高盐废水处理系统论文和设计-姜超

全文摘要

本实用新型公开了一种高盐废水处理系统，属于污水处理技术领域，高盐废水贯穿换热设备后进入MVR蒸发器，MVR蒸发器的二次蒸汽经蒸汽压缩机与换热器相连、饱和盐母液进入旋流分离器，旋流分离器的离心液循环至MVR蒸发器、增稠盐溶液依次进入晶浆罐及离心机；离心机的部分含盐母液回流经热泵及换热器循环至MVR蒸发器、部分含盐母液外排至刮板薄膜蒸发器进行蒸干，刮板薄膜蒸发器蒸汽携带有机物经余热回收冷凝后进入污水站处理。本实用新型利用MVR蒸发器与刮板薄膜蒸发器的组合方式，解决了高沸点有机物富集导致固体盐品质降低的问题，使整个蒸发脱盐流程连续操作，提高固体盐品质，可广范应用于各行业高盐废水的脱盐处理。

主设计要求

1.一种高盐废水处理系统，其特征在于：包括高盐废水进水管，所述高盐废水进水管依次贯穿换热设备后与MVR蒸发器相连，所述MVR蒸发器的二次蒸汽连通蒸汽压缩机，所述MVR蒸发器的饱和盐母液进入旋流分离器，所述旋流分离器的分离液经回流管与MVR蒸发器连通，所述旋流分离器的增稠盐溶液进入晶浆罐，所述晶浆罐与离心机相连，所述离心机分离出固体盐和含盐母液；所述含盐母液通过回流支路及外排支路进行分流，所述回流支路与热泵相连，通过热泵将一部分含盐母液循环至MVR蒸发器；所述外排支路与刮板薄膜蒸发器相连，通过外排支路将另一部分含盐母液刮板薄膜蒸发器干燥为固体盐，剩余的冷凝液进入污水站。

设计方案

2.根据权利要求1所述的高盐废水处理系统，其特征在于：所述MVR蒸发器的含盐浓缩液经支管、热泵后贯穿换热器循环至MVR蒸发器，所述MVR蒸发器的二次蒸汽经蒸汽压缩机进入换热器与含盐浓缩液热交换，降温冷凝后的二次蒸汽进入冷凝液罐。

3.根据权利要求2所述的高盐废水处理系统，其特征在于：所述冷凝液罐的冷凝液与高盐废水的进水在换热设备一内热交换，经热交换降温后的冷凝水经管路输送至污水站。

4.根据权利要求2所述的高盐废水处理系统，其特征在于：所述冷凝液罐的不凝汽经真空泵抽出与高盐废水的进水在换热设备二内热交换，所述冷凝液罐的不凝汽经热交换降温后的冷凝水经管路输送至污水站，所述冷凝液罐的不凝汽中经热交换后冷凝水进入污水站、不凝气通过管路进入尾气处理系统。

5.根据权利要求1所述的高盐废水处理系统，其特征在于：所述蒸汽压缩机为罗茨式压缩机或离心式压缩机。

6.根据权利要求1所述的高盐废水处理系统，其特征在于：所述晶浆罐内设有搅拌机。

7.根据权利要求1-6任一项所述的高盐废水处理系统，其特征在于：所述污水站包括依次连通的调节池、厌氧序批式反应器、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和UASB反应器连通，所述缺氧池的混合液回流至厌氧池，所述好氧池的混合液回流至缺氧池，所述二沉池的活性污泥回流至缺氧池。

8.根据权利要求7所述的高盐废水处理系统，其特征在于：所述二沉池的上清液经提升池及输送泵输送至UASB反应器。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，尤其涉及一种高盐废水处理系统。

背景技术

目前，众多化工企业在生产过程中会产生大量化工废水，其中一部分含盐较高的废水处理难度较大，如染料、农药、医药中间体等废水中由于含盐较高，污染严重，必须脱盐处理才能排放。况且，此类废水成分复杂，不具备回收价值，采用物理或化学方法成本较高，因此生物处理仍是首选的方法。

常规生物处理工艺处理废水一般为盐浓度为0.8%左右及以下的低盐废水，部分微生物经驯化后可耐受盐浓度为1%-2%的废水，但不能经受水质波动冲击，且运行不佳时需投加耐盐菌增加吨水处理成本，出水稳定性难以保障，而化工生产废水盐浓度一般在5%以上至20%之间。因此，高含盐废水的生物处理需要进行稀释，通常在低盐浓度下（盐浓度小于1%）运行，造成水资源的浪费，处理设施庞大、投资增加，运行费用提高。为此需对废水进行脱盐处理，针对废水脱盐衍生出多种方式：蒸锅、多效蒸发、单效蒸发及MVR机械式蒸汽再压缩等技术，均为通过升温蒸发水分进行物料浓缩最终脱出无机盐的方式进行物理脱盐，区别在于其能耗、效率、设备投资不同。

蒸发脱盐过程中产生富集高沸点有机物含盐母液，由于部分有机物沸点高蒸发量小而富集在母液中，最终富集一定程度后由于普通蒸发不能将高沸点有机物蒸出而混入固体盐中，从而影响最终蒸发出盐的品质、颜色和纯度，混入高沸点有机物的固体盐乃至成为危废，需委托危废相关单位进行处置，并增加危废相关管理、存放、运输、劳动力、台账等成本消耗，大大增加企业成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高盐废水处理系统，旨在解决上述现有技术中高盐废水蒸发脱盐过程中产生富集高沸点有机物含盐母液，影响最终蒸发出固体盐的品质、颜色和纯度，混入高沸点有机物的固体盐会成为危废增加处置成本的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种高盐废水处理系统，包括高盐废水进水管，所述高盐废水进水管依次贯穿换热设备后与MVR蒸发器相连，所述MVR蒸发器的二次蒸汽连通蒸汽压缩机，所述MVR蒸发器的饱和盐母液进入旋流分离器，所述旋流分离器的分离液经回流管与MVR蒸发器连通，所述旋流分离器的增稠盐溶液进入晶浆罐，所述晶浆罐与离心机相连，所述离心机分离出固体盐和含盐母液；所述含盐母液通过回流支路及外排支路进行分流，所述回流支路与热泵相连，通过热泵将一部分含盐母液循环至MVR蒸发器；所述外排支路与刮板薄膜蒸发器相连，通过外排支路将另一部分含盐母液刮板薄膜蒸发器干燥为固体盐，剩余的冷凝液进入污水站。

优选的，所述MVR蒸发器的含盐浓缩液经支管、热泵后贯穿换热器循环至MVR蒸发器，所述MVR蒸发器的二次蒸汽经蒸汽压缩机进入换热器与含盐浓缩液热交换，降温冷凝后的二次蒸汽进入冷凝液罐。

优选的，所述冷凝液罐的冷凝液与高盐废水的进水在换热设备一内热交换，经热交换降温后的冷凝水经管路输送至污水站。

优选的，所述冷凝液罐的不凝汽经真空泵抽出与高盐废水的进水在换热设备二内热交换，所述冷凝液罐的不凝汽经热交换降温后的冷凝水经管路输送至污水站，所述冷凝液罐的不凝汽中经热交换后冷凝水进入污水站、不凝气通过管路进入尾气处理系统。

优选的，所述蒸汽压缩机为罗茨式压缩机或离心式压缩机。

优选的，所述晶浆罐内设有搅拌机。

优选的，所述污水站包括依次连通的调节池、厌氧序批式反应器、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和UASB反应器连通，所述缺氧池的混合液回流至厌氧池，所述好氧池的混合液回流至缺氧池，所述二沉池的活性污泥回流至缺氧池。

优选的，所述二沉池的上清液经提升池及输送泵输送至UASB反应器。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过换热设备对高盐废水进行预热后进入MVR蒸发器，MVR蒸发器二次蒸汽经蒸汽压缩机的再压缩技术为换热器提供热源，节约大量蒸汽热源，节省运行成本，离心脱盐后的饱和盐母液经旋流分离器增稠，增稠盐溶液再依次经过晶浆罐及离心机的分离；离心机的部分含盐母液回流经热泵及换热器循环至MVR蒸发器，部分饱和盐母液外排进入刮板薄膜蒸发器进行蒸干处理，避免有机物富集带来的负面影响（蒸发量降低、能耗增加、出盐品质），刮板薄膜蒸发器蒸汽携带有机物经余热回收冷凝后进入厂区污水站进行污水处理。本实用新型利用MVR蒸发器与刮板薄膜蒸发器的组合方式，解决高沸点有机物富集造成固体盐品质降低的问题，使整个蒸发脱盐流程连续操作，提高固体盐品质，可广范应用于各行业高盐废水的脱盐处理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型提供的一种高盐废水处理方法的工艺流程图；

图2是图1中污水站的污水处理流程图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，高盐废水处理多采用MVR蒸发器，一般经过母液循环套用20-40次，由于高沸点有机物蒸发量较少而富集，而高沸点有机物的富集造成溶液沸点升高蒸发量下降，高沸点有机物富集到一定程度后蒸发脱出的盐由于杂质高沸点有机物过多而呈现出淡黄色或黄色，影响盐的品质、外观和纯度，不再满足工业盐的标准不能外售，甚至成为危废需委托危废资质单位进行处置，大大增加企业处理成本。利用本实用新型能够解决上述问题，本实用新型提供的高盐废水处理系统的工艺流程如图1所示。

如图1所示的一种高盐废水处理系统，包括高盐废水进水管，所述高盐废水进水管依次贯穿换热设备后与MVR蒸发器相连，所述MVR蒸发器的二次蒸汽连通蒸汽压缩机，所述MVR蒸发器的浓缩液进入旋流分离器，所述旋流分离器的分离液经回流管与MVR蒸发器连通，所述旋流分离器的增稠盐溶液进入晶浆罐，晶浆罐内设有搅拌机不断搅拌防止结晶挂壁；所述晶浆罐与离心机相连，所述离心机分离出固体盐和含盐母液；所述含盐母液通过回流支路及外排支路进行分流，所述回流支路与热泵相连，通过热泵将一部分含盐母液循环至MVR蒸发器；所述外排支路与刮板薄膜蒸发器相连，通过外排支路将另一部分含盐母液刮板薄膜蒸发器干燥为固体盐，剩余的冷凝液进入污水站。其中，外排支路的外排部分含盐母液约占总量的5%左右。

为了实现母液循环套用，所述MVR蒸发器的含盐浓缩液经支管、热泵后贯穿换热器循环至MVR蒸发器，所述MVR蒸发器的二次蒸汽经蒸汽压缩机进入换热器与含盐浓缩液热交换，降温冷凝后的二次蒸汽进入冷凝液罐。

为了充分利用冷凝液的余热，所述冷凝液罐的冷凝液与高盐废水的进水在换热设备一内热交换，经热交换降温后的冷凝水经管路输送至污水站。

同时，所述冷凝液罐的不凝汽经真空泵抽出与高盐废水的进水在换热设备二内热交换，所述冷凝液罐的不凝汽经热交换降温后的冷凝水经管路输送至污水站，所述冷凝液罐的不凝汽中经热交换后冷凝水进入污水站、不凝气通过管路进入尾气处理系统，尾气处理后达标排放。

其中，所述蒸汽压缩机为罗茨式压缩机或离心式压缩机，具体根据高盐废水的处理量来选用。

在本实用新型的一个具体实施例中，如图2所示，所述污水站包括依次连通的调节池、厌氧序批式反应器、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和UASB反应器连通，所述缺氧池的混合液回流至厌氧池，所述好氧池的混合液回流至缺氧池，所述二沉池的活性污泥回流至缺氧池。其中，所述二沉池的上清液经提升池及输送泵输送至UASB反应器。

上述高盐废水处理系统主要包括以下步骤：

A、高盐废水预热：将盐浓度为5%-20%的高盐废水进水由常温预热到50-80℃；高盐废水优选单盐废水（仅含一种无机盐成分），若含多种无机盐应通过增加设备进行多盐分离与精制，否则需按危废进行处置。

B、蒸发分离：预热升温后的高盐废水进入MVR蒸发器进行蒸发浓缩，MVR蒸发器初期启动所需蒸汽压力为0.2-0.3MPa，温度为110-130℃，运行过程中设置高盐废水的蒸发温度为60-98℃；

在蒸发浓缩过程中，水分及低沸点有机物随蒸汽蒸出，形成二次蒸汽进入蒸汽压缩机压缩升温，升温后二次蒸汽所带热量经换热器换热为MVR蒸发器热泵循环液升温补充分离室热量，维持蒸发分离室内溶液蒸发温度，不需补充蒸汽或补充微量蒸汽；二次蒸汽经蒸汽压缩机压缩升温后进入换热器换热冷凝后进入冷凝液罐；MVR蒸发器的含盐浓缩液经支管分流出一部分经过热泵及换热器循环至MVR蒸发器。其中，MVR蒸发器由降膜蒸发器和\/或强制循环蒸发器组合而成，根据物料特性选择蒸发器种类，物料特性包括结垢挂壁、蒸发温度及物料浓度等。

高盐废水物料在MVR蒸发器内进行浓缩，浓度增加，水分及低沸点有机物随蒸汽蒸出，待物料含盐浓度达到饱和状态后进入旋流分离器进行增稠，离心液回流至蒸发分离器，增稠后的高盐溶液进入晶浆罐，晶浆罐内设有搅拌机不断搅拌防止结晶挂壁，再利用离心机分离出含水率≤4%的固体盐进行包装入库；分离出的含盐母液进入步骤C进一步处理。

高盐废水优选浓度为10%-20%的含盐废水，而盐浓度为5%-10%的含盐废水为增加脱盐作业连续性和减少能耗，可在MVR蒸发器的蒸发分离室前增加浓缩室，可为降膜蒸发室、升膜蒸发室、循环蒸发室等进行浓缩，具体根据废水与盐的种类和实验小试确定类型。

进入冷凝液罐的冷凝液通过输送泵泵入换热设备一，在换热设备一内与高盐废水的进水进行热交换，起到预热高盐废水的作用，热交换后的冷凝水回用或进入污水站处理。

所述冷凝液罐的不凝汽利用真空泵抽出通过换热设备二与高盐废水的进水进行热交换，起到预热高盐废水的作用，热交换后的冷凝水回用或进入污水站处理，热交换后的剩余不凝气进入尾气处理系统。

其中，换热设备一及换热设备二均选用板式换热器；换热器选用管式换热器。

C、含盐母液处理：离心机离心脱盐后的溶液形成含盐母液，含盐母液经外排支路外排一部分，剩余含盐母液经回流支路回流至MVR蒸发器继续套用；外排母液量占含盐母液3%-8%，外排母液利用刮板薄膜蒸发器继续进行蒸发，浓缩得到固体盐；刮板薄膜蒸发器蒸汽携带有机物经余热回收形成冷凝液再进入污水站进行处理；

MVR蒸发器二次蒸汽的冷凝液与不凝气的余热、刮板薄膜蒸发器的冷凝液余热回收对高盐废水的进水进行预热，由于二次蒸汽冷凝液占比较大且二次蒸汽冷凝液温度85-95℃，所以二次蒸汽冷凝液起到主要的换热升温作用，将高盐废水进水由常温预热到50-80℃，用于不凝气预热的换热设备二和用于冷凝水预热的换热设备一均采用板式换热器；二次蒸汽经压缩升温后通过管式换热器与回流的含盐母液及MVR蒸发器分流出来的蒸汽进行换热。

所述蒸汽压缩机优选为罗茨式压缩机或离心式压缩机，当处理量小于5吨\/时时采用罗茨式压缩机，否则选用离心式压缩机。

刮板薄膜蒸发器壳体外部装有加热蒸汽夹套，其内部装有可旋转的刮板，刮板由圆筒中心的旋转轴带动。外排母液由蒸发器上部沿切向加入后，在重力和旋转刮板的带动下，沿壳体的内壁面形成下旋的薄膜，通过控制进料量和新鲜蒸汽加入量，可将外排母液蒸干，在底部直接得到固体盐产品，二次蒸汽则经除沫器后由上部排出。刮板薄膜蒸发器的突出优点是对物料的适应性很强，热阻影响小，传热系数大，对高黏度、易结晶、易结垢、高沸点，高粘度或易结晶的产品（疏松态颗粒）、含悬浮物或兼有热敏性料液的蒸发均适用。由于刮板的运动，将物料不断地在蒸发面上刮成薄膜，以达到薄膜蒸发的效果；蒸汽是常用的热介质，能够降低了物料的沸点，增强了蒸发的效果，可以直接得到固体产品。利用刮板薄膜蒸发器能够进一步将外排母液中的高沸点有机物蒸发出来，使整个蒸发脱盐流程连续操作，提高出固体盐的品质，有效解决了高沸点有机物富集造成固体盐品质降低的问题，可广范应用于各行业高盐废水的脱盐处理，蒸发冷凝液及不凝气余热利用后进入污水站处理设施，避免污染环境。

作为一种优选就是方案如图2所示，所述污水站包括依次连通的调节池、厌氧序批式反应器、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和UASB反应器连通，所述缺氧池的混合液回流至厌氧池，所述好氧池的混合液回流至缺氧池，所述二沉池的活性污泥回流至缺氧池。其中，所述二沉池的上清液经提升池及输送泵输送至UASB反应器，经过UASB反应器处理后达标排放。

利用上述高盐废水处理方法蒸发脱盐后的冷凝液废水进入污水站处理。废水的主要来源为MVR蒸发器蒸发冷凝液废水和刮板薄膜蒸发器蒸发冷凝废水，以及生活污水和车间氮氧化物尾气吸收后含硝酸盐的碱性吸收废水，由于冷凝液温度在70~80℃，混合其它废水自然冷却降温至30℃~35℃之后进入生化处理系统，降温时间正好结合厌氧序批式反应器的不进水时间，整体混合后污水水质为：CODcr值10000mg\/L左右、氨氮200~300mg\/L以及部分有机态氮、硝酸盐6000~8000mg\/L，经图2所示的系统处理后UCT工艺出水CODcr300~500mg\/L，氨氮30~60mg\/L，提升进入UASB反应器进行生物降解与脱氮，在常温状态下UASB反应器出水CODcr＜150mg\/L氨氮10~20mg\/L，满足污水综合排放标准稳定满足综排二级标准，好氧池控制溶解氧0.7~1.8mg\/L之间溶氧梯度递减末端溶氧最低，污泥回流比50%~100%，好氧混合液回流比150%~250%，缺氧混合液回流比50%~100%。

厌氧序批式反应器(Anaerobic Sequencing BatchReactor简称ASBR)是美国Dague教授于20世纪90年代初开发的一种高速厌氧反应器。 ASBR是间歇运行的非稳态厌氧生物反应器，每个运行周期分为进水、反应、沉淀、排水、待机5个阶段。ASBR厌氧相比于其它厌氧工艺，具有以下优势：

a.工艺简单，集进水反应沉淀排水于一体，三相分离器不再是此工艺的核心，不需额外澄清池和沉淀池，无污泥回流。

b.反应阶段由于不出水可以保持较高的上升流速1-5m\/h而不考虑流速过快跑泥现象的发生，有助于形成颗粒污泥。

c.间歇操作模式，抗冲击能力强，其它厌氧工艺由于连续进水出水同时必须配备最佳的三相分离器否则将出水带泥造成污泥浓度减少，且水质水量变化波动巨大时三相分离器的角度尺寸将偏离原设计尺寸，可能会造成沼气收集不彻底、污泥截留效果不佳。

d.适应性强，完全混合模式，污泥浓度高，能适应冲击负荷和高浓度有机废水。

e.运行操作灵活，可根据废水水量、水质的变化，通过调整一个运行周期中各个工序的运行时间及HRT、SRT而满足出水水质的要求，具有很强的操作灵活性。

f.固液分离效果好，出水澄清。固液分离在反应器内部进行，是ASBR工艺不同于其他厌氧工艺的一个显著特征。首先，厌氧生物团絮凝同好氧活性污泥法的模式类似，是由细菌对基质的有限浓度引起，F\/M值对其有重要影响。低F\/M值，有利于生物絮凝，沉降快，出水悬浮固体低。一个连续进料完全混合的厌氧反应器稳态操作时，F\/M是一定值，而间歇操作的ASBR反应器进水后为高F\/M，随着反应的进行，F\/M逐渐降低，反应结束排水时，F\/M最低，且产气量最小，易于固液分离，且没有进水的上升流速的干扰，纯重力沉降。因此，从固液分离维持高浓度污泥效果讲，ASBR法的间歇操作模式要优于其他厌氧法的连续操作模式。

图2中厌氧池、缺氧池、好氧池和提升池组成的UCT工艺，UCT工艺（University ofCapetown）是南非开普敦大学开发类似于A2\/O工艺的一种脱氮除磷工艺。UCT工艺与A2\/O工艺不同之处在于沉淀池污泥回流到缺氧池而不是回流到厌氧池，这样可以防止由于硝酸盐氮进入厌氧池，破坏厌氧池的厌氧状态而影响系统的除磷率，增加了从缺氧池到厌氧池的混合液回流，由缺氧池向厌氧池回流的混合液中含有较多的溶解性BOD，而硝酸盐很少，减少溶解氧和硝酸盐的进入营造良好的厌氧环境，为厌氧段内所进行的有机物水解反应提供了最优的条件，充分发挥厌氧工艺的水解、酸化作用，将有机物分解为易生化降解的小分子，缺氧池进行硝化液回流进行生物脱氮反应，将好氧池的硝态氮、亚硝态氮进行反硝化脱出氮气，好氧池通过控制溶解氧、停留时间、回流比进行有机物的降解和氨氮的硝化反应。

UASB反应器是利用厌氧UASB的反应器和兼性厌氧菌进行有机物的降解和生物脱氮，在有机物浓度较低含有氨氮硝酸盐时，UASB反应器会利用兼性厌氧菌进行反硝化脱氮，以UASB连续进水方式进行反硝化反应，反硝化过程为NO3-→NO2-→N2，反消化过程中微生物通过有机物和氨氮的降解获取能量和细胞合成所需的C、N元素，达到排放标准。

综上所述，本实用新型针对处理含有机物高盐废水（含盐量5%-20%），尤其适用于单盐废水（仅一种无机盐成分），高盐废水中低沸点有机物在蒸发过程中随蒸汽依次经换热器冷凝、预热高盐废水的进水后排入后续污水站进行处理；MVR蒸发器利用二次蒸汽再压缩技术节约大量蒸汽热源，节省运行成本，高盐废水经MVR蒸发器蒸发浓缩后，进入旋流分离器离心脱盐后的饱和盐母液再进入蒸发分离器循环蒸发，部分饱和盐母液外排，进入刮板薄膜蒸发器进行蒸干处理，外排母液处理量控制在5%左右，以避免有机物富集带来的负面影响（蒸发量降低、能耗增加、出盐品质），刮板薄膜蒸发器蒸汽经余热回收冷凝后进入厂区污水站进行污水处理，最后达标排放。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受上面公开的具体实施例的限制。

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