，而且同時可回收多種有機物，回收的有機物濃度高；并且降低了生產成本，實現了資源再利用，減少了污染。
（發明人：李武東;鄒錦林;蔣惠敏;熊建英）
