CN104194837B - 一种有机物废水的无害化处理工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机物废水的无害化处理工艺，包括步骤，对来自废水槽的有机物废水进行机械过滤处理；通过柱塞泵变频控制有机物废水的流量和压力，输送至废水预热器中预热；预热后的有机物废水输送至煤气发生炉，有机物废水与煤粉在高温煤气发生炉中充分混合后，进行燃烧氧化反应过程，生成工业煤气；本发明还公开了实现该有机物废水无害化处理工艺的装置。本发明的有益效果是，利用有机物废水替代水蒸气作为反应原料，高温煤气发生炉中与煤粉充分混合，无需催化剂即可直接燃烧氧化生成工业煤气，解决了有机物废水难处理的问题，无害化处理过程实现废水再利用，降低环保压力，达到提高企业效益的目的。

Description

一种有机物废水的无害化处理工艺及其装置

技术领域

本发明涉及一种含长链大分子有机物废水的无害化处理工艺及其装置，采用高温燃烧的方式，将废水中的有机物直接转化成有效气体，并替代原料蒸汽生产煤气，达到有机物废水回收再利用的目的。

背景技术

在煤气化、煤干馏、炼焦、煤炭液化或石油加工等工艺过程中一般伴随含有机物的废水产生，其特点是一方面废水量大，处理难度高，运行成本高；另一方面，不经深度处理而排放的废水对周围环境乃至下游环境水体有严重的损害。废水中通常含有油类、酚类及其他广泛系列的有机乳化物或水溶性有机物等。相对环保的要求，回收之后的废水中有机物含量还是异常的高，需要对其进行有效的处理，不能随意排放。目前人们大量采用生化或单纯燃烧蒸发处理的方法进行含有机物废水的深度处理，而含有长链大分子有机物的废水很难通过生化处理或低温燃烧来破坏大分子的长链，并且会对现有生化处理装置或燃烧蒸发系统造成冲击和影响。

生化或改进的生化技术进行含有机物废水的深度处理时，其设备的占地面积大，处理成本高。还有人提出了固定床常用气化炉或两段式水煤气炉的酚水蒸发和回炉方案，但这种方案只局限于适用废水量很少的低压煤气发生炉，只能处理部分废水，且生产过程和设备安全性仍存在问题。活性炭对含有机物废水中的有机物具有良好的选择性吸收，但其吸附容量低，且需要吸附-再生的复杂生产过程，其运行成本很高。

利用微生物技术对高浓度难降解有机污染废水进行处理时，往往因为污染物对微生物有毒害作用或者生化性差，不能达到处理目的。而采用蒸发的方法对高污染有机废水进行处理虽然已经有所应用，但是有机污染物在蒸发过程中只是以气体的方式将污染转移至大气，并未对有机污染物进行最终处置。

总而言之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是：如何实现无害化处理含有机物的废水，提高环保效益的同时实现有机物废水的再利用。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种有机物废水的无害化处理工艺及装置，长链大分子有机物在高温条件下燃烧分解生成CO₂和H₂O，并可继续与O₂、C发生氧化反应生成CO、H₂有效气体成分；利用有机物废水替代水蒸气作为反应原料，在高温煤气发生炉中与煤粉充分混合，无需催化剂即可直接燃烧氧化生成工业煤气，解决了有机物废水难处理的问题，无害化处理过程实现废水再利用，降低环保压力，达到提高企业效益的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种有机物废水的无害化处理工艺，包括以下步骤：

(1)将含有机物的外来废水通过管道或罐车输送至废水槽中；

(2)对步骤(1)中的有机物废水进行机械过滤，以除去有机物废水中的悬浮物和固体杂质，过滤后有机物废水中的杂质含量＜1％；

(3)经步骤(2)过滤后的有机物废水通过柱塞泵的变频控制流量和压力，并将加压后的有机物废水输送至废水预热器中进行蒸汽预热处理，预热后蒸汽压力为0.5-1.0MPa；

(4)将经步骤(3)预热后的50～55℃有机物废水输送至煤气发生炉的烧嘴第一通道中，氧气通入烧嘴第二通道，经CO₂吹入的100～110℃煤粉在烧嘴第三通道，三个通道的介质从烧嘴喷出后进入煤气发生炉燃烧区发生燃烧氧化反应，燃烧氧化反应过程生成工业煤气；进入煤气发生炉的有机物废水的流量低于5m³/h，煤气发生炉内温度为950-1050℃，压力4.5-5.0MPa。

步骤(1)中，所述有机物废水中含有己内酰胺、丁酸、丁醛、辛稀醛、甲苯、环己酮、环己酮肟、二甲基甲酰胺、二甲胺、N，N二甲基甲酰胺中的一种或多种，含有长链大分子的有机物，具有环保处理难、处理费用高等特点。

步骤(3)中，有机物废水经柱塞泵加压控制压力5.5-6.0MPa。

步骤(4)中，产生的工业煤气包括体积分数为91％-93％的水煤气、4％-10％的CO₂、1％-3％的甲烷，余量为氮气。

一种有机物废水的无害化处理装置，包括依次顺序连接的废水槽、过滤器、柱塞泵、废水预热器和煤气发生炉，所述过滤器为压力式过滤器，所述废水预热器上方设置有蒸汽进口，所述废水预热器下方设置疏水阀，所述煤气发生炉的上部连接内部设置有包括第一通道、第二通道和第三通道的烧嘴，所述烧嘴的喷出口连接到输送煤气发生炉中，所述煤气发生炉与所述废水预热器之间的管道上设置有驰放气出口。

本发明的有益效果：

1、工艺流程简单，需要控制的工艺参数少易调节，参数主要包括废水流量、煤气发生炉压力和温度；

2、含有机物的废水直接替代蒸汽作为原料，节约蒸汽量、节约能源；

3、有机物废水与煤粉在高温煤气发生炉中的燃烧氧化反应无需催化剂即可直接反应，节约成本；

4、有效解决了有机物废水中长链大分子有机物难处理的问题，变废为宝、环保高效，生产的煤气纯度较高，真正实现了有机物废水的无害化处理，达到提高企业效益的目的，按照3m³/h废水产量来计算，每年可节约污水处理成本1125万元。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图；

图2为本发明中的煤气发生炉的烧嘴示意图；

其中，1、第一通道，2、第二通道，3、第三通道。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种有机物废水的无害化处理工艺，如图1所示，包括以下步骤：

(1)将含有机物的外来废水通过管道或罐车输送至废水槽中，有机物废水中含有己内酰胺、丁酸、丁醛、辛稀醛、甲苯、环己酮、环己酮肟、二甲基甲酰胺、二甲胺、甲基乙基甲酰胺中的一种或多种，因废水中含有长链大分子的有机物，环保处理难、处理费用也较高；

(2)对步骤(1)中的有机物废水进行机械过滤处理，除去有机物废水中的悬浮物和固体杂质，经机械过滤器的机械过滤后有机物废水中的杂质含量0.08％；

(3)经步骤(2)过滤后的有机物废水通过柱塞泵变频控制流量4.5m³/h，压力5.5MPa，并将加压后的有机物废水输送至废水预热器中进行蒸汽预热处理，蒸汽压力为0.5MPa，废水预热器预热后的有机物废水温度为50℃；

(4)将经步骤(3)预热后的有机物废水输送至煤气发生炉，控制煤气发生炉内温度为1050℃，压力5.0MPa，有机物废水中有机物在高温条件下燃烧分解为水和二氧化碳，而废水气化成水蒸气与煤粉进行氧化反应过程，有机物分解成的水和二氧化碳作为有效气体，继续参与氧化燃烧反应生成工业煤气。

有机物废水与煤粉经高温燃烧后，产生的残渣随炉渣通过煤气发生炉的排渣口排出，并输送给制砖厂再次利用。

在高温条件下，无需任何催化剂进行催化即可发生燃烧氧化反应，有机物废水和煤粉发生的主要化学反应包括：

(1)有机物在高温煤气发生炉中的燃烧过程，分解为水和二氧化碳：

CHO(有机物)+O₂→CO₂+H₂O

(2)水蒸汽与煤粉在高温煤气发生炉中发生的反应有：

H₂O+C→H₂+CO

H₂+O₂→H₂O

C+CO₂→2CO

CO+O₂→CO₂

该有机物废水无害化处理工艺中，经检测，产生的工业煤气中包括：体积分数为91％的水煤气、6％的CO₂、1％的甲烷，余量为氮气，煤气发生炉内流场稳定，炉况运行稳定，渣含碳量无明显变化。

一种有机物废水的无害化处理装置，包括依次顺序连接的废水槽、过滤器、柱塞泵、废水预热器和煤气发生炉，过滤器为压力式过滤器，除去有机物废水中的悬浮物和固体杂质；废水预热器上方设置有蒸汽进口，蒸汽从该进口进入废水预热器中对有机物废水进行预热，废水预热器下方设置疏水阀，预热过程中的凝结水从疏水阀流出废水预热器；煤气发生炉的上部连接内部设置有包括第一通道1、第二通道2和第三通道3的烧嘴，烧嘴的喷出口连接到输送煤气发生炉中，有机物废水从烧嘴进入煤气发生炉参与氧化燃烧反应；另外，煤气发生炉与废水预热器之间的管道上设置有驰放气出口，用于释放出煤气发生炉中不发生反应的其他，如氮气。

实施例2

一种有机物废水的无害化处理工艺，如图1所示，包括以下步骤：

(1)将含有机物的外来废水通过管道或罐车输送至废水槽中，有机物废水中含有己内酰胺、丁酸、丁醛、辛稀醛、甲苯、环己酮、环己酮肟、二甲基甲酰胺、二甲胺、甲基乙基甲酰胺中的一种或多种，因废水中含有长链大分子的有机物，环保处理难、处理费用也较高；

(2)对步骤(1)中的有机物废水进行机械过滤处理，除去有机物废水中的悬浮物和固体杂质，经机械过滤器的机械过滤后有机物废水中的杂质含量0.05％；

(3)经步骤(2)过滤后的有机物废水通过柱塞泵变频控制流量3m³/h，压力6.0MPa，并将加压后的有机物废水输送至废水预热器中进行蒸汽预热处理，蒸汽压力为1.0MPa，废水预热器预热后的有机物废水温度为55℃；

(4)将经步骤(3)预热后的有机物废水输送至煤气发生炉，控制煤气发生炉内温度为950℃，压力4.5MPa，有机物废水中有机物在高温条件下燃烧分解为水和二氧化碳，而废水气化成水蒸气与煤粉进行氧化反应过程，有机物分解成的水和二氧化碳作为有效气体，继续参与氧化燃烧反应生成工业煤气。该有机物废水无害化处理工艺中，经检测，产生的工业煤气中包括：体积分数为93％的水煤气、4％的CO₂、2％的甲烷，余量为氮气，煤气发生炉内流场稳定，炉况运行稳定，渣含碳量无明显变化。

该有机物废水的无害化处理装置如实施例1所述，不再赘述。

实施例3

(1)将含有机物的外来废水通过管道或罐车输送至废水槽中，有机物废水中含有己内酰胺、丁酸、丁醛、辛稀醛、甲苯、环己酮、环己酮肟、二甲基甲酰胺、二甲胺、甲基乙基甲酰胺中的一种或多种，因废水中含有长链大分子的有机物，环保处理难、处理费用也较高；

(2)对步骤(1)中的有机物废水进行机械过滤处理，除去有机物废水中的悬浮物和固体杂质，经机械过滤器的机械过滤后有机物废水中的杂质含量0.03％；

(3)经步骤(2)过滤后的有机物废水通过柱塞泵变频控制流量1m³/h，压力5.3MPa，并将加压后的有机物废水输送至废水预热器中进行蒸汽预热处理，蒸汽压力为0.6MPa，废水预热器预热后的有机物废水温度为53℃；

(4)将经步骤(3)预热后的有机物废水输送至煤气发生炉，控制煤气发生炉内温度为1000℃，压力4.8MPa，有机物废水中有机物在高温条件下燃烧分解为水和二氧化碳，而废水气化成水蒸气与煤粉进行氧化反应过程，有机物分解成的水和二氧化碳作为有效气体，继续参与氧化燃烧反应生成工业煤气。该有机物废水无害化处理工艺中，经检测，产生的工业煤气中包括：体积分数为92％的水煤气、6％的CO₂、1％的甲烷，余量为氮气，煤气发生炉内流场稳定，炉况运行稳定，渣含碳量无明显变化。

该有机物废水的无害化处理装置如实施例1所述，不再赘述。

本发明工艺流程简单，需要控制的工艺参数少、易调节；含有机物的废水直接替代蒸汽作为原料，节约蒸汽量、节约能源；高温燃烧氧化反应无需催化剂，节约成本；有效解决了有机物废水中长链大分子有机物难处理的问题，变废为宝、环保高效，生产的煤气纯度较高，真正实现了有机物废水的无害化处理，达到了提高企业效益的目的，按照3m³/h废水产量来计算，每年可节约污水处理成本1125万元。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种有机物废水的无害化处理工艺，其特征是，包括以下步骤：

(1)将含有机物的外来废水输送至废水槽中；

(2)对步骤(1)中的有机物废水进行过滤，以除去有机物废水中的悬浮物和固体杂质，过滤后有机物废水中的杂质含量＜1％；

(3)经步骤(2)过滤后的有机物废水通过柱塞泵的变频控制流量和压力，并将加压后的有机物废水输送至废水预热器中进行蒸汽预热处理，蒸汽预热处理时的蒸气压力为0.5-1.0MPa；

(4)将经步骤(3)预热后的50～55℃有机物废水输送至煤气发生炉的烧嘴第一通道中，氧气通入烧嘴第二通道，经CO₂吹入的100～110℃煤粉在烧嘴第三通道，三个通道的介质从烧嘴喷出后进入煤气发生炉燃烧区发生燃烧氧化反应，燃烧氧化反应过程生成工业煤气；进入煤气发生炉的有机物废水的流量低于5m³/h，煤气发生炉内温度为950-1050℃，压力4.5-5.0MPa。

2.如权利要求1所述的一种有机物废水的无害化处理工艺，其特征是，步骤(1)中，所述有机物废水中含有己内酰胺、丁酸、丁醛、辛稀醛、甲苯、环己酮、环己酮肟、N，N二甲基甲酰胺中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的一种有机物废水的无害化处理工艺，其特征是，步骤(3)中，有机物废水经柱塞泵加压控制压力5.5-6.0MPa。

4.如权利要求1所述的一种有机物废水的无害化处理工艺，其特征是，废水预热器预热后的有机物废水温度为50-55℃。

5.如权利要求1所述的一种有机物废水的无害化处理工艺，其特征是，步骤(4)中，产生的工业煤气包括体积分数为91％-93％的水煤气、4％-10％的CO₂、1％-3％的甲烷，余量为氮气。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种有机物废水的无害化处理工艺，其特征在于，所述无害化处理工艺在一种有机物废水的无害化处理装置内进行，所述有机物废水的无害化处理装置包括依次顺序连接的废水槽、过滤器、柱塞泵、废水预热器和煤气发生炉，所述过滤器为压力式过滤器，所述废水预热器上方设置有蒸汽进口，所述废水预热器下方设置疏水阀，所述煤气发生炉的上部连接内部设置有包括第一通道、第二通道和第三通道的烧嘴，所述烧嘴的喷出口连接到输送煤气发生炉中，所述煤气发生炉与所述废水预热器之间的管道上设置有驰放气出口。