[发明专利]废水处理工艺和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理工艺、以及废水处理系统。

背景技术

药厂废水、军工废水等高浓度难降解废水由于大多具有毒性，通常采用生物好氧技术或厌氧技术难以处理，有毒物质会将微生物杀死。所以，传统上仍然采用稀释降浓的方式，将废水COD稀释到国家排放标准，从本质上将没有成功处理废水当中的有机质。这不仅会造成环境的二次污染，同时也浪费了大量的水资源。个别废水通过焚烧氧化或掺烧氧化的处理方式，由于废水具有很高的水含量，结果导致处理过程能耗大大提高，热量不易回收。同时，有机废液由于燃烧不充分，会随烟气排放到大气当中，产生了再次污染。有些多环芳烃类物质在燃烧过程中由于温度较低(一般600-800℃)，产生了二噁英等剧毒污染物，对环境及人体、动物具有十分严重的毒害。

总而言之，通过稀释降浓或焚烧的方式未能从根本上解决高浓度难降解废水的处理问题，仍然是当今各国政府及研究机构关注和研究的热点。

众所周知，物质可以固态、液态、气态和超临界状态等状态存在，物质所处的状态取决于它的温度、压力、密度、组成等状态参数。当物质的温度和压力同时高于其临界温度和临界压力时，则称其处于超临界状态。超临界状态不同于气态和液态，它具有特殊的物理化学性质。超临界是超临界流体的一种。当温度高于374.1℃，压力高于22.12MPa时(本文所述压力均为绝对压力，下同)，水处于超临界状态，其性质发生了很大的改变。例如，在非超临界状态下，碱金属或碱土金属氢氧化物或碱金属或碱土金属碳酸盐在水中通常具有良好的溶解性，但在接近超临界态和超临界状态的水中，它们的溶解度将急剧降低，以致于能从其水溶液中析出来，盐在超临界中的溶解度大大降低。此外，超临界状态下水的介电常数降低，极性减弱，这使得它更接近于有机物，因此对有机质具有良好的溶解作用，同时它也具有优异的传质能力，是一种理想的反应介质。

膜蒸馏(MD)是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以特殊的膜材料为介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，料液中挥发性组分以蒸气形式透过膜孔，从而实现分离的目的。通常，膜蒸馏温度大约控制在65-95℃，膜的两侧存在一定的压差，进料一侧一般为常压，出料一侧为负压，真空度一般为25-90kPa。膜蒸馏具有分离效率高、操作条件温和、对膜与原料液间相互作用及膜的机械性能要求不高等特点。

反渗透(RO)又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透，从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。

射流真空泵原理：利用流体来传递能量和质量的真空获得装置，采用有一定压力的介质通过对称均布成一定侧斜度的喷咀喷出，聚合在一个焦点上。由于喷射水流速特别高，将压力能转变为动能，使吸气区压力降低产生真空。真空度可通过调节喷嘴的开度，出口流速或射流真空泵的结构进行调节。文章“喷射管与文丘里管的设计-化工设计-魏同成，1993年6期21-27”介绍了一种喷射管与文丘里管的设计方案，详细描述了射流真空泵的工作原理。马盛军等人“射流真空泵在减压蒸馏中的应用”(浙江化工2002年33期)，均有助于理解本专利的发明内容。高速水流经过文氏管收缩段与喉径充分混合压缩，进行分子扩散能量交换，速度均衡。在经扩张段速度降低压力增高，一般大于大气压力。

传统的超临界气化或氧化工艺，未进行浓缩和脱盐处理，直接进入超临界反应系统，结果导致装置单位时间处理有机质的能力低下，过多的水分进入反应系统然后又流出反应系统，这不但增加了动力设备的能量消耗，而且也产生了更多的能量消耗。

1.膜蒸馏法需要维持一定的温度和真空度，单纯利用，运行成本高，能量回收困难，同时浓缩后产物盐含量提高，实际处理时会造成设备的腐蚀，降低了设备使用寿命；

2.SCWO(超临界水氧化反应)氧化技术氧化有机质，具有传热效果好，有机质转化率高等特点。然而，在处理低浓度废液时，单位时间处理量低，能耗高，成本增加。

发明内容

针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种废水处理工艺、以及废水处理系统，以解决现有技术中能量利用率低的技术问题。