一種高效節(jié)能的污水處理方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對(duì)工業(yè)污水，特別是一種對(duì)生活或工業(yè)高鹽廢水以及造紙行業(yè)黑液廢水進(jìn)行無(wú)害化處理、并能充分利用處理過程中的熱能，并可對(duì)水資源和其它工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行重復(fù)利用的方法及裝置。本發(fā)明的方法采用了機(jī)械強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)的方法，在將待處理的污水預(yù)熱到設(shè)定溫度后送入MVR蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，分別得到濃縮的液體和二次蒸汽，待MVR蒸發(fā)器中的濃縮液濃度達(dá)到預(yù)定值后得到被處理液，被處理液引入強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器進(jìn)行再蒸發(fā)濃縮，使?jié)饪s液體進(jìn)一步濃縮后分別得到再濃縮的污水和二次蒸汽，強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器中的二次蒸汽形成的輕污冷凝水送至輕污冷凝水槽直接回用。本發(fā)明的裝置中包括:依次相互用管路串聯(lián)連通的預(yù)熱器、MVR、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，與前述的各預(yù)熱器、蒸發(fā)器、加熱器、蒸發(fā)室分別用管路連通的冷凝水罐，MVR的蒸汽壓縮機(jī)，以及設(shè)置于MVR、各冷凝水罐、加熱室管路上的栗與閥門及控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水是人類生存和發(fā)展不可缺少的自然資源，是生命起源的搖籃，是任何其他物質(zhì)所不可替代的物質(zhì)基礎(chǔ)。我國(guó)是一個(gè)多干旱、缺水嚴(yán)重的國(guó)家，近年來(lái)隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)于水資源的需求量不斷加大，粗放型經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式又忽視了中國(guó)水資源短缺的事實(shí)，另外環(huán)境污染情況不僅沒有得到根本治理，反而有逐步加重的趨勢(shì)。因此水資源緊缺矛盾和環(huán)境污染壓力在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)將更加凸顯。將工業(yè)污水采取適當(dāng)措施治理后循環(huán)利用，是改善生存環(huán)境、解決用水困難的一種有效手段，可以采用的方法有很多，但就目前而言，投資和運(yùn)行成本最低、技術(shù)水平最高、治理效果最為顯著的方法還是采用蒸餾法。傳統(tǒng)治理污水的蒸餾法采用多級(jí)蒸發(fā)器串聯(lián)的方式，由于其具備操作方式簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠平穩(wěn)等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行過程當(dāng)中需要采用燃煤鍋爐提供大量動(dòng)力蒸汽，煤炭在燃燒前要進(jìn)行脫硫處理，燃燒過程中造成粉塵二次污染，排放出數(shù)倍于燃煤量的二氧化碳，造成地球溫室氣體效應(yīng)。其中I效蒸發(fā)器使用鍋爐產(chǎn)生的新鮮蒸汽作為加熱熱源，其后的各效蒸發(fā)器依次利用上一效蒸發(fā)器所產(chǎn)生的二次蒸汽作為加熱熱源，末效二次蒸汽進(jìn)入冷凝器冷凝成蒸餾水，完成整個(gè)蒸發(fā)過程。用于冷凝末效二次蒸汽的工業(yè)清水用量和配備設(shè)備數(shù)量很多，且將很大一部分熱量白白浪費(fèi)，不能得到有效循環(huán)利用，這樣就造成設(shè)備能耗較高，運(yùn)行成本加大和環(huán)境污染等問題。
[0003]同時(shí)，為了降低能耗，提高熱能利用效率，傳統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)大多數(shù)情況下都采用多效蒸發(fā)器的組合方式，這樣便使得整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量繁多、占用場(chǎng)地增加、控制系統(tǒng)復(fù)雜。而多效蒸發(fā)器系統(tǒng)當(dāng)蒸發(fā)器效數(shù)增加到一定程度時(shí)，由于有效溫差減小，溫度損失增多，蒸發(fā)強(qiáng)度下降，每增加一效蒸發(fā)器都要付出極大的設(shè)備投入，而節(jié)能效果卻不再有明顯的改善，所以目前基本上蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)器效數(shù)都在五至七效之間，在傳統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)上進(jìn)一步提高能源利用效率的目標(biāo)陷入技術(shù)瓶頸，在目前形勢(shì)下，節(jié)能降耗指標(biāo)無(wú)法完成。
[0004]近年來(lái)MVR蒸發(fā)器作為一種新型的蒸發(fā)設(shè)備，由于其對(duì)傳統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)工藝、原理和方式進(jìn)行了徹底的改變，充分減少了系統(tǒng)中的各種熱量損失、利用了各種有效熱能，采取機(jī)械做功而獲得高品質(zhì)熱源，并且在正常運(yùn)行中無(wú)需再使用燃煤鍋爐提供蒸汽，改變?yōu)槭褂秒娏Φ惹鍧嵞茉矗哂忻黠@的節(jié)能降耗效果、設(shè)備集成化程度高、占地面積大大減小、自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資成本低等傳統(tǒng)蒸發(fā)設(shè)備所不具備的優(yōu)勢(shì)，因此在不同行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。例如中國(guó)發(fā)明專利201410271604X公開的一種染料中間體對(duì)位酯生產(chǎn)廢水的處理方法、中國(guó)發(fā)明專利2011102333975公開的一種處理高鹽高濃工業(yè)廢水以廢治廢的方法、中國(guó)實(shí)用新型專利公開的一種廢水處理系統(tǒng)均采用了 MVR蒸發(fā)設(shè)備。
[0005]但是在實(shí)際使用過程當(dāng)中，其本身固有的一些缺點(diǎn)也凸顯出來(lái)，主要變現(xiàn)為:
一、MVR蒸發(fā)器只適合于低濃度、低粘度的溶液蒸發(fā)，當(dāng)被蒸發(fā)溶液濃度達(dá)到一定程度時(shí)，由于其粘度增大、流動(dòng)性變差，將會(huì)在換熱元件表面形成水垢，溶液中的固形物不斷附著其上，換熱效率急劇下降，阻斷了換熱，蒸發(fā)難以持續(xù)進(jìn)行。因此，其應(yīng)用領(lǐng)域一般為低濃度大蒸發(fā)水量的情況，對(duì)于較高濃度和粘度的溶液蒸發(fā)則無(wú)能為力。但是實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，為了達(dá)到某種特定的工藝需要或?qū)崿F(xiàn)某種特殊品質(zhì)的物料條件，則需要將待處理溶液濃縮到具有高濃度的狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)既定的工藝目標(biāo)，降低綜合應(yīng)用成本。其實(shí)，在此條件和狀態(tài)之下，系統(tǒng)需要的能量消耗并不多，相反，所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和工藝條件十分可觀，但是，MVR蒸發(fā)系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)提濃目標(biāo)。
[0006]二、盡管MVR蒸發(fā)器中可以設(shè)置自汽提裝置，將蒸發(fā)所獲得的二次蒸餾冷凝水以輕污冷凝水和重污冷凝水的形式分別排出，通常情況下輕污冷凝水罐COD含量在350mg/L以下，達(dá)到工業(yè)用水的使用標(biāo)準(zhǔn)，可以直接回流程使用；但是重污冷凝水COD含量一般都在4000mg/L甚至更高，達(dá)不到工業(yè)用水使用標(biāo)準(zhǔn)，依靠MVR自身蒸發(fā)系統(tǒng)無(wú)法對(duì)其進(jìn)行下一步處理，不能實(shí)現(xiàn)處理后全部回用和零排放要求。
[0007]因此，MVR蒸發(fā)系統(tǒng)是一個(gè)蒸發(fā)單元，其所適應(yīng)的被蒸發(fā)溶液為低濃度、低粘度，在實(shí)際使用過程當(dāng)中工藝的適應(yīng)性不高，無(wú)法獨(dú)立完成工廠需要。
[0008]在傳統(tǒng)多效蒸發(fā)系統(tǒng)中，一般廣泛采用汽提塔來(lái)處理不合格的重污冷凝水，進(jìn)入汽提塔處理重污冷凝水的動(dòng)力源為鍋爐新鮮蒸汽，經(jīng)過汽提塔的蒸汽被一些不凝性氣體和有機(jī)物污染，需要在某效蒸發(fā)器內(nèi)單獨(dú)設(shè)立一組換熱系統(tǒng)來(lái)應(yīng)用汽提塔的蒸汽并形成持續(xù)工作的系統(tǒng)動(dòng)力。由于傳統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)備效數(shù)多，工藝延伸范圍廣，由汽提塔排出蒸汽的換熱元件系統(tǒng)可以利用系統(tǒng)本身的工藝條件得到處理和應(yīng)用。但是，目前MVR蒸發(fā)系統(tǒng)是一個(gè)單一的蒸發(fā)單元，不具備處理汽提塔排出蒸汽的工藝條件，使得MVR蒸發(fā)系統(tǒng)和汽提系統(tǒng)不能得到有機(jī)的組合。
[0009]同時(shí)，利用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器能達(dá)到抗鹽析、抗結(jié)垢的特點(diǎn)，可以將廢液濃縮成為可以分離或燃燒處理的狀態(tài)。但是，往往強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)自成多級(jí)蒸發(fā)系統(tǒng)，利用前后的層級(jí)關(guān)系和末端真空系統(tǒng)進(jìn)行工作，難以和MVR蒸發(fā)系統(tǒng)在溫度、壓力和能量平衡方面得到有機(jī)組合和匹配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供一種可克服現(xiàn)有技術(shù)不足，將汽提系統(tǒng)、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)和MVR系統(tǒng)有機(jī)組合，發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)、采用蒸發(fā)處理方式進(jìn)行污水處理的方法及裝置。
[0011]本發(fā)明的這種污水處理方法是:首先將待處理的污水預(yù)熱到設(shè)定溫度后送入MVR蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，分別得到濃縮的液體和二次蒸汽，待MVR蒸發(fā)器中的濃縮液濃度達(dá)到預(yù)定值后得到被處理液，被處理液引入強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器進(jìn)行再蒸發(fā)濃縮，使?jié)饪s液體進(jìn)一步濃縮后分別得到再濃縮的污水和二次蒸汽，強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器中的二次蒸汽形成的輕污冷凝水送至輕污冷凝水槽直接回用，本發(fā)明中MVR經(jīng)蒸汽壓縮機(jī)升溫加壓后的蒸汽在MVR蒸發(fā)器中形成輕污冷凝水，該輕污冷凝水從MVR蒸發(fā)器換熱元件中引出并用做加熱待處理污水的換熱熱源后直接返回使用，剩余汽體進(jìn)行蒸汽汽提，形成重污水與不凝氣的混合物，不凝氣的混合物經(jīng)再次冷凝后形成重污水待進(jìn)一步處理；被處理液至少進(jìn)行一效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)處理，得到的工藝要求的最終濃縮液體，被處理液經(jīng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)處理產(chǎn)生的二次蒸汽作為動(dòng)力介質(zhì)進(jìn)行液體汽提；經(jīng)液體汽提后排出的二次蒸汽經(jīng)蒸汽汽提得到重污凝水與蒸汽汽提形成重污水混合后進(jìn)入液體汽提。
[0012]本發(fā)明的污水處理方法中最好采用二效以上強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)處理，其中I效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)熱源采用新鮮蒸汽，前一效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)處理產(chǎn)生的二次蒸汽用作后一效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)的蒸發(fā)熱源，最終一效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)處理產(chǎn)生的二次蒸汽用作液體汽提的動(dòng)力介質(zhì)。
[0013]本發(fā)明的污水處理裝置，包括:依次相互用管路串聯(lián)連通的預(yù)熱器、MVR、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，與前述的各預(yù)熱器、蒸發(fā)器、加熱器、蒸發(fā)室分別用管路連通的冷凝水罐，MVR的蒸汽壓縮機(jī)，以及設(shè)置于MVR、各冷凝水罐、加熱室管