CN110732242B - 一种废水与废气综合处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种废水与废气综合处理装置及方法，所述装置包括废气收集装置、废水汽化装置、焚烧装置和SCR装置，所述废气收集装置和废水汽化装置独立地与焚烧装置相连，所述焚烧装置的出口与SCR装置相连。本发明所述装置将废气作为助燃气体与汽化废液共同焚烧，既降低了废气单独处理的难度，也降低了废水处理所需的能耗，实现生产中废气与废水的综合处理，装置内部热量利用效率高；所述装置结构简单，操作简便，所需能耗较低，适用于有机产品生产中废气废液的规模化处理。
Description
技术领域
本发明属于污染物处理技术领域，涉及一种废水与废气综合处理装置及方法。
背景技术
一般来说，在有机产品的系统化生产过程中，往往会产生大量阶段性废水，在废水的处理过程中有时还会产生多种VOCs等污染性气体，极大地增加了污染物的处理工序与难度。
对于废水处理过程中产生的有机废气，其处理方法包括多种，有冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧法、等离子体法等。但上述方法中冷凝法一般只能进行气体的分离，还需要进行后续处理，一般作为预处理过程，主要适用于高浓度、组分较少的VOCs的回收；吸收法主要适用于无机气体的吸收转化，对于有机气体往往需要有机溶剂，成本较高，且易造成二次污染；吸附法若只进行一次性吸附，吸附剂耗量极大，若吸附后进行回收，污染物的解吸或脱附对其种类要求严格，适用范围较窄；而等离子体法需要采用高压脉冲电晕放电，产生高能活性粒子，将有机物氧化降解，但该方法所需成本较高，仍处于实验室研究阶段，并不具备大规模应用的基础。
目前，燃烧法仍是处理有机废气的主要手段，废气燃烧主要包括催化燃烧和非催化燃烧两类。CN 106196105A公开了一种切换浓缩式蓄热催化燃烧有机废气处理系统，包括依次连接的脱硫脱氮处理装置、切换式浓缩解吸装置和蓄热催化燃烧装置，所述切换式浓缩解吸装置包括第一吸附模块和第二吸附模块，所述蓄热催化燃烧装置包括燃烧室，燃烧嘴和至少两个蓄热式换热器，燃烧室内设有催化剂触网；该处理系统采用吸附浓缩、催化燃烧的方法，催化剂对废气成分要求较高，需要提前净化处理，系统结构较为复杂，装置及催化剂成本较高，所需能耗也较高。
CN 203549850U公开了一种有机废气综合处理系统，所述处理系统包括炼油厂原料储罐、脱硫反应器、污水处理场、气体混合罐、蓄热燃烧反应器和蒸汽发生器，所述系统将有机废气进行脱硫处理后进行蓄热燃烧，蓄热燃烧所需的能耗较高，而且其主要适用于高浓度有机废气的处理，浓度较低时往往难以充分燃烧，造成二次气体污染。
综上所述，对于有机废气的处理，可以在提高浓度的基础上实现充分燃烧，同时能够简化装置，降低能耗，提高热量的利用效率。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种废水与废气综合处理装置及方法，所述装置通过将生产过程中产生的作为助燃气体与有机废水共同焚烧，达到同时处理废气和废水的目的，降低了单独处理低浓度废气的难度；所述装置结构简单，操作简便，所需能耗较低。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种废水与废气综合处理装置，所述装置包括废气收集装置、废水汽化装置、焚烧装置和SCR装置，所述废气收集装置和废水汽化装置独立地与焚烧装置相连，所述焚烧装置的出口与SCR装置相连。
本发明中，所述装置通过对废气的收集以及废水的汽化，两者均主要为有机组分，废气作为助燃气体与汽化废液共同焚烧，既降低了废气单独处理的难度，也降低了废水处理所需的能耗，实现生产中废气与废水的综合处理，燃烧后产生的烟气主要再经脱硝处理，进行达标排放。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述废气收集装置包括集气罩和风机，所述集气罩通过管道与风机相连。
本发明中，废气的主要来源为工厂污水处理过程中产生的废气，采用集气罩将其收集后风机输送。
作为本发明优选的技术方案，所述废水汽化装置包括浓缩器和蒸发器，所述浓缩器的液体出口与蒸发器相连，所述蒸发器的气体出口与焚烧装置相连。
本发明中，由于主要生产苯二甲腈类产品，其废水为有机废水，为避免焚烧处理时水汽量太多，先进行浓缩处理，提高废水的浓度，再进行蒸发汽化；浓缩、蒸发所需的热源可选择蒸汽，蒸汽来源于产品生产流程中的其他工序或焚烧后的烟气降温释放的热量。
作为本发明优选的技术方案，所述焚烧装置包括直燃式焚烧炉。
本发明中，有机废气的焚烧一般选择直燃式焚烧炉，以便于直接利用燃烧后烟气携带的热量，而为了废气和汽化废水的充分燃烧，可进一步选择流化床焚烧炉。
作为本发明优选的技术方案，所述装置还包括换热器，所述换热器设置于废气收集装置与焚烧装置之间。
优选地，所述风机的出口与换热器的冷源入口相连，所述换热器的冷源出口与焚烧装置的入口相连。
优选地，所述焚烧装置的出口与换热器的热源入口相连，所述换热器的热源出口与SCR装置相连。
本发明中，废气收集后基本处于室温状态，为了能够更好地作为助燃气体，而非焚烧时需要先升温消耗热量，在进入焚烧装置前进行换热升温，而由于烟气进行后处理前需要降温，正好可作为废气升温的热源，提高了装置内的热量利用效率。
另一方面，本发明提供了一种采用上述装置进行废水与废气综合处理的方法，所述方法包括：
将待处理废气收集后与汽化后的废水共同进行焚烧处理，然后进行SCR反应，得到净化气体。
作为本发明优选的技术方案，所述待处理废气的来源包括污水池。
本发明中，所述待处理废气除了污水池废气，还可以处理有机工艺废气、有机液体储罐呼吸气或有机无组织废气等多种有机气体。
优选地，所述待处理废气的收集过程为：采用集气罩覆盖污水池，再通过风机输送废气。
优选地，所述风机内压力控制为-80～-100Pa，例如-80Pa、-85Pa、-90Pa、-95Pa或-100Pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，若未特别说明，所提及的压力均是指表压；压力为负，表明其压力低于大气压，处于真空状态。
优选地，所述待处理废气的组成包括VOCs，主要包括甲烷，另外还含有氨、硫化氢等少量无机废气。
作为本发明优选的技术方案，所述废水的组成包括苯二甲腈、二甲苯、苯甲腈或甲基苯甲酰胺中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：苯二甲腈和二甲苯的组合，苯二甲腈和苯甲腈的组合，二甲苯、苯甲腈和甲基苯甲酰胺的组合等。
本发明中，所述废水主要是苯二甲腈类产品生产过程中产生的废水，因此其组成主要为相关的副产物等有机成分。
优选地，所述废水先进行浓缩，浓缩后废水的COD值为100000～150000mg/L，例如100000mg/L、110000mg/L、120000mg/L、130000mg/L、140000mg/L或150000mg/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；总氮含量为100000～200000mg/L，例如100000mg/L、120000mg/L、140000mg/L、160000mg/L、180000mg/L或200000mg/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，为了废水中有机组分能够更好的气化，先进行浓缩处理，得到高COD、高总氮含量的有机废水，废水中同样含有氨，呈碱性，pH值为10～13，例如10、10.5、11、11.5、12、12.5或13等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，浓缩后的废水进行蒸发汽化，蒸发温度为120～140℃，例如120℃、125℃、130℃、135℃或140℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述浓缩和蒸发汽化的热源为饱和蒸汽，所述饱和蒸汽的压力为0.2～0.5MPa，例如0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa或0.5MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述饱和蒸汽的来源可选自产品生产流程中的其他工序，也可选择焚烧处理后的烟气，烟气降温释放的热量用于产生蒸汽。
作为本发明优选的技术方案，所述待处理废气收集后先进行预热。
优选地，所述废气预热后温度达到450～550℃，例如450℃、460℃、480℃、500℃、520℃、540℃或550℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述焚烧处理的温度为800～900℃，例如800℃、820℃、840℃、850℃、860℃、880℃或900℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述焚烧处理的压力为100～300Pa，例如100Pa、120Pa、150Pa、180Pa、200Pa、240Pa、270Pa或300Pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述焚烧处理得到的烟气作为废气预热的热源。
作为本发明优选的技术方案，所述焚烧处理在焚烧装置内进行。
优选地，进入焚烧装置的废气与汽化废水的体积比为(3～8):1，例如3:1、4:1、5:1、6:1、7:1或8:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述焚烧装置初始运行时，采用燃料进行升温。
本发明中，焚烧装置在运行前先检查，然后通入压缩气体吹扫，再点火升温，可使用天然气作为燃料，使其达到反应温度，运行一段时间后有烟气产生，可预热废气，此时停止通入燃料，以废气作为助燃气体。
优选地，所述SCR反应的温度为300～400℃，例如300℃、320℃、340℃、350℃、360℃、380℃或400℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述装置将废气作为助燃气体与汽化废液共同焚烧，既降低了废气单独处理的难度，也降低了废水处理所需的能耗，实现生产中废气与废水的综合处理，处理过程中热量利用效率高；
(2)本发明所述装置结构简单，操作简便，所需能耗较低，适用于有机产品生产中废气废液的规模化处理。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的废水与废气综合处理装置的结构示意图；
其中，1-污水池，2-集气罩，3-风机，4-换热器，5-焚烧装置，6-浓缩器，7-蒸发器，8-SCR装置，9-烟囱。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种废水与废气综合处理装置及方法，所述装置包括废气收集装置、废水汽化装置、焚烧装置5和SCR装置8，所述废气收集装置和废水汽化装置独立地与焚烧装置5相连，所述焚烧装置5的出口与SCR装置8相连。
所述方法包括：
将待处理废气收集后与汽化后的废水共同进行焚烧处理，然后进行SCR反应，得到净化气体。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种废水与废气综合处理装置，所述装置的结构示意图如图1所示，包括废气收集装置、废水汽化装置、焚烧装置5和SCR装置8，所述废气收集装置和废水汽化装置独立地与焚烧装置5相连，所述焚烧装置5的出口与SCR装置8相连。
所述废气收集装置包括集气罩2和风机3，所述集气罩2通过管道与风机3相连；所述装置包括污水池1，所述集气罩2封闭覆盖于污水池1上方。
所述废水汽化装置包括浓缩器6和蒸发器7，所述浓缩器6的液体出口与蒸发器7相连，所述蒸发器7的气体出口与焚烧装置5相连。
所述焚烧装置5包括直燃式焚烧炉。
所述装置还包括换热器4，所述风机3的出口与换热器4的冷源入口相连，所述换热器4的冷源出口与焚烧装置5的入口相连；所述焚烧装置5的出口与换热器4的热源入口相连，所述换热器4的热源出口与SCR装置8相连。
所述装置还包括烟囱9，所述SCR装置8的出口与烟囱9相连。
实施例2：
本实施例提供了一种废水与废气综合处理装置，所述装置包括废气收集装置、废水汽化装置、焚烧装置5和SCR装置8，所述废气收集装置和废水汽化装置独立地与焚烧装置5相连，所述焚烧装置5的出口与SCR装置8相连。
所述废气收集装置包括集气罩2和风机3，所述集气罩2通过管道与风机3相连；所述集气罩2连接有多条支管，后汇总为一条总管与风机3相连。
所述装置包括污水池1，所述集气罩2封闭覆盖于污水池1上方。
所述废水汽化装置包括蒸发器7，所述蒸发器7的气体出口与焚烧装置5相连。
所述焚烧装置5包括直燃式焚烧炉。
所述装置还包括换热器4，所述风机3的出口与换热器4的冷源入口相连，所述换热器4的冷源出口与焚烧装置5的入口相连；所述焚烧装置5的出口与换热器4的热源入口相连，所述换热器4的热源出口与SCR装置8相连。
实施例3：
本实施例提供了一种废水与废气综合处理方法，所述方法采用实施例1中的装置进行，包括以下步骤：
(1)将污水池1产生的废气收集后采用风机3输送，风机内压力为-100Pa，然后进行预热，升温至500℃；
(2)将间苯二甲腈产品生产过程中产生的废水进行浓缩处理，至COD值达到100000mg/L，然后在130℃下进行蒸发汽化，浓缩和蒸发汽化的热源采用压力为0.3MPa的饱和蒸汽；
(3)将步骤(1)预热后的废气和步骤(2)汽化后的废水按照5:1的体积比进入焚烧装置5，在850℃、100Pa条件下进行焚烧处理，得到的烟气作为废气预热的热源；
(4)将步骤(3)换热降温后的烟气进行SCR反应，反应温度为350℃，得到净化气体，达标排放。
本实施例中，采用所述方法实现了有机废气与废水的综合处理，热量利用效率高，最终排放的气体中氮氧化物去除率达到90％以上。
实施例4：
本实施例提供了一种废水与废气综合处理方法，所述方法采用实施例1中的装置进行，包括以下步骤：
(1)将污水池1产生的废气收集后采用风机3输送，风机内压力为-80Pa，然后进行预热，升温至450℃；
(2)将对苯二甲腈产品生产过程中产生的废水进行浓缩处理，至COD值达到150000mg/L，然后在120℃下进行蒸发汽化，浓缩和蒸发汽化的热源采用压力为0.2MPa的饱和蒸汽；
(3)将步骤(1)预热后的废气和步骤(2)汽化后的废水按照8:1的体积比进入焚烧装置5，在800℃、250Pa条件下进行焚烧处理，得到的烟气作为废气预热的热源；
(4)将步骤(3)换热降温后的烟气进行SCR反应，反应温度为300℃，得到净化气体，达标排放。
本实施例中，采用所述方法实现了有机废气与废水的综合处理，热量利用效率高，最终排放的气体中氮氧化物去除率达到90％以上。
实施例5：
本实施例提供了一种废水与废气综合处理方法，所述方法采用实施例2中的装置进行，包括以下步骤：
(1)将污水池1产生的废气收集后采用风机3输送，风机内压力为-90Pa，然后进行预热，升温至500℃；
(2)将间苯二甲腈产品生产过程中产生的COD值为75000mg/L废水在140℃下进行蒸发汽化，蒸发汽化的热源采用压力为0.5MPa的饱和蒸汽；
(3)将步骤(1)预热后的废气和步骤(2)汽化后的废水按照3:1的体积比进入焚烧装置5，在900℃、150Pa条件下进行焚烧处理，得到的烟气作为废气预热的热源；
(4)将步骤(3)换热降温后的烟气进行SCR反应，反应温度为400℃，得到净化气体，达标排放。
本实施例中，采用所述方法实现了有机废气与废水的综合处理，热量利用效率高，最终排放的气体中氮氧化物去除率达到90％以上。
综合上述实施例可以看出，本发明所述装置将废气作为助燃气体与汽化废液共同焚烧，既降低了废气单独处理的难度，也降低了废水处理所需的能耗，实现生产中废气与废水的综合处理，装置内部热量利用效率高；所述装置结构简单，操作简便，所需能耗较低，适用于有机产品生产中废气废液的规模化处理。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细装置与方法，但本发明并不局限于上述详细装置与方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细装置与方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明装置的等效替换及辅助装置的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (8)
1.一种废水与废气综合处理方法，其特征在于，所述方法采用废水与废气综合处理装置进行，所述装置包括废气收集装置、废水汽化装置、焚烧装置和SCR装置，所述废气收集装置和废水汽化装置独立地与焚烧装置相连，所述焚烧装置的出口与SCR装置相连；所述废气收集装置包括集气罩和风机，所述集气罩通过管道与风机相连，所述废水汽化装置包括浓缩器和蒸发器，所述浓缩器的液体出口与蒸发器相连，所述蒸发器的气体出口与焚烧装置相连；
所述装置还包括换热器，所述换热器设置于废气收集装置与焚烧装置之间；所述风机的出口与换热器的冷源入口相连，所述换热器的冷源出口与焚烧装置的入口相连，所述焚烧装置的出口与换热器的热源入口相连，所述换热器的热源出口与SCR装置相连；
所述废水与废气综合处理的方法包括：
将待处理废气收集后与汽化后的废水共同进行焚烧处理，所述待处理废气的组成包括VOCs，所述待处理废气的收集过程为：采用集气罩覆盖污水池，再通过风机输送废气；所述待处理废气收集后先进行预热，预热后温度达到450～550℃，所述焚烧处理得到的烟气作为废气预热的热源；废水的组成包括苯二甲腈、二甲苯、苯甲腈或甲基苯甲酰胺中任意一种或至少两种的组合，废水先进行浓缩，浓缩后废水的COD值为100000～150000mg/L，总氮含量为100000～200000mg/L，浓缩后的废水进行蒸发汽化，蒸发温度为120～140℃，进入焚烧装置的废气与汽化废水的体积比为(3～8):1，所述焚烧处理的温度为800～950℃，所述焚烧处理的压力为100～300Pa，然后进行SCR反应，得到净化气体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焚烧装置包括直燃式焚烧炉。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待处理废气的来源包括污水池。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风机内压力控制为-80～-100Pa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浓缩和蒸发汽化的热源为饱和蒸汽。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焚烧处理在焚烧装置内进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述焚烧装置初始运行时，采用燃料进行升温。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SCR反应的温度为300～400℃。
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