CN112974487A - 一种含有机物废盐无害化处理装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有机物废盐无害化处理装置及处理方法，该装置包括破碎装置、预热装置、微波热裂解系统、尾气处理装置、溶解过滤装置和蒸发装置；破碎装置的出料口与预热装置的进料口连接，预热装置的出料口与微波热解装置的进料口连接；破碎装置的出气口、预热装置的出气口、微波热解装置的出气口均与尾气处理装置的进气口连接；微波热解装置的出料口与溶解过滤装置的入料口连接；溶解过滤装置的出料口与蒸发装置的进料口连接。本发明提供的装置能实现连续进料、连续出料，生产过程中设备保持连续运行，生产效率高；利用该装置对含有机物废盐进行处理，可实现废盐的无害化处理和精制的目标；同时，产生的尾气经尾气处理装置净化后达标排放。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种含有机物废盐无害化处理装置及处理方法。
背景技术
近年来，我国含有机物废盐产生量不断增加，预计年产生量超过500万吨，其中农药占30％，精细化工占15％，医药占10％，其他占45％。含有机物废盐因产量大，成份复杂，多个行业生产过程中的含有机物废盐被列入危废名录。由于目前危废行业的处理企业均不掌握废盐处理技术，导致其成为危险废物中最难处理的一类。
含有机物废盐广泛存在于农药、医药、精细化工、印染、煤化工等行业中，由于使用过程引入毒性物质，被列入危废。化工等行业，为了调节中间体或产品生成的溶液环境，需要加入酸碱液进行调节，这部分酸碱在反应结束后会产生NaCl或Na2SO4等盐，从反应体系中分离出来。精化产品、颜染料等产品在生成后都已溶解在过饱和溶剂中。为提高单批收益率获得更多的产品，会在溶液中加入一定比例的工业盐，使产品析出。有机合成工业、精细化学品工业、农药工业等诸多行业常常在产物纯化阶段需要通过碱化和酸化的方法对合成产物或中间产物进行提纯。此外，电镀、食品加工、发酵、环保、医疗等行业也会产生大量的含有机物废盐。
含有机物废盐成分复杂、毒害性强、处理难度大，当前的处理技术有以下几种：
(1)清洗技术，处理原理为采用饱和的副产品溶液进行清洗，将副产品中的有机物、重金属等物质溶解于清洗溶液中，从而达到净化副产品的目的；其缺点在于要求有机污染物的组分溶于水，其处理效率较低，需要进行多级清洗，且产生的废水较难处理。
(2)高级氧化技术，处理原理为在用饱和副产品盐清洗的基础上，添加化学氧化剂，如次氯酸钠、双氧水、臭氧等氧化剂，将有机污染物进行氧化，从而的得到干净的副产品盐；其缺点在于由于溶液为高盐度废水，其氧化剂的氧化效果显著降低，消耗的氧化剂量较大。
(3)萃取技术，处理原理为利用有机萃取剂，将副产品盐中的有机物萃取到萃取剂中，从而降低副产品盐中的有机污染物含量，萃取剂中有机物可以通过反萃取回收利用；其缺点在于针对有机物含量较高的情况，可回收一部分有机产品，但是成本较高，且处理效果较差。
(4)高温煅烧技术，处理原理为在高温条件下，将副产品盐中的有机物裂解、氧化为小分子有机物和CO2、H2O等物质，降低副产品盐中的有机污染物含量，其他污染因子再进一步去除；其缺点在于熔融NaCl等无机盐落在焚烧炉底部和内壁，造成设备腐蚀和堵塞严重，此外该方法不能避免气流携带熔融NaCl颗粒进入下游管道而发生阻塞，而且积存在焚烧炉中的盐也比较难以清理，此外，高温下一旦气相中Cl离子的浓度提高，则很容易对后系统的设备器壁发生腐蚀。
(5)填埋技术，处理原理为用水泥、固化剂等将工业废盐进行固化，切制成规则形状码放到填埋场中；其缺点在于废盐水溶性高，其中常常含有高毒的有机污染物组分，不能简单填埋，必须设置高强度水泥基础以实现防渗、防水、防漏，其成本太高，非常不经济，且占用大量土地资源，不能实现无害化。
(6)微波热裂解技术，处理原理为有机物吸收微波，自身产热，导致化学键断裂，实现有机物转化为碳、二氧化碳、水等。微波处理含有机物废盐技术已经被广泛研究，但是工业化一直以来受以下几个技术难题困扰。其一，当前的研究都集中于小功率微波源(功率≤50kW)组合式，即利用微波源组合处理物料。该方法使物料受热不均，处理效果不理想。其二，微波虽然能够对含有机物废盐中的有机物深度热解处理，但是针对于有机物含量较高的废盐(有机物含量≥10％)，处理效率低，成本过高。其三，微波当前难以实现连续式处理废盐，而间歇式成本高、效率低。其四，大量有机物的热解需要在有氧条件下进行，当前的微波裂解大多难以实现无氧条件热解。另外，物料热解过程中产生的烟尘和气体进入到热解设备波导馈口系统，会导致馈口污染，造成驻波增大、损耗增加、波导馈口打火等问题，为避免上述问题，现有微波热解设备内部多数采用耐高温、耐腐蚀、透波材料的石英玻璃管、石英坩埚、石英玻璃板等部件将物料与微波波导隔离，防止物料热解过程中产生的烟尘和气体进入到波导馈口系统，但是大尺寸的石英部件加工难度大，成本高，导致现有微波热解设备所能够采用的石英部件尺寸有限，处理能力很大程度受限于石英部件的加工能力和质量。
以上技术中高级氧化技术、萃取技术、高温煅烧技术、填埋技术都不能真正的解决废盐的无害化、资源化的处置问题。只能在高成本下，实现部分减量化。微波热裂解技术虽然能够实现含有机物废盐的无害化处理，但是处理效率不高、能耗高。所以急需高效、环保的联合工艺满足真正意义上的含有机物废盐减量化、无害化、资源化处理方式的要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种含有机物废盐无害化处理装置及处理方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种含有机物废盐无害化处理装置，包括破碎装置、预热装置、微波热裂解系统、尾气处理装置、溶解过滤装置和蒸发装置：其中：
所述破碎装置的出料口与预热装置的进料口连接，所述预热装置的出料口与微波热解装置的进料口连接；所述破碎装置的出气口、预热装置的出气口、微波热解装置的出气口均与尾气处理装置的进气口连接；
所述微波热解装置的出料口与溶解过滤装置的入料口连接；所述溶解过滤装置的出料口与蒸发装置的进料口连接。
所述溶解过滤装置和蒸发装置之间还布置有分盐装置。所述分盐装置为纳滤膜。当处理的废盐是混盐时，即含有两种或两种以上的无机盐，需要先经过分盐装置对混盐进行分离后，再进行蒸发处理获得不同类型的精制盐。该分盐装置可为纳滤膜，但不局限于纳滤膜。
所述尾气处理装置包括依次相连的二燃室、急冷塔、干式反应器、布袋除尘器、脱硫脱硝装置、排风机和烟囱；所述破碎装置的出气口、预热装置的出气口、微波热解装置的出气口均与二燃室的进气口连接。上述各个装置均为市场上现有的产品，本方案的发明点不涉及对这些装置的具体结构改进，本方案的发明点在于将这些装置按指定的位置关系和连接关系进行连接，从而实现尾气处理目的。因此，对于各个装置的型号不做特别限定，对于本领域的技术人员来说，可根据实际生产需要，从市场上购买到合适的相应装置。
所述破碎装置为破碎机；所述预热装置为回转窑或隧道窑；所述微波热裂解系统为TS-MP500微波热裂解系统，该系统为市场上现有产品，由工业微波源、裂解炉等结构构成，其特点是具有大功率微波源(50-75kW)，且其裂解炉内具有多功能旋转床结构，微波加热过程中，物料在其内部能够被多角度翻滚，使物料可以均匀吸收微波，发生热解。
所述溶解过滤装置包括溶解装置和离心机，所述溶解装置为带有搅拌装置的圆筒；
所述蒸发装置为MVR蒸发器。
本发明还提供了一种含有机物废盐无害化处理方法，该方法是基于上述所述的含有机物废盐无害化处理装置完成的，包括以下步骤：
含有机物废盐无害化热裂解处理：待处理的含有机物废盐进入破碎装置中经过破碎后，得到颗粒状物料；颗粒状物料进入预热装置中进行加热升温至350-500℃后，输送至微波热裂解系统中，在50-75kW大功率微波源发射的微波辐照下，颗粒状物料升温至600-650℃，该温度中其含有的有机物发生裂解；
裂解后盐精制处理：发生裂解后的废盐进入溶解过滤装置中，同时加入水溶解，去除不溶性杂志后得到含盐溶液；含盐溶液进入蒸发装置中进行蒸发处理，即可得到精制盐，蒸发出来的水可回收在利用；当废盐是混盐时，含盐溶液进入蒸发装置前还需经过分盐装置进行分盐处理。
尾气处理：破碎装置、预热装置、微波热裂解系统中产生的废气均进入尾气处理装置中进行尾气处理，尾气达标后排放。尾气处理的过程为：尾气首先进入二燃室并在其内进行充分氧化、热解、燃烧，达到无异味、无恶臭、无烟之完全燃烧效果，燃烧效果达99.9％以上，破坏去除率达99.99％以上；然后尾气进入急冷塔利用喷入的碱液在1秒内快速降温到200℃并去除酸性气体，降温后的烟气进入干式反应器，利用粉末活性炭吸附二恶英；烟气进入布袋除尘器去除烟气中的小颗粒粉尘，最后气体通过脱硫脱硝装置处理后达到符合排放标准之达标气体经排风机由烟囱排入至大气(180℃左右)。燃烧后产生的灰烬取出回收利用。
本发明的有益效果为：
本发明提供的含有机物废盐无害化处理装置首先利用破碎装置、预热装置对废盐进行破碎、预加热处理后使废盐升温至一定温度后，再利用微波热裂解系统在大功率微波源(50-75kW)发射的微波辐照下对废盐进行裂解处理，能够使废盐均匀吸收微波发生热解,特别适用于有机物含量较高的废盐(有机物含量≥10％)；此外，在大功率微波辐照下，有氧或无氧条件均能使有机物热解，使本装置在无氧或有氧条件下均可运行；裂解后的废盐经过溶解过滤装置、蒸发装置的提纯后得到精制盐。上述处理过程中，能够实现连续进料、连续出料，生产过程中设备保持连续运行，生产效率高，最终实现含有机物废盐的无害化处理和精制的目标；同时，产生的尾气经尾气处理装置净化后达标排放。
附图说明
图1为实施例1提供的含有机物废盐无害化处理装置的结构框图；
图2为尾气处理装置的结构框图；
图3为实施例2提供的含有机物废盐无害化处理装置的结构框图；
图4为含有机物废盐无害化处理工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参考图1，一种含有机物废盐无害化处理装置，包括破碎装置、预热装置、微波热裂解系统、尾气处理装置、溶解过滤装置和蒸发装置：其中：破碎装置的出料口与预热装置的进料口连接，预热装置的出料口与微波热解装置的进料口连接；破碎装置的出气口、预热装置的出气口、微波热解装置的出气口均与尾气处理装置的进气口连接；微波热解装置的出料口与溶解过滤装置的入料口连接；溶解过滤装置的出料口与蒸发装置的进料口连接。进一步的，破碎装置为破碎机；预热装置为回转窑或隧道窑；微波热裂解系统为TS-MP500微波热裂解系统，该系统为市场上现有产品，由工业微波源、裂解炉等结构构成，其特点是具有大功率微波源(50-75kW)，且其裂解炉内具有多功能旋转床结构，微波加热过程中，物料在其内部能够被多角度翻滚，使物料可以均匀吸收微波，发生热解。溶解过滤装置包括溶解装置和离心机，所述溶解装置为带有搅拌装置的圆筒；蒸发装置为MVR蒸发器。
参考图2，尾气处理装置包括依次相连的二燃室、急冷塔、干式反应器、布袋除尘器、脱硫脱硝装置、排风机和烟囱；所述破碎装置的出气口、预热装置的出气口、微波热解装置的出气口均与二燃室的进气口连接。
实施例2
当处理的废盐是混盐，即含有两种或两种以上的无机盐时，作为改进的处理装置的结构示意图如图3所示，其大体结构与实施例1基本相同，区别在于：溶解过滤装置和蒸发装置之间还布置有分盐装置。即经过微波热解后的废盐需要先经过分盐装置对混盐进行分离后，再进行蒸发处理以获得不同类型的精制盐。优选的，该分盐装置可为纳滤膜，但不局限于纳滤膜。
一种含有机物废盐无害化处理方法，该方法是基于上述所述的含有机物废盐无害化处理装置完成的，工艺流程图如图4所示，包括以下步骤：
含有机物废盐无害化热裂解处理：待处理的含有机物废盐进入破碎机中经过破碎后，得到颗粒状物料(10吨/天)；颗粒状物料进入回转窑(10吨/天)中进行加热升温，过程中连续进料，连续出料，产生的尾气完全进入尾气处理系统。待物料温度达到500℃，连续进入TS-MP500微波热裂解系统的裂解炉(10吨/天)。在微波辐照的作用下，氮气保护下(无氧)继续升温至650℃后，保温10分钟。达到预设保温时间后，连续出料，同时连续补料，每次出料300公斤，补料300公斤。产生的尾气完全进入尾气处理系统。
裂解后盐精制处理：发生裂解后的废盐进入溶解过滤装置中，同时加入水溶解，去除不溶性杂志后得到含盐溶液；含盐溶液进入蒸发装置中进行蒸发处理，即可得到精制盐，蒸发出来的水可回收在利用；当废盐是混盐时，含盐溶液进入蒸发装置前还需经过分盐装置进行分盐处理。
尾气处理：破碎装置、预热装置、微波热裂解系统中产生的废气均进入尾气处理装置中进行尾气处理，尾气达标后排放。尾气处理的过程为：尾气首先进入二燃室并在其内进行充分氧化、热解、燃烧，达到无异味、无恶臭、无烟之完全燃烧效果，燃烧效果达99.9％以上，破坏去除率达99.99％以上；然后尾气进入急冷塔利用喷入的碱液在1秒内快速降温到200℃并去除酸性气体，降温后的烟气进入干式反应器，利用粉末活性炭吸附二恶英；烟气进入布袋除尘器去除烟气中的小颗粒粉尘，最后气体通过脱硫脱硝装置处理后达到符合排放标准之达标气体经排风机由烟囱排入至大气(180℃左右)。燃烧后产生的灰烬取出回收利用。
利用本发明提供的装置对含有机物废盐A(单盐)进行处理后得到精制盐A，处理前后物质含量变化如表1所示：
表1含有机物废盐A、精制盐A的TOC和主要成分含量对比
利用本发明提供的装置对含有机物废盐B(混盐)进行处理后得到的混盐、精制盐B1、精制盐B2的TOC和主要成分含量对比如下表2所示：
表2含有机物废盐B、精制盐B1、精制盐B2、混盐的TOC和主要成分含量对比
上述样品检测的方法为：分别取100g初始废盐、100g裂解后盐、100g精制盐，分别溶解于1000mL纯化水中，根据燃烧氧化-非分散红外吸收法HJ 501-2009检测溶液的TOC值，最后换算成每千克样品中的TOC值。将上述样品稀释一定倍数，利用离子色谱检测氯离子浓度和硫酸根离子浓度，最后换算成氯化钠和硫酸钠纯度。
从表1和表2可看出，在实验和实际运行过程中，经处理后，废盐中有机物去除率达到99.86％；当废盐为混盐时，经过分盐处理后，氯化钠纯度为97.1％，硫酸钠纯度为96.4％。可知，该方法能无害化去除含有机物废盐中的有机物，实现无机盐精制的目标。
Claims (8)
1.一种含有机物废盐无害化处理装置，其特征在于：包括破碎装置、预热装置、微波热裂解系统、尾气处理装置、溶解过滤装置和蒸发装置：其中：
所述破碎装置的出料口与预热装置的进料口连接，所述预热装置的出料口与微波热解装置的进料口连接；所述破碎装置的出气口、预热装置的出气口、微波热解装置的出气口均与尾气处理装置的进气口连接；
所述微波热解装置的出料口与溶解过滤装置的入料口连接；所述溶解过滤装置的出料口与蒸发装置的进料口连接。
2.根据权利要求1所述的含有机物废盐无害化处理装置，其特征在于：所述溶解过滤装置和蒸发装置之间还布置有分盐装置。
3.根据权利要求1或2所述的含有机物废盐无害化处理装置，其特征在于：所述尾气处理装置包括依次相连的二燃室、急冷塔、干式反应器、布袋除尘器、脱硫脱硝装置、排风机和烟囱；所述破碎装置的出气口、预热装置的出气口、微波热解装置的出气口均与二燃室的进气口连接。
4.根据权利要求3所述的含有机物废盐无害化处理装置，其特征在于：所述破碎装置为破碎机；所述预热装置为回转窑或隧道窑；所述微波热裂解系统为TS-MP500微波热裂解系统。
5.根据权利要求1所述的含有机物废盐无害化处理装置，其特征在于：所述溶解过滤装置包括溶解装置和离心机；所述溶解装置为带有搅拌装置的圆筒。
6.根据权利要求1所述的含有机物废盐无害化处理装置，其特征在于：所述蒸发装置为MVR蒸发器。
7.一种含有机物废盐无害化处理方法，其特征在于：该方法是基于如权利要求1或2所述的含有机物废盐无害化处理装置完成的，包括以下步骤：
含有机物废盐无害化热裂解处理：待处理的含有机物废盐进入破碎装置中经过破碎后，得到颗粒状物料；颗粒状物料进入预热装置中进行加热升温至350-500℃后，输送至微波热裂解系统中，在50-75kW大功率微波源发射的微波辐照下，颗粒状物料升温至600-650℃，同时其含有的有机物发生裂解；
裂解后盐精制处理：发生裂解后的废盐进入溶解过滤装置中，同时加入水溶解，去除不溶性杂志后得到含盐溶液；含盐溶液进入蒸发装置中进行蒸发处理，即得到精制盐，蒸发出来的水能回收在利用；
尾气处理：破碎装置、预热装置、微波热裂解系统中产生的废气均进入尾气处理装置中进行尾气处理，尾气达标后排放。
8.根据权利要求7所述的含有机物废盐无害化处理方法，其特征在于：裂解后盐精制处理步骤中，当发生裂解后的废盐是混盐时，含盐溶液进入蒸发装置前还需经过分盐装置进行分盐处理。
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