本發(fā)明涉及一種工業(yè)有機廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用以處理高含鹽高濃度工業(yè)有機廢水的裝置及廢水處理方法。

背景技術(shù)：

水污染是一個我國目前需要著手解決的重要問題。解決水污染問題首先就應(yīng)該解決污染的源頭，即污水的產(chǎn)生與排放，而工廠產(chǎn)生的中高濃度有機廢水是水污染的主要來源之一。中高濃度有機廢水的污染物成分復(fù)雜、生物毒性大、COD高、鹽度高、顏色深、味道重，處理十分困難。目前主要的處理方法有：焚燒法、超臨界氧化法及催化濕式氧化法（簡稱“CWAO”）等，其中焚燒法與超臨界氧化法雖然可以處理COD含量超過10萬mg/L的廢水，但是存在處理成本高、占地面積大、易對環(huán)境造成二次污染等缺點；而催化濕式氧化法（簡稱“CWAO”）雖然已比較成熟，但仍存在無法處理COD高于5萬mg/L廢水的缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可以直接且高效地處理高含鹽高濃度有機廢水、在廢水處理過程中無二次污染且能有效回收利用能量的富產(chǎn)蒸汽型高含鹽高濃度廢水處理裝置及廢水處理方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：所述的富產(chǎn)蒸汽型高含鹽高濃度廢水處理裝置，包括用以儲存廢水的廢水儲槽、儲水包、蒸汽包、內(nèi)部設(shè)有熱量回收裝置的均相催化反應(yīng)塔、多效蒸發(fā)器、多相催化反應(yīng)塔及生化處理系統(tǒng)，所述廢水儲槽的出水口與換熱器的換熱水進口相連通，換熱器的換熱水出口與均相催化反應(yīng)塔的進口相連通，均相催化反應(yīng)塔的出口與換熱器的進料口相連通，換熱器的出料口與多效蒸發(fā)器的進口相連通，多效蒸發(fā)器的冷凝水出口與多相催化反應(yīng)塔的進口相連通，多相催化反應(yīng)塔的出口與生化處理系統(tǒng)的進口相連通，所述均相催化反應(yīng)塔內(nèi)的熱量回收裝置的進口與均相催化反應(yīng)塔外部的儲水包相連通，所述均相催化反應(yīng)塔內(nèi)的熱量回收裝置的出口與均相催化反應(yīng)塔外部的蒸汽包相連通。

進一步地，前述的富產(chǎn)蒸汽型高含鹽高濃度廢水處理裝置，其中：所述的熱量回收裝置為U型管換熱器或盤管換熱器。

進一步地，前述的富產(chǎn)蒸汽型高含鹽高濃度廢水處理裝置，其中：熱量回收裝置位于均相催化反應(yīng)塔的上部，并且熱量回收裝置位于2/3均相催化反應(yīng)塔內(nèi)部高度以上的均相催化反應(yīng)塔內(nèi)部空間中。

進一步地，前述的富產(chǎn)蒸汽型高含鹽高濃度廢水處理裝置，其中：多效蒸發(fā)器的蒸余母液出口與換熱器的換熱水進口相連通。

一種廢水處理方法，包括如下步驟：

（1）先將廢水升溫后通入均相催化反應(yīng)塔中，使廢水與均相催化反應(yīng)塔中的均相催化劑及空氣一起進行均相催化濕式氧化反應(yīng)，生成包含均相催化劑的初道處理水；

（2）接著將步驟（1）生成的初道處理水降溫后通入多效蒸發(fā)器中進行多效蒸發(fā)，生成無色結(jié)晶鹽、冷凝水及含有均相催化劑的蒸余母液；

（3）然后將步驟（2）生成的冷凝水升溫后通入多相催化反應(yīng)塔中，使冷凝水與多相催化反應(yīng)塔中的多相催化劑與空氣一起進行多相催化濕式氧化反應(yīng)，生成二道處理水；

（4）接著將步驟（3）生成的二道處理水通入生化處理系統(tǒng)處理成符合排放標(biāo)準(zhǔn)的處理水。

所述的均相催化劑為硫酸鐵、硝酸鐵、硫酸銅、硝酸銅、硫酸錳、硝酸錳、硫酸鈷、硝酸鈷、硫酸鋅、硝酸鋅、硫酸鎳、硝酸鎳中的一種或幾種。

所述的多相催化劑為貴金屬負載型催化劑，其載體為活性炭、二氧化鈦、二氧化鋯、三氧化二鋁、二氧化硅中的一種或多種組合，其活性組分為釕、銠、鈀、銀、鉑、鈰、鑭、釹中的一種或多種。

進一步地，前述的一種廢水處理方法，其中：步驟（1）中均相催化濕式氧化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為（200~290）℃，反應(yīng)壓力為（2.5~9）MPa，液時空速為（0.5~3） h^-1，其中均相催化劑的投加量為每升廢水投加（100～1000）mg。

進一步地，前述的一種廢水處理方法，其中：步驟（2）中多效蒸發(fā)器的蒸發(fā)反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為（50～100）℃，反應(yīng)壓力為（20~65） KPa。

進一步地，前述的一種廢水處理方法，其中：步驟（3）中多相催化濕式氧化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為（150～280）℃，反應(yīng)壓力為（2.5～8） MPa，液時空速為（0.5～3 ）h^-1。

通過上述技術(shù)方案的實施，本發(fā)明廢水處理裝置的優(yōu)點是：（1）處理成本低、處理效果好、占地面積小且自動化程度高；（2）無需稀釋廢水，就可以直接處理COD含量超過10萬mg/L且高含鹽量的廢水；（3）在廢水處理過程中不存在對環(huán)境的二次污染；（4）通過反應(yīng)塔內(nèi)的熱量回收裝置，將多余的熱量轉(zhuǎn)化為蒸汽，達到了能量回收利用的目的；本發(fā)明廢水處理方法的優(yōu)點是：處理效率好，COD去除率高，COD去除率大于95.5%，在廢水處理過程中不存在對環(huán)境的二次污染，并且無需稀釋廢水，就可以直接處理COD含量超過10萬mg/L且高含鹽量的廢水。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的富產(chǎn)蒸汽型高含鹽高濃度廢水處理裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1所示，所述的富產(chǎn)蒸汽型高含鹽高濃度廢水處理裝置，包括用以儲存廢水的廢水儲槽1、儲水包2、蒸汽包3、內(nèi)部設(shè)有熱量回收裝置4的均相催化反應(yīng)塔5、多效蒸發(fā)器6、多相催化反應(yīng)塔7及生化處理系統(tǒng)8，所述廢水儲槽1的出水口與換熱器9的換熱水進口相連通，換熱器9的換熱水出口與均相催化反應(yīng)塔5的進口相連通，均相催化反應(yīng)塔5的出口與換熱器9的進料口相連通，換熱器9的出料口與多效蒸發(fā)器6的進口相連通，多效蒸發(fā)器6的冷凝水出口與多相催化反應(yīng)塔7的進口相連通，多相催化反應(yīng)塔7的出口與生化處理系統(tǒng)8的進口相連通，所述均相催化反應(yīng)塔5內(nèi)的熱量回收裝置4的進口與均相催化反應(yīng)塔5外部的儲水包2相連通，所述均相催化反應(yīng)塔5內(nèi)的熱量回收裝置4的出口與均相催化反應(yīng)塔5外部的蒸汽包3相連通；在本實施例中，所述的熱量回收裝置4為U型管換熱器或盤管換熱器；采用U型管換熱器的優(yōu)點是：管束可以自由伸縮，不會因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補償性能好，管程為雙管程，流程較長，流速較高，傳熱性能較好；承壓能力強；管束可從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜；采用盤管換熱器的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，操作敏感性較小，管子可承受較大的流體介質(zhì)壓力；在本實施例中，熱量回收裝置4位于均相催化反應(yīng)塔5的上部，并且熱量回收裝置4位于2/3均相催化反應(yīng)塔5內(nèi)部高度以上的均相催化反應(yīng)塔內(nèi)部空間中，這樣可以更好地回收能量，減少能量浪費；在本實施例中，多效蒸發(fā)器6的蒸余母液出口與換熱器9的換熱水進口相連通，由于蒸余母液中含有均相催化劑，將蒸余母液與廢水儲槽1中的廢水經(jīng)換熱器9通入均相催化反應(yīng)塔，可以實現(xiàn)均相催化劑的循環(huán)利用；

本發(fā)明廢水處理裝置的工作原理如下：

將廢水儲槽1中的高含鹽高濃度有機廢水升溫后通入均相催化反應(yīng)塔5，高含鹽高濃度有機廢水會與均相催化反應(yīng)塔5中的均相催化劑及空氣一起進行均相催化濕式氧化反應(yīng)，生成包含均相催化劑的初道處理水；均相催化反應(yīng)塔5會將反應(yīng)生成的初道處理水經(jīng)換熱器9排入多效蒸發(fā)器6中進行多效蒸發(fā)，多效蒸發(fā)器6將初道處理水多效蒸發(fā)后生成無色結(jié)晶鹽、冷凝水及含有均相催化劑的蒸余母液，其中蒸余母液經(jīng)換熱器9回流至均相催化反應(yīng)塔5回收利用，其中無色結(jié)晶鹽回收再利用，而冷凝水則通入多相催化反應(yīng)塔7，冷凝水與多相催化反應(yīng)塔7中的多相催化劑與空氣一起進行多相催化濕式氧化反應(yīng)，生成二道處理水；然后多相催化反應(yīng)塔7會將生成的二道處理水通入生化處理系統(tǒng)8，生化處理系統(tǒng)8將二道處理水處理后達標(biāo)排放；

在廢水處理裝置處理廢水的過程中，不斷將儲水包2的水通入均相催化反應(yīng)塔5中的熱量回收裝置4，儲水包2中的水在經(jīng)過熱量回收裝置4過程中會不斷吸收均相催化濕式氧化反應(yīng)所散發(fā)的熱量，當(dāng)儲水包2中的水從熱量回收裝置4中排出時，儲水包2中的水正好被加熱成蒸汽，輸出的蒸汽則進入蒸汽包3中進行儲存利用，從而實現(xiàn)對余熱的回收利用；

本發(fā)明廢水處理裝置的優(yōu)點是：（1）處理成本低、處理效果好、占地面積小且自動化程度高；（2）無需稀釋廢水，就可以直接處理COD含量超過10萬mg/L且高含鹽量的廢水；（3）在廢水處理過程中不存在對環(huán)境的二次污染，實現(xiàn)了高含鹽高濃度有機廢水處理零排放；（4）通過熱量回收裝置回收多余均相催化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，利用回收的熱量將水加熱成蒸汽進行儲存利用，實現(xiàn)了能量的回收利用。

本發(fā)明廢水處理方法實驗選用三種實際生產(chǎn)廢水，廢水1為助劑生產(chǎn)廢水，主要含有氯化鈉、溴化鉀、甲醇、苯甲酸、苯甲酸甲酯、間苯二酚及聚乙二醇等成分，TOC為32596 mg/L，pH=0.4，鹽度為16.8%；廢水2為農(nóng)藥生產(chǎn)廢水，主要含有乙基脲、甲醇、氯化鈉、硫酸鈉、溴化鈉等成分，TOC為31500mg/L，pH=6.5，鹽度為15.2%；廢水3為染料生產(chǎn)廢水，主要含有T酸、硫酸鈉、氯化鈉等成分，TOC為20940mg/L，pH=2.3，鹽度為17.2%。

實施例一

一種廢水處理方法，包括如下步驟：

（1）先將廢水1升溫后通入均相催化反應(yīng)塔中，使廢水1與均相催化反應(yīng)塔中的均相催化劑及空氣進行均相催化濕式氧化反應(yīng)，生成包含均相催化劑的初道處理水，其中均相催化濕式氧化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為260℃，反應(yīng)壓力為6.5MPa，液時空速為1 h^-1，空氣量為理論量的1.1倍，均相催化劑選用硝酸銅，硝酸銅加入量為800 ppm；

（2）接著將步驟（1）生成的初道處理水降溫后通入多效蒸發(fā)器中進行多效蒸發(fā)，生成無色結(jié)晶鹽、冷凝水及含有均相催化劑的蒸余母液，其中多效蒸發(fā)器的蒸發(fā)反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)壓力為20 KPa；

（3）然后將步驟（2）生成的冷凝水升溫后通入多相催化反應(yīng)塔中，使冷凝水與多相催化反應(yīng)塔中的多相催化劑與空氣進行多相催化濕式氧化反應(yīng)，生成二道處理水，中多相催化濕式氧化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為260℃，反應(yīng)壓力為6.5 MPa，液時空速為1h^-1，空氣量為理論量的1.1倍；

（4）接著將步驟（3）生成的二道處理水通入生化處理系統(tǒng)處理成符合排放標(biāo)準(zhǔn)的處理水。

實施例一實驗結(jié)果

上表為廢水1經(jīng)多效蒸發(fā)后得到的冷凝水、以及多相催化反應(yīng)塔出水中所含的TOC、TOC去除率及PH值，并且從表中可以看到本廢水處理方法的處理效果好，TOC去除率達到97.4%。

實施例二

一種廢水處理方法，包括如下步驟：

（1）先將廢水2升溫后通入均相催化反應(yīng)塔中，使廢水2與均相催化反應(yīng)塔中的均相催化劑及空氣進行均相催化濕式氧化反應(yīng)，生成包含均相催化劑的初道處理水，其中均相催化濕式氧化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為260℃，反應(yīng)壓力為6.5MPa，液時空速為1 h^-1，空氣量為理論量的1.1倍，均相催化劑選用硝酸鐵，硝酸鐵加入量為500 ppm；

（2）接著將步驟（1）生成的初道處理水降溫后通入多效蒸發(fā)器中進行多效蒸發(fā)，生成無色結(jié)晶鹽、冷凝水及含有均相催化劑的蒸余母液，其中多效蒸發(fā)器的蒸發(fā)反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)壓力為20 KPa；

（3）然后將步驟（2）生成的冷凝水升溫后通入多相催化反應(yīng)塔中，使冷凝水與多相催化反應(yīng)塔中的多相催化劑與空氣進行多相催化濕式氧化反應(yīng)，生成二道處理水，中多相催化濕式氧化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為260℃，反應(yīng)壓力為6.5 MPa，液時空速為1h^-1，空氣量為理論量的1.1倍；

（4）接著將步驟（3）生成的二道處理水通入生化處理系統(tǒng)處理成符合排放標(biāo)準(zhǔn)的處理水。

實施例二實驗結(jié)果

上表為廢水2經(jīng)多效蒸發(fā)后得到的冷凝水、以及多相催化反應(yīng)塔出水中所含的TOC、TOC去除率及PH值，并且從表中可以看到本廢水處理方法的處理效果好，TOC去除率達到90.3%。

實施例三

一種廢水處理方法，包括如下步驟：

（1）先將廢水3升溫后通入均相催化反應(yīng)塔中，使廢水3與均相催化反應(yīng)塔中的均相催化劑及空氣進行均相催化濕式氧化反應(yīng)，生成包含均相催化劑的初道處理水，其中均相催化濕式氧化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為250℃，反應(yīng)壓力為6.5MPa，液時空速為1 h^-1，空氣量為理論量的1.1倍，均相催化劑選用硝酸錳，硝酸錳加入量為500 ppm；

（2）接著將步驟（1）生成的初道處理水降溫后通入多效蒸發(fā)器中進行多效蒸發(fā)，生成無色結(jié)晶鹽、冷凝水及含有均相催化劑的蒸余母液，其中多效蒸發(fā)器的蒸發(fā)反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)壓力為20KPa；

（3）然后將步驟（2）生成的冷凝水升溫后通入多相催化反應(yīng)塔中，使冷凝水與多相催化反應(yīng)塔中的多相催化劑與空氣進行多相催化濕式氧化反應(yīng)，生成二道處理水，中多相催化濕式氧化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為260℃，反應(yīng)壓力為6.5 MPa，液時空速為1h^-1，空氣量為理論量的1.1倍；

（4）接著將步驟（3）生成的二道處理水通入生化處理系統(tǒng)處理成符合排放標(biāo)準(zhǔn)的處理水。

實施例三實驗結(jié)果

上表為廢水3經(jīng)多效蒸發(fā)后得到的冷凝水、以及多相催化反應(yīng)塔出水中所含的TOC、TOC去除率及PH值，并且從表中可以看到本廢水處理方法的處理效果好，TOC去除率達到89.4%。

本發(fā)明廢水處理方法的優(yōu)點是：處理效果好，TOC去除率高，TOC去除率大于89%，在廢水處理過程中不存在對環(huán)境的二次污染，并且無需稀釋廢水，就可以直接處理COD含量超過10萬mg/L且高含鹽量的廢水。