TW200819397A - Wastewater treatment method and apparatus thereof - Google Patents

Description

200819397 九、發明說明·· 【發明所屬之技術領域】 本發明主要係揚示一種廢液處理方法及裝置，特別是 •指利用多次蒸發與多重反覆反應程序之廢液處理方法及裝 置者。 【先前技術】 請參照我國專利公告編號第151744號之「氧化蒸發過 私及裝置」專利案，為本發明人先前向鈞局提出專利申請 之發明專利案，其係一種專為處理廢水或其他含有有機物 或可還原無機物物質水溶液之特殊過程及其裝置。主要係 第一個急驟蒸發罐1 〇能急驟蒸發反應器底部流7及再循環 流11，再循環流11係在頂部冷凝器6再加溫，之後接著 再循環至第一個急驟蒸發罐10，直至鹽濃度能使第二個急 驟蒸發罐13的最終急驟蒸發產生一飽和溶液15為止。 該習知結構於實用上必須等待第一個急驟蒸發罐1〇 進行水份蒸發，直至鹽濃度足夠之後，才能將廢水移至第 ,個急驟蒸發罐13，如此形成操控上的困難，無法有效的 掌握第-個急驟蒸發罐1〇内廢水飽和的時間點。 再者Y其再循環流11於第一個急驟蒸發罐1〇内僅僅 毛生-人4¾動作’故在濃縮的效果上較不明顯，其再循 11必而不斷的循環才能達到濃縮鹽份的效果，如此在 固液分離的能力即較差，亦較為㈣，有改良之必要。 有鑑於上述習知結構之缺失，本發明人乃發明出一種 200819397 200819397 廢 液處理方法及其裝置 所有缺點 ，其係可克服上述習知結構之 【發明内容】 題传廢賴财紐錄置』所欲顧之技術問 麟在於，該·結構 彳触門 嚤 =進仃=^發，直至歸度足夠魏， 至 ^-個心驟蒸發罐内廢水飽和的時間點。再者，其再 第一個急驟蒸發罐内僅僅發生一次蒸發動作了故 果讀不明顯，其再循環流必需不斷的猶環才 :浐為鹽:的效果，如此在固液分離的能力即較差， 丌車乂為費日守，故亟有待於改進。 ϋ『練處理方法及其裝置』，其包财以下步 :人、、：廢液進料調配槽’並調配成驗性之混合液；將 與氧耽，入氧氣飽和褒置内進行氧化反應並同時蒸 …分’產生高溫高壓氣體及反應後之溢流；將部份溢流 回运至進料雜_廢_合形祕合液，雜溢流送入 =交換器内與高溫高壓氣體進行熱交換作業，使溢流二' ^發形成飽和溶液，並將水蒸氣排至大氣；將餘和溶液 达至冷部結晶器内冷卻析出固體結晶而形成結晶液；將結 曰曰液送入固液分離器，將結晶液分離為固體鹽與母液，回 =固體1’並使母㈣送至賴継槽與絲混合形成混 合液。 6 200819397 其他目的、優點和本發__特性將從以下詳細的 4田述與相關的附圖更加顯明。 【實施方式】 ϊ 有關本發明所採用之技術、手段及其功效，兹舉一較 佳實施例並配合圖式詳述如後，此僅供說明之用，在專利 申請上並不受此種結構之限制。 參照圖一，本發明之裝置包括有一反應單元1〇與一回 收單元20 ;該反應單元1〇係用以執行廢液3〇中含有至少 一種有機質的氧化反應與蒸發水份的同步效應，並完成濃 縮廢液30中的鹽份及氧化反應產生的鹽份，而該回收單元 20則將反應後的廢液30予以析出固狀結晶，以回收鹽份。 * t ： 孤刀 該反應單元ίο包括有一進料調配槽η、一氧氣飽和 裝置12、一加熱反應器13與一氧氣循環裝置14。 該進料調配槽11係供接受廢液30，該廢液3〇為含有 多種成份的進料液體，或是含有至少一種有機質的進料液 體。该廢液30必需於進料調配槽η中調配成驗性的混人 液31，使酸鹼（ΡΗ)值保持在8至η之間，其可於化學 反應中產生碳酸鹽。 該氧氣飽和裝置12係連通於該進料調配槽η ,接受 進料調配槽11送出的混合液31。該進料調配槽u可藉壓 力泵將混合液31輸送至氧氣飽和裝置12上方。而該氧氣 飽和瓜置12下方則灌入氧氣4〇，混合液31往下流動，而 200819397 氧氣40向上流動’使混合液31與氧氣4〇相互逆流，並於 氧氣飽和裝置12内贿有“定_氣液分界面，在氣液分 界面處氣液分離。而氧氣飽和裝置12内產生的氧化反應與 中和反應將產生齡’使混合液31紐產生錢氣，此水 蒸氣往上流動而與剩餘氧氣混合成為高溫高壓氣體41，而 自氧氣飽和裝置12頂部排出，此為廢水的第—次蒸發。

該氧氣飽和裝置12内保持有—定的操作溫度與壓 力’溫度的高低依處理廢液3〇之化學成份而有所不同，通 常保持在攝氏_至25〇度之間。混合液31在氧氣餘和裝 置12内如了氧化反應之後即形成溢流32而 熱反應器13 〇 - 王加 該加熱反應㈣係連通魏氣飽和裝置12.之 =以f該祕絲裝置12.工作料簡反應溫度 所為之熱能。該加熱反應器13裝設一外接 =反應錢於4值之所需減者。制是刀^ 作功，而在運作中即可不作功。談加埶反 $ _給氧氣崎12’使氧氣餘和忑12 =: H因熱/發出馬溫高壓氣體41 (水蒸氣輿剩餘氧氣) 41自氣液分界面與混合液31分· ;ί氧I:置一^ 該氧氣循環裝置14係連通於氧氣裝 ’=受氧氣飽和裝置 可將剩餘氧氣與新鮮的補充氧氣仙送入該氧氣= 200819397 * 裝置12之下方。該氧氣循環裝置14自氧氣飽和裝置12 巧抽取的水蒸氣量與_氧氣流量係成正比，因此可控 ； 制高溫高壓氣體41流量以穫得-錄的蒸氣抽取量。 〃錄氣循環裝置14並可使高溫高壓氣體41中的水蒸 ^剩餘氧氣分離，形成冷凝水42魏氣，此冷凝水42 自氧氣循％裝置14底部排出，分離後的氧賴可再利用 循環泵回送至氧氣飽和裝置12之下方，以供氧氣飽和裝置 • I、2進行氧化反應者。該氧氣循環裝置14可自外部引入新 鮮氧氣40，以補足在氧氣飽和裝置η，纟於氧化反應所 ’肖耗的氧氣量。 該前述加熱反應器13並接受氧氣飽和裝置12内混合 液31經氧化反應後的溢流32，此溢流32經過加熱反應器 13後一部份回流至進料調配槽丨丨，與廢液3〇混合成為混 合液31，而可再送回氧氣飽和裝置12内進行蒸發的動作， 有效的對溢流32進行反覆的反應作業。而未回流至進料調 # 配槽U的剩餘溢流32則送往回收單元20。 遠回收单元20包括有一氣液熱交換器21，一冷卻結 晶器22與一固液分離器23。 該氣液熱交換器21係連通於該加熱反應器13，接受 加熱反應器13排出的剩餘溢流32。該氣液熱交換器21之 操作壓力維持在低於氧氣飽和裝置12之操作壓力，故溢流 32進入氣液熱交換器21會因為急驟蒸發而溫度驟降，形 成低溫之溢流32 ’此為廢水的第二次蒸發。該氧氣餘和裝 广置12内的壓力要保持在比氣液熱交換器21的壓力為高， 200819397 以獲得再次蒸發加熱反應器溢流32中的水份的效果。其中 該氣液熱交換器21之操作壓力可放低至大氣壓力者。 由於減壓後的溢流32溫度比氧氣飽和裝置12排出的 咼溫面壓氣體41溫度為低，故位在高溫高壓氣體a路徑 上的氣液熱交換器可發生間接之熱交換反應，使低溫之 溢流32可以再次進行蒸發，使部份的水蒸氣33自氣液熱 交換器21 了員部排出而進入大氣中，此則為廢水的第三次蒸 發。此經蒸發後剩餘的溢流32因固體濃度增加而更驅達到 飽和狀態，形成飽和溶液34。此飽和溶液34隨後即送入 冷卻結晶器22 〇 該冷卻結晶器22係連通於氣液熱交換器21，用 以接文氣液熱父換器21所排出之飽和溶液。該冷卻結 晶裔22係將飽和溶液34冷卻並析出固體結晶，而形成結 晶液35排出給固液分離器23。 该固液分離器23係連通於冷卻結晶器22，用以接受 結晶液35。該固液分離器22係將結晶液35分離為固體鹽 50與母液36，該固體鹽50即為處理後的最終回收產物。 而母液36則再回送至進料調配槽u，與廢⑨3〇混合成為 碑合液31，而可再送回氧氣飽和襄置12内進行再氧化與 蒸發的動作，有效的對母液36再錢行反㈣反應作業。 -由於進料之廢液3〇概為含有多種成份的進料溶液，在 同皿度下，各個成份的氧化速率皆不相同，難以期待所 有的成份都可在固定的反應過程流過—回的情況下，就可 以完全氧絲從舰3〇巾絲。故對_於減的成份， 200819397 /、有把氧化產物（碳酸鹽）分離後， 10，使其可再次的與氧氣40接蝕，〇 份被氧化而從廢液30中去除。 ，反覆的送回反應單元 以期所有可以氧化的成

除，達到良好的反應效果。 μ又本案具有二次蒸發程序，可有效的將廢液30中的鹽 j 一尺伤刀_，更谷易獲得趨於飽和的飽和溶液34。如氧 氣，和裝置12為第-次蒸發程序，而於氣液熱交換器21 2生第二次與第三次的蒸發料，可有效的使積蓄的鹽 知z辰度增加，達到良好的飽和效果，亦更利於回收單元20 的析出結晶效果。 而本發明混合液31 *入氧氣飽和裝 重反應，而溢流32回送至進料調配槽u 就以上所述可以歸納出本發明具有以下之優點·· 1·本發明『廢液處理方法及其裝置』，其中本發明之 廢液、溢流及母液皆可反覆送回反應單元處理，為一多重, 反覆反應的程序，如此可將所有可以氧化的成份從廢液中 去除’達到良好的反應效果。 2·本發明『廢液處理方法及其裝置』，其中本發明具 有三次蒸發程序，可有效的將廢液中的鹽份與水份分離， 更各易獲得趨於飽和的飽和溶液。 11 200819397 3·本發明『廢液處理方法及其裝置』，其中母液係為 ‘ 固液分離器將結晶液中的固體鹽分離後之產物，再回送至 . 氧氣飽和裝置進行再次的氧化反應與蒸發程序，為一真正 - 可達快速處理廢液並獲得固體鹽的設計。 由是觀之，本發明極具產業上利用價值；且又未見有 相闾或類似之發明出現於國内外刊物或公開使用，實已符 合專利法規定之積極及消極要件，理應准予發明專利。 φ 惟上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能 以之限定本發明實施之範圍，故舉凡數值之變更或等效元 件之:置換，或依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修 飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範疇。 【圖式之簡要說明】 圖一：為本發明結構之流程示意圖。 附件：為我國專利公告編號第151744號專利案。 【主要元件符號說明】 11 進料調配槽 13 加熱反應器 21氣液熱交換器 23固液分離器 31混合液 33水蒸氣 10反應單元 12氧氣飽和裝置 14氧氣循環裝置 2〇 回收單元 22冷卻結晶器 30廢液 32溢流 12 200819397 34 飽和溶液 35 結晶液 36 母液 40 氧氣 41 高溫高壓氣體 42 冷凝水 50 固體鹽

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Claims (1)

1. 200819397 t • 十、申請專利範圍： 〗·種廢液處理裝置，其包括有一反應單元與一回收 單元，其特徵在於： §亥反應單元包括有： ’該進料調配槽係接受廢液，並調配成 鹼性的混合液； 氧氣飽和裝置，係連通於該進料調配槽，接受進料 #調配?送出的混合液，並進行氧化反應與蒸發程序，產生 高溫高壓氣體與溢流； 一加熱反應器，係連通於氧氣飽和裝置之底部，係用 以提供氧氣飽和裝置於工作時所需之補助熱量； 一氧氣循環裝置，係連通於氧氣飽和裝置之頂部，用 以接受氧氣飽和裝置頂部所排出的高溫高壓氣體，並將氧 氣送回§亥氧氣飽和裝置； 該回收單元，連接於該反應單元，接受經氧化及蒸發 _ 而濃縮的反應單元溢流，該回收單元包括有·· 一氣液熱交換器，接受流經加熱反應器的溢流，並急 驟蒸發產生二次蒸發動作，且該氣液熱交換器係位於高溫 高壓氣體的路徑上，以對減壓後的溢流進行熱交換動作， 並發生三次蒸發程序，產生飽和溶液； 一冷卻結晶器，該冷卻結晶器係連通於上述氣液熱交 換器，用以接受飽和溶液，並將飽和溶液冷卻以析出固體 結晶，而形成結晶液棑出給固液分離器； 一固液分離器，該固液分離器係連通於冷·卻結晶器， 14 200819397 用以接受結晶液，係將結晶液分離為 離的固體鹽即為處理後的最終回收產物=母液、該分 應單兀反覆進行氧化與蒸發反應者。：之回送至该反

   2·如請求項〗所述之廢液處理裝置 裝置上方係接受進料調配槽輸出之混合讀和 裝置下方^供灌入氧氣循環裝置輸出之氣氣乳氧飽和 3.如請求項】所述之廢液處理裳置，=钱身 裝置内的，寺在比氣液熱交換器的屋力為高魏飽和 4·如，求項丨所述之廢液處理㈣，其二較 裝置係將高温高壓氣體中的欠墓齑命— ；、衣 二 與贼分離，形成冷凝 冷凝水自氧氣循環裝置底部排出，而分_ 的氧耽則再利用循環泵回送至氧氣飽和裝置之下方。 5.如請求項」.所述之廢液處理裝置，其中該氧氣循環 裝置自外部引入新鮮的氧氣，以補足在氧氣飽和裝置内消 耗之氧氣量者。 6·如请求項1所述之廢液處理裝置，其中該加熱反應 器裝設有一外接熱源，用以補足保持反應溫度於一定值之 所需熱能者。 7· 一種廢液處理方法，其包括有以下步驟： 將廢液送至進斜調配槽，並調配成鹼性之混合液； 利用氧氣循環裝置供給氧氣； 將混合液與氧氣送入氧氣飽和裝置内進行氧化與中和 反應並同時蒸發水份，產生高溫高壓氣體及反應後之液'態 溢流； 15 200819397 將反應後之液態溢流直通到加熱反應器，調整液流溫 度後將部份反應後之溢流回送至進料調配槽與廢液混合形 成混合液，剩餘溢流即送入氣液交換器内，剩餘溢流急驟 蒸發形成低溫溢流； 將由氧氣飽和裝置頂部排出的高溫高壓氣體導入氣液 熱交換器，低溫溢流與高溫高壓氣體進行間接熱交換作

   業，使溢流多次蒸發而形成飽和溶液，並將水蒸氣排至大 氣， 將前述已進行熱交換作業之氣體送入氧氣循環裝置， 水療氣冷卻成冷凝水而與不凝結的剩餘氧氣分離，冷凝水 自氧氣循環裝置排出，而分離後的剩餘氧氣送回氧氣飽 裝置循環使用； 已口 將飽和溶液送至冷卻結晶器内冷卻析出固體結晶而形 成結晶液； 、將結晶液送入固液分離器，將結晶液分離為固體鹽與 母液，回收固體鹽，並使母液回送至進料調配槽與廢^ 合形成混合液。 /此 "8·如請求項7所述之廢液處理方法，其中該進料調配 槽係將混合液調配成酸鹼（ΡΗ)值保持在8至14之間。 狀9.=請求項7所述之廢液處理方法，其中該氧氣飽和 衣置之操作溫度保持在攝氏100至250度之間。 1 〇.如請求項7所述之廢液處理方法，其中該氧 裝置内進行減反應，純化顧制氧氣，其==° 耗的氧氣量將由氧氣猶澴裝置自外部引入新鮮氧氣。 16 200819397 β 11·如請求項7所述之廢液處理方法，其中該氧氣飽和 裝置内水份的蒸發量，係由氧氣飽和裝置頂部所排出的氣 • 體流量來調節控制。 • 12·如請求項7所述之廢液處理方法，其中一部份加熱 反應器溢流回送至進料調配槽與廢液混合形成混合液之過 程’係為一種以高溫溢流直接混合低溫廢液的加熱方式。 13·如請求項7所述之廢液處理方法，其在固液分離器 使與固體鹽分離的母液回送至進料調配槽與廢液混合而形 成混合液，而再送回氧氣飽和裝置内與新鮮的氧氣再度接 觸，進行反覆的氧化反應作業。

   14‘如請求項7所述之廢液處理方法，其中一部份加熱 反應器溢流導人氣㈣交換器之操作促成—部份水急驟^ ^而=成低溫之溢流，低溫溢流即與高溫高壓氣體產生間 而的蒸發，水蒸氣自氣液熱交換 ις上t 大軋中，而剩餘的溢流形成飽和溶液。 15·如請求項14所述之廢液 執 交換器之操作壓力可放低至氣壓力者。 亥乳液熱 17