CN113943071A - 一种将高浓度有机废水资源化处理的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种将高浓度有机废水资源化处理的系统和方法，属于废水处理技术领域，所述系统包括预处理单元、转化单元、净化单元和热回收单元；本发明将秸秆和高浓度有机废水预处理后按一定比例分别送入转化单元，在转化单元对秸秆进行部分氧化，使有机废水和秸秆中所有碳氢化合物转化为一氧化碳、氢气和少量二氧化碳；不可气化的物质为无害固体无机盐；气相部分经净化单元脱硫、脱碳后为清洁的合成气，清洁合成气组份为一氧化碳和氢气，可用于进一步合成甲醇等其他化工原料或直接燃烧发电；热回收单元设置余热锅炉回收转化单元的热量副产高压蒸汽。本发明特别适用于处理高COD难于生物降解的有机废水，真正实现高浓度有机废水的零排放。

Description

一种将高浓度有机废水资源化处理的系统和方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种将高浓度有机废水资源化处理的系统和方法，尤其涉及高浓度有机废水转化为清洁合成气实现有机废水零排放。
背景技术
高浓度废水是指高浓度、高含盐、高难降解的废水。COD一般在10000mg/L以上，甚至高达几万至几十万毫克每升，有机物含量高，水质成份复杂。一般含有毒有害物质，含盐量极高，大多具有强酸强碱性，不能直接进行生化处理。
高浓度有机废水一般产制药行业、纺织/印染行业、石化/油类行业等。此类高浓度有机废水的处理直接影响着相关行业的发展，处理不当不但会破坏生态环境，也会对人身健康造成伤害。因此选择合适的方法进行处理，实现有机废水资源化零排放是我们的最终目标。
CN 108503116 A 公开了一种高浓度有机废水资源化利用的系统和方法，所述系统包括依次连接的蒸发单元、湿式催化氧化处理单元、汽水分离单元和盐水分离单元；本发明通过将蒸发单元与湿式催化氧化处理单元有效结合，大大简化了现有高浓度有机废水处理的工艺流程，使得废水处理量减少，处理难度降低，可以显著降低废水处理的成本，提高了废水的回用率；本发明工艺流程简单、紧凑、高效且运行成本低，适用范围广，便于推广应用，有利于实现高浓度有机废水的资源化利用和超低排放。CN 106430858 A公开一种高浓度有机废水处理方法及该方法的专用设备，该废水处理方法包括：将待处理的有机废水的pH调至酸性，然后依次经微电解处理、Fenton试剂处理、絮凝沉淀、厌氧生物处理和好氧生物处理，处理后的废水经再次混凝沉淀后，将上清液排出；其中，微电解处理过程采用规整化Fe/Al/C多元微电解填料。该废水处理方法的专用设备包括依次连接的pH调节池、微电解反应器、Fenton反应器、絮凝沉淀池、厌氧滤柱、好氧滤柱和二级沉淀池，以及向pH调节池和Fenton反应器内分别投加pH调节剂和双氧水的加药系统；且微电解反应器中装填有规整化Fe/Al/C多元微电解填料。采用本发明的废水处理方法及废水处理设备，可大大提高废水的可生化性，显著提高出水水质。CN 112624446 A 提供了一种有机废水零排放处理工艺，依次包括高效沉淀单元、软化单元、过滤单元、离子交换单元、超滤过滤单元、反渗透单元、臭氧催化氧化单元、电渗析浓缩单元和双极膜电渗析系统。本发明通过全处理工段集成优化，建立有机废水深度处理与脱盐回用处理新工艺，大幅度提高淡水回收率和减少浓水排放量，实现有机废水的低成本深度处理与脱盐回用，形成有机废水深度处理与脱盐回用工艺。上述技术方法都只能算是有机废水深度处理，而并未达到百分之百零排放，且不能适应处理复杂多变的各种有机废水。
因此，需要寻找可处理各种高浓度有机废水、百分之百零排放并且可将污染废物转化为可用的清洁资源的处理技术。
发明内容
本发明提供了一种将高浓度有机废水资源化处理的系统和方法，通过转化单元对秸秆进行部分氧化，使转化单元内部温度达到1000℃以上，将有机废水和秸秆中所有碳氢化合物转化为一氧化碳、氢气和少量二氧化碳；不可气化的物质为无害固体无机盐；气相部分经净化单元脱硫、脱碳后为清洁的合成气，清洁合成气组份为一氧化碳和氢气，可用于进一步合成甲醇等其他化工原料或直接燃烧发电；热回收单元设置余热锅炉回收转化单元的热量副产高压蒸汽。本发明工艺简单、变废为宝，特别适用于处理高COD难于生物降解的有机废水，真正实现高浓度有机废水的资源化零排放。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种将高浓度有机废水资源化处理的系统，所述系统包括预处理单元、转化单元、净化单元和热回收单元。
本发明提供了一种高浓度有机废水处理的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）首先将秸秆送入预处理单元1进行破碎预处理；
（2）将步骤（1）破碎预处理后的秸秆送入转化单元进行部分氧化，使转化单元内部温度达到1000℃以上；
（3）同时将待处理的高浓度有机废水送入预处理单元2调节pH至6-8；
（4）将步骤（3）调节预处理后的有机废水送入转化单元；在1000-1300℃超高温度和4-9MPa压力的作用下，有机废水和秸秆中的碳氢化合物转全部化为一氧化碳、氢气和少量二氧化碳；可气化的物质还包括硫磺等；
（5）步骤（4）中可气化的物质以气相进入净化单元，脱硫、脱碳后产出清洁的合成气，清洁合成气的组份为一氧化碳和氢气；
（6）步骤（4）中不能气化的物质从转化单元的转化反应器底部以熔融状态排出，冷却后为无害固体无机盐。
（7）热回收单元设置余热锅炉回收转化单元的热量副产4-6MPa高压蒸汽；
所述有机废水处理系统适用范围广泛，可处理制药、印染、焦化、农药、煤化工及石油化工行业的各类有机废水，尤其是可以轻松处理各种难以生化降解的高浓度有机废水。
附图说明
图1为一种将高浓度有机废水资源化处理的系统和方法的技术工艺流程图
具体实施方式
为便于理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
本实施例提供了一种制药废水与秸秆共转化为清洁合成气的方法，所述系统包括依次连接的预处理单元、转化单元、净化单元好热回收单元。
所述预处理单元包括预处理单元1和预处理单元2分别负责对秸秆和高浓度有机废水进行预处理。
所述转化单元的有机废水进料口与预处理单元2出料口相连，所述转化单元的秸秆投料口与预处理1出料口相连。
所述转化单元气相物质出口与净化单元物料进口相连；所述转化单元设置非气相物质排出口。
所述净化单元将二氧化碳和硫磺脱除后，即得清洁合成气（一氧化碳和氢气）。
所述热回收单元设置余热锅炉回收转化单元的热量副产高压蒸汽。
利用上述系统处理高浓度有机废水的方法如图1所示，实施步骤如下：
（1） 首先将秸秆送入预处理单元1将秸秆进行破碎。秸秆成份分析见表1-1
表1-1. 稻草秸秆成份分析表
（2）
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（3）将步骤（1）破碎后的秸秆送入转化单元进行部分氧化，使转化单元内部温度达到1300℃；
（4） 将待处理的制药废水送入预处理单元2调节pH至5-9；废水水质见表1-2
表1-2. 某青霉素和头孢菌素制药企业废水水质表
项目 COD BOD5 SS NH3-N
实测水质（mg/L） 8000 4500 1000 100
（5） 将步骤（3）调节为中性的制药废水喷入转化单元；在1000-1300℃高温度和4-9MPa压力的作用下，有机废水和秸秆中的碳氢化合物转化为合成气，合成气组份包括一氧化碳、氢气和少量二氧化碳等，所含硫磺同时被气化；合成气组份见表1-3
表1-3. 合成气组份表
合成气组份 氢气 一氧化碳 二氧化碳 其他
含量% 36.26 44.10 18.62 1.02
（6） 步骤（4）中可气化的物质以气相进入净化单元，脱除硫磺和二氧化碳后产出清洁的合成气，清洁合成气的组份为一氧化碳和氢气；清洁合成气组份见表1-4
表1-4. 清洁合成气组份表
清洁合成气组份 氢气 一氧化碳 二氧化碳 其他
含量% 45.12 54.88 / /
（7）步骤（4）中不能气化的物质从转化单元的转化反应器底部以熔融状态排出，冷却后为无害固体无机盐。
（8）热回收单元设置余热锅炉回收转化单元的热量同时副产4-6MPa高压蒸汽。
实施例2
本实施例提供了一种焦化废水与秸秆共转化为清洁合成气的方法，所述系统参照实施例1，实施步骤如下：
（1）首先将秸秆送入预处理单元1将秸秆进行破碎。秸秆成份分析见表2-1
表2-1. 稻草秸秆成份分析表
Figure DEST_PATH_IMAGE002
（2）将步骤（1）破碎后的秸秆送入转化单元进行部分氧化，使转化单元内部温度达到1000-1300℃；
（3）将待处理的焦化废水送入预处理单元2调节pH至5-9；废水水质见表2-2
表2-2. 焦化企业废水水质表
项目 COD 酚 油 NH3-N
实测水质（mg/L） 4500 1400 1000 30
（4）将步骤（3）调节为中性的制药废水喷入转化单元；在1000-1300℃高温度和4-9MPa压力的作用下，有机废水和秸秆中的碳氢化合物转化为合成气，合成气组份包括一氧化碳、氢气和少量二氧化碳等，所含硫磺同时被气化；合成气组份见表2-3
表2-3. 合成气组份表
合成气组份 氢气 一氧化碳 二氧化碳 其他
含量% 38.33 43.76 16.37 1.54
（5）步骤（4）中可气化的物质以气相进入净化单元，脱除二氧化碳后产出清洁的合成气，清洁合成气的组份为一氧化碳和氢气；清洁合成气组份见表2-4
表2-4. 清洁合成气组份表
清洁合成气组份 氢气 一氧化碳 二氧化碳 其他
含量% 46.69 53.30 / /
（6）步骤（4）中不能气化的物质从转化单元的转化反应器底部以熔融状态排出，冷却后为无害固体无机盐。
（7）热回收单元设置余热锅炉回收转化单元的热量同时副产4-6MPa高压蒸汽。
实施例3
本实施例提供了一种印染废水与秸秆共转化为清洁合成气的方法，所述系统参照实施例1，实施步骤如下：
（1）首先将秸秆送入预处理单元1将秸秆进行破碎。秸秆成份分析见表3-1
表3-1. 稻草秸秆成份分析表
Figure 925472DEST_PATH_IMAGE001
（2）将步骤（1）破碎后的秸秆送入转化单元进行部分氧化，使转化单元内部温度达到1000-1300℃；
（3）将待处理的印染废水送入预处理单元2调节pH至5-9；废水水质见表3-2
表3-2. 印染企业废水水质表
项目 COD BOD5 悬浮物 硫化物 pH
实测水质（mg/L） 890 312 266 3.1 11
（4）将步骤（3）调节为中性的制药废水喷入转化单元；在1000-1300℃高温度和4-9MPa压力的作用下，有机废水和秸秆中的碳氢化合物转化为合成气，合成气组份包括一氧化碳、氢气和少量二氧化碳等，所含硫磺同时被气化；合成气组份见表2-3
表2-3. 合成气组份表
合成气组份 氢气 一氧化碳 二氧化碳 其他
含量% 32.84 47.23 18.66 1.27
（5）步骤（4）中可气化的物质以气相进入净化单元，脱除二氧化碳后产出清洁的合成气，清洁合成气的组份为一氧化碳和氢气；清洁合成气组份见表2-4
表2-4. 清洁合成气组份表
清洁合成气组份 氢气 一氧化碳 二氧化碳 其他
含量% 41.01 58.99 / /
（6）步骤（4）中不能气化的物质从转化单元的转化反应器底部以熔融状态排出，冷却后为无害固体无机盐。
（7）热回收单元设置余热锅炉回收转化单元的热量同时副产4-6MPa高压蒸汽。

Claims (8)

1.一种将高浓度有机废水资源化处理的系统和方法，其特征在于，所述处理系统包括依次连接的预处理单元、转化单元、净化单元和热回收单元；所述转化单元进料口与分别与预处理单元1和预处理单元2的出料口相连，所述转化单元出料口与净化单元进料口相连；所述热回收单元设置余热锅炉回收转化单元的热量副产高压蒸汽；所述高浓度有机废水的处理方法包括以下步骤：
步骤1：首先将秸秆送入预处理单元1进行破碎预处理；
步骤2：将步骤（1）破碎预处理后的秸秆送入转化单元进行部分氧化，使转化单元内部温度达到1000℃以上；
步骤3：同时将待处理的高浓度有机废水送入预处理单元2调节pH至6-8；
步骤4：将步骤（3）调节预处理后的有机废水送入转化单元；在1000-1300℃超高温度和4-9MPa压力的作用下，有机废水和秸秆中的碳氢化合物转全部化为一氧化碳、氢气和少量二氧化碳；可气化的物质还包括硫磺等；
步骤5：步骤（4）中可气化的物质以气相进入净化单元，脱硫、脱碳后产出清洁的合成气，清洁合成气的组份为一氧化碳和氢气；
步骤6：步骤（4）中不能气化的物质从转化单元的转化反应器底部以熔融状态排出，冷却后为无害固体无机盐。
步骤7：热回收单元设置余热锅炉回收转化单元的热量副产4-6MPa高压蒸汽。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述秸秆进行破碎预处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述秸秆送入转化单元进行部分氧化，使转化单元内部温度达到1000℃以上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述高浓度有机废水送入预处理单元2调节pH至6-8。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述有机废水喷入转化单元；在1000-1300℃超高温度和4-9MPa压力的作用下，有机废水和秸秆中可气化的碳氢化合物转全部化为一氧化碳、氢气和少量二氧化碳；可气化的物质还包括硫磺等；余热锅炉副产4-6MPa高压蒸汽。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）所述可气化的物质以气相进入净化单元，脱硫、脱碳后产出清洁的合成气，清洁合成气的组份为一氧化碳和氢气。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（6）所述不能气化的物质从转化单元的转化反应器底部以熔融状态排出，冷却后为无害固体无机盐。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（7）所述热回收单元设置余热锅炉回收转化单元的热量副产4-6MPa高压蒸汽。
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