公布日：2022.01.28
申請日：2021.11.22
分類號：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
一種高含鹽高濃有機廢水無害資源化處置工藝及系統(tǒng)，其特征是高含鹽高濃有機廢水通過煙氣蒸發(fā)器去除水分后，包裹有機污物的結(jié)晶鹽析出，在高溫煙氣的作用下，部分有機污物發(fā)生熱解反應(yīng)。鹽粒隨上升煙氣經(jīng)過高溫除鹽器作用被截留，并布料進入高溫熔融爐進一步加熱升溫，發(fā)生高溫氧化反應(yīng)，去除有機污物成分。高溫熔融爐產(chǎn)生的煙氣同高溫除鹽器外排煙氣一并進入二燃室處理，二燃室外排煙氣，一部分用于煙氣蒸發(fā)器所需，另一部分經(jīng)余熱鍋爐、急冷塔、SCR、除塵器、洗滌塔等工段處理后，變?yōu)閮魺煔馔馀�。本發(fā)明具有投資省、能耗低、運行穩(wěn)、效率高的優(yōu)點。
權(quán)利要求書
1.一種高含鹽高濃有機廢水無害化資源化處置工藝，其特征在于：它包括以下步驟：首先，使高含鹽高濃有機廢水經(jīng)煙氣蒸發(fā)器作用，去除水分；其次，使去除水分后的煙氣攜帶結(jié)晶污鹽進入高溫除鹽器進行干燥結(jié)晶；第三，干燥結(jié)晶污鹽被截留并布料進入高溫熔融爐，經(jīng)高溫氧化處理，包裹其內(nèi)外的有機污物被分解破壞，形成熔融態(tài)潔凈鹽，熔融態(tài)潔凈鹽經(jīng)冷卻、加水配制成精制鹽水，再經(jīng)過分質(zhì)結(jié)晶工藝處理后得到副產(chǎn)精制鹽達標外售；第四，使高溫除鹽器和高溫熔融爐的出口煙氣合并進入二燃室處理，有機廢氣及污染物被徹底破壞分解；第五，二燃室排出高溫煙氣一部分回流進入煙氣蒸發(fā)器，另一部分依次經(jīng)過余熱鍋爐、急冷塔、SCR、除塵器、洗滌塔處理后變?yōu)閮魺煔馔馀挪⒆罱K實現(xiàn)廢水零排放和鹽分資源化利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于：所述高含鹽高濃有機廢水的濃度不小于3.5%，COD濃度不小于50g/L，包含但不限于煤化工、石油化工、印染、農(nóng)藥醫(yī)藥、新材料行業(yè)產(chǎn)生的高含鹽高濃有機廢水，同時也涵蓋原始廢水經(jīng)由濃縮、蒸餾后產(chǎn)生的濃縮母液和蒸餾殘液高含鹽高濃有機廢水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于：所述的煙氣蒸發(fā)器主體結(jié)構(gòu)為蒸發(fā)室腔體，配備有廢水進料噴淋，煙氣鼓入，器底鹽粒收集附屬系統(tǒng)；高含鹽高濃有機廢水通過煙氣蒸發(fā)器上側(cè)面廢水進口管路進入噴淋環(huán)狀管路，霧化噴嘴按高效散布原則分布于環(huán)狀管路上，將廢水霧化為微納米級粒徑的細小霧滴散布于蒸發(fā)器腔體中；高溫煙氣由蒸發(fā)器底部側(cè)面煙氣進口管輸入，沿環(huán)狀布氣管從四個方向進入煙氣蒸發(fā)器內(nèi)，同腔體中霧化液滴進行強烈熱交換和化學(xué)反應(yīng)；霧化液滴迅速失水，包裹有機污物的結(jié)晶鹽析出，并由上升煙氣攜帶從煙氣出口管路排出，同步發(fā)生部分有機污物的熱解反應(yīng)；存在霧化效果不佳、比重較大的污鹽顆粒受重力作用下沉至蒸發(fā)器底部，經(jīng)過錐形底面匯集由底部鹽粒收集管排出蒸發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于：煙氣蒸發(fā)器的霧化噴嘴采用耐磨耐高溫材質(zhì)的不銹鋼或陶瓷，采用旋流式機械霧化噴嘴、蒸汽霧化噴嘴、壓縮空氣霧化噴嘴或組合噴嘴的形式；廢水霧滴在煙氣蒸發(fā)器腔體內(nèi)停留時間控制在0.5s~2s，進料廢水溫度控制在20℃~80℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于：所述高溫除鹽器中來自煙氣蒸發(fā)器排煙出口煙氣溫度為300℃~450℃，通過煙氣管路進入高溫除鹽器，高溫除鹽器內(nèi)部裝有多根陶瓷膜管，呈管狀或多通道狀布置，煙氣中攜帶的含有機污物的結(jié)晶鹽被陶瓷膜管截留在管外表面，煙氣進入陶瓷膜管內(nèi)并匯集后排出高溫除鹽器；陶瓷膜管外結(jié)晶鹽粒匯集于高溫除鹽器底部并通過管路排出；高溫除鹽器設(shè)計為圓錐底面，且配備有氣體反吹裝置，用于清理陶瓷膜管外表面的鹽粒沉積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于：高溫熔融爐爐體呈塔器形，頂部設(shè)有污鹽進料口，與高溫除鹽器底部排鹽口通過管路連接；污鹽進料口下方設(shè)有布料器，使鹽粒均布落入熔融爐腔體內(nèi)；爐體側(cè)面設(shè)有污鹽進料口，與煙氣蒸發(fā)器底部排鹽口通過管路連接；爐體下部側(cè)面設(shè)有助燃裝置，為污鹽的高溫熔融處理提供熱量來源；進入高溫熔融爐的污鹽，吸收熱量升溫的同時，經(jīng)歷干燥、熱解、熔融，有機污物逐步被氧化分解直至徹底去除；過程產(chǎn)生的煙氣和少量有機廢氣通過熔融爐側(cè)邊煙氣出口管路排出；去除有機污物的熔融態(tài)結(jié)晶鹽通過爐底管路排出；爐內(nèi)熔融鹽區(qū)域溫度控制在1100℃~1200℃；外排煙氣溫度控制在900℃~1100℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于二燃室設(shè)置有兩個煙氣進口，一個進口與高溫除鹽器煙氣出口通過管路連接，另一個進口與高溫熔融爐煙氣出口通過管路連接；二燃室設(shè)置有助燃裝置，使煙氣中的有機廢氣進一步發(fā)生高溫氧化分解去除；二燃室內(nèi)煙氣溫度控制在1000℃~1200℃，停留時間不少于2s，焚燒后煙氣由出口管路排出；高溫煙氣通過管路一部分輸入至煙氣蒸發(fā)器內(nèi)，另一部分依次經(jīng)過余熱鍋爐、急冷塔、SCR、除塵器、洗滌塔等工藝處理后，變?yōu)閮魺煔馔馀�；余熱鍋爐煙氣出口溫度控制在500℃~600℃，可采用水管或火管爐形式；急冷塔煙氣出口溫度控制在200℃以下，煙氣停留時間少于1s，避免二噁英在系統(tǒng)內(nèi)形成；除塵器可采用文丘里式，布袋式，靜電除塵式等形式；洗滌塔所用洗滌液可根據(jù)具體廢水成分選用工藝水或堿液。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的工藝；，其特征在于助燃裝置包含有燃料進管，空氣進管，點火裝置，以及燃料噴嘴、控制器、調(diào)節(jié)閥和風機；選擇液體或氣體燃料；使用液體燃料時，燃油噴嘴內(nèi)置不銹鋼噴嘴蕊導(dǎo)流葉片，噴霧形狀為環(huán)型霧狀；燃油黏度較大時，采用蒸汽霧化噴嘴。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述工藝，其特征在于高溫熔融爐底部經(jīng)管道排出的熔融態(tài)潔凈鹽經(jīng)冷卻后進入化鹽池，加入工藝水溶解配制成濃度為20%~40%潔凈鹽水溶液，化鹽池鹽水溫度控制在40℃~80℃，再經(jīng)過分質(zhì)結(jié)晶工藝得到副產(chǎn)精制鹽外售；分質(zhì)結(jié)晶工藝包括熱法、膜法和耦合法；熱法分鹽主要涉及蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，包括多效蒸發(fā)結(jié)晶、MVR蒸發(fā)結(jié)晶等形式；采用熱法分鹽工藝時，所需蒸汽可由余熱鍋爐提供；蒸汽冷凝液可作為部分化鹽工藝水使用；結(jié)晶母液通過循環(huán)管路重新進入處理系統(tǒng)；；副產(chǎn)精制鹽可得到硫酸鈉、氯化鈉等無機鹽，且滿足相關(guān)工業(yè)用鹽標準并能對口外銷。
10.一種高含鹽高濃有機廢水無害化資源化處置系統(tǒng)，其特征在于：它包括：一煙氣蒸發(fā)器，該煙氣蒸發(fā)器用于去除高含鹽高濃有機廢水的水分；一高溫除鹽器，該高溫除鹽器用于將經(jīng)過煙氣蒸發(fā)器去除水分后的煙氣所攜帶的結(jié)晶污鹽進行干燥結(jié)晶；一高溫熔融爐，該高溫熔融爐用于將干燥結(jié)晶后的污鹽進行高溫氧化處理，使包裹在污鹽內(nèi)外的有機污物被分解破壞，形成熔融態(tài)潔凈鹽；一化鹽池，該化鹽池用于將熔融態(tài)潔凈鹽進行冷卻、加水配制成精制鹽水；一分質(zhì)結(jié)晶裝置，該分質(zhì)結(jié)晶裝置用于將精制鹽水處理后得到副產(chǎn)精制；一二燃室，該二燃室用于使高溫除鹽器和高溫熔融爐的出口煙氣合并進行二次燃燒處理，使有機廢氣及污染物被徹底破壞分解；二燃室排出的高溫煙氣一部分回流進入煙氣蒸發(fā)器，另一部分進入煙氣深度處理裝置中進行凈化處理；一煙氣深度處理裝置，該包括余熱鍋爐、急冷塔、SCR、除塵器和洗滌塔，經(jīng)煙氣深度處理裝置處理后煙氣變?yōu)閮魺煔馔馀�；高含鹽高濃有機廢水經(jīng)上述處理裝置處理后實現(xiàn)零排放和鹽分資源化利用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的高含鹽高濃有機廢水處理存在的設(shè)備投資大，過程能耗高，運行費用高，資源化副產(chǎn)鹽品質(zhì)低環(huán)保治理效益最大化難以達到等問題，提供一種投資省、能耗低、運行穩(wěn)、效率高的高含鹽高濃有機廢水無害化資源化處置新工藝及設(shè)備。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一是：一種高含鹽高濃有機廢水無害化資源化處置工藝，其特征在于：它包括以下步驟：首先，使高含鹽高濃有機廢水經(jīng)煙氣蒸發(fā)器作用，去除水分；其次，使去除水分后的煙氣攜帶結(jié)晶污鹽進入高溫除鹽器進行干燥結(jié)晶；第三，干燥結(jié)晶污鹽被截留并布料進入高溫熔融爐，經(jīng)高溫氧化處理，包裹其內(nèi)外的有機污物被分解破壞，形成熔融態(tài)潔凈鹽，熔融態(tài)潔凈鹽經(jīng)冷卻、加水配制成精制鹽水，再經(jīng)過分質(zhì)結(jié)晶工藝處理后得到副產(chǎn)精制鹽達標外售；第四，使高溫除鹽器和高溫熔融爐的出口煙氣合并進入二燃室處理，有機廢氣及污染物被徹底破壞分解；第五，二燃室排出高溫煙氣一部分回流進入煙氣蒸發(fā)器，另一部分依次經(jīng)過余熱鍋爐、急冷塔、SCR、除塵器、洗滌塔處理后變?yōu)閮魺煔馔馀挪⒆罱K實現(xiàn)廢水零排放和鹽分資源化利用。
本發(fā)明涉及到的高含鹽高濃度有機廢水來源包含但不限于煤化工、石油化工、印染、農(nóng)藥醫(yī)藥、新材料等行業(yè)，同時也涵蓋原始廢水經(jīng)由濃縮、蒸餾后產(chǎn)生的濃縮母液和蒸餾殘液等高含鹽高濃有機廢水，如垃圾滲濾液經(jīng)過膜處理系統(tǒng)后產(chǎn)生的濃液，煤化工廢水經(jīng)過MVR蒸發(fā)系統(tǒng)后產(chǎn)生的濃縮母液，農(nóng)藥廢水經(jīng)過蒸餾系統(tǒng)后產(chǎn)生的釜底殘液等。此類廢水的特征是含鹽濃度不小于3.5%，COD濃度不小于50g/L。
此類廢水可設(shè)置必要的預(yù)處理單元后進入本發(fā)明所述工藝處理，預(yù)處理主要用于降低進料廢水中懸浮固體含量，進料廢水溫度控制在20℃~80℃。
本發(fā)明所述高含鹽高濃有機廢水通過煙氣蒸發(fā)器上側(cè)面廢水進口管路進入噴淋環(huán)狀管路，其上裝有規(guī)律分布的霧化噴嘴，噴嘴采用不銹鋼或陶瓷等耐磨耐高溫材質(zhì)，根據(jù)廢水水質(zhì)特征可采用旋流式機械霧化噴嘴、蒸汽霧化噴嘴、壓縮空氣霧化噴嘴或組合噴嘴等形式。在噴嘴作用下，廢水被霧化為微納米級粒徑的細小霧滴散布于蒸發(fā)器腔體中。蒸發(fā)器底部側(cè)面由煙氣進口管輸入高溫煙氣，并沿環(huán)狀布氣管從四個方向進入，同腔體內(nèi)霧化液滴直接接觸進行強烈熱交換和化學(xué)反應(yīng)，霧化液滴迅速失水，包裹有機污物的結(jié)晶鹽析出，并在高溫煙氣環(huán)境中，持續(xù)干燥。污鹽顆粒在隨煙氣上升過程中，不斷吸熱升溫，所含的有機污物同步發(fā)生熱解反應(yīng)，存在少量比重較大的污鹽顆粒因霧化效果不佳或氣液接觸反應(yīng)不良，會受重力作用下沉至蒸發(fā)器底部，經(jīng)過錐形底面匯集后由底部污鹽收集管排出蒸發(fā)器。廢水霧滴在煙氣蒸發(fā)器腔體內(nèi)停留時間控制在0.5s~2s。
煙氣蒸發(fā)器排出煙氣溫度控制在300℃~450℃，通過煙氣管路進入高溫除鹽器。高溫除鹽器內(nèi)部裝有多根陶瓷膜管，呈管狀或多通道狀布置，煙氣中攜帶的污鹽顆粒被陶瓷膜管截留在管外表面，經(jīng)由定期吹掃系統(tǒng)，去除其表面沉積鹽粒，鹽粒進一步在高溫除鹽器圓錐底部匯集并排至高溫熔融爐頂部污鹽進料口。
高溫熔融爐呈塔器形，側(cè)面設(shè)有另一個污鹽進料口，與煙氣蒸發(fā)器底部排鹽口通過管路連接，頂部進料口下方設(shè)有布料器，使鹽粒均勻分布落入熔融爐腔體內(nèi)。熔融爐爐體下部側(cè)面設(shè)有助燃裝置，為污鹽高溫熔融處理提供熱量來源，其包含有燃料進管，空氣進管，點火裝置，以及燃料噴嘴、控制器、調(diào)節(jié)閥和風機等附屬設(shè)備。可選擇液體或氣體燃料，優(yōu)先使用氣體燃料，如天然氣。使用液體燃料時，燃油噴嘴內(nèi)置不銹鋼噴嘴蕊導(dǎo)流葉片，噴霧形狀為環(huán)型霧狀。選用燃油黏度較大時，采用蒸汽霧化噴嘴。進入高溫熔融爐的污鹽，吸收熱量溫度進一步升高，先后經(jīng)歷干燥、熱解、熔融等過程，有機污物逐步被氧化分解直至徹底去除。此時，爐內(nèi)熔融鹽區(qū)域溫度達到1100℃~1200℃，熔融液態(tài)鹽中有機物與氧氣發(fā)生氣液混合反應(yīng)，相較于熱解碳化過程的氣固反應(yīng)更加徹底，可有效解決廢鹽包裹有機物去除不徹底的問題。
去除有機污物的熔融態(tài)潔凈鹽通過高溫熔融爐爐底管路排出，經(jīng)冷卻后進入化鹽池，加入工藝水配制成濃度為20%~40%、溫度為40℃~80℃的潔凈鹽水溶液，鹽水溶液再經(jīng)過分質(zhì)結(jié)晶工藝得到副產(chǎn)精制鹽，包括硫酸鈉、氯化鈉等無機鹽，其品質(zhì)達到《工業(yè)無水硫酸鈉》（GB/T6009 2014）Ⅱ類一等品《，工業(yè)鹽》(GB/T5462 2015)精制工業(yè)鹽一級品等工業(yè)用鹽標準，實現(xiàn)對口外銷。副產(chǎn)精制鹽TOC含量可控制在小于10ppm，如副產(chǎn)氯化鈉精制鹽可直接用作離子膜氯堿生產(chǎn)原料鹽。分質(zhì)結(jié)晶工藝可采用熱法、膜法或者耦合法。熱法分鹽工藝主要涉及蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，包括多效蒸發(fā)結(jié)晶、MVR蒸發(fā)結(jié)晶等形式，采用熱法分鹽工藝時，結(jié)晶母液可通過循環(huán)管路重新進入處理系統(tǒng)。
高溫熔融爐內(nèi)產(chǎn)生含有少量有機廢氣的煙氣通過爐側(cè)邊排煙口排出，其溫度控制在900℃~1100℃，連同由高溫除鹽器排出的煙氣經(jīng)煙氣管路進入二燃室，二燃室設(shè)有助燃裝置，使煙氣中的有機廢氣進一步發(fā)生高溫氧化分解去除。二燃室內(nèi)煙氣溫度控制在1000℃~1200℃，煙氣停留時間不少于2s，焚燒處理后高溫煙氣通過管路排出，一部分輸入至煙氣蒸發(fā)器內(nèi)，另一部分依次經(jīng)過余熱鍋爐、急冷塔、SCR、除塵器、洗滌塔等工藝處理后，變?yōu)閮魺煔馔馀拧?/p>
余熱鍋爐用于高溫煙氣熱量的回收，其煙氣出口溫度控制在500℃~600℃，可采用火管或水管爐形式，產(chǎn)生蒸汽可用于熱法分鹽工藝，蒸汽冷凝水可作為部分化鹽工藝水使用。急冷塔用于將煙氣從500℃~600℃急速冷卻至200℃以下，停留時間少于1s，避免二噁英在系統(tǒng)內(nèi)形成；SCR用于降低煙氣中氮氧化物濃度，達到排放標準限值；除塵器用于煙氣降溫并去除所含少量煙塵物質(zhì)，可采用文丘里式、布袋式、靜電除塵式等；洗滌塔用于去除煙氣中酸性氣體，如HCl、HF等，所用洗滌液可根據(jù)具體廢水成分選用工藝水或堿液。
本發(fā)明的技術(shù)方案之二是：一種高含鹽高濃有機廢水無害化資源化處置系統(tǒng)，其特征在于：它包括：一煙氣蒸發(fā)器，該煙氣蒸發(fā)器用于去除高含鹽高濃有機廢水的水分；一高溫除鹽器，該高溫除鹽器用于將經(jīng)過煙氣蒸發(fā)器去除水分后的煙氣所攜帶的結(jié)晶污鹽進行干燥結(jié)晶；一高溫熔融爐，該高溫熔融爐用于將干燥結(jié)晶后的污鹽進行高溫氧化處理，使包裹在污鹽內(nèi)外的有機污物被分解破壞，形成熔融態(tài)潔凈鹽；一化鹽池，該化鹽池用于將熔融態(tài)潔凈鹽進行冷卻、加水配制成精制鹽水；一分質(zhì)結(jié)晶裝置，該分質(zhì)結(jié)晶裝置用于將精制鹽水處理后得到副產(chǎn)精制；一二燃室，該二燃室用于使高溫除鹽器和高溫熔融爐的出口煙氣合并進行二次燃燒處理，使有機廢氣及污染物被徹底破壞分解；二燃室排出的高溫煙氣一部分回流進入煙氣蒸發(fā)器，另一部分進入煙氣深度處理裝置中進行凈化處理；一煙氣深度處理裝置，該包括余熱鍋爐、急冷塔、SCR、除塵器和洗滌塔，經(jīng)煙氣深度處理裝置處理后煙氣變?yōu)閮魺煔馔馀�；高含鹽高濃有機廢水經(jīng)上述處理裝置處理后實現(xiàn)零排放和鹽分資源化利用。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明具有投資省、能耗低、運行穩(wěn)、效率高的優(yōu)點。
（發(fā)明人：郭宏新;陳飛;劉豐;何松;袁文兵）
