CN106885252B - 一种含盐高浓度有机废水处理装置及方法 - Google Patents

一种含盐高浓度有机废水处理装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种含盐高浓度有机废水处理装置及方法，其中含盐高浓度有机废水处理装置包括燃烧室、蒸发器、气液分离器、第一冷凝器、抽气泵、出料泵、集液槽、烟气管道、浓缩室、水箱、第二冷凝器、反应器、废液泵。燃烧室中产生的高温烟气首先用来加热含盐高浓度有机废水，废水蒸发产生的气液混合物进入分离器分离，起到脱盐处理的效果。分离后的蒸气在第一冷凝器中冷凝，冷凝下来的液体送入浓缩室进行浓缩。浓缩后的废水喷射进入燃烧室进行焚烧处理。本发明的方法集除盐、喷射焚烧、废液浓缩、烟气处理等于一体，工艺简单，处理效率高，成本低。

Description

一种含盐高浓度有机废水处理装置及方法
技术领域
本发明属于工业废水焚烧处理领域，涉及一种含盐高浓度有机废水处理装置及方法。
背景技术
随着工业化的快速发展，医药、纺织、食品加工、石油等行业排放了大量的废水，难降解的高浓度有机废液占据了很大一部分。含盐高浓度有机废水属于极难处理的废水。其中一些有机物和金属元素在水体、土壤等自然环境中积累下来，对环境和人类健康构成严重威胁。
目前，生物法是工业废水处理的常用方法，但其在处理含盐高浓度有机废水时效果不理想。焚烧法是一种简单高效的化学处理方法。高浓度有机废液中的大分子有机物在高温下会氧化分解，转化为二氧化碳、水、氮氧化物等小分子物质，从而达到无害排放目的。
常见废水焚烧装置主要有三种：液体喷射炉、回转窑焚烧炉和流化床焚烧炉。这些焚烧炉的燃烧室大多由耐火材料砌成，对有机废水的盐分、pH要求较高，否则在焚烧过程中会产生低熔点共晶体，导致炉膛结焦、结渣以及造成炉膛酸碱腐蚀，严重影响焚烧炉使用寿命。
因此需要一种新的含盐高浓度有机废水处理系统和工艺，能够对含盐高浓度有机废水进行有效处理。
发明内容
针对现有焚烧技术在焚烧处理含盐高浓度有机废水中存在的问题，本发明提供了一种含盐高浓度有机废水处理装置及方法，用于处理含盐高浓度有机废水。该工艺集蒸发除盐、喷射焚烧、废液浓缩、烟气处理等于一体，能有效分离无机盐、彻底降解有机物。
一种含盐高浓度有机废水处理装置，该装置包括燃烧室、蒸发器、气液分离器、第一冷凝器、抽气泵、出料泵、集液槽、烟气管道、浓缩室、水箱、第二冷凝器、反应器、废液泵；所述燃烧室与蒸发器相连，蒸发器分别与气液分离器和烟气管道连接，且烟气管道位于浓缩室中，所述气液分离器一边通过出料泵与集液槽连接，另一边与第一冷凝器连接，所述第一冷凝器一边通过抽气泵与燃烧室连接，另一边与浓缩室连接，浓缩室分别连接废液泵和第二冷凝器，所述废液泵连接燃烧室，所述第二冷凝器分别连接反应器和水箱。
优选地，所述烟气管道为L型，L型的横向段上设有多个开孔，出口在浓缩室的废液液面下方。
一种含盐高浓度有机废水处理方法，包括以下步骤：
1)燃料和空气在燃烧室中混合燃烧，产生的高温烟气进入蒸发器中，加热蒸发器中的废水，蒸发产生的气液混合物进入气液分离器中；
2)从气液分离器中分离出来的浓缩液，含有高浓度的盐，通过出料泵，送入集液槽中；
3)从气液分离器出来的蒸气，经过第一冷凝器冷凝后，冷凝下来的液体送入浓缩室中；未凝结的气体通过抽气泵送入燃烧室中；
4)高温烟气通过蒸发器换热后，进入烟气管道，然后通过烟气管道上的开孔进入浓缩室中，烟气与废液进行高效换热，并蒸发浓缩废液；
5)废液在浓缩室中经蒸发后，浓缩液通过废液泵的抽取，喷射进入燃烧室，废液中的有机物在燃烧室中彻底完成分解；
6)烟气经换热和水洗后，进入第二冷凝器，除去水蒸气后再进入反应器，反应器中的Ca(OH)2与烟气中酸性物质发生化学反应，脱除掉酸性物质。
所述酸性物质为二氧化硫、氯化氢。
优选地，所述燃烧室的内炉膛与外壁间的夹层用来加热空气，加热的空气作为燃烧风进入燃烧室，可以充分利用热量。
本发明含盐高浓度有机废水系统及工艺与现有技术相比，具有以下优点：
(1)含盐高浓度有机废水在蒸发器中进行蒸发，进行脱盐处理，使得废液在焚烧前将无机盐与水、有机物分离，在源头上减少了无机盐在炉膛设备上的沉积和附着，提高了设备的使用寿命。
(2)本系统充分利用了烟气焚烧产生的热量，先通过蒸发器对含盐高浓度有机废水进行加热蒸发，再经过烟气管道通入浓缩室，对脱盐后的有机废水进行蒸发浓缩，并将浓缩后的高浓度有机废水作为燃料喷射进入燃烧室进行焚烧，也充分利用了高浓度有机废水本身的热值，大大降低了工艺过程中的能源消耗。
(3)采用烟气直接通入废液中的方式对废液进行蒸发浓缩，具有以下的优势：①换热效率高，烟气直接与废液进行换热，换热效率高达95％以上。②烟气中的CO2、O2、N2等气体与水蒸气一起组成尾气，水蒸气的分压小于大气压力0.101MPa，从而水蒸发的沸点降低，在80～90℃即可气化，实现了减压蒸发的效果。在较低温度下加快了浓缩过程，显著降低了浓缩过程的能耗。③烟气直接通入废液中进行换热，此过程对烟气进行了水洗，烟气温度的迅速下降，也避免危废处理过程中二噁英的产生。
(4)本发明系统及工艺集除盐、喷射焚烧、废液浓缩、烟气处理等于一体，对于极难处理的苯环类、杂环类等各类含盐高浓度有机废水具有很好的处理效果，工艺简单，处理效率高，成本低。
附图说明
图1为本发明一种含盐高浓度有机废水处理装置的结构示意图；
附图标记说明：燃烧室1、蒸发器2、气液分离器3、第一冷凝器4、抽气泵5、出料泵6、集液槽7、烟气管道8、浓缩室9、水箱10、第二冷凝器11、反应器12、废液泵13。
具体实施方式
下面参照附图，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1
本实验中的含盐高浓度有机废水取自某环保公司。
如图1所示，该含盐高浓度有机废水处理装置包括燃烧室1、蒸发器2、气液分离器3、第一冷凝器4、抽气泵5、出料泵6、集液槽7、烟气管道8、浓缩室9、水箱10、第二冷凝器11、反应器12、废液泵13；所述燃烧室1与蒸发器2相连，蒸发器2分别与气液分离器3和烟气管道8连接，且烟气管道8位于浓缩室9中，所述气液分离器3一边通过出料泵6与集液槽7连接，另一边与第一冷凝器4连接，所述第一冷凝器4一边通过抽气泵5与燃烧室1连接，另一边与浓缩室9连接，浓缩室9分别连接废液泵13和第二冷凝器11，所述废液泵13连接燃烧室1，所述第二冷凝器11分别连接反应器12和水箱10。
让含盐高浓度有机废水进入蒸发器2,空气与燃料充分混合后喷入燃烧室1中燃烧，燃烧室1燃烧产生的高温烟气输入蒸发器2，与含盐高浓度有机废水进行换热。含盐高浓度有机废水以降膜方式蒸发，蒸发产生的气液混合物进入气液分离器3内分离，分离后的浓缩液经出料泵6送入集液槽7中。此过程使含盐高浓度苯酚废水中的盐分离出来，在集液槽7中收集到浓缩液中分离出来的盐。
从气液分离器3中分离出来的蒸气从顶部输出进入第一冷凝器4中，其中有机物与盐分离，随着蒸气一起出来，进入到第一冷凝器4中。一部分蒸气在第一冷凝器4中冷凝，送入浓缩室9；还有一部分未凝结气体，气体中含有挥发的有机物，经过抽气泵5，与空气一同送入燃烧室1。
高温烟气在蒸发器2中进行换热后，通过烟气管道8进入浓缩室9，烟气管道8呈“L”型，“L”型的横向段上设有多个排气孔，烟气管道8出口在废液液面下方。浓缩室9的出口处设有除雾装置，大部分液滴被阻挡下来。
浓缩室9中的浓缩废液，只含有高浓度有机物，通过废液泵13送入燃烧室1中进行焚烧。浓缩废液中含有的高浓度有机物，具有一定的热值，在焚烧时可减少燃料的用量。空气与燃料充分混合后喷入燃烧室1中燃烧，燃烧室1中的燃烧温度保持在1000℃，废液的停留时间保持在2s，期间通入少量的二次风，有利于燃烧室1的炉膛中燃烧的更加充分，废液彻底焚烧分解成H2O和CO2。
从浓缩室9出来的烟气，主要成分是水蒸气、CO2、O2、N2，还有少量硫化物和氮氧化物。另外，一些小分子的有机物可能随着水蒸气一起排出。从浓缩室9出来的烟气通入冷凝器11中；冷凝器11中冷凝下来的水流入水箱10中。水箱10中收集的冷凝水含有很少浓度的有机物。
烟气经过冷凝器11后进入反应器10，发生化学反应，脱除二氧化硫、氯化氢等酸性物质，然后从出口排出。
使用本装置处理高浓度有机废水，废水初始COD值36800mg/L，长期运行未发现炉膛结焦、结渣及腐蚀。经处理后，收集尾气中冷凝下来的液体，COD值为1350mg/L，有机物去除率达到96.3％。
实施例2
本实验中的含盐高浓度有机废水取自某环保公司。
如图1所示，该含盐高浓度有机废水处理装置包括燃烧室1、蒸发器2、气液分离器3、第一冷凝器4、抽气泵5、出料泵6、集液槽7、烟气管道8、浓缩室9、水箱10、第二冷凝器11、反应器12、废液泵13；所述燃烧室1与蒸发器2相连，蒸发器2分别与气液分离器3和烟气管道8连接，且烟气管道8位于浓缩室9中，所述气液分离器3一边通过出料泵6与集液槽7连接，另一边与第一冷凝器4连接，所述第一冷凝器4一边通过抽气泵5与燃烧室1连接，另一边与浓缩室9连接，浓缩室9分别连接废液泵13和第二冷凝器11，所述废液泵13连接燃烧室1，所述第二冷凝器11分别连接反应器12和水箱10。
让含盐高浓度有机废水进入蒸发器2,空气与燃料充分混合后喷入燃烧室1中燃烧，燃烧室1燃烧产生的高温烟气输入蒸发器2，与含盐高浓度有机废水进行换热。含盐高浓度有机废水以降膜方式蒸发，蒸发产生的气液混合物进入气液分离器3内分离，分离后的浓缩液经出料泵6送入集液槽7中。此过程使含盐高浓度苯酚废水中的盐分离出来，在集液槽7中收集到浓缩液中分离出来的盐。
从气液分离器3中分离出来的蒸气从顶部输出进入第一冷凝器4中，其中有机物与盐分离，随着蒸气一起出来，进入到第一冷凝器4中。一部分蒸气在第一冷凝器4中冷凝，送入浓缩室9；还有一部分未凝结气体，气体中含有挥发的有机物，经过抽气泵5，与空气一同送入燃烧室1。
高温烟气在蒸发器2中进行换热后，通过烟气管道8进入浓缩室9，烟气管道8呈“L”型，“L”型的横向段上设有多个排气孔，烟气管道8出口在废液液面下方。浓缩室9的出口处设有除雾装置，大部分液滴被阻挡下来。
浓缩室9中的浓缩废液，只含有高浓度有机物，通过废液泵13送入燃烧室1中进行焚烧。浓缩废液中含有的高浓度有机物，具有一定的热值，在焚烧时可减少燃料的用量。空气与燃料充分混合后喷入燃烧室1中燃烧，燃烧室1中的燃烧温度保持在800℃，废液的停留时间保持在2.3s，期间通入少量的二次风，有利于燃烧室1的炉膛中燃烧的更加充分，废液彻底焚烧分解成H2O和CO2。
从浓缩室9出来的烟气，主要成分是水蒸气、CO2、O2、N2，还有少量硫化物和氮氧化物。另外，一些小分子的有机物可能随着水蒸气一起排出。从浓缩室9出来的烟气通入冷凝器11中；冷凝器11中冷凝下来的水流入水箱10中。水箱10中收集的冷凝水含有很少浓度的有机物。
烟气经过冷凝器11后进入反应器10，发生化学反应，脱除二氧化硫、氯化氢等酸性物质，然后从出口排出。
使用本装置处理高浓度有机废水，废水初始COD值36800mg/L，长期运行未发现炉膛结焦、结渣及腐蚀。经处理后，收集尾气中冷凝下来的液体，COD值为1350mg/L，有机物去除率达到96.3％。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围。

Claims (5)

1.一种含盐高浓度有机废水处理装置，包括燃烧室(1)和蒸发器(2)，其特征在于，该装置还包括气液分离器(3)、第一冷凝器(4)、抽气泵(5)、出料泵(6)、集液槽(7)、烟气管道(8)、浓缩室(9)、水箱(10)、第二冷凝器(11)、反应器(12)和废液泵(13)；所述燃烧室(1)与蒸发器(2)相连，蒸发器(2)分别与气液分离器(3)和烟气管道(8)连接，且烟气管道(8)位于浓缩室(9)中，所述气液分离器(3)一边通过出料泵(6)与集液槽(7)连接，另一边与第一冷凝器(4)连接，所述第一冷凝器(4)一边通过抽气泵(5)与燃烧室(1)连接，另一边与浓缩室(9)连接，浓缩室(9)分别连接废液泵(13)和第二冷凝器(11)，所述废液泵(13)连接燃烧室(1)，所述第二冷凝器(11)分别连接反应器(12)和水箱(10)。
2.根据权利要求1所述的一种含盐高浓度有机废水处理装置，其特征在于，所述烟气管道(8)呈“L”型，“L”型的横向段上设有多个开孔，烟气管道(8)出口在浓缩室(9)的废液液面下方。
3.基于权利要求1所述的一种含盐高浓度有机废水处理装置的处理方法，其特征在于,包括以下步骤：
1)燃料和空气在燃烧室(1)中混合燃烧，产生的高温烟气进入蒸发器(2)中，加热蒸发器(2)中的废水，蒸发产生的气液混合物进入气液分离器(3)中；
2)从气液分离器(3)中分离出来的浓缩液，含有高浓度的盐，通过出料泵(6)，送入集液槽(7)中；
3)从气液分离器(3)出来的蒸气，经过第一冷凝器(4)冷凝后，冷凝下来的液体送入浓缩室(9)中；未凝结的气体通过抽气泵(5)送入燃烧室(1)中；
4)高温烟气通过蒸发器(2)换热后，进入烟气管道(8)，然后通过烟气管道(8)上的开孔进入浓缩室(9)中，烟气与第一冷凝器(4)冷凝下来后进入浓缩室(9)的液体进行高效换热，并蒸发浓缩第一冷凝器(4)冷凝下来后进入浓缩室(9)的液体；
5)经浓缩室(9)蒸发后的第一冷凝器(4)冷凝下来后进入浓缩室(9)的液体通过废液泵(13)的抽取，喷射进入燃烧室(1)，废液中的有机物在燃烧室(1)中彻底完成分解；
6)烟气经换热和水洗后，进入第二冷凝器(11)，除去水蒸气后再进入反应器(12)，反应器(12)中的Ca(OH)2与烟气中酸性物质发生化学反应，脱除掉酸性物质。
4.根据权利要求3所述的含盐高浓度有机废水处理装置的有机废水处理方法，其特征在于，所述燃烧室(1)温度控制在800～1000℃，高浓度有机物停留时间2s以上。
5.根据权利要求3所述的含盐高浓度有机废水处理装置的有机废水处理方法，其特征在于，所述燃烧室(1)包括内炉膛和外壁，所述内炉膛和外壁之间形成夹层，所述夹层用来加热空气。
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