CN108675532B - 一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺，具体包括以下步骤：待处理的一定温度的高盐高有机物废水经过滤预处理后，依次进入第一效加湿器、第二效加湿器和第三效加湿器进行浓缩，第一效加湿器产生的热湿空气经第一效减湿器降温除湿后返回第一效加湿器；第二效加湿器产生的热湿空气经制冷设备降温除湿后返回第二效加湿器；第三效加湿器产生的热湿空气直接排至大气，底部产生的近饱和状态的高盐高有机物废水进入结晶槽，在室温下降温，产生的结晶盐进入除盐处理工序。本工艺流程简洁、操作方便、不添加化学药剂、传质传热效率高、设备投资小、占地面积省，节能降耗、可长期稳定运行，应用范围广。

Description

一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺。

背景技术

石油化工、煤化工、冶金、制药、印染、造纸等行业在生产过程中排放的废水具有高盐、高有机物的特点，通常含盐量在3000mg/L以上，COD在2000mg/L以上，并且温度较高，含有大量芳香族化合物、杂环化合物、烃类化合物等有毒有害的有机物，即使经过处理以后排放到水体中仍然会对水环境造成安全隐患。因此许多地方政府要求这类企业必须做到零液体排放，简称零排放。

目前对高盐高有机物废水的零排放处理工艺通常包含换热降温处理、预处理、生化处理、高级氧化、砂滤、超滤、反渗透等一系列工艺单元，另外对工艺产生的浓水还要进行氧化、软化和浓缩，最后采用蒸发结晶工艺形成固体盐。现有零排放处理工艺存在流程冗长、操作复杂、稳定性差、能源药剂消耗高、占地面积大、运行成本高、固体盐因有机物含量高而难以处置等缺点，难以长期稳定运行，应用范围受到制约。

同时石油化工 、煤化工、冶金等行业在实际生产时，燃料的加热、燃烧后产生的废烟气通过总烟道汇总后持续向大气排放，同时废烟气温度可达到200℃以上，烟气将通过烟囱的自拔力排放到空中，如果这些余热不进行回收利用，既浪费了宝贵的能源，也污染了环境。此外，工厂生产过程中的废蒸汽或其他过程产生的废热气的余热利用也是提高经济性、节约燃料的一条重要途径。因此需采取措施对废烟气、废蒸汽废热等进行余热回收利用，将其用于实现高盐高有机物废水零排放工艺与工艺，对有效降低成本，推动实现可持续发展战略具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于设计一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺，解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤:

步骤（1），待处理的具有一定温度的高盐高有机物废水经过滤预处理后与经第一换热器预热的第一效加湿器循环液混合，之后输送至所述第一效加湿器，经分布器分散与从所述第一效加湿器底部进入的空气通过所述第一效加湿器内部的填料进行逆流接触；所述第一效加湿器顶部排出的饱和热湿空气（相对湿度RH=100%）经风扇（或风机）增压输送至第一效减湿器，经降温除湿再返回所述第一效加湿器循环使用；热湿空气在所述第一效减湿器中冷凝产生的冷凝水经管线输送至界区；

步骤（2），第二效加湿器循环液经泵输送进入所述第一效减湿器与热湿空气进行热交换，所述第二效加湿器循环液温度升高，之后所述第二效加湿器循环液与所述第一效加湿器排出的浓缩后的高盐高有机物废水混合进入所述第二效加湿器顶部；

步骤（3），所述第二效加湿器顶部进入的混合液体经分布器分散与从所述第二效加湿器底部进入的空气通过所述第二效加湿器内部填料进行逆流接触，所述第二效加湿器顶部排出的饱和的热湿空气（相对湿度RH=100%）经风扇（或风机）增压进入制冷装置；

步骤（4），所述第二效加湿器排出的饱和热湿空气（相对湿度RH=100%）经风扇（或风机）增压进入所述制冷装置的第二效减湿器，饱和热湿空气与所述制冷装置的制冷设备的冷却水进行热交换，热湿空气经降温除湿后进入所述第二换热器中升温，之后再返回至所述第二效加湿器循环使用，热湿空气在所述第二效减湿器中冷凝产生的冷凝水经管线输出至界区；

步骤(5)，所述第二效加湿器排出的降温浓缩后的高盐高有机物废水，与所述第三效加湿器循环液混合后输送至所述第三效加湿器顶部，混合液体经分布器的分散与所述第三效加湿器底部进入的空气通过所述第三效加湿器内部填料进行逆流接触，从所述第三效加湿器顶部排出的热湿空气直接输送至大气；

步骤（6），所述第三效加湿器排出的接近饱和的高盐高有机物废水进入结晶槽中，在室温下降温，所述结晶槽中产生的结晶盐进入除盐处理工序，所述结晶槽中的冷却液经泵返回至所述第三效加湿器。

所述高盐高有机物废水在第n-1效加湿器和第n-1效减湿器组成的第n-1效加湿-减湿单元中进行循环处理（n≥2）；其中，加湿器数量为n（n≥2），减湿器数量为n-1（n≥2）。

所述空气通过闭合循环方式进出第n-1效加湿-减湿单元。

所述空气在进出第n-1效加湿-减湿单元时也可以选择独立的空气敞开方式，界区空气经风机直接进第n-1效加湿器，再通过第n-1效减湿器排气阀排出至界区。

对高盐高有机物废水进行处理的所述第n-1效加湿-减湿单元可以为一个，也可以为多个重复单元的组合；其中，所述第n效加湿器为独立加湿单元。

所述第n-1效加湿-减湿单元的第n-1效减湿器中热湿空气通过所述制冷装置进行降温除湿。

所述第n效加湿器中高盐高有机物废水从第n加湿器顶部进入，通过分布器分布于填料表面与从第n加湿器底部进入的空气进行逆流传质传热。

所述第n效加湿器中高盐高有机物废水从第n加湿器顶部进入，通过分布器分布于填料表面与从第n加湿器底部进入的空气进行逆流传质传热；空气通过风扇（或风机）增压从第n效加湿器底部进入。

所述第一效加湿器循环液通过所述第一换热器与工厂余热废气进行热交换得到所需热量，所述第二效减湿器出口空气通过第二换热器与与工厂余热废气进行热交换得到所需热量；所述余热废气为工厂外排废热气或废蒸汽或其他过程产生的废热气。

待处理的高盐高有机物废水的一定温度为20-100℃或以上。

本发明的有益效果可以总结如下：

1、本发明提供了一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺与工艺，实现了高盐高有机物废水的零液体排放。

2、工艺中热湿空气冷凝产生的冷凝水，可作为生产工艺用水或循环冷却工艺补水，产水回收率可达80%以上。

3、全工艺只有加湿器、减湿器和制冷装置三个主要部分，流程简洁、占地面积省、设备投资费用低、操作简便、可长期稳定运行。

4、运行时不添加化学药剂，无二次污染，运行成本低。

5、工艺充分利用废水和废气的余热进行处理，节能降耗，对实现可持续发展战略具有十分重要的现实意义。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

主要元件符号说明如下：

1、第一效加湿器 2、第二效加湿器

3、第三效加湿器 4、第一效减湿器

5、第二效减湿器 6、第一换热器

7、第二换热器 8、制冷设备

9、结晶槽 10、过滤装置

11、分布器 12、风扇（或风机）

13、泵 21、高盐高有机物废水

22、工厂余热废气 23、冷凝水

24、界区空气 25、结晶盐。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种利用废热实现高盐高有机物废水21零排放的处理工艺的流程，包括如下步骤：

步骤（1），待处理的具有一定温度的高盐高有机物废水21经过滤预处理后与经第一换热器6预热的第一效加湿器1循环液混合，之后输送至所述第一效加湿器1，经分布器11分散与从所述第一效加湿器1底部进入的空气通过所述第一效加湿器1内部的填料进行逆流接触；所述第一效加湿器1顶部排出的饱和热湿空气（相对湿度RH=100%）经风扇（或风机）12增压输送至第一效减湿器4，经降温除湿再返回所述第一效加湿器1循环使用；热湿空气在所述第一效减湿器4中冷凝产生的冷凝水23经管线输送至界区；

步骤（2），第二效加湿器2循环液经泵13输送进入所述第一效减湿器4与热湿空气进行热交换，所述第二效加湿器2循环液温度升高，之后所述第二效加湿器2循环液与所述第一效加湿器1排出的浓缩后的高盐高有机物废水21混合进入所述第二效加湿器2顶部；

步骤（3），所述第二效加湿器2顶部进入的混合液体经分布器11分散与从所述第二效加湿器2底部进入的空气通过所述第二效加湿器2内部填料进行逆流接触，所述第二效加湿器2顶部排出的饱和的热湿空气（相对湿度RH=100%）经风扇（或风机）12增压进入制冷装置；

步骤（4），所述第二效加湿器2排出的饱和热湿空气（相对湿度RH=100%）经风扇（或风机）12增压进入所述制冷装置的第二效减湿器5，饱和热湿空气与所述制冷装置的制冷设备8的冷却水进行热交换，热湿空气经降温除湿后进入所述第二换热器7中升温，之后再返回至所述第二效加湿器2循环使用，热湿空气在所述第二效减湿器5中冷凝产生的冷凝水23经管线输出至界区；

步骤(5)，所述第二效加湿器2排出的降温浓缩后的高盐高有机物废水21，与所述第三效加湿器3循环液混合后输送至所述第三效加湿器3顶部，混合液体经分布器11的分散与所述第三效加湿器3底部进入的空气通过所述第三效加湿器3内部填料进行逆流接触，从所述第三效加湿器3顶部排出的热湿空气直接输送至大气；

步骤（6），所述第三效加湿器3排出的接近饱和的高盐高有机物废水21进入结晶槽9中，在室温下降温，所述结晶槽9中产生的结晶盐25进入除盐处理工序，所述结晶槽9中的冷却液经泵13返回至所述第三效加湿器3。

在更优选的实施例中，所述高盐高有机物废水21在第n-1效加湿器和第n-1效减湿器组成的第n-1效加湿-减湿单元中进行循环处理（n≥2）；其中，加湿器数量为n（n≥2），减湿器数量为n-1（n≥2）。

在更优选的实施例中，所述空气通过闭合循环方式进出第n-1效加湿-减湿单元。

在更优选的实施中，所述空气在进出第n-1效加湿-减湿单元时也可以选择独立的空气敞开方式，界区空气24经风机直接进第n-1效加湿器，再通过第n-1效减湿器排气阀排出至界区。

在更优选的实施中，对高盐高有机物废水21进行处理的所述第n-1效加湿-减湿单元可以为一个，也可以为多个重复单元的组合；其中，所述第n效加湿器为独立加湿单元。

在更优选的实施中，所述第n-1效加湿-减湿单元的第n-1效减湿器中热湿空气通过所述制冷装置进行降温除湿。

在更优选的实施中，所述第n效加湿器中高盐高有机物废水21从第n加湿器顶部进入，通过分布器11分布于填料表面与从第n加湿器底部进入的空气进行逆流传质传热。

在更优选的实施中，所述第n效加湿器中高盐高有机物废水21从第n加湿器顶部进入，通过分布器11分布于填料表面与从第n加湿器底部进入的空气进行逆流传质传热；空气通过风扇（或风机）12增压从第n效加湿器底部进入。

在更优选的实施中，所述第一效加湿器1循环液通过所述第一换热器6与工厂余热废气22进行热交换得到所需热量，所述第二效减湿器5出口空气通过第二换热器7与与工厂余热废气22进行热交换得到所需热量；所述余热废气为工厂外排废热气或废蒸汽或其他过程产生的废热气。

在更优选的实施中，待处理的高盐高有机物废水21的一定温度为20-100℃或以上。

在具体的实施例中，为了更清楚地表述本发明，下面结合附图1对本发明作进一步地描述。

本发明的目的是充分利用高盐高有机物废水21和工厂废气的余热，形成热驱动零排放处理工艺。整个工艺流程主要包括加湿器、减湿器和制冷装置三个设备部分，流程简洁、操作方便、不添加化学药剂、传质传热效率高、设备投资小、占地面积省，节能降耗、可长期稳定运行，应用范围广。

其中，加湿器分为第一效加湿器、第二效加湿器…第n效加湿器（n=1、2、3…），具体加湿器个数依据业主废水温度确定，优选为n=1、2、3即为三台加湿器，也称为三效加湿。

减湿器分为第一效减湿器、第二效减湿器…第n-1效减湿器（n=2、3…）,具体减湿器个数依据加湿器个数确定，优选为n=2、3即为两台减湿器，也称为两效除湿。

工艺中加湿器与减湿器数量不固定，可以采用n个加湿器（n≥2）和n-1个减湿器（n≥2），第n-1效加湿器和第n-1效减湿器组成第n-1效加湿-减湿单元（n≥2），其中空气为闭合循环方式进出加湿器和减湿器，也可以为开放方式，界区空气24经风机直接进第n-1效加湿器，再通过第n-1效减湿器排气阀排出至界区。

制冷装置主要包括减湿器（即第n-1效减湿器）和制冷设备8。第n-1效加湿器出热湿空气（相对湿度RH=100%）经风扇（或风机）12增压首先进入第n-1效减湿器与制冷设备8产生的冷却水进行热交换，降温除湿之后进入第二换热器7升温，再返回至第n-1效加湿器循环使用，热湿空气在第n-1效减湿器中冷凝产生的冷凝水23经管线输送至界区。制冷装置放置于高盐高有机物废水21零排放处理工艺的最后一效热湿空气降温除湿的位置。

本实施例中采用三效加湿和两效减湿，加湿器分别为第一效加湿器1、第二效加湿器2和第三效加湿器3，减湿器分别为第一效减湿器4和第二效减湿器5。

待处理的具有一定温度的高盐高有机物废水21经过滤装置10进行过滤预处理后与经第一换热器6预热的第一效加湿器1循环液混合，之后经管线输送至第一效加湿器1顶部，经分布器11分散且与从第一效加湿器1底部进入的空气在加湿器内部填料进行逆流接触，提高第一效加湿器1内的传质传热效率。第一效加湿器1顶部排出的饱和热湿空气（相对湿度RH=100%）经风扇（或风机）12增压进入第一效减湿器4。热湿空气经第一效减湿器4降温除湿后，通过风扇（或风机）12返回第一效加湿器1循环使用；热湿空气在第一效减湿器4中冷凝产生的冷凝水23经管线输送至界区。

第二效加湿器2循环液经泵13输送进入第一效减湿器4与热湿空气进行热交换，热湿空气中的热量转移至第二效加湿器2循环液中，之后升温后的第二效加湿器2循环液与第一效加湿器1排出的浓缩后的高盐高有机物废水21混合经管线输送至第二效加湿器2顶部，进入第二效加湿器2顶部的混合液经分布器11分散与从第二效加湿器2底部进入的空气通过第二效加湿器2内部填料进行逆流接触，提高第二效加湿器2内的传质传热效率，第二效加湿器2顶部排出的饱和的热湿空气（相对湿度RH=100%）经风扇（或风机）12增压进入制冷装置。

制冷装置包括第二效减湿器5和制冷设备8，第二效加湿器2排出的饱和热湿空气（相对湿度RH=100%））经风扇（或风机）12增压进入第二效减湿器5，饱和热湿空气与制冷设备8的冷却水进行热交换，降温除湿后的热湿空气经第二换热器7升温，再返回至第二效加湿器2循环使用，热湿空气在第二效减湿器5中冷凝产生的冷凝水23经管线输出至界区。

第二效加湿器2排出的降温浓缩后的高盐高有机物废水21与第三效加湿器3循环液混合后经管线输送至第三效加湿器3顶部，混合液体经分布器11的分散与第三效加湿器3底部进入的空气通过第三效加湿器3内部填料进行逆流接触，提高第三效加湿器3内的传质传热效率，第三效加湿器3顶部排出的热湿空气直接输送至大气。

第三效加湿器3底部产生的接近饱和状态的高盐高有机物废水21排入结晶槽9，在室温下降温，产生的结晶盐25进入除盐处理工序，产生的冷却液经泵13返回至第三效加湿器3。

第一效加湿器1循环液和第二效减湿器5出口空气与工厂余热废气22分别通过第一换热器6和第二换热器7进行热交换得到各自所需热量。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（1），待处理的具有一定温度的高盐高有机物废水经过滤预处理后与经第一换热器预热的第一效加湿器循环液混合，之后输送至所述第一效加湿器，经分布器分散与从所述第一效加湿器底部进入的空气通过所述第一效加湿器内部的填料进行逆流接触；所述第一效加湿器顶部排出的相对湿度RH=100%的饱和热湿空气经风扇或风机增压输送至第一效减湿器，经降温除湿再返回所述第一效加湿器循环使用；热湿空气在所述第一效减湿器中冷凝产生的冷凝水经管线输送至界区；

步骤（2），第二效加湿器循环液经泵输送进入所述第一效减湿器与热湿空气进行热交换，所述第二效加湿器循环液温度升高，之后所述第二效加湿器循环液与所述第一效加湿器排出的浓缩后的高盐高有机物废水混合进入所述第二效加湿器顶部；

步骤（3），所述第二效加湿器顶部进入的混合液体经分布器分散与从所述第二效加湿器底部进入的空气通过所述第二效加湿器内部填料进行逆流接触，所述第二效加湿器顶部排出的相对湿度RH=100%的饱和热湿空气经风扇或风机增压进入制冷装置；

步骤（4），所述第二效加湿器排出的相对湿度RH=100%的饱和热湿空气经风扇或风机增压进入所述制冷装置的第二效减湿器，饱和热湿空气与所述制冷装置的制冷设备的冷却水进行热交换，热湿空气经降温除湿后进入第二换热器中升温，之后再返回至所述第二效加湿器循环使用，热湿空气在所述第二效减湿器中冷凝产生的冷凝水经管线输出至界区；

步骤(5)，所述第二效加湿器排出的降温浓缩后的高盐高有机物废水，与第三效加湿器循环液混合后输送至所述第三效加湿器顶部，混合液体经分布器的分散与所述第三效加湿器底部进入的空气通过所述第三效加湿器内部填料进行逆流接触，从所述第三效加湿器顶部排出的热湿空气直接输送至大气；

步骤（6），所述第三效加湿器排出的接近饱和的高盐高有机物废水进入结晶槽中，在室温下降温，所述结晶槽中产生的结晶盐进入除盐处理工序，所述结晶槽中的冷却液经泵返回至所述第三效加湿器；

所述第一效加湿器循环液通过所述第一换热器与工厂余热废气进行热交换得到所需热量，所述第二效减湿器出口空气通过第二换热器与工厂余热废气进行热交换得到所需热量；所述余热废气为工厂外排废热气或废蒸汽或其他过程产生的废热气。

2.根据权利要求1所述一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺，其特征在于：所述高盐高有机物废水在第n-1效加湿器和第n-1效减湿器组成的第n-1效加湿-减湿单元中进行循环处理；其中，加湿器数量为n，减湿器数量为n-1，n≥2。

3.根据权利要求2所述一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺，其特征在于：所述空气通过闭合循环方式进出第n-1效加湿-减湿单元。

4.根据权利要求3所述一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺，其特征在于：所述空气在进出第n-1效加湿-减湿单元时选择独立的空气敞开方式，界区空气经风机直接进第n-1效加湿器，再通过第n-1效减湿器排气阀排出至界区。

5.根据权利要求2所述一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺，其特征在于：对高盐高有机物废水进行处理的所述第n-1效加湿-减湿单元为多个重复单元的组合；其中，第n效加湿器为独立加湿单元。

6.根据权利要求2所述一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺，其特征在于：所述第n-1效加湿-减湿单元的第n-1效减湿器中热湿空气通过所述制冷装置进行降温除湿。

7.根据权利要求2所述一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺，其特征在于：第n效加湿器中高盐高有机物废水从第n效加湿器顶部进入，通过分布器分布于填料表面与从第n效加湿器底部进入的空气进行逆流传质传热。

8.根据权利要求2所述一种利用废热实现高盐高有机物废水零排放的处理工艺，其特征在于：第n效加湿器中高盐高有机物废水从第n效加湿器顶部进入，通过分布器分布于填料表面与从第n效加湿器底部进入的空气进行逆流传质传热；空气通过风扇或风机增压从第n效加湿器底部进入。

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