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高新高含盐高浓有机废水无害资源化处置工艺

发布时间:2023-1-30 10:41:33  中国污水处理工程网

公布日:2022.01.28

申请日:2021.11.22

分类号:C02F1/16(2006.01)I;C01D3/04(2006.01)I;C01D5/00(2006.01)I;B01D46/54(2006.01)I;F23G7/06(2006.01)I;F23G5/46(2006.01)I;

F23J15/06(2006.01)I;F23J15/02(2006.01)I;B01D53/86(2006.01)I;B01D53/56(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N

摘要

一种高含盐高浓有机废水无害资源化处置工艺及系统,其特征是高含盐高浓有机废水通过烟气蒸发器去除水分后,包裹有机污物的结晶盐析出,在高温烟气的作用下,部分有机污物发生热解反应。盐粒随上升烟气经过高温除盐器作用被截留,并布料进入高温熔融炉进一步加热升温,发生高温氧化反应,去除有机污物成分。高温熔融炉产生的烟气同高温除盐器外排烟气一并进入二燃室处理,二燃室外排烟气,一部分用于烟气蒸发器所需,另一部分经余热锅炉、急冷塔、SCR、除尘器、洗涤塔等工段处理后,变为净烟气外排。本发明具有投资省、能耗低、运行稳、效率高的优点。

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权利要求书

1.一种高含盐高浓有机废水无害化资源化处置工艺,其特征在于:它包括以下步骤:首先,使高含盐高浓有机废水经烟气蒸发器作用,去除水分;其次,使去除水分后的烟气携带结晶污盐进入高温除盐器进行干燥结晶;第三,干燥结晶污盐被截留并布料进入高温熔融炉,经高温氧化处理,包裹其内外的有机污物被分解破坏,形成熔融态洁净盐,熔融态洁净盐经冷却、加水配制成精制盐水,再经过分质结晶工艺处理后得到副产精制盐达标外售;第四,使高温除盐器和高温熔融炉的出口烟气合并进入二燃室处理,有机废气及污染物被彻底破坏分解;第五,二燃室排出高温烟气一部分回流进入烟气蒸发器,另一部分依次经过余热锅炉、急冷塔、SCR、除尘器、洗涤塔处理后变为净烟气外排并最终实现废水零排放和盐分资源化利用。

2.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于:所述高含盐高浓有机废水的浓度不小于3.5%,COD浓度不小于50g/L,包含但不限于煤化工、石油化工、印染、农药医药、新材料行业产生的高含盐高浓有机废水,同时也涵盖原始废水经由浓缩、蒸馏后产生的浓缩母液和蒸馏残液高含盐高浓有机废水。

3.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于:所述的烟气蒸发器主体结构为蒸发室腔体,配备有废水进料喷淋,烟气鼓入,器底盐粒收集附属系统;高含盐高浓有机废水通过烟气蒸发器上侧面废水进口管路进入喷淋环状管路,雾化喷嘴按高效散布原则分布于环状管路上,将废水雾化为微纳米级粒径的细小雾滴散布于蒸发器腔体中;高温烟气由蒸发器底部侧面烟气进口管输入,沿环状布气管从四个方向进入烟气蒸发器内,同腔体中雾化液滴进行强烈热交换和化学反应;雾化液滴迅速失水,包裹有机污物的结晶盐析出,并由上升烟气携带从烟气出口管路排出,同步发生部分有机污物的热解反应;存在雾化效果不佳、比重较大的污盐颗粒受重力作用下沉至蒸发器底部,经过锥形底面汇集由底部盐粒收集管排出蒸发器。

4.根据权利要求3所述的工艺,其特征在于:烟气蒸发器的雾化喷嘴采用耐磨耐高温材质的不锈钢或陶瓷,采用旋流式机械雾化喷嘴、蒸汽雾化喷嘴、压缩空气雾化喷嘴或组合喷嘴的形式;废水雾滴在烟气蒸发器腔体内停留时间控制在0.5s~2s,进料废水温度控制在20℃~80℃。

5.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于:所述高温除盐器中来自烟气蒸发器排烟出口烟气温度为300℃~450℃,通过烟气管路进入高温除盐器,高温除盐器内部装有多根陶瓷膜管,呈管状或多通道状布置,烟气中携带的含有机污物的结晶盐被陶瓷膜管截留在管外表面,烟气进入陶瓷膜管内并汇集后排出高温除盐器;陶瓷膜管外结晶盐粒汇集于高温除盐器底部并通过管路排出;高温除盐器设计为圆锥底面,且配备有气体反吹装置,用于清理陶瓷膜管外表面的盐粒沉积。

6.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于:高温熔融炉炉体呈塔器形,顶部设有污盐进料口,与高温除盐器底部排盐口通过管路连接;污盐进料口下方设有布料器,使盐粒均布落入熔融炉腔体内;炉体侧面设有污盐进料口,与烟气蒸发器底部排盐口通过管路连接;炉体下部侧面设有助燃装置,为污盐的高温熔融处理提供热量来源;进入高温熔融炉的污盐,吸收热量升温的同时,经历干燥、热解、熔融,有机污物逐步被氧化分解直至彻底去除;过程产生的烟气和少量有机废气通过熔融炉侧边烟气出口管路排出;去除有机污物的熔融态结晶盐通过炉底管路排出;炉内熔融盐区域温度控制在1100℃~1200℃;外排烟气温度控制在900℃~1100℃。

7.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于二燃室设置有两个烟气进口,一个进口与高温除盐器烟气出口通过管路连接,另一个进口与高温熔融炉烟气出口通过管路连接;二燃室设置有助燃装置,使烟气中的有机废气进一步发生高温氧化分解去除;二燃室内烟气温度控制在1000℃~1200℃,停留时间不少于2s,焚烧后烟气由出口管路排出;高温烟气通过管路一部分输入至烟气蒸发器内,另一部分依次经过余热锅炉、急冷塔、SCR、除尘器、洗涤塔等工艺处理后,变为净烟气外排;余热锅炉烟气出口温度控制在500℃~600℃,可采用水管或火管炉形式;急冷塔烟气出口温度控制在200℃以下,烟气停留时间少于1s,避免二噁英在系统内形成;除尘器可采用文丘里式,布袋式,静电除尘式等形式;洗涤塔所用洗涤液可根据具体废水成分选用工艺水或碱液。

8.根据权利要求6或7所述的工艺;,其特征在于助燃装置包含有燃料进管,空气进管,点火装置,以及燃料喷嘴、控制器、调节阀和风机;选择液体或气体燃料;使用液体燃料时,燃油喷嘴内置不锈钢喷嘴蕊导流叶片,喷雾形状为环型雾状;燃油黏度较大时,采用蒸汽雾化喷嘴。

9.根据权利要求1所述工艺,其特征在于高温熔融炉底部经管道排出的熔融态洁净盐经冷却后进入化盐池,加入工艺水溶解配制成浓度为20%~40%洁净盐水溶液,化盐池盐水温度控制在40℃~80℃,再经过分质结晶工艺得到副产精制盐外售;分质结晶工艺包括热法、膜法和耦合法;热法分盐主要涉及蒸发结晶技术,包括多效蒸发结晶、MVR蒸发结晶等形式;采用热法分盐工艺时,所需蒸汽可由余热锅炉提供;蒸汽冷凝液可作为部分化盐工艺水使用;结晶母液通过循环管路重新进入处理系统;;副产精制盐可得到硫酸钠、氯化钠等无机盐,且满足相关工业用盐标准并能对口外销。

10.一种高含盐高浓有机废水无害化资源化处置系统,其特征在于:它包括:一烟气蒸发器,该烟气蒸发器用于去除高含盐高浓有机废水的水分;一高温除盐器,该高温除盐器用于将经过烟气蒸发器去除水分后的烟气所携带的结晶污盐进行干燥结晶;一高温熔融炉,该高温熔融炉用于将干燥结晶后的污盐进行高温氧化处理,使包裹在污盐内外的有机污物被分解破坏,形成熔融态洁净盐;一化盐池,该化盐池用于将熔融态洁净盐进行冷却、加水配制成精制盐水;一分质结晶装置,该分质结晶装置用于将精制盐水处理后得到副产精制;一二燃室,该二燃室用于使高温除盐器和高温熔融炉的出口烟气合并进行二次燃烧处理,使有机废气及污染物被彻底破坏分解;二燃室排出的高温烟气一部分回流进入烟气蒸发器,另一部分进入烟气深度处理装置中进行净化处理;一烟气深度处理装置,该包括余热锅炉、急冷塔、SCR、除尘器和洗涤塔,经烟气深度处理装置处理后烟气变为净烟气外排;高含盐高浓有机废水经上述处理装置处理后实现零排放和盐分资源化利用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的高含盐高浓有机废水处理存在的设备投资大,过程能耗高,运行费用高,资源化副产盐品质低环保治理效益最大化难以达到等问题,提供一种投资省、能耗低、运行稳、效率高的高含盐高浓有机废水无害化资源化处置新工艺及设备。

本发明的技术方案之一是:一种高含盐高浓有机废水无害化资源化处置工艺,其特征在于:它包括以下步骤:首先,使高含盐高浓有机废水经烟气蒸发器作用,去除水分;其次,使去除水分后的烟气携带结晶污盐进入高温除盐器进行干燥结晶;第三,干燥结晶污盐被截留并布料进入高温熔融炉,经高温氧化处理,包裹其内外的有机污物被分解破坏,形成熔融态洁净盐,熔融态洁净盐经冷却、加水配制成精制盐水,再经过分质结晶工艺处理后得到副产精制盐达标外售;第四,使高温除盐器和高温熔融炉的出口烟气合并进入二燃室处理,有机废气及污染物被彻底破坏分解;第五,二燃室排出高温烟气一部分回流进入烟气蒸发器,另一部分依次经过余热锅炉、急冷塔、SCR、除尘器、洗涤塔处理后变为净烟气外排并最终实现废水零排放和盐分资源化利用。

本发明涉及到的高含盐高浓度有机废水来源包含但不限于煤化工、石油化工、印染、农药医药、新材料等行业,同时也涵盖原始废水经由浓缩、蒸馏后产生的浓缩母液和蒸馏残液等高含盐高浓有机废水,如垃圾渗滤液经过膜处理系统后产生的浓液,煤化工废水经过MVR蒸发系统后产生的浓缩母液,农药废水经过蒸馏系统后产生的釜底残液等。此类废水的特征是含盐浓度不小于3.5%,COD浓度不小于50g/L。

此类废水可设置必要的预处理单元后进入本发明所述工艺处理,预处理主要用于降低进料废水中悬浮固体含量,进料废水温度控制在20℃~80℃。

本发明所述高含盐高浓有机废水通过烟气蒸发器上侧面废水进口管路进入喷淋环状管路,其上装有规律分布的雾化喷嘴,喷嘴采用不锈钢或陶瓷等耐磨耐高温材质,根据废水水质特征可采用旋流式机械雾化喷嘴、蒸汽雾化喷嘴、压缩空气雾化喷嘴或组合喷嘴等形式。在喷嘴作用下,废水被雾化为微纳米级粒径的细小雾滴散布于蒸发器腔体中。蒸发器底部侧面由烟气进口管输入高温烟气,并沿环状布气管从四个方向进入,同腔体内雾化液滴直接接触进行强烈热交换和化学反应,雾化液滴迅速失水,包裹有机污物的结晶盐析出,并在高温烟气环境中,持续干燥。污盐颗粒在随烟气上升过程中,不断吸热升温,所含的有机污物同步发生热解反应,存在少量比重较大的污盐颗粒因雾化效果不佳或气液接触反应不良,会受重力作用下沉至蒸发器底部,经过锥形底面汇集后由底部污盐收集管排出蒸发器。废水雾滴在烟气蒸发器腔体内停留时间控制在0.5s~2s。

烟气蒸发器排出烟气温度控制在300℃~450℃,通过烟气管路进入高温除盐器。高温除盐器内部装有多根陶瓷膜管,呈管状或多通道状布置,烟气中携带的污盐颗粒被陶瓷膜管截留在管外表面,经由定期吹扫系统,去除其表面沉积盐粒,盐粒进一步在高温除盐器圆锥底部汇集并排至高温熔融炉顶部污盐进料口。

高温熔融炉呈塔器形,侧面设有另一个污盐进料口,与烟气蒸发器底部排盐口通过管路连接,顶部进料口下方设有布料器,使盐粒均匀分布落入熔融炉腔体内。熔融炉炉体下部侧面设有助燃装置,为污盐高温熔融处理提供热量来源,其包含有燃料进管,空气进管,点火装置,以及燃料喷嘴、控制器、调节阀和风机等附属设备。可选择液体或气体燃料,优先使用气体燃料,如天然气。使用液体燃料时,燃油喷嘴内置不锈钢喷嘴蕊导流叶片,喷雾形状为环型雾状。选用燃油黏度较大时,采用蒸汽雾化喷嘴。进入高温熔融炉的污盐,吸收热量温度进一步升高,先后经历干燥、热解、熔融等过程,有机污物逐步被氧化分解直至彻底去除。此时,炉内熔融盐区域温度达到1100℃~1200℃,熔融液态盐中有机物与氧气发生气液混合反应,相较于热解碳化过程的气固反应更加彻底,可有效解决废盐包裹有机物去除不彻底的问题。

去除有机污物的熔融态洁净盐通过高温熔融炉炉底管路排出,经冷却后进入化盐池,加入工艺水配制成浓度为20%~40%、温度为40℃~80℃的洁净盐水溶液,盐水溶液再经过分质结晶工艺得到副产精制盐,包括硫酸钠、氯化钠等无机盐,其品质达到《工业无水硫酸钠》(GB/T6009 2014)Ⅱ类一等品《,工业盐》(GB/T5462 2015)精制工业盐一级品等工业用盐标准,实现对口外销。副产精制盐TOC含量可控制在小于10ppm,如副产氯化钠精制盐可直接用作离子膜氯碱生产原料盐。分质结晶工艺可采用热法、膜法或者耦合法。热法分盐工艺主要涉及蒸发结晶技术,包括多效蒸发结晶、MVR蒸发结晶等形式,采用热法分盐工艺时,结晶母液可通过循环管路重新进入处理系统。

高温熔融炉内产生含有少量有机废气的烟气通过炉侧边排烟口排出,其温度控制在900℃~1100℃,连同由高温除盐器排出的烟气经烟气管路进入二燃室,二燃室设有助燃装置,使烟气中的有机废气进一步发生高温氧化分解去除。二燃室内烟气温度控制在1000℃~1200℃,烟气停留时间不少于2s,焚烧处理后高温烟气通过管路排出,一部分输入至烟气蒸发器内,另一部分依次经过余热锅炉、急冷塔、SCR、除尘器、洗涤塔等工艺处理后,变为净烟气外排。

余热锅炉用于高温烟气热量的回收,其烟气出口温度控制在500℃~600℃,可采用火管或水管炉形式,产生蒸汽可用于热法分盐工艺,蒸汽冷凝水可作为部分化盐工艺水使用。急冷塔用于将烟气从500℃~600℃急速冷却至200℃以下,停留时间少于1s,避免二噁英在系统内形成;SCR用于降低烟气中氮氧化物浓度,达到排放标准限值;除尘器用于烟气降温并去除所含少量烟尘物质,可采用文丘里式、布袋式、静电除尘式等;洗涤塔用于去除烟气中酸性气体,如HCl、HF等,所用洗涤液可根据具体废水成分选用工艺水或碱液。

本发明的技术方案之二是:一种高含盐高浓有机废水无害化资源化处置系统,其特征在于:它包括:一烟气蒸发器,该烟气蒸发器用于去除高含盐高浓有机废水的水分;一高温除盐器,该高温除盐器用于将经过烟气蒸发器去除水分后的烟气所携带的结晶污盐进行干燥结晶;一高温熔融炉,该高温熔融炉用于将干燥结晶后的污盐进行高温氧化处理,使包裹在污盐内外的有机污物被分解破坏,形成熔融态洁净盐;一化盐池,该化盐池用于将熔融态洁净盐进行冷却、加水配制成精制盐水;一分质结晶装置,该分质结晶装置用于将精制盐水处理后得到副产精制;一二燃室,该二燃室用于使高温除盐器和高温熔融炉的出口烟气合并进行二次燃烧处理,使有机废气及污染物被彻底破坏分解;二燃室排出的高温烟气一部分回流进入烟气蒸发器,另一部分进入烟气深度处理装置中进行净化处理;一烟气深度处理装置,该包括余热锅炉、急冷塔、SCR、除尘器和洗涤塔,经烟气深度处理装置处理后烟气变为净烟气外排;高含盐高浓有机废水经上述处理装置处理后实现零排放和盐分资源化利用。

本发明的有益效果是:本发明具有投资省、能耗低、运行稳、效率高的优点。

(发明人:郭宏新;陈飞;刘丰;何松;袁文兵)

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