一種節(jié)能綜合化工廢水深度處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種節(jié)能綜合化工廢水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括正滲透膜濃縮裝置和多效蒸發(fā)器，正滲透膜濃縮裝置包括FO膜密閉交換箱、汲取液回收利用裝置和清水回收裝置，F(xiàn)O膜密閉交換箱至少設(shè)置一級(jí)，汲取液回收利用裝置與各級(jí)FO膜密閉交換箱分別通過(guò)電動(dòng)閥門連接，清水回收裝置與汲取液回收利用裝置連接，各級(jí)FO膜密閉交換箱依次通過(guò)排液電動(dòng)閥門連接，且均通過(guò)超越電動(dòng)閥門與母液焚燒爐連接。該系統(tǒng)針對(duì)綜合化工廢水的高滲透壓特性，通過(guò)配制依數(shù)性更高的汲取液，利用溶液的依數(shù)性差異帶來(lái)的滲透壓差，使綜合化工廢水得到高效濃縮的同時(shí)回收循環(huán)利用水資源，產(chǎn)生電能；運(yùn)行過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聯(lián)鎖控制，可根據(jù)不同進(jìn)水條件調(diào)整運(yùn)行方式。
【專利說(shuō)明】一種節(jié)能綜合化工廢水深度處理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于綜合化工廢水的深度處理系統(tǒng)，屬于廢水治理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)工業(yè)園區(qū)大量涌現(xiàn)，目前已建成的各類型工業(yè)園區(qū)已有近7000家，其中大部分為化工園區(qū)，園區(qū)企業(yè)排放了大量的化工廢水，由于化工種類眾多，上述廢水統(tǒng)稱為綜合化工廢水。
[0003]綜合化工廢水成分復(fù)雜、種類繁多，其中含有的難降解有機(jī)物、重金屬和一些有毒污染物都難以在天然水體的自凈作用下得到降解。若這些污染物未經(jīng)處理直接排放到水體中，不僅造成水體污染，而且會(huì)嚴(yán)重影響和危害周圍環(huán)境，危及人們的身體健康。因此，必須重視并有效處理綜合化工廢水，開發(fā)經(jīng)濟(jì)可行的難降解工業(yè)污染物的處理方法。
[0004]綜合化工廢水的主要來(lái)源有以下幾個(gè)方面:
[0005]化工生產(chǎn)原料；特定生產(chǎn)工藝過(guò)程中排放的廢水；生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物；冷卻水；由于原材料和產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程、運(yùn)輸和貯存中存在物料流失或者由于雨水浸蝕而形成的廢水。綜合化工廢水中通常還有大量無(wú)機(jī)和有機(jī)污染物，由于化工產(chǎn)品多種多樣，生產(chǎn)工藝各不相同，特別是有機(jī)化工廢水中含有大量人工合成的有機(jī)化合物，因此化工廢水污染性很強(qiáng)，難以降解。綜合化工廢水水質(zhì)一般具有以下特點(diǎn):
[0006](I)含有大量有毒或難降解物質(zhì)，可生化性差。在綜合化工廢水的有機(jī)污染物組成中，很大一部分為多環(huán)芳烴、雜環(huán)類化合物、有機(jī)染料，以及有機(jī)氰化物等，這些有機(jī)物化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，自然界微生物沒有能分解破壞其化學(xué)結(jié)構(gòu)的酶系統(tǒng)。
[0007](2)組分復(fù)雜。很多化工園區(qū)的綜合廢水集結(jié)了焦化、紡織印染、醫(yī)藥、石油化工等多種行業(yè)的工業(yè)廢水，由于不同行業(yè)生產(chǎn)原料和工藝過(guò)程不同，綜合化工廢水中有機(jī)污染成分十分復(fù)雜。
[0008](3)含鹽量較高。部分綜合化工廢水中鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于1%。高鹽度會(huì)對(duì)生物活性造成很強(qiáng)的抑制作用，影響有機(jī)物的降解，甚至引起生物系統(tǒng)的崩潰。
[0009](4)水質(zhì)、水量不穩(wěn)定。大多數(shù)化工企業(yè)排放的廢水水質(zhì)和水量不穩(wěn)定，不利于廢水處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0010]目前國(guó)內(nèi)外處理此類工業(yè)廢水的方法主要為物理化學(xué)法和生物法。由于生物法具有基建投資和運(yùn)行成本低、有效、無(wú)害等特點(diǎn)，是當(dāng)前理想和主導(dǎo)的方法。
[0011]綜合化工廢水的各種處理方法都有其優(yōu)點(diǎn)和不足，物理化學(xué)方法由于其操作性強(qiáng)、對(duì)難降解污染物處理效率高，常用于綜合化工廢水的預(yù)處理或深度處理，但其中均存在一定的不足，例如混凝沉淀、活性炭吸附、膜過(guò)濾等方法只是污染物相的轉(zhuǎn)移，并沒有實(shí)現(xiàn)污染物的徹底降解；高級(jí)氧化法處理效率高、反應(yīng)快，在處理難降解廢水時(shí)效果顯著，但該類反應(yīng)器的制造和運(yùn)行成本高、反應(yīng)條件要求嚴(yán)格，不適用于升級(jí)改造已有的廢水處理工藝。同樣的，其它多數(shù)物理化學(xué)方法均存在能源消耗大、投資運(yùn)行成本高的缺點(diǎn)，制約了其在化工廢水處理中的大規(guī)模應(yīng)用。
[0012]生物處理技術(shù)的成本低，目前仍是主要的處理技術(shù)，但由于綜合化工廢水中大量難降解有機(jī)物和生物抑制性物質(zhì)的存在，往往造成了生物處理系統(tǒng)效率低、運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題。為提高生物處理效果，通常會(huì)采取延長(zhǎng)水力停留時(shí)間或稀釋原水以降低生物系統(tǒng)的進(jìn)水負(fù)荷等措施，但這種方式仍然得不到理想的效果，也不經(jīng)濟(jì)，所以工程上通常會(huì)采用以生物處理為主體，物理化學(xué)方法作為預(yù)處理和深度處理的組合工藝，或采取一些生物強(qiáng)化手段來(lái)提高綜合化工廢水的處理效果。
[0013]為此，有必要重新分析綜合化工廢水的特性，在生化處理的基礎(chǔ)上，開發(fā)節(jié)能、高效的綜合化工廢水深度處理技術(shù)。
[0014]滲透作用是兩種不同濃度的溶液隔以半透膜(允許溶劑分子通過(guò)，不允許溶質(zhì)分子通過(guò)的膜)，水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過(guò)半透膜進(jìn)入高濃度溶液中的現(xiàn)象。其發(fā)生的條件有兩個(gè):一是有半透膜，二是半透膜兩側(cè)有物質(zhì)的量濃度差。
[0015]滲透作用又可分為正滲透(FO)、反滲透(RO)和壓力阻尼滲透(PRO)。
[0016]正滲透(FO)過(guò)程是以半透膜兩側(cè)的滲透壓差為驅(qū)動(dòng)力，溶液中的水分子從高水化學(xué)勢(shì)區(qū)(低離子濃度溶液)通過(guò)半透膜向低水化學(xué)勢(shì)區(qū)(高離子濃度溶液)傳遞，而溶質(zhì)分子或離子被阻擋的一種滲透過(guò)程。
[0017]反滲透(RO)過(guò)程，是一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。因?yàn)樗驼凉B透的方向相反，故稱反滲透?？梢岳貌煌锪系臐B透壓差異，使用大于滲透壓的反滲透壓力，達(dá)到分離、提取、純化和濃縮的目的。
[0018]壓力阻尼滲透(PRO)是介于正滲透和反滲透過(guò)程的中間過(guò)程，是指在滲透壓差的反方向上施加壓力，與反滲透過(guò)程相似，然而水分子仍然是擴(kuò)散到高離子濃度一側(cè)，與正滲透過(guò)程相似。
[0019]稀溶液(包含綜合化工廢水)的依數(shù)性是指稀溶液中溶劑的蒸氣壓下降、凝固點(diǎn)降低、沸點(diǎn)升高和滲透壓的數(shù)值，只與溶液中溶質(zhì)的量有關(guān)，與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)，溶液的依數(shù)性為開發(fā)特種汲取液提供了理論依據(jù)，即只要配置一定依數(shù)性的汲取液，使其滲透壓高于待處理綜合化工廢水，利用滲透作用，就可以將綜合化工廢水進(jìn)一步濃縮。
[0020]為此，亟需在生化處理的基礎(chǔ)上，開發(fā)節(jié)能的綜合化工廢水深度處理系統(tǒng)，利用滲透作用尤其是正滲透(FO)作用和溶液的依數(shù)性差異帶來(lái)的滲透壓差，實(shí)現(xiàn)綜合化工廢水有效處置、循環(huán)利用水資源的同時(shí)，充分利用正滲透(FO)產(chǎn)生的壓差獲得電能，節(jié)約能源。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0021]本實(shí)用新型針對(duì)綜合化工廢水處理技術(shù)存在的不足，依據(jù)生化處理后綜合化工廢水的特性，利用溶液的依數(shù)性，提供一種處理效果好、節(jié)能的綜合化工廢水深度處理系統(tǒng)。同時(shí)提供一種該系統(tǒng)對(duì)綜合化工廢水的深度處理方法。
[0022]本實(shí)用新型的節(jié)能綜合化工廢水深度處理系統(tǒng)，采用以下技術(shù)方案:
[0023]該系統(tǒng)，包括正滲透膜濃縮裝置和母液焚燒爐，正滲透膜濃縮裝置包括FO膜密閉交換箱、汲取液回收利用裝置和清水回收裝置，F(xiàn)O膜密閉交換箱至少設(shè)置一級(jí)，汲取液回收利用裝置與各級(jí)FO膜密閉交換箱分別通過(guò)電動(dòng)閥門連接，清水回收裝置與汲取液回收利用裝置連接，各級(jí)FO膜密閉交換箱依次通過(guò)排液電動(dòng)閥門連接，且均通過(guò)超越電動(dòng)閥門與母液焚燒爐連接。母液焚燒爐配套有助燃燃料(天然氣、柴油或焦?fàn)t煤氣等)燃燒器和尾氣凈化裝置。
[0024]FO膜密閉交換箱的內(nèi)部設(shè)置膜元件，膜元件將FO膜密閉交換箱內(nèi)部分為母液區(qū)和汲取液區(qū)，母液區(qū)的上部設(shè)置有進(jìn)水管，該進(jìn)水管上設(shè)置有進(jìn)水電動(dòng)閥門；上一級(jí)FO膜密閉交換箱中母液區(qū)的底部通過(guò)排液電動(dòng)閥門與下一級(jí)FO膜密閉交換箱中母液區(qū)的上部連接，同時(shí)每一級(jí)FO膜密閉交換箱中母液區(qū)的底部均通過(guò)超越電動(dòng)閥門與母液焚燒爐連接；每一級(jí)FO膜密閉交換箱中汲取液區(qū)的上部分別通過(guò)汲取液輸送管與汲取液回收利用裝置中的汲取液交換箱連接，各自的汲取液輸送管上均設(shè)置有汲取液出口電動(dòng)閥門；每一級(jí)FO膜密閉交換箱中汲取液區(qū)的底部均設(shè)置有汲取液補(bǔ)償電動(dòng)閥門，且與汲取液回收利用裝置中的汲取液補(bǔ)償箱之間通過(guò)汲取液補(bǔ)償管連接，汲取液補(bǔ)償管上連接有汲取液補(bǔ)償栗O
[0025]汲取液區(qū)的外部設(shè)置有連接汲取液區(qū)上部和下部的汲取液循環(huán)管，汲取液循環(huán)管上設(shè)置有汲取液循環(huán)泵。通過(guò)汲取液循環(huán)泵將汲取液在汲取液區(qū)上部和下部形成循環(huán)。
[0026]母液區(qū)和汲取液區(qū)內(nèi)均設(shè)置有攪拌器和溫度調(diào)節(jié)裝置。
[0027]母液區(qū)設(shè)置有COD在線監(jiān)測(cè)儀，汲取液區(qū)設(shè)置有離子濃度計(jì)。
[0028]汲取液回收利用裝置包括汲取液交換箱、汲取液中間箱、汲取液多效蒸發(fā)器、汲取液溶解箱、汲取液補(bǔ)償箱和溶藥箱，汲取液交換箱上部設(shè)置有交換箱電動(dòng)閥門和交換箱電動(dòng)排氣閥，并通過(guò)交換箱電動(dòng)閥門與汲取液中間箱連接；汲取液交換箱的底部通過(guò)交換箱超越管電動(dòng)閥門與汲取液中間箱連接；汲取液中間箱上部設(shè)置有中間箱電動(dòng)排氣閥，汲取液中間箱與汲取液多效蒸發(fā)器連接；汲取液溶解箱與汲取液多效蒸發(fā)器連接，；汲取液補(bǔ)償箱的底部通過(guò)補(bǔ)償箱進(jìn)口電動(dòng)閥門與汲取液溶解箱的底部連接；溶藥箱的底部通過(guò)溶藥出口電動(dòng)閥門與汲取液補(bǔ)償箱的底部連接。
[0029]汲取液溶解箱和溶藥箱內(nèi)均設(shè)置有攪拌器和離子濃度計(jì)。
[0030]汲取液補(bǔ)償箱內(nèi)設(shè)置有離子濃度計(jì)。
[0031]清水裝置包括清水箱、清水泵和清水管，清水箱與汲取液多效蒸發(fā)器連接，清水管與清水箱連接，清水泵連接在清水管上，清水管與溶藥箱連接。
[0032]上述系統(tǒng)，還包括滲透能量利用裝置，該裝置包括密閉的轉(zhuǎn)子箱和渦輪發(fā)電機(jī)組，轉(zhuǎn)子箱內(nèi)設(shè)置有渦輪機(jī)葉輪，渦輪機(jī)葉輪與渦輪發(fā)電機(jī)組連接，轉(zhuǎn)子箱的底部設(shè)置有轉(zhuǎn)子箱電動(dòng)排氣閥，轉(zhuǎn)子箱通過(guò)轉(zhuǎn)子箱進(jìn)水電動(dòng)閥門與汲取液交換箱連接，同時(shí)轉(zhuǎn)子箱也與汲取液中間箱連接。
[0033]上述系統(tǒng)的處理方法，是:
[0034]首先分析計(jì)算綜合化工廢水的滲透物質(zhì)的量濃度(溶液中的離子態(tài)物質(zhì)的量與分子態(tài)物質(zhì)的量之和)S1 (運(yùn)行過(guò)程中以COD在線監(jiān)測(cè)儀顯示數(shù)據(jù)近似折算)，按照所需滲透壓力(Λ π，由是否用于發(fā)電等實(shí)際需求決定)得出所需第一級(jí)FO膜密閉交換箱汲取液的離子濃度J1, J1大于S i，且得出需要的FO膜密閉交換箱的級(jí)數(shù)η和每級(jí)FO膜密閉交換箱的個(gè)數(shù)i ;然后通過(guò)汲取液回收利用裝置配制離子濃度1的汲取液，使汲取液充滿第一級(jí)FO膜密閉交換箱；開啟綜合化工廢水進(jìn)水電動(dòng)閥門，綜合化工廢水流入第一級(jí)FO膜密閉交換箱內(nèi)，與汲取液交換，使綜合化工廢水中的水分子自由傳至汲取液，稀釋后體積增大的汲取液通過(guò)汲取液回收利用裝置中的多效蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)汲取液溶質(zhì)(一般為氣體)和水(溶劑)的分離，實(shí)現(xiàn)汲取液溶質(zhì)的回收和再利用，多余的水進(jìn)入清水裝置，實(shí)現(xiàn)水資源的回收利用；綜合化工廢水通過(guò)逐級(jí)FO膜密閉交換箱進(jìn)行濃縮，最后無(wú)法再濃縮的或根據(jù)需要無(wú)需進(jìn)一步濃縮(一般COD在600000mg/L以上時(shí))的母液進(jìn)入母液焚燒爐進(jìn)行焚燒處理。
[0035]本實(shí)用新型針對(duì)綜合化工廢水的高滲透壓特性，通過(guò)配制依數(shù)性更高的汲取液，利用溶液的依數(shù)性差異帶來(lái)的滲透壓差，使綜合化工廢水得到高效濃縮的同時(shí)，回收循環(huán)利用水資源，生產(chǎn)電能；同時(shí)，運(yùn)行過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聯(lián)鎖控制，可根據(jù)不同進(jìn)水條件調(diào)整運(yùn)行方式，便于實(shí)施。具有以下特點(diǎn):
[0036]1.充分利用溶液的依數(shù)性，通過(guò)配制依數(shù)性較高的汲取液(如冊(cè)14!10)3等)，利用其與綜合化工廢水的高滲透壓差，實(shí)現(xiàn)綜合化工廢水高效濃縮的同時(shí)，可回收大量水資源；
[0037]2.采用的FO膜具有膜通量大，濃差極化現(xiàn)象少的特性，可保障滲透功能的順利實(shí)現(xiàn)；
[0038]3.采用的母液焚燒爐為通用設(shè)備，專門處理高濃度有機(jī)廢液，利用高溫(850-1100C )熱解，可充分分解廢液中的有機(jī)物和含氯、苯、酚類的有害化合物，并具有以下特點(diǎn):
[0039](I)微負(fù)壓設(shè)計(jì)，燃燒安全性高，控制程序中設(shè)有爐內(nèi)點(diǎn)火前不排除易燃易爆氣體就不能點(diǎn)火的功能，以防氣爆；
[0040](2)自動(dòng)化程度高，全方位在線檢測(cè)控制，燃燒穩(wěn)定。
[0041](3)采用霧化噴槍，噴出極細(xì)微的顆粒，保證在爐內(nèi)空中氣化，氧化分解，不會(huì)滴落。
[0042](4)采用切線燃燒霧化裝置內(nèi)部混合式二流體霧化器，其混合程度，霧化效果燃燒速度極高，過(guò)剩空氣低，可節(jié)約大量燃料。
[0043](5)渦流效果好，燃燒滯留時(shí)間達(dá)2秒以上，燃燒無(wú)死角。
[0044](6)低氮燃燒技術(shù)，無(wú)煙無(wú)臭，無(wú)有害氣體，可同時(shí)焚燒有機(jī)廢氣及少量固體。
[0045](7)配套完善合理的尾氣處理凈化裝置，保證環(huán)保排放達(dá)標(biāo)。
[0046]4.采用的滲透能量利用裝置可將系統(tǒng)產(chǎn)生的滲透能轉(zhuǎn)化為電能，從而降低廢水處理成本；
[0047]5.通過(guò)自動(dòng)化儀器儀表使運(yùn)行過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聯(lián)鎖控制，便于根據(jù)不同進(jìn)水條件調(diào)整運(yùn)行方式；
[0048]6.模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)綜合化工廢水實(shí)際濃度和其他實(shí)施條件，自由組合，具有較強(qiáng)的靈活性。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0049]圖1是本實(shí)用新型節(jié)能綜合化工廢水處理系統(tǒng)的流程示意圖。
[0050]圖中:1、進(jìn)水電動(dòng)閥門，2、FO膜密閉交換箱，3、綜合化工廢水?dāng)嚢杵鳎?、汲取液攪拌器，5、膜機(jī)架，6、膜元件，7、綜合化工廢水COD在線監(jiān)測(cè)儀，8、汲取液離子濃度計(jì)，9、溫度調(diào)節(jié)裝置，10、汲取液出口壓力表，11、汲取液出口電動(dòng)閥門，12、汲取液循環(huán)泵，13、汲取液交換箱，14、交換箱壓力表，15、交換箱電動(dòng)閥門，16、密閉轉(zhuǎn)子箱，17、渦輪機(jī)葉輪，18、渦輪發(fā)電機(jī)組，19、汲取液中間箱，20、中間箱電動(dòng)排氣閥，21、汲取液多效蒸發(fā)器，22、中間箱溢流管，23、汲取液溶解箱，24、溶解箱攪拌器，25、溶解箱離子濃度計(jì)，26、補(bǔ)償箱進(jìn)口電動(dòng)閥門，27、汲取液補(bǔ)償箱，28、補(bǔ)償箱離子濃度計(jì)，29、溶藥出口電動(dòng)閥門，30、溶藥箱，31、溶藥攪拌器，32、汲取液離子濃度計(jì)，33、洗氣裝置，34、清水箱，35、清水泵，36、第一級(jí)超越管電動(dòng)閥門，37、排液電動(dòng)閥門，38、第二級(jí)超越管電動(dòng)閥門，39、母液焚燒爐進(jìn)口電動(dòng)閥門，40、母液焚燒爐，41、汲取液補(bǔ)償泵，42、汲取液補(bǔ)償電動(dòng)閥門，43、交換箱超越管電動(dòng)閥門，44、自來(lái)水管道，45、交換箱電動(dòng)排氣閥，46、轉(zhuǎn)子箱電動(dòng)排氣閥，47、轉(zhuǎn)子箱進(jìn)水電動(dòng)閥門，48、折流擋板，49、助燃燃料燃燒器，50、尾氣凈化裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0051]本實(shí)用新型的高效節(jié)能綜合化工廢水處理系統(tǒng)主要包括正滲透膜濃縮裝置、母液焚燒爐40和滲透能量利用裝置，各個(gè)裝置通過(guò)管路依次連接。各裝置的具體結(jié)構(gòu)如圖1所不O
[0052]正滲透膜濃縮裝置，包括至少一級(jí)FO膜密閉交換箱2 (圖1中設(shè)有3級(jí))、汲取液回收利用裝置和清水回收裝置。
[0053]單級(jí)FO膜密閉交換箱2的內(nèi)部中間設(shè)置有膜機(jī)架5，膜機(jī)架5內(nèi)設(shè)置有膜元件6。膜機(jī)架5將FO膜密閉交換箱2分為左側(cè)母液區(qū)(綜合化工廢水區(qū))和右側(cè)汲取液區(qū)兩部分，兩區(qū)為完全獨(dú)立區(qū)域，僅可通過(guò)膜元件6進(jìn)行傳質(zhì)。母液區(qū)的上部設(shè)置有綜合化工廢水進(jìn)水管，該進(jìn)水管上設(shè)置有進(jìn)水電動(dòng)閥門1，母液區(qū)內(nèi)設(shè)置有綜合化工廢水?dāng)嚢杵?、綜合化工廢水COD在線監(jiān)測(cè)儀7和溫度調(diào)節(jié)裝置9 (設(shè)置在母液區(qū)底部)，溫度調(diào)節(jié)裝置9可以是電驅(qū)動(dòng)，也可以是交換器。汲取液區(qū)內(nèi)設(shè)置有汲取液攪拌器4、汲取液離子濃度計(jì)8和加熱器(設(shè)置在汲取液區(qū)底部)，汲取液區(qū)的外部設(shè)置有連接其上部和下部的汲取液循環(huán)管，汲取液循環(huán)管上設(shè)置有汲取液循環(huán)泵12，通過(guò)汲取液循環(huán)泵12將汲取液在汲取液區(qū)上部和下部形成循環(huán)，加快傳質(zhì)。
[0054]上一級(jí)FO膜密閉交換箱2中母液區(qū)的底部通過(guò)排液管與下一級(jí)FO膜密閉交換箱中母液區(qū)的上部連接，排液管上設(shè)置有排液電動(dòng)閥門37，同時(shí)每一級(jí)FO膜密閉交換箱中濃縮液區(qū)的底部均通過(guò)超越管與母液焚燒爐40連接，超越管上設(shè)置電動(dòng)閥門(如圖1中的第一級(jí)超越管電動(dòng)閥門36和第二級(jí)超越管電動(dòng)閥門38)，超越管通過(guò)母液焚燒爐進(jìn)口電動(dòng)閥門39與母液焚燒爐40連接。母液焚燒爐40上配套有助燃燃料(天然氣、柴油或焦?fàn)t煤氣等)燃燒器49和尾氣凈化裝置50。每一級(jí)FO膜密閉交換箱中汲取液區(qū)的上部分別通過(guò)汲取液輸送管與密閉汲取液交換箱13連接，各自的汲取液輸送管上均設(shè)置有汲取液出口壓力表10和汲取液出口電動(dòng)閥門11。每一級(jí)FO膜密閉交換箱中吸取液區(qū)的底部均設(shè)置有汲取液補(bǔ)償電動(dòng)閥門42，且與汲取液補(bǔ)償箱27之間通過(guò)汲取液補(bǔ)償管連接，汲取液補(bǔ)償管上連接有汲取液補(bǔ)償泵41，汲取液補(bǔ)償箱27上設(shè)置有補(bǔ)償箱離子濃度計(jì)28。
[0055]汲取液回收利用裝置包括汲取液交換箱13、汲取液中間箱19、汲取液多效蒸發(fā)器21、汲取液溶解箱23、汲取液補(bǔ)償箱27和溶藥箱30，汲取液交換箱13、汲取液中間箱19、汲取液多效蒸發(fā)器21、汲取液溶解箱23和汲取液補(bǔ)償箱27均是密閉的。汲取液交換箱13是密閉的，其上部設(shè)置有交換箱壓力表14、交換箱電動(dòng)閥門15和交換箱電動(dòng)排氣閥45，并通過(guò)交換箱電動(dòng)閥門15與汲取液中間箱19的上部連接；汲取液交換箱13的底部通過(guò)交換箱超越管電動(dòng)閥門43與汲取液中間箱19的底部連接。汲取液中間箱19內(nèi)部設(shè)置有折流擋板48，其上部設(shè)置有中間箱電動(dòng)排氣閥20。汲取液中間箱19與汲取液多效蒸發(fā)器21下部連接，且上部連接有中間箱溢流管22。汲取液溶解箱23與汲取液多效蒸發(fā)器21連接，汲取液溶解箱23內(nèi)設(shè)置有溶解箱攪拌器24和溶解箱離子濃度計(jì)25，汲取液溶解箱23底部連接有洗氣裝置33 (洗氣塔)。汲取液補(bǔ)償箱27的底部通過(guò)補(bǔ)償箱進(jìn)口電動(dòng)閥門26與汲取液溶解箱23的底部連接，汲取液補(bǔ)償箱27內(nèi)設(shè)置有補(bǔ)償箱離子濃度計(jì)28。溶藥箱30的底部通過(guò)溶藥出口電動(dòng)閥門29與汲取液補(bǔ)償箱27的底部連接，溶藥箱30與自來(lái)水管道44連接，且其內(nèi)設(shè)置有溶藥攪拌器31和汲取液離子濃度計(jì)32。多效蒸發(fā)器為通用設(shè)備。
[0056]清水裝置包括清水箱34、清水泵35和清水管，清水箱34與汲取液多效蒸發(fā)器21連接，清水管與清水箱34連接，清水泵35連接在清水管上。清水管可通過(guò)閥門與溶藥箱30連接，以對(duì)汲取液多效蒸發(fā)器21產(chǎn)生的清水進(jìn)行利用。
[0057]滲透能量利用裝置，包括密閉的轉(zhuǎn)子箱16和渦輪發(fā)電機(jī)組18，轉(zhuǎn)子箱16內(nèi)設(shè)置有渦輪機(jī)葉輪17，渦輪機(jī)葉輪17與渦輪發(fā)電機(jī)組18連接，轉(zhuǎn)子箱16的底部設(shè)置有轉(zhuǎn)子箱電動(dòng)排氣閥46。轉(zhuǎn)子箱16通過(guò)轉(zhuǎn)子箱進(jìn)水電動(dòng)閥門47與汲取液交換箱13連接，同時(shí)也與汲取液中間箱19連接。
[0058]上述系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，如下所述。
[0059]運(yùn)行前，首先確定以下幾項(xiàng)重要參數(shù):
[0060]1、處理前綜合化工廢水的滲透壓(綜合化工廢水)
[0061]首先對(duì)處理前綜合化工廢水進(jìn)行檢測(cè)分析，計(jì)算其中的滲透物質(zhì)的量濃度(溶液中的離子態(tài)物質(zhì)的量分子態(tài)物質(zhì)的量之和MS1，以mol.!/1計(jì))，采用范托夫(van’t Hoff)公式計(jì)算得出處理前綜合化工廢水的滲透壓(綜合化工廢水):
[0062]Ji (綜合化工廢水)=cbRT ^ S1RT
[0063]其中:(綜合化工廢水)為處理前綜合化工廢水的滲透壓；
[0064]對(duì)電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，(^是IL溶液中能產(chǎn)生滲透效應(yīng)的溶質(zhì)分子與離子總物質(zhì)的量，此處cB~ S i，稱為滲透物質(zhì)的量濃度；
[0065]R為氣體常數(shù)；
[0066]T為絕對(duì)溫度。
[0067]運(yùn)行過(guò)程中各級(jí)FO膜密閉交換箱母液區(qū)(或稱濃縮液區(qū))的滲透物質(zhì)的量濃度按其上設(shè)置的廢水COD在線監(jiān)測(cè)儀顯示數(shù)據(jù)近似折算；
[0068]2、第一級(jí)FO膜密閉交換箱汲取液的離子濃度J1
[0069]按照所需滲透壓差(Λ ，由是否用于發(fā)電等實(shí)際需求決定)，采用范托夫(van’tHoff)公式= cBRT計(jì)算得出所需第一級(jí)FO膜密閉交換箱汲取液的離子濃度J1:
[0070]J1^ cB= JT (汲取液)/RT
[0071]Ji (汲取液)=π (綜合化工廢水)+Λ JT
[0072]JT (綜合化工廢水)?S1RT
[0073]其中，(汲取液)為汲取液的滲透壓，(綜合化工廢水)為綜合化工廢水的滲透壓；
[0074]對(duì)電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，(^是IL溶液中能產(chǎn)生滲透效應(yīng)的溶質(zhì)分子與離子總物質(zhì)的量，此處cB~ J i，稱為滲透物質(zhì)的量濃度；
[0075]R為理想氣體常數(shù)；
[0076]T為絕對(duì)溫度。
[0077]運(yùn)行過(guò)程中各級(jí)FO膜密閉交換箱汲取液區(qū)的滲透物質(zhì)的量濃度按其上設(shè)置的廢水離子濃度計(jì)顯示數(shù)據(jù)近似計(jì)算；
[0078]為提高效率，一般采用接近飽和濃度的汲取液。
[0079]3、FO膜密閉交換箱的級(jí)數(shù)η (串聯(lián)數(shù)量)
[0080]以汲取液的離子濃度J1為常溫常壓條件下汲取液溶質(zhì)的飽和濃度為例，其滲透壓為定值π (汲取液)飽和；
[0081]由于攪拌器和循環(huán)泵的作用，同一級(jí)FO膜密閉交換箱的母液(或稱濃縮液)濃度和汲取液濃度可以認(rèn)為是均一的；
[0082]系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，隨著母液(或稱濃縮液)的不斷濃縮，不同級(jí)FO膜密閉交換箱的母液區(qū)滲透物質(zhì)的量濃度會(huì)越來(lái)越高，且sn+1> S n(Sn為第η級(jí)FO膜密閉交換箱的母液中滲透物質(zhì)的量濃度，η為FO膜密閉交換箱的級(jí)數(shù))，其與汲取液的滲透壓差Λ Ji也會(huì)逐漸減小，理論上，當(dāng)Sn接近母液溶質(zhì)的飽和濃度、接近汲取液離子濃度Jl以及等于汲取液離子濃度Jl時(shí)，F(xiàn)O膜兩側(cè)的母液和汲取液已不存在滲透壓差Λ Ji，此時(shí)FO膜密閉交換箱的級(jí)數(shù)為η的最大數(shù)值。
[0083]滲透壓差Λ JT的減小會(huì)影響膜通量和滲透效率，用于發(fā)電時(shí)還會(huì)影響發(fā)電機(jī)的工作，為此，通常根據(jù)膜通量、滲透效率以及發(fā)電機(jī)葉輪所需壓力等實(shí)際因素，綜合確定FO膜密閉交換箱的級(jí)數(shù)η。
[0084]4、每級(jí)FO膜密閉交換箱的個(gè)數(shù)i (并聯(lián)數(shù)量)
[0085]每級(jí)FO膜密閉交換箱的個(gè)數(shù)i由以下公式估算:
[0086]i = Q/(Q，.S)。
[0087]其中:Q為廢水處理規(guī)模(m3.S—1);
[0088]Q’ 為 FO 膜通量(m3.S^1.πΓ2)；
[0089]S為單個(gè)FO膜密閉交換箱的有效正滲透膜面積(m2)。
[0090]確定了上述重要參數(shù)，意味著確定了系統(tǒng)的配置。
[0091]開啟自來(lái)水管道44，使溶藥箱30中加入自來(lái)水，并向溶藥箱30內(nèi)倒入液體汲取液溶液(滲透物質(zhì)的量濃度為J。，J0> J:，市場(chǎng)采購(gòu))或固體汲取液溶質(zhì)粉末(市場(chǎng)采購(gòu))，通過(guò)溶藥攪拌器31攪拌，配制離子濃度為^的汲取液，通過(guò)汲取液離子濃度計(jì)32檢測(cè)配制的汲取液離子濃度。開啟溶藥出口電動(dòng)閥門29，使汲取液流入汲取液補(bǔ)償箱27，然后依次開啟第一級(jí)的汲取液補(bǔ)償電動(dòng)閥門42和汲取液補(bǔ)償泵41，使汲取液充滿第一級(jí)FO膜密閉交換箱2，然后依次關(guān)閉汲取液補(bǔ)償泵41、第一級(jí)的汲取液補(bǔ)償電動(dòng)閥門42、溶藥出口電動(dòng)閥門29和溶藥攪拌器31，同時(shí)檢查確定其余電動(dòng)閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，各排氣閥處于開啟狀態(tài)，最終做好系統(tǒng)運(yùn)行前的處理準(zhǔn)備工作。
[0092]上述工作做完后，開啟綜合化工廢水進(jìn)水電動(dòng)閥門1，綜合化工廢水流入第一級(jí)FO膜密閉交換箱2的母液區(qū)，由于膜元件6—側(cè)汲取液區(qū)的離子濃度(J1)大于母液區(qū)的滲透物質(zhì)的量濃度(S1)形成的滲透壓差(Λ JO，使母液區(qū)綜合化工廢水中的水分子透過(guò)膜元件6自由傳至汲取液區(qū)，由于汲取液區(qū)為密閉結(jié)構(gòu)，稀釋后體積增大的汲取液會(huì)通過(guò)汲取液補(bǔ)償管進(jìn)入密閉的汲取液交換箱13。汲取液交換箱13充滿后，關(guān)閉交換箱電動(dòng)排氣閥45。如需利用汲取液進(jìn)行發(fā)電，則關(guān)閉交換箱超越管電動(dòng)閥門43，開啟轉(zhuǎn)子箱進(jìn)水電動(dòng)閥門47，稀釋后的稀汲取液(離子濃度為Λ’，Λ’< J1)進(jìn)入密閉轉(zhuǎn)子箱16，推動(dòng)渦輪機(jī)葉輪17做功，通過(guò)渦輪發(fā)電機(jī)組18輸出電能，發(fā)電后的稀汲取液進(jìn)入汲取液中間箱19。如無(wú)需發(fā)電，則關(guān)閉轉(zhuǎn)子箱進(jìn)水電動(dòng)閥門47，開啟交換箱超越管電動(dòng)閥門43，使稀汲取液進(jìn)入汲取液中間箱19，然后進(jìn)入汲取液多效蒸發(fā)器21。通過(guò)多效蒸發(fā)器21，實(shí)現(xiàn)汲取液溶質(zhì)(一般為氣體)和水(溶劑)的分離，其中的溶質(zhì)進(jìn)入汲取液溶解箱23，開啟溶解箱攪拌器24，利用溶解箱離子濃度計(jì)25控制溶液濃度，實(shí)現(xiàn)汲取液溶質(zhì)的回收和再利用；多余的水進(jìn)入清水箱34，由清水泵35輸送至溶藥箱30或回用于廠區(qū)其它用水設(shè)置，實(shí)現(xiàn)水資源的回收利用。
[0093]濃縮后的綜合化工廢水逐級(jí)通過(guò)排液電動(dòng)閥門37進(jìn)入下一級(jí)的FO膜密閉交換箱，按上述流程運(yùn)行。每級(jí)FO膜密閉交換箱利用其底部的溫度調(diào)節(jié)裝置9，合理控制綜合化工廢水的溫度，使其濃度達(dá)到該溫度下的飽和濃度。最后無(wú)法再濃縮或根據(jù)需要無(wú)需進(jìn)一步濃縮(一般COD在600000mg/L以上時(shí))的母液進(jìn)入母液焚燒爐40進(jìn)行焚燒處理。
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)能綜合化工廢水處理系統(tǒng)，包括正滲透膜濃縮裝置和母液焚燒爐，其特征是:正滲透膜濃縮裝置包括FO膜密閉交換箱、汲取液回收利用裝置和清水回收裝置，F(xiàn)O膜密閉交換箱至少設(shè)置一級(jí)，汲取液回收利用裝置與各級(jí)FO膜密閉交換箱分別通過(guò)電動(dòng)閥門連接，清水回收裝置與汲取液回收利用裝置連接，各級(jí)FO膜密閉交換箱依次通過(guò)排液電動(dòng)閥門連接，且均通過(guò)超越電動(dòng)閥門與母液焚燒爐連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能綜合化工廢水處理系統(tǒng)，其特征是:所述FO膜密閉交換箱的內(nèi)部設(shè)置膜元件，膜元件將FO膜密閉交換箱內(nèi)部分為母液區(qū)和汲取液區(qū)，母液區(qū)的上部設(shè)置有進(jìn)水管，該進(jìn)水管上設(shè)置有進(jìn)水電動(dòng)閥門；上一級(jí)FO膜密閉交換箱中母液區(qū)的底部通過(guò)排液電動(dòng)閥門與下一級(jí)FO膜密閉交換箱中母液區(qū)的上部連接，同時(shí)每一級(jí)FO膜密閉交換箱中母液區(qū)的底部均通過(guò)超越電動(dòng)閥門與母液焚燒爐連接；每一級(jí)FO膜密閉交換箱中汲取液區(qū)的上部分別通過(guò)汲取液輸送管與汲取液回收利用裝置中的汲取液交換箱連接，各自的汲取液輸送管上均設(shè)置有汲取液出口電動(dòng)閥門?’每一級(jí)FO膜密閉交換箱中汲取液區(qū)的底部均設(shè)置有汲取液補(bǔ)償電動(dòng)閥門，且與汲取液回收利用裝置中的汲取液補(bǔ)償箱之間通過(guò)汲取液補(bǔ)償管連接，汲取液補(bǔ)償管上連接有汲取液補(bǔ)償泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)能綜合化工廢水處理系統(tǒng)，其特征是:所述汲取液區(qū)的外部設(shè)置有連接汲取液區(qū)上部和下部的汲取液循環(huán)管，汲取液循環(huán)管上設(shè)置有汲取液循環(huán)栗O
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)能綜合化工廢水處理系統(tǒng)，其特征是:所述母液區(qū)和汲取液區(qū)內(nèi)均設(shè)置有攪拌器和溫度調(diào)節(jié)裝置；母液區(qū)設(shè)置有COD在線監(jiān)測(cè)儀，汲取液區(qū)設(shè)置有離子濃度計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能綜合化工廢水處理系統(tǒng)，其特征是:所述汲取液回收利用裝置包括汲取液交換箱、汲取液中間箱、汲取液多效蒸發(fā)器、汲取液溶解箱、汲取液補(bǔ)償箱和溶藥箱，汲取液交換箱上部設(shè)置有交換箱電動(dòng)閥門和交換箱電動(dòng)排氣閥，并通過(guò)交換箱電動(dòng)閥門與汲取液中間箱連接；汲取液交換箱的底部通過(guò)交換箱超越管電動(dòng)閥門與汲取液中間箱連接；汲取液中間箱上部設(shè)置有中間箱電動(dòng)排氣閥，汲取液中間箱與汲取液多效蒸發(fā)器連接；汲取液溶解箱與汲取液多效蒸發(fā)器連接；汲取液補(bǔ)償箱的底部通過(guò)補(bǔ)償箱進(jìn)口電動(dòng)閥門與汲取液溶解箱的底部連接；溶藥箱的底部通過(guò)溶藥出口電動(dòng)閥門與汲取液補(bǔ)償箱的底部連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的節(jié)能綜合化工廢水處理系統(tǒng)，其特征是:所述汲取液溶解箱和溶藥箱內(nèi)均設(shè)置有攪拌器和離子濃度計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的節(jié)能綜合化工廢水處理系統(tǒng)，其特征是:所述汲取液補(bǔ)償箱內(nèi)設(shè)置有尚子濃度計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能綜合化工廢水處理系統(tǒng)，其特征是:所述清水裝置包括清水箱、清水泵和清水管，清水箱與汲取液多效蒸發(fā)器連接，清水管與清水箱連接，清水泵連接在清水管上，清水管與溶藥箱連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能綜合化工廢水處理系統(tǒng)，其特征是:還包括滲透能量利用裝置，該裝置包括密閉的轉(zhuǎn)子箱和渦輪發(fā)電機(jī)組，轉(zhuǎn)子箱內(nèi)設(shè)置有渦輪機(jī)葉輪，渦輪機(jī)葉輪與渦輪發(fā)電機(jī)組連接，轉(zhuǎn)子箱的底部設(shè)置有轉(zhuǎn)子箱電動(dòng)排氣閥，轉(zhuǎn)子箱通過(guò)轉(zhuǎn)子箱進(jìn)水電動(dòng)閥門與汲取液交換箱連接，同時(shí)轉(zhuǎn)子箱也與汲取液中間箱連接。
【文檔編號(hào)】F23G7/04GK204237602SQ201420739813
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】郝春紅, 楊淑英, 陳華東, 孟慶海, 杜鵬, 馬濤 申請(qǐng)人:山東省環(huán)科院環(huán)境工程有限公司