一种节能石油化工废水深度处理系统及其处理方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201410713999.4	申请日：	2014.11.28
公开号：	CN104402161A	公开日：	2015.03.11
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C02F9/10申请日:20141128\|\|\|公开
IPC分类号：	C02F9/10; F23G7/04	主分类号：	C02F9/10
申请人：	山东省环科院环境工程有限公司
发明人：	康兴生; 马涛; 刘宁; 苟晓东; 刘道行; 杜鹏
地址：	250013山东省济南市历下区历山路50号
优先权：
专利代理机构：	济南日新专利代理事务所37224	代理人：	王书刚
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内容摘要

一种节能石油化工废水处理系统及其处理方法，该系统包括正渗透膜浓缩装置和多效蒸发器，正渗透膜浓缩装置包括FO膜密闭交换箱、汲取液回收利用装置和清水回收装置，FO膜密闭交换箱至少设置一级，汲取液回收利用装置与各级FO膜密闭交换箱分别通过电动阀门连接，清水回收装置与汲取液回收利用装置连接，各级FO膜密闭交换箱依次通过排液电动阀门连接，且均通过超越电动阀门与母液焚烧炉连接。该方法针对石油化工废水的高渗透压特性，通过配制依数性更高的汲取液，利用溶液的依数性差异带来的渗透压差，使石油化工废水得到高效浓缩的同时回收循环利用水资源，产生电能；运行过程实现自动联锁控制，可根据不同进水条件调整运行方式。

权利要求书

权利要求书
1.  一种节能石油化工废水处理系统，包括正渗透膜浓缩装置和母液焚烧炉，其特征是：正渗透膜浓缩装置包括FO膜密闭交换箱、汲取液回收利用装置和清水回收装置，FO膜密闭交换箱至少设置一级，汲取液回收利用装置与各级FO膜密闭交换箱分别通过电动阀门连接，清水回收装置与汲取液回收利用装置连接，各级FO膜密闭交换箱依次通过排液电动阀门连接，且均通过超越电动阀门与母液焚烧炉连接。

2.  根据权利要求1所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述FO膜密闭交换箱的内部设置膜元件，膜元件将FO膜密闭交换箱内部分为母液区和汲取液区，母液区的上部设置有进水管，该进水管上设置有进水电动阀门；上一级FO膜密闭交换箱中母液区的底部通过排液电动阀门与下一级FO膜密闭交换箱中母液区的上部连接，同时每一级FO膜密闭交换箱中母液区的底部均通过超越电动阀门与母液焚烧炉连接；每一级FO膜密闭交换箱中汲取液区的上部分别通过汲取液输送管与汲取液回收利用装置中的汲取液交换箱连接，各自的汲取液输送管上均设置有汲取液出口电动阀门；每一级FO膜密闭交换箱中汲取液区的底部均设置有汲取液补偿电动阀门，且与汲取液回收利用装置中的汲取液补偿箱之间通过汲取液补偿管连接，汲取液补偿管上连接有汲取液补偿泵。

3.  根据权利要求2所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述汲取液区的外部设置有连接汲取液区上部和下部的汲取液循环管，汲取液循环管上设置有汲取液循环泵。

4.  根据权利要求2所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述母液区和汲取液区内均设置有搅拌器和温度调节装置；母液区设置有COD在线监测仪，汲取液区设置有离子浓度计。

5.  根据权利要求1所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述汲取液回收利用装置包括汲取液交换箱、汲取液中间箱、汲取液多效蒸发器、汲取液溶解箱、汲取液补偿箱和溶药箱，汲取液交换箱上部设置有交换箱电动阀门和交换箱电动排气阀，并通过交换箱电动阀门与汲取液中间箱连接；汲取液交换箱的底部通过交换箱超越管电动阀门与汲取液中间箱连接；汲取液中间箱上部设置有中间箱电动排气阀，汲取液中间箱与汲取液多效蒸发器连接；汲取液溶解箱与汲取液多效蒸发器连接；汲取液补偿箱的底部通过补偿箱进口电动阀门与汲取液溶解箱的底部连接；溶药箱的底部通过溶药出口电动阀门与汲取液补偿箱的底部连接。

6.  根据权利要求5所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述汲取液溶解箱和溶药箱内均设置有搅拌器和离子浓度计。

7.  根据权利要求5所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述汲取液补偿箱内设置有离子浓度计。

8.  根据权利要求1所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述清水装置包括清水箱、清水泵和清水管，清水箱与汲取液多效蒸发器连接，清水管与清水箱连接，清水泵连接在清水管上，清水管与溶药箱连接。

9.  根据权利要求1所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：还包括渗透能量利用装置，该装置包括密闭的转子箱和涡轮发电机组，转子箱内设置有涡轮机叶轮，涡轮机叶轮与涡轮发电机组连接，转子箱的底部设置有转子箱电动排气阀，转子箱通过转子箱进水电动阀门与汲取液交换箱连接，同时转子箱也与汲取液中间箱连接。

10.  一种权利要求1所述节能石油化工废水处理系统的处理方法，其特征是：
首先分析计算石油化工废水的渗透物质的量浓度S1，按照所需渗透压力得出所需第一级FO膜密闭交换箱汲取液的渗透物质的量浓度J1，J1大于S1，且得出需要的FO膜密闭交换箱的级数和每级FO膜密闭交换箱的个数i；然后通过汲取液回收利用装置配制离子浓度J1的汲取液，使汲取液充满第一级FO膜密闭交换箱；开启石油化工废水进水电动阀门，石油化工废水流入第一级FO膜密闭交换箱内，与汲取液交换，使石油化工废水中的水分子自由传至汲取液，稀释后体积增大的汲取液通过汲取液回收利用装置中的多效蒸发器实现汲取液溶质和水的分离，实现汲取液溶质的回收和再利用，多余的水进入清水装置，实现水资源的回收利用；石油化工废水通过逐级FO膜密闭交换箱进行浓缩，最后无法再浓缩或根据需要无需进一步浓缩的母液进入母液焚烧炉进行焚烧处理。

说明书

说明书一种节能石油化工废水深度处理系统及其处理方法
技术领域
本发明涉及一种用于石油化工废水的深度处理系统及其方法，属于废水深度治理技术领域。
背景技术
石油化学工业简称石油化工，指以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的加工工业。石油化学工业是基础性产业，它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供配套和服务，在国民经济中占有举足轻重的地位。
石油产品又称油品，主要包括各种燃料油(汽油、煤油、柴油等)和润滑油以及液化石油气、石油焦碳、石蜡、沥青等。生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制，简称炼油。石油化工产品以炼油过程提供的原料油进一步化学加工获得。生产石油化工产品的第一步是对原料油和气(如丙烷、汽油、柴油等)进行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生产多种有机化工原料(约200种)及合成材料(塑料、合成纤维、合成橡胶)。这两步产品的生产属于石油化工的范围。有机化工原料继续加工可制得更多品种的化工产品，习惯上不属于石油化工的范围。在有些资料中，以天然气、轻汽油、重油为原料合成氨、尿素，甚至制取硝酸也列入石油化工。
石油化工废水是用炼油生产的副产气体以及石脑油等轻油或重油为原料进行热裂解生产乙烯、丙烯、丁烯等化工原料，进一步反应合成各种有机化学产品，构成石油化工联合企业排出的废水。
石油化工产业是我国重要工业，其生产量大，而且生产工艺较为复杂，因此生产过程中产生的废水多，并且因生产工艺的不同废水产量变化范围也很广泛；在石油的裂解、精炼、分馏及合成等炼化过程中所排放的废水含有多种有毒的有机污染物，如苯并芘、苯并蒽及其它多环芳烃类物质，具有致癌、致畸或致突变作用，同时还含有苯、酚、硫类化合物、汽油、原油等污染物，该类废水排放到环境中，可对地表水、地下水和土壤造成严重的污染，而且因为石油化工废水中的污染物组分复杂，这些有机污染物有的难降解或是不能被生物降解，所以其处理难度大。
对石油化工废水的高效处理已成为水处理行业研究的热点，常用的处理技术主要包括物理法、化学法和生物法。
针对石油化工废水中污染物种类复杂、浓度高以及可生化性差等特点，一般采用物化法进行预处理，然后采用生化法进行进一步降解。采用吸附法、膜分离法及高级氧化法等可以进行出水的深度净化，实现废水的回用。但处理效果不理想，出水达标率不高，主要表现为出水COD、NH4+-N及色度等指标的超标。
中国专利文献CN102452766A公开的《石油化工废水处理工艺》，CN1079946公开的《石油化工废水的处理方法及其所用装置》、CN1669941公开的《一种处理石油化工废水的方法》以及CN103641269A公开的《石油化工废水处理工艺》，都是对常规方法的改进，处理效果有待提高。
为此，有必要重新分析石油化工废水的特性，在生化处理的基础上，开发节能、高效的石油化工废水深度处理技术。
渗透作用是两种不同浓度的溶液隔以半透膜(允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜)，水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。其发生的条件有两个：一是有半透膜，二是半透膜两侧有物质的量浓度差。
渗透作用又可分为正渗透(FO)、反渗透(RO)和压力阻尼渗透(PRO)。
正渗透(FO)过程是以半透膜两侧的渗透压差为驱动力，溶液中的水分子从高水化学势区(低离子浓度溶液)通过半透膜向低水化学势区(高离子浓度溶液)传递，而溶质分子或离子被阻挡的一种渗透过程。
反渗透(RO)过程，是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。因为它和正渗透的方向相反，故称反渗透。可以利用不同物料的渗透压差异，使用大于渗透压的反渗透压力，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。
压力阻尼渗透(PRO)是介于正渗透和反渗透过程的中间过程，是指在渗透压差的反方向上施加压力，与反渗透过程相似，然而水分子仍然是扩散到高离子浓度一侧，与正渗透过程相似。
稀溶液(包含石油化工废水)的依数性是指稀溶液中溶剂的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高和渗透压的数值，只与溶液中溶质的量有关，与溶质的本性无关，溶液的依数性为开发特种汲取液提供了理论依据，即只要配置一定依数性的汲取液，使其渗透压高于待处理石油化工废水，利用渗透作用，就可以将石油化工废水进一步浓缩。
为此，亟需在生化处理的基础上，开发节能的石油化工废水深度处理系统，利用渗透作用尤其是正渗透(FO)作用和溶液的依数性差异带来的渗透压差，实现石油化工废水有效处置、循环利用水资源的同时，充分利用正渗透(FO)产生的压差获得电能，节约能源。
发明内容
本发明针对现有石油化工废水处理技术存在的不足，依据生化处理后石油化工废水的特性，利用溶液的依数性，提供一种处理效果好、节能的石油化工废水深度处理系统。同时提供一种该系统对石油化工废水的深度处理方法。
本发明的节能石油化工废水深度处理系统，采用以下技术方案：
该系统，包括正渗透膜浓缩装置和母液焚烧炉，正渗透膜浓缩装置包括FO膜密闭交换箱、汲取液回收利用装置和清水回收装置，FO膜密闭交换箱至少设置一级，汲取液回收利用装置与各级FO膜密闭交换箱分别通过电动阀门连接，清水回收装置与汲取液回收利用装置连接，各级FO膜密闭交换箱依次通过排液电动阀门连接，且均通过超越电动阀门与母液焚烧炉连接。母液焚烧炉配套有助燃燃料(天然气、柴油或焦炉煤气等)燃烧器和尾气净化装置。
FO膜密闭交换箱的内部设置膜元件，膜元件将FO膜密闭交换箱内部分为母液区和汲取液区，母液区的上部设置有进水管，该进水管上设置有进水电动阀门；上一级FO膜密闭交换箱中母液区的底部通过排液电动阀门与下一级FO膜密闭交换箱中母液区的上部连接，同时每一级FO膜密闭交换箱中母液区的底部均通过超越电动阀门与母液焚烧炉连接；每一级FO膜密闭交换箱中汲取液区的上部分别通过汲取液输送管与汲取液回收利用装置中的汲取液交换箱连接，各自的汲取液输送管上均设置有汲取液出口电动阀门；每一级FO膜密闭交换箱中汲取液区的底部均设置有汲取液补偿电动阀门，且与汲取液回收利用装置中的汲取液补偿箱之间通过汲取液补偿管连接，汲取液补偿管上连接有汲取液补偿泵。
汲取液区的外部设置有连接汲取液区上部和下部的汲取液循环管，汲取液循环管上设置有汲取液循环泵。通过汲取液循环泵将汲取液在汲取液区上部和下部形成循环。
母液区和汲取液区内均设置有搅拌器和温度调节装置。
母液区设置有COD在线监测仪，汲取液区设置有离子浓度计。
汲取液回收利用装置包括汲取液交换箱、汲取液中间箱、汲取液多效蒸发器、汲取液溶解箱、汲取液补偿箱和溶药箱，汲取液交换箱上部设置有交换箱电动阀门和交换箱电动排气阀，并通过交换箱电动阀门与汲取液中间箱连接；汲取液交换箱的底部通过交换箱超越管电动阀门与汲取液中间箱连接；汲取液中间箱上部设置有中间箱电动排气阀，汲取液中间箱与汲取液多效蒸发器连接；汲取液溶解箱与汲取液多效蒸发器连接，；汲取液补偿箱的底部通过补偿箱进口电动阀门与汲取液溶解箱的底部连接；溶药箱的底部通过溶药出口电动阀门与汲取液补偿箱的底部连接。
汲取液溶解箱和溶药箱内均设置有搅拌器和离子浓度计。
汲取液补偿箱内设置有离子浓度计。
清水装置包括清水箱、清水泵和清水管，清水箱与汲取液多效蒸发器连接，清水管与清水箱连接，清水泵连接在清水管上，清水管与溶药箱连接。
上述系统，还包括渗透能量利用装置，该装置包括密闭的转子箱和涡轮发电机组，转子箱内设置有涡轮机叶轮，涡轮机叶轮与涡轮发电机组连接，转子箱的底部设置有转子箱电动排气阀，转子箱通过转子箱进水电动阀门与汲取液交换箱连接，同时转子箱也与汲取液中间箱连接。
上述系统的处理方法，是：
首先分析计算石油化工废水的渗透物质的量浓度(溶液中的离子态物质的量与分子态物质的量之和)S1(运行过程中以COD在线监测仪显示数据近似折算)，按照所需渗透压力(△π，由是否用于发电等实际需求决定)得出所需第一级FO膜密闭交换箱汲取液的离子浓度J1，J1大于S1，且得出需要的FO膜密闭交换箱的级数n和每级FO膜密闭交换箱的个数i；然后通过汲取液回收利用装置配制离子浓度J1的汲取液，使汲取液充满第一级FO膜密闭交换箱；开启石油化工废水进水电动阀门，石油化工废水流入第一级FO膜密闭交换箱内，与汲取液交换，使石油化工废水中的水分子自由传至汲取液，稀释后体积增大的汲取液通过汲取液回收利用装置中的多效蒸发器实现汲取液溶质(一般为气体)和水(溶剂)的分离，实现汲取液溶质的回收和再利用，多余的水进入清水装置，实现水资源的回收利用；石油化工废水通过逐级FO膜密闭交换箱进行浓缩，最后无法再浓缩的或根据需要无需进一步浓缩(一般COD在600000mg/L以上时)的母液进入母液焚烧炉进行焚烧处理。
本发明针对石油化工废水的高渗透压特性，通过配制依数性更高的汲取液，利用溶液的依数性差异带来的渗透压差，使石油化工废水得到高效浓缩的同时，回收循环利用水资源，生产电能；同时，运行过程实现自动联锁控制，可根据不同进水条件调整运行方式，便于实施。具有以下特点：
1.充分利用溶液的依数性，通过配制依数性较高的汲取液(如NH4HCO3等)，利用其与石油化工废水的高渗透压差，实现石油化工废水高效浓缩的同时，可回收大量水资源；
2.采用的FO膜具有膜通量大，浓差极化现象少的特性，可保障渗透功能的顺利实现；
3.采用的母液焚烧炉为通用设备，专门处理高浓度有机废液，利用高温(850-1100℃)热解，可充分分解废液中的有机物和含氯、苯、酚类的有害化合物，并具有以下特点：
(1)微负压设计，燃烧安全性高，控制程序中设有炉内点火前不排除易燃易爆气体就不能点火的功能，以防气爆；
(2)自动化程度高，全方位在线检测控制，燃烧稳定。
(3)采用雾化喷枪，喷出极细微的颗粒，保证在炉内空中气化，氧化分解，不会滴落。
(4)采用切线燃烧雾化装置内部混合式二流体雾化器，其混合程度，雾化效果燃烧速度
极高，过剩空气低，可节约大量燃料。
(5)涡流效果好，燃烧滞留时间达2秒以上，燃烧无死角。
(6)低氮燃烧技术，无烟无臭，无有害气体，可同时焚烧有机废气及少量固体。
(7)配套完善合理的尾气处理净化装置，保证环保排放达标。
4.采用的渗透能量利用装置可将系统产生的渗透能转化为电能，从而降低废水处理成本；
5.通过自动化仪器仪表使运行过程实现自动联锁控制，便于根据不同进水条件调整运行方式；
6.模块化设计，可根据石油化工废水实际浓度和其他实施条件，自由组合，具有较强的灵活性。
附图说明
图1是本发明高效节能石油化工废水处理系统的流程示意图。
图中：1、进水电动阀门，2、FO膜密闭交换箱，3、石油化工废水搅拌器，4、汲取液搅拌器，5、膜机架，6、膜元件，7、石油化工废水COD在线监测仪，8、汲取液离子浓度计，9、温度调节装置，10、汲取液出口压力表，11、汲取液出口电动阀门，12、汲取液循环泵，13、汲取液交换箱，14、交换箱压力表，15、交换箱电动阀门，16、密闭转子箱，17、涡轮机叶轮，18、涡轮发电机组，19、汲取液中间箱，20、中间箱电动排气阀，21、汲取液多效蒸发器，22、中间箱溢流管，23、汲取液溶解箱，24、溶解箱搅拌器，25、溶解箱离子浓度计，26、补偿箱进口电动阀门，27、汲取液补偿箱，28、补偿箱离子浓度计，29、溶药出口电动阀门，30、溶药箱，31、溶药搅拌器，32、汲取液离子浓度计，33、洗气装置，34、清水箱，35、清水泵，36、第一级超越管电动阀门，37、排液电动阀门，38、第二级超越管电动阀门，39、母液焚烧炉进口电动阀门，40、母液焚烧炉，41、汲取液补偿泵，42、汲取液补偿电动阀门，43、交换箱超越管电动阀门，44、自来水管道，45、交换箱电动排气阀，46、转子箱电动排气阀，47、转子箱进水电动阀门，48、折流挡板，49、助燃燃料燃烧器，50、尾气净化装置。
具体实施方式
本发明的高效节能石油化工废水处理系统主要包括正渗透膜浓缩装置、母液焚烧炉40和渗透能量利用装置，各个装置通过管路依次连接。各装置的具体结构如图1所示。
正渗透膜浓缩装置，包括至少一级FO膜密闭交换箱2(图1中设有3级)、汲取液回收利用装置和清水回收装置。
单级FO膜密闭交换箱2的内部中间设置有膜机架5，膜机架5内设置有膜元件6。膜机架5将FO膜密闭交换箱2分为左侧母液区(石油化工废水区)和右侧汲取液区两部分，两区为完全独立区域，仅可通过膜元件6进行传质。母液区的上部设置有石油化工废水进水管，该进水管上设置有进水电动阀门1，母液区内设置有石油化工废水搅拌器3、石油化工废水COD在线监测仪7和温度调节装置9(设置在母液区底部)，温度调节装置9可以是电驱动，也可以是交换器。汲取液区内设置有汲取液搅拌器4、汲取液离子浓度计8和加热器(设置在汲取液区底部)，汲取液区的外部设置有连接其上部和下部的汲取液循环管，汲取液循环管上设置有汲取液循环泵12，通过汲取液循环泵12将汲取液在汲取液区上部和下部形成循环，加快传质。
上一级FO膜密闭交换箱2中母液区的底部通过排液管与下一级FO膜密闭交换箱中母液区的上部连接，排液管上设置有排液电动阀门37，同时每一级FO膜密闭交换箱中浓缩液区的底部均通过超越管与母液焚烧炉40连接，超越管上设置电动阀门(如图1中的第一级超越管电动阀门36和第二级超越管电动阀门38)，超越管通过母液焚烧炉进口电动阀门39与母液焚烧炉40连接。母液焚烧炉40上配套有助燃燃料(天然气、柴油或焦炉煤气等)燃烧器49和尾气净化装置50。每一级FO膜密闭交换箱中汲取液区的上部分别通过汲取液输送管与密闭汲取液交换箱13连接，各自的汲取液输送管上均设置有汲取液出口压力表10和汲取液出口电动阀门11。每一级FO膜密闭交换箱中吸取液区的底部均设置有汲取液补偿电动阀门42，且与汲取液补偿箱27之间通过汲取液补偿管连接，汲取液补偿管上连接有汲取液补偿泵41，汲取液补偿箱27上设置有补偿箱离子浓度计28。
汲取液回收利用装置包括汲取液交换箱13、汲取液中间箱19、汲取液多效蒸发器21、汲取液溶解箱23、汲取液补偿箱27和溶药箱30，汲取液交换箱13、汲取液中间箱19、汲取液多效蒸发器21、汲取液溶解箱23和汲取液补偿箱27均是密闭的。汲取液交换箱13是密闭的，其上部设置有交换箱压力表14、交换箱电动阀门15和交换箱电动排气阀45，并通过交换箱电动阀门15与汲取液中间箱19的上部连接；汲取液交换箱13的底部通过交换箱超越管电动阀门43与汲取液中间箱19的底部连接。汲取液中间箱19内部设置有折流挡板48，其上部设置有中间箱电动排气阀20。汲取液中间箱19与汲取液多效蒸发器21下部连接，且上部连接有中间箱溢流管22。汲取液溶解箱23与汲取液多效蒸发器21连接，汲取液溶解箱23内设置有溶解箱搅拌器24和溶解箱离子浓度计25，汲取液溶解箱23底部连接有洗气装置33(洗气塔)。汲取液补偿箱27的底部通过补偿箱进口电动阀门26与汲取液溶解箱23的底部连接，汲取液补偿箱27内设置有补偿箱离子浓度计28。溶药箱30的底部通过溶药出口电动阀门29与汲取液补偿箱27的底部连接，溶药箱30与自来水管道44连接，且其内设置有溶药搅拌器31和汲取液离子浓度计32。多效蒸发器为通用设备。
清水装置包括清水箱34、清水泵35和清水管，清水箱34与汲取液多效蒸发器21连接，清水管与清水箱34连接，清水泵35连接在清水管上。清水管可通过阀门与溶药箱30连接，以对汲取液多效蒸发器21产生的清水进行利用。
渗透能量利用装置，包括密闭的转子箱16和涡轮发电机组18，转子箱16内设置有涡轮机叶轮17，涡轮机叶轮17与涡轮发电机组18连接，转子箱16的底部设置有转子箱电动排气阀46。转子箱16通过转子箱进水电动阀门47与汲取液交换箱13连接，同时也与汲取液中间箱19连接。
上述系统的运行过程，如下所述。
运行前，首先确定以下几项重要参数：
1、处理前石油化工废水的渗透压π(石油化工废水)
首先对处理前石油化工废水进行检测分析，计算其中的渗透物质的量浓度(溶液中的离子态物质的量分子态物质的量之和)(S1，以mol·L-1计)，采用范托夫(van’t Hoff)公式计算得出处理前石油化工废水的渗透压π(石油化工废水)：
π(石油化工废水)＝cBRT≈S1RT
其中：π(石油化工废水)为处理前石油化工废水的渗透压；
对电解质溶液来说，cB是1L溶液中能产生渗透效应的溶质分子与离子总物质的量，此处cB≈S1，称为渗透物质的量浓度；
R为气体常数；
T为绝对温度。
运行过程中各级FO膜密闭交换箱母液区(或称浓缩液区)的渗透物质的量浓度按其上设置的废水COD在线监测仪显示数据近似折算；
2、第一级FO膜密闭交换箱汲取液的离子浓度J1
按照所需渗透压差(△π，由是否用于发电等实际需求决定)，采用范托夫(van’t Hoff)公式π＝cBRT计算得出所需第一级FO膜密闭交换箱汲取液的离子浓度J1：
J1≈cB＝π(汲取液)/RT
π(汲取液)＝π(石油化工废水)+△π
π(石油化工废水)≈S1RT
其中，π(汲取液)为汲取液的渗透压，π(石油化工废水)为石油化工废水的渗透压；
对电解质溶液来说，cB是1L溶液中能产生渗透效应的溶质分子与离子总物质的量，此处cB≈J1，称为渗透物质的量浓度；
R为理想气体常数；
T为绝对温度。
运行过程中各级FO膜密闭交换箱汲取液区的渗透物质的量浓度按其上设置的废水离子浓度计显示数据近似计算；
为提高效率，一般采用接近饱和浓度的汲取液。
3、FO膜密闭交换箱的级数n(串联数量)
以汲取液的离子浓度J1为常温常压条件下汲取液溶质的饱和浓度为例，其渗透压为定值π(汲取液)饱和；
由于搅拌器和循环泵的作用，同一级FO膜密闭交换箱的母液(或称浓缩液)浓度和汲取液浓度可以认为是均一的；
系统正常运行时，随着母液(或称浓缩液)的不断浓缩，不同级FO膜密闭交换箱的母液区渗透物质的量浓度会越来越高，且Sn+1＞Sn(Sn为第n级FO膜密闭交换箱的母液中渗透物质的量浓度，n为FO膜密闭交换箱的级数)，其与汲取液的渗透压差△π也会逐渐减小，理论上，当Sn接近母液溶质的饱和浓度、接近汲取液离子浓度J1以及等于汲取液离子浓度 J1时，FO膜两侧的母液和汲取液已不存在渗透压差△π，此时FO膜密闭交换箱的级数为n的最大数值。
渗透压差△π的减小会影响膜通量和渗透效率，用于发电时还会影响发电机的工作，为此，通常根据膜通量、渗透效率以及发电机叶轮所需压力等实际因素，综合确定FO膜密闭交换箱的级数n。
4、每级FO膜密闭交换箱的个数i(并联数量)
每级FO膜密闭交换箱的个数i由以下公式估算：
i＝Q/(Q’·S)。
其中：Q为废水处理规模(m3·S-1)；
Q’为FO膜通量(m3·S-1·m-2)；
S为单个FO膜密闭交换箱的有效正渗透膜面积(m2)。
确定了上述重要参数，意味着确定了系统的配置。
开启自来水管道44，使溶药箱30中加入自来水，并向溶药箱30内倒入液体汲取液溶液(渗透物质的量浓度为J0，J0＞J1，市场采购)或固体汲取液溶质粉末(市场采购)，通过溶药搅拌器31搅拌，配制离子浓度为J1的汲取液，通过汲取液离子浓度计32检测配制的汲取液离子浓度。开启溶药出口电动阀门29，使汲取液流入汲取液补偿箱27，然后依次开启第一级的汲取液补偿电动阀门42和汲取液补偿泵41，使汲取液充满第一级FO膜密闭交换箱2，然后依次关闭汲取液补偿泵41、第一级的汲取液补偿电动阀门42、溶药出口电动阀门29和溶药搅拌器31，同时检查确定其余电动阀门均处于关闭状态，各排气阀处于开启状态，最终做好系统运行前的处理准备工作。
上述工作做完后，开启石油化工废水进水电动阀门1，石油化工废水流入第一级FO膜密闭交换箱2的母液区，由于膜元件6一侧汲取液区的离子浓度(J1)大于母液区的渗透物质的量浓度(S1)形成的渗透压差(△π)，使母液区石油化工废水中的水分子透过膜元件6自由传至汲取液区，由于汲取液区为密闭结构，稀释后体积增大的汲取液会通过汲取液补偿管进入密闭的汲取液交换箱13。汲取液交换箱13充满后，关闭交换箱电动排气阀45。如需利用汲取液进行发电，则关闭交换箱超越管电动阀门43，开启转子箱进水电动阀门47，稀释后的稀汲取液(离子浓度为J1’,J1’＜J1)进入密闭转子箱16，推动涡轮机叶轮17做功，通过涡轮发电机组18输出电能，发电后的稀汲取液进入汲取液中间箱19。如无需发电，则关闭转子箱进水电动阀门47，开启交换箱超越管电动阀门43，使稀汲取液进入汲取液中间箱19，然后进入汲取液多效蒸发器21。通过多效蒸发器21，实现汲取液溶质(一般为气体)和水(溶剂)的分离，其中的溶质进入汲取液溶解箱23，开启溶解箱搅拌器24，利用溶解箱离子浓度计25控制溶液浓度，实现汲取液溶质的回收和再利用；多余的水进入清水箱34，由清水泵35输送至溶药箱30或回用于厂区其它用水设置，实现水资源的回收利用。
浓缩后的石油化工废水逐级通过排液电动阀门37进入下一级的FO膜密闭交换箱，按上述流程运行。每级FO膜密闭交换箱利用其底部的温度调节装置9，合理控制石油化工废水的温度，使其浓度达到该温度下的饱和浓度。最后无法再浓缩或根据需要无需进一步浓缩(一般COD在600000mg/L以上时)的母液进入母液焚烧炉40进行焚烧处理。

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410713999.4(22)申请日 2014.11.28C02F 9/10(2006.01)F23G 7/04(2006.01)(71)申请人山东省环科院环境工程有限公司地址 250013 山东省济南市历下区历山路50号(72)发明人康兴生马涛刘宁苟晓东刘道行杜鹏(74)专利代理机构济南日新专利代理事务所 37224代理人王书刚(54) 发明名称一种节能石油化工废水深度处理系统及其处理方法(57) 摘要一种节能石油化工废水处理系统及其处理方法，该系统包括正渗透膜浓缩装置和多效蒸发器，正渗透膜浓缩装置包括FO膜密闭交换箱、汲。

2、取液回收利用装置和清水回收装置，FO膜密闭交换箱至少设置一级，汲取液回收利用装置与各级FO膜密闭交换箱分别通过电动阀门连接，清水回收装置与汲取液回收利用装置连接，各级FO膜密闭交换箱依次通过排液电动阀门连接，且均通过超越电动阀门与母液焚烧炉连接。该方法针对石油化工废水的高渗透压特性，通过配制依数性更高的汲取液，利用溶液的依数性差异带来的渗透压差，使石油化工废水得到高效浓缩的同时回收循环利用水资源，产生电能；运行过程实现自动联锁控制，可根据不同进水条件调整运行方式。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图1页(10)申请公布号。

3、 CN 104402161 A(43)申请公布日 2015.03.11CN 104402161 A1/2页21.一种节能石油化工废水处理系统，包括正渗透膜浓缩装置和母液焚烧炉，其特征是：正渗透膜浓缩装置包括FO膜密闭交换箱、汲取液回收利用装置和清水回收装置，FO膜密闭交换箱至少设置一级，汲取液回收利用装置与各级FO膜密闭交换箱分别通过电动阀门连接，清水回收装置与汲取液回收利用装置连接，各级FO膜密闭交换箱依次通过排液电动阀门连接，且均通过超越电动阀门与母液焚烧炉连接。2.根据权利要求1所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述FO膜密闭交换箱的内部设置膜元件，膜元件将FO膜密闭交换箱内部分。

4、为母液区和汲取液区，母液区的上部设置有进水管，该进水管上设置有进水电动阀门；上一级FO膜密闭交换箱中母液区的底部通过排液电动阀门与下一级FO膜密闭交换箱中母液区的上部连接，同时每一级FO膜密闭交换箱中母液区的底部均通过超越电动阀门与母液焚烧炉连接；每一级FO膜密闭交换箱中汲取液区的上部分别通过汲取液输送管与汲取液回收利用装置中的汲取液交换箱连接，各自的汲取液输送管上均设置有汲取液出口电动阀门；每一级FO膜密闭交换箱中汲取液区的底部均设置有汲取液补偿电动阀门，且与汲取液回收利用装置中的汲取液补偿箱之间通过汲取液补偿管连接，汲取液补偿管上连接有汲取液补偿泵。3.根据权利要求2所述的节能石油化工废水。

5、处理系统，其特征是：所述汲取液区的外部设置有连接汲取液区上部和下部的汲取液循环管，汲取液循环管上设置有汲取液循环泵。4.根据权利要求2所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述母液区和汲取液区内均设置有搅拌器和温度调节装置；母液区设置有COD在线监测仪，汲取液区设置有离子浓度计。5.根据权利要求1所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述汲取液回收利用装置包括汲取液交换箱、汲取液中间箱、汲取液多效蒸发器、汲取液溶解箱、汲取液补偿箱和溶药箱，汲取液交换箱上部设置有交换箱电动阀门和交换箱电动排气阀，并通过交换箱电动阀门与汲取液中间箱连接；汲取液交换箱的底部通过交换箱超越管电动阀门与汲取液中。

6、间箱连接；汲取液中间箱上部设置有中间箱电动排气阀，汲取液中间箱与汲取液多效蒸发器连接；汲取液溶解箱与汲取液多效蒸发器连接；汲取液补偿箱的底部通过补偿箱进口电动阀门与汲取液溶解箱的底部连接；溶药箱的底部通过溶药出口电动阀门与汲取液补偿箱的底部连接。6.根据权利要求5所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述汲取液溶解箱和溶药箱内均设置有搅拌器和离子浓度计。7.根据权利要求5所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述汲取液补偿箱内设置有离子浓度计。8.根据权利要求1所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：所述清水装置包括清水箱、清水泵和清水管，清水箱与汲取液多效蒸发器连接，清水管与清水箱。

7、连接，清水泵连接在清水管上，清水管与溶药箱连接。9.根据权利要求1所述的节能石油化工废水处理系统，其特征是：还包括渗透能量利用装置，该装置包括密闭的转子箱和涡轮发电机组，转子箱内设置有涡轮机叶轮，涡轮机叶轮与涡轮发电机组连接，转子箱的底部设置有转子箱电动排气阀，转子箱通过转子箱进水电动阀门与汲取液交换箱连接，同时转子箱也与汲取液中间箱连接。权利要求书CN 104402161 A2/2页310.一种权利要求1所述节能石油化工废水处理系统的处理方法，其特征是：首先分析计算石油化工废水的渗透物质的量浓度S1，按照所需渗透压力得出所需第一级FO膜密闭交换箱汲取液的渗透物质的量浓度J1，J1大于。

8、S1，且得出需要的FO膜密闭交换箱的级数和每级FO膜密闭交换箱的个数i；然后通过汲取液回收利用装置配制离子浓度J1的汲取液，使汲取液充满第一级FO膜密闭交换箱；开启石油化工废水进水电动阀门，石油化工废水流入第一级FO膜密闭交换箱内，与汲取液交换，使石油化工废水中的水分子自由传至汲取液，稀释后体积增大的汲取液通过汲取液回收利用装置中的多效蒸发器实现汲取液溶质和水的分离，实现汲取液溶质的回收和再利用，多余的水进入清水装置，实现水资源的回收利用；石油化工废水通过逐级FO膜密闭交换箱进行浓缩，最后无法再浓缩或根据需要无需进一步浓缩的母液进入母液焚烧炉进行焚烧处理。权利要求书CN 1044021。

9、61 A1/8页4一种节能石油化工废水深度处理系统及其处理方法技术领域0001 本发明涉及一种用于石油化工废水的深度处理系统及其方法，属于废水深度治理技术领域。背景技术0002 石油化学工业简称石油化工，指以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的加工工业。石油化学工业是基础性产业，它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供配套和服务，在国民经济中占有举足轻重的地位。0003 石油产品又称油品，主要包括各种燃料油(汽油、煤油、柴油等)和润滑油以及液化石油气、石油焦碳、石蜡、沥青等。生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制，简称炼油。石油化工产品以炼。

10、油过程提供的原料油进一步化学加工获得。生产石油化工产品的第一步是对原料油和气(如丙烷、汽油、柴油等)进行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生产多种有机化工原料(约200种)及合成材料(塑料、合成纤维、合成橡胶)。这两步产品的生产属于石油化工的范围。有机化工原料继续加工可制得更多品种的化工产品，习惯上不属于石油化工的范围。在有些资料中，以天然气、轻汽油、重油为原料合成氨、尿素，甚至制取硝酸也列入石油化工。0004 石油化工废水是用炼油生产的副产气体以及石脑油等轻油或重油为原料进行热裂解生产乙烯、丙烯、丁烯等化工原料，进一步反应合成各种有机。

11、化学产品，构成石油化工联合企业排出的废水。0005 石油化工产业是我国重要工业，其生产量大，而且生产工艺较为复杂，因此生产过程中产生的废水多，并且因生产工艺的不同废水产量变化范围也很广泛；在石油的裂解、精炼、分馏及合成等炼化过程中所排放的废水含有多种有毒的有机污染物，如苯并芘、苯并蒽及其它多环芳烃类物质，具有致癌、致畸或致突变作用，同时还含有苯、酚、硫类化合物、汽油、原油等污染物，该类废水排放到环境中，可对地表水、地下水和土壤造成严重的污染，而且因为石油化工废水中的污染物组分复杂，这些有机污染物有的难降解或是不能被生物降解，所以其处理难度大。0006 对石油化工废水的高效处理已成为水处理行业研。

12、究的热点，常用的处理技术主要包括物理法、化学法和生物法。0007 针对石油化工废水中污染物种类复杂、浓度高以及可生化性差等特点，一般采用物化法进行预处理，然后采用生化法进行进一步降解。采用吸附法、膜分离法及高级氧化法等可以进行出水的深度净化，实现废水的回用。但处理效果不理想，出水达标率不高，主要表现为出水COD、NH4+-N及色度等指标的超标。0008 中国专利文献CN102452766A公开的石油化工废水处理工艺，CN1079946公开的石油化工废水的处理方法及其所用装置、CN1669941公开的一种处理石油化工废水的方法以及CN103641269A公开的石油化工废水处理工艺，都是对常规方法。

13、的改进，处理效说明书CN 104402161 A2/8页5果有待提高。0009 为此，有必要重新分析石油化工废水的特性，在生化处理的基础上，开发节能、高效的石油化工废水深度处理技术。0010 渗透作用是两种不同浓度的溶液隔以半透膜(允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜)，水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。其发生的条件有两个：一是有半透膜，二是半透膜两侧有物质的量浓度差。0011 渗透作用又可分为正渗透(FO)、反渗透(RO)和压力阻尼渗透(PRO)。0012 正渗透(FO)过程是以半透膜两侧的渗透压差为驱动力，溶液中的水分子从高水化学势区(低离子浓度溶。

14、液)通过半透膜向低水化学势区(高离子浓度溶液)传递，而溶质分子或离子被阻挡的一种渗透过程。0013 反渗透(RO)过程，是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。因为它和正渗透的方向相反，故称反渗透。可以利用不同物料的渗透压差异，使用大于渗透压的反渗透压力，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。0014 压力阻尼渗透(PRO)是介于正渗透和反渗透过程的中间过程，是指在渗透压差的反方向上施加压力，与反渗透过程相似，然而水分子仍然是扩散到高离子浓度一侧，与正渗透过程相似。0015 稀溶液(包含石油化工废水)的依数性是指稀溶液中溶剂的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高和渗透压的数值，只与溶液。

15、中溶质的量有关，与溶质的本性无关，溶液的依数性为开发特种汲取液提供了理论依据，即只要配置一定依数性的汲取液，使其渗透压高于待处理石油化工废水，利用渗透作用，就可以将石油化工废水进一步浓缩。0016 为此，亟需在生化处理的基础上，开发节能的石油化工废水深度处理系统，利用渗透作用尤其是正渗透(FO)作用和溶液的依数性差异带来的渗透压差，实现石油化工废水有效处置、循环利用水资源的同时，充分利用正渗透(FO)产生的压差获得电能，节约能源。发明内容0017 本发明针对现有石油化工废水处理技术存在的不足，依据生化处理后石油化工废水的特性，利用溶液的依数性，提供一种处理效果好、节能的石油化工废水深度处理系统。

16、。同时提供一种该系统对石油化工废水的深度处理方法。0018 本发明的节能石油化工废水深度处理系统，采用以下技术方案：0019 该系统，包括正渗透膜浓缩装置和母液焚烧炉，正渗透膜浓缩装置包括FO膜密闭交换箱、汲取液回收利用装置和清水回收装置，FO膜密闭交换箱至少设置一级，汲取液回收利用装置与各级FO膜密闭交换箱分别通过电动阀门连接，清水回收装置与汲取液回收利用装置连接，各级FO膜密闭交换箱依次通过排液电动阀门连接，且均通过超越电动阀门与母液焚烧炉连接。母液焚烧炉配套有助燃燃料(天然气、柴油或焦炉煤气等)燃烧器和尾气净化装置。0020 FO膜密闭交换箱的内部设置膜元件，膜元件将FO膜密闭交换箱内部。

17、分为母液区和汲取液区，母液区的上部设置有进水管，该进水管上设置有进水电动阀门；上一级FO膜密闭交换箱中母液区的底部通过排液电动阀门与下一级FO膜密闭交换箱中母液区的上部连接，同时每一级FO膜密闭交换箱中母液区的底部均通过超越电动阀门与母液焚烧炉连说明书CN 104402161 A3/8页6接；每一级FO膜密闭交换箱中汲取液区的上部分别通过汲取液输送管与汲取液回收利用装置中的汲取液交换箱连接，各自的汲取液输送管上均设置有汲取液出口电动阀门；每一级FO膜密闭交换箱中汲取液区的底部均设置有汲取液补偿电动阀门，且与汲取液回收利用装置中的汲取液补偿箱之间通过汲取液补偿管连接，汲取液补偿管上连接有汲取。

18、液补偿泵。0021 汲取液区的外部设置有连接汲取液区上部和下部的汲取液循环管，汲取液循环管上设置有汲取液循环泵。通过汲取液循环泵将汲取液在汲取液区上部和下部形成循环。0022 母液区和汲取液区内均设置有搅拌器和温度调节装置。0023 母液区设置有COD在线监测仪，汲取液区设置有离子浓度计。0024 汲取液回收利用装置包括汲取液交换箱、汲取液中间箱、汲取液多效蒸发器、汲取液溶解箱、汲取液补偿箱和溶药箱，汲取液交换箱上部设置有交换箱电动阀门和交换箱电动排气阀，并通过交换箱电动阀门与汲取液中间箱连接；汲取液交换箱的底部通过交换箱超越管电动阀门与汲取液中间箱连接；汲取液中间箱上部设置有中间箱电动排气阀。

19、，汲取液中间箱与汲取液多效蒸发器连接；汲取液溶解箱与汲取液多效蒸发器连接，；汲取液补偿箱的底部通过补偿箱进口电动阀门与汲取液溶解箱的底部连接；溶药箱的底部通过溶药出口电动阀门与汲取液补偿箱的底部连接。0025 汲取液溶解箱和溶药箱内均设置有搅拌器和离子浓度计。0026 汲取液补偿箱内设置有离子浓度计。0027 清水装置包括清水箱、清水泵和清水管，清水箱与汲取液多效蒸发器连接，清水管与清水箱连接，清水泵连接在清水管上，清水管与溶药箱连接。0028 上述系统，还包括渗透能量利用装置，该装置包括密闭的转子箱和涡轮发电机组，转子箱内设置有涡轮机叶轮，涡轮机叶轮与涡轮发电机组连接，转子箱的底部设置有转子。

20、箱电动排气阀，转子箱通过转子箱进水电动阀门与汲取液交换箱连接，同时转子箱也与汲取液中间箱连接。0029 上述系统的处理方法，是：0030 首先分析计算石油化工废水的渗透物质的量浓度(溶液中的离子态物质的量与分子态物质的量之和)S1(运行过程中以COD在线监测仪显示数据近似折算)，按照所需渗透压力(，由是否用于发电等实际需求决定)得出所需第一级FO膜密闭交换箱汲取液的离子浓度J1，J1大于S1，且得出需要的FO膜密闭交换箱的级数n和每级FO膜密闭交换箱的个数i；然后通过汲取液回收利用装置配制离子浓度J1的汲取液，使汲取液充满第一级FO膜密闭交换箱；开启石油化工废水进水电动阀门，石油化工废水流入第。

21、一级FO膜密闭交换箱内，与汲取液交换，使石油化工废水中的水分子自由传至汲取液，稀释后体积增大的汲取液通过汲取液回收利用装置中的多效蒸发器实现汲取液溶质(一般为气体)和水(溶剂)的分离，实现汲取液溶质的回收和再利用，多余的水进入清水装置，实现水资源的回收利用；石油化工废水通过逐级FO膜密闭交换箱进行浓缩，最后无法再浓缩的或根据需要无需进一步浓缩(一般COD在600000mg/L以上时)的母液进入母液焚烧炉进行焚烧处理。0031 本发明针对石油化工废水的高渗透压特性，通过配制依数性更高的汲取液，利用溶液的依数性差异带来的渗透压差，使石油化工废水得到高效浓缩的同时，回收循环利用水资源，生产电能；同时。

22、，运行过程实现自动联锁控制，可根据不同进水条件调整运行方式，说明书CN 104402161 A4/8页7便于实施。具有以下特点：0032 1.充分利用溶液的依数性，通过配制依数性较高的汲取液(如NH4HCO3等)，利用其与石油化工废水的高渗透压差，实现石油化工废水高效浓缩的同时，可回收大量水资源；0033 2.采用的FO膜具有膜通量大，浓差极化现象少的特性，可保障渗透功能的顺利实现；0034 3.采用的母液焚烧炉为通用设备，专门处理高浓度有机废液，利用高温(850-1100)热解，可充分分解废液中的有机物和含氯、苯、酚类的有害化合物，并具有以下特点：0035 (1)微负压设计，燃烧安全性高。

23、，控制程序中设有炉内点火前不排除易燃易爆气体就不能点火的功能，以防气爆；0036 (2)自动化程度高，全方位在线检测控制，燃烧稳定。0037 (3)采用雾化喷枪，喷出极细微的颗粒，保证在炉内空中气化，氧化分解，不会滴落。0038 (4)采用切线燃烧雾化装置内部混合式二流体雾化器，其混合程度，雾化效果燃烧速度0039 极高，过剩空气低，可节约大量燃料。0040 (5)涡流效果好，燃烧滞留时间达2秒以上，燃烧无死角。0041 (6)低氮燃烧技术，无烟无臭，无有害气体，可同时焚烧有机废气及少量固体。0042 (7)配套完善合理的尾气处理净化装置，保证环保排放达标。0043 4.采用的渗透能量利用装置。

24、可将系统产生的渗透能转化为电能，从而降低废水处理成本；0044 5.通过自动化仪器仪表使运行过程实现自动联锁控制，便于根据不同进水条件调整运行方式；0045 6.模块化设计，可根据石油化工废水实际浓度和其他实施条件，自由组合，具有较强的灵活性。附图说明0046 图1是本发明高效节能石油化工废水处理系统的流程示意图。0047 图中：1、进水电动阀门，2、FO膜密闭交换箱，3、石油化工废水搅拌器，4、汲取液搅拌器，5、膜机架，6、膜元件，7、石油化工废水COD在线监测仪，8、汲取液离子浓度计，9、温度调节装置，10、汲取液出口压力表，11、汲取液出口电动阀门，12、汲取液循环泵，13、汲取液交换箱。

25、，14、交换箱压力表，15、交换箱电动阀门，16、密闭转子箱，17、涡轮机叶轮，18、涡轮发电机组，19、汲取液中间箱，20、中间箱电动排气阀，21、汲取液多效蒸发器，22、中间箱溢流管，23、汲取液溶解箱，24、溶解箱搅拌器，25、溶解箱离子浓度计，26、补偿箱进口电动阀门，27、汲取液补偿箱，28、补偿箱离子浓度计，29、溶药出口电动阀门，30、溶药箱，31、溶药搅拌器，32、汲取液离子浓度计，33、洗气装置，34、清水箱，35、清水泵，36、第一级超越管电动阀门，37、排液电动阀门，38、第二级超越管电动阀门，39、母液焚烧炉进口电动阀门，40、母液焚烧炉，41、汲取液补偿泵，42、汲取。

26、液补偿电动阀门，43、交换箱超越管电动阀门，44、说明书CN 104402161 A5/8页8自来水管道，45、交换箱电动排气阀，46、转子箱电动排气阀，47、转子箱进水电动阀门，48、折流挡板，49、助燃燃料燃烧器，50、尾气净化装置。具体实施方式0048 本发明的高效节能石油化工废水处理系统主要包括正渗透膜浓缩装置、母液焚烧炉40和渗透能量利用装置，各个装置通过管路依次连接。各装置的具体结构如图1所示。0049 正渗透膜浓缩装置，包括至少一级FO膜密闭交换箱2(图1中设有3级)、汲取液回收利用装置和清水回收装置。0050 单级FO膜密闭交换箱2的内部中间设置有膜机架5，膜机架5内设置有。

27、膜元件6。膜机架5将FO膜密闭交换箱2分为左侧母液区(石油化工废水区)和右侧汲取液区两部分，两区为完全独立区域，仅可通过膜元件6进行传质。母液区的上部设置有石油化工废水进水管，该进水管上设置有进水电动阀门1，母液区内设置有石油化工废水搅拌器3、石油化工废水COD在线监测仪7和温度调节装置9(设置在母液区底部)，温度调节装置9可以是电驱动，也可以是交换器。汲取液区内设置有汲取液搅拌器4、汲取液离子浓度计8和加热器(设置在汲取液区底部)，汲取液区的外部设置有连接其上部和下部的汲取液循环管，汲取液循环管上设置有汲取液循环泵12，通过汲取液循环泵12将汲取液在汲取液区上部和下部形成循环，加快传质。00。

28、51 上一级FO膜密闭交换箱2中母液区的底部通过排液管与下一级FO膜密闭交换箱中母液区的上部连接，排液管上设置有排液电动阀门37，同时每一级FO膜密闭交换箱中浓缩液区的底部均通过超越管与母液焚烧炉40连接，超越管上设置电动阀门(如图1中的第一级超越管电动阀门36和第二级超越管电动阀门38)，超越管通过母液焚烧炉进口电动阀门39与母液焚烧炉40连接。母液焚烧炉40上配套有助燃燃料(天然气、柴油或焦炉煤气等)燃烧器49和尾气净化装置50。每一级FO膜密闭交换箱中汲取液区的上部分别通过汲取液输送管与密闭汲取液交换箱13连接，各自的汲取液输送管上均设置有汲取液出口压力表10和汲取液出口电动阀门11。每。

29、一级FO膜密闭交换箱中吸取液区的底部均设置有汲取液补偿电动阀门42，且与汲取液补偿箱27之间通过汲取液补偿管连接，汲取液补偿管上连接有汲取液补偿泵41，汲取液补偿箱27上设置有补偿箱离子浓度计28。0052 汲取液回收利用装置包括汲取液交换箱13、汲取液中间箱19、汲取液多效蒸发器21、汲取液溶解箱23、汲取液补偿箱27和溶药箱30，汲取液交换箱13、汲取液中间箱19、汲取液多效蒸发器21、汲取液溶解箱23和汲取液补偿箱27均是密闭的。汲取液交换箱13是密闭的，其上部设置有交换箱压力表14、交换箱电动阀门15和交换箱电动排气阀45，并通过交换箱电动阀门15与汲取液中间箱19的上部连接；汲取液交。

30、换箱13的底部通过交换箱超越管电动阀门43与汲取液中间箱19的底部连接。汲取液中间箱19内部设置有折流挡板48，其上部设置有中间箱电动排气阀20。汲取液中间箱19与汲取液多效蒸发器21下部连接，且上部连接有中间箱溢流管22。汲取液溶解箱23与汲取液多效蒸发器21连接，汲取液溶解箱23内设置有溶解箱搅拌器24和溶解箱离子浓度计25，汲取液溶解箱23底部连接有洗气装置33(洗气塔)。汲取液补偿箱27的底部通过补偿箱进口电动阀门26与汲取液溶解箱23的底部连接，汲取液补偿箱27内设置有补偿箱离子浓度计28。溶药箱30的底部通过溶药出口电动阀门29与汲取液补偿箱27的底部连接，溶药箱30与自来水管道4。

31、4连说明书CN 104402161 A6/8页9接，且其内设置有溶药搅拌器31和汲取液离子浓度计32。多效蒸发器为通用设备。0053 清水装置包括清水箱34、清水泵35和清水管，清水箱34与汲取液多效蒸发器21连接，清水管与清水箱34连接，清水泵35连接在清水管上。清水管可通过阀门与溶药箱30连接，以对汲取液多效蒸发器21产生的清水进行利用。0054 渗透能量利用装置，包括密闭的转子箱16和涡轮发电机组18，转子箱16内设置有涡轮机叶轮17，涡轮机叶轮17与涡轮发电机组18连接，转子箱16的底部设置有转子箱电动排气阀46。转子箱16通过转子箱进水电动阀门47与汲取液交换箱13连接，同时也与。

32、汲取液中间箱19连接。0055 上述系统的运行过程，如下所述。0056 运行前，首先确定以下几项重要参数：0057 1、处理前石油化工废水的渗透压(石油化工废水)0058 首先对处理前石油化工废水进行检测分析，计算其中的渗透物质的量浓度(溶液中的离子态物质的量分子态物质的量之和)(S1，以molL-1计)，采用范托夫(vant Hoff)公式计算得出处理前石油化工废水的渗透压(石油化工废水)：0059 (石油化工废水)cBRTS1RT0060 其中：(石油化工废水)为处理前石油化工废水的渗透压；0061 对电解质溶液来说，cB是1L溶液中能产生渗透效应的溶质分子与离子总物质的量，此处cBS1，。

33、称为渗透物质的量浓度；0062 R为气体常数；0063 T为绝对温度。0064 运行过程中各级FO膜密闭交换箱母液区(或称浓缩液区)的渗透物质的量浓度按其上设置的废水COD在线监测仪显示数据近似折算；0065 2、第一级FO膜密闭交换箱汲取液的离子浓度J10066 按照所需渗透压差(，由是否用于发电等实际需求决定)，采用范托夫(vant Hoff)公式cBRT计算得出所需第一级FO膜密闭交换箱汲取液的离子浓度J1：0067 J1cB(汲取液)/RT0068 (汲取液)(石油化工废水)+0069 (石油化工废水)S1RT0070 其中，(汲取液)为汲取液的渗透压，(石油化工废水)为石油化工废水的。

34、渗透压；0071 对电解质溶液来说，cB是1L溶液中能产生渗透效应的溶质分子与离子总物质的量，此处cBJ1，称为渗透物质的量浓度；0072 R为理想气体常数；0073 T为绝对温度。0074 运行过程中各级FO膜密闭交换箱汲取液区的渗透物质的量浓度按其上设置的废水离子浓度计显示数据近似计算；0075 为提高效率，一般采用接近饱和浓度的汲取液。0076 3、FO膜密闭交换箱的级数n(串联数量)0077 以汲取液的离子浓度J1为常温常压条件下汲取液溶质的饱和浓度为例，其渗透压说明书CN 104402161 A7/8页10为定值(汲取液)饱和；0078 由于搅拌器和循环泵的作用，同一级FO膜密闭。

35、交换箱的母液(或称浓缩液)浓度和汲取液浓度可以认为是均一的；0079 系统正常运行时，随着母液(或称浓缩液)的不断浓缩，不同级FO膜密闭交换箱的母液区渗透物质的量浓度会越来越高，且Sn+1Sn(Sn为第n级FO膜密闭交换箱的母液中渗透物质的量浓度，n为FO膜密闭交换箱的级数)，其与汲取液的渗透压差也会逐渐减小，理论上，当Sn接近母液溶质的饱和浓度、接近汲取液离子浓度J1以及等于汲取液离子浓度J1时，FO膜两侧的母液和汲取液已不存在渗透压差，此时FO膜密闭交换箱的级数为n的最大数值。0080 渗透压差的减小会影响膜通量和渗透效率，用于发电时还会影响发电机的工作，为此，通常根据膜通量、渗透效率以及。

36、发电机叶轮所需压力等实际因素，综合确定FO膜密闭交换箱的级数n。0081 4、每级FO膜密闭交换箱的个数i(并联数量)0082 每级FO膜密闭交换箱的个数i由以下公式估算：0083 iQ/(QS)。0084 其中：Q为废水处理规模(m3S-1)；0085 Q为FO膜通量(m3S-1m-2)；0086 S为单个FO膜密闭交换箱的有效正渗透膜面积(m2)。0087 确定了上述重要参数，意味着确定了系统的配置。0088 开启自来水管道44，使溶药箱30中加入自来水，并向溶药箱30内倒入液体汲取液溶液(渗透物质的量浓度为J0，J0J1，市场采购)或固体汲取液溶质粉末(市场采购)，通过溶药搅拌器31搅拌。

37、，配制离子浓度为J1的汲取液，通过汲取液离子浓度计32检测配制的汲取液离子浓度。开启溶药出口电动阀门29，使汲取液流入汲取液补偿箱27，然后依次开启第一级的汲取液补偿电动阀门42和汲取液补偿泵41，使汲取液充满第一级FO膜密闭交换箱2，然后依次关闭汲取液补偿泵41、第一级的汲取液补偿电动阀门42、溶药出口电动阀门29和溶药搅拌器31，同时检查确定其余电动阀门均处于关闭状态，各排气阀处于开启状态，最终做好系统运行前的处理准备工作。0089 上述工作做完后，开启石油化工废水进水电动阀门1，石油化工废水流入第一级FO膜密闭交换箱2的母液区，由于膜元件6一侧汲取液区的离子浓度(J1)大于母液区的渗透物。

38、质的量浓度(S1)形成的渗透压差()，使母液区石油化工废水中的水分子透过膜元件6自由传至汲取液区，由于汲取液区为密闭结构，稀释后体积增大的汲取液会通过汲取液补偿管进入密闭的汲取液交换箱13。汲取液交换箱13充满后，关闭交换箱电动排气阀45。如需利用汲取液进行发电，则关闭交换箱超越管电动阀门43，开启转子箱进水电动阀门47，稀释后的稀汲取液(离子浓度为J1,J1J1)进入密闭转子箱16，推动涡轮机叶轮17做功，通过涡轮发电机组18输出电能，发电后的稀汲取液进入汲取液中间箱19。如无需发电，则关闭转子箱进水电动阀门47，开启交换箱超越管电动阀门43，使稀汲取液进入汲取液中间箱19，然后进入汲取液多效蒸发器21。通过多效蒸发器21，实现汲取液溶质(一般为气体)和水(溶剂)的分离，其中的溶质进入汲取液溶解箱23，开启溶解箱搅拌器24，利用溶解箱离子浓度计25控制溶液浓度，实现汲取液溶质的回收和再利用；多余的水进入清说明书CN 104402161 A10。

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