CN117682592B - 一种同时处理高含盐、高cod工业废水和工业固体废盐的装置及方法 - Google Patents

一种同时处理高含盐、高cod工业废水和工业固体废盐的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种同时处理高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐的装置及方法，属于废水处理技术领域；工业固体废盐通过废盐进料装置送入废盐预热器进行一阶段干燥，然后进入废盐煅烧炉高温煅烧，煅烧后的废盐落入煅烧固体废盐冷却窑；废盐煅烧炉生成的煅烧尾气接入高含盐废水热氧化炉与高含盐废水共同处理；产生的固体盐通过冷却水排出系统，高温烟气通过急冷罐降温后接入烟气洗涤塔、湿电除尘器进行烟气净化处理；本发明装置及方法采用固体废盐和含盐母液的分段处理，处理过程中产生的烟气共同处理，排出的尾气再使用相应的净化装置去除烟气中的污染物，实现尾气的达标排放；处理后的无机盐再通过精制可产出洁净的工业盐，降低工业废盐的处理成本。

Description

一种同时处理高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐的装置 及方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种同时处理高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐的装置及方法。
背景技术
化工行业在生产过程中会产生大量的无机盐，这些无机盐中混入大量的有机杂质，采用蒸发浓缩等手段简单处理后会产生大量的固体废盐和含盐母液。现有的处理装置无法同时处理固体废盐和含盐母液，或在同时处理固体废盐和含盐母液的过程中存在设备腐蚀严重、无机盐板结堆积等问题导致处理装置无法长时间稳定运行。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种同时处理高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐的装置及方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种同时处理高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐的装置，包括工业固体废盐煅烧系统、高含盐废水热氧化炉、煅烧固体废盐冷却窑、热氧化尾气净化系统，工业固体废盐煅烧系统分别连接煅烧固体废盐冷却窑、高含盐废水热氧化炉，高含盐废水热氧化炉连接热氧化尾气净化系统；工业固体废盐煅烧系统包括废盐进料装置、废盐预热器、废盐煅烧炉和多段燃烧器，废盐进料装置连接废盐预热器；废盐煅烧炉分别连接煅烧固体废盐冷却窑、高含盐废水热氧化炉，废盐煅烧炉生成的煅烧尾气通过烟气管道接入高含盐废水热氧化炉的高温热氧化区与高含盐废水共同处理；高含盐废水热氧化炉包括高含盐废水雾化器、热氧化炉体、多段燃烧器，热氧化炉体通过三相诱导管连接急冷罐，急冷罐依次连接烟气洗涤塔、湿电除尘器、引风机和烟囱。
进一步地，废盐预热器、废盐煅烧炉分别设置有外夹层，废盐煅烧炉的外夹层中设置多段燃烧器，废盐煅烧炉的外夹层与废盐预热器的外夹层相通，废盐预热器的外夹层连通换热器。
进一步地，废盐煅烧炉和废盐预热器均为圆筒状转窑，废盐预热器和废盐煅烧炉的水平倾斜角度为1°-2°，在废盐预热器端部、废盐预热器与废盐煅烧炉的连接处、废盐煅烧炉端部均设置有支撑底座，废盐煅烧炉和废盐预热器在电机带动下同步转动。
进一步地，三相诱导管上端连接热氧化炉体的底部，三相诱导管的下端插入急冷罐内，三相诱导管顶部设置冷却水分布器，插入急冷罐部分设置格栅型的气体分布器。
进一步地，三相诱导管插入急冷罐内冷却循环液的液面以下600-800mm。
本发明还提供一种利用如上所述装置对高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐热氧化处理的方法，包括以下步骤：
（1）将固体废盐加入至废盐预热器，废盐预热器的筒体转动，采用热空气将固体废盐加热至90-100℃，将固体废盐的含水率降至1wt%以下；然后进入废盐煅烧炉，固体废盐被加热至600℃-700℃，煅烧2-3小时，得到固体盐和有机废气，固体盐通过出料装置进入煅烧固体废盐冷却窑，采用32℃循环冷却水冷却后暂存。
（2）步骤（1）中产生的有机废气进入高含盐废水热氧化炉的高温热氧化区，将高含盐、高COD废水雾化成40~50μm粒径的雾滴至高温热氧化区，高温热氧化区的温度在1100℃-1200℃，雾化后的高含盐废水和有机废气在高温热氧化区停留2~3秒；
（3）经过步骤（2）热氧化反应生成的高温烟气至上而下通过三相诱导管，进入急冷罐，三相诱导管顶部的冷却水分布器均匀布置90-95℃的循环冷却水；急冷罐内的冷却循环液的pH由自动补碱系统控制在9-10，急冷罐的出口的烟气温度降至95℃以下；
（4）急冷罐排出的烟气进入洗涤塔处理，然后经过湿电除尘，通过引风机19排入烟囱。
经过急冷后的烟气进入湿法脱酸段，利用酸碱中和脱酸原理，去除烟气中的酸性气体。吸收剂采用氢氧化钠，并根据烟气参数配置水洗塔。
脱酸处理后的烟气接入湿电除尘器净化烟气中的颗粒物。利用高压电场将烟气中的颗粒物分离出来，通过此方法能够将烟气中的颗粒物净化至10mg/Nm3浓度以下。满足烟气中颗粒物超低排放的要求。
进一步地，步骤（3）中，高温烟气在经过三相诱导管的过程中烟气温度由1100℃下降至100℃以下，整个降温过程时间0.6-0.8秒。
高温烟气进入三相诱导管后与冷却水急速换热，在高温烟气和冷却水的接触过程中少量的水从液态变成气态，吸收了高温烟气中大量的热量。高温烟气通入至冷却水液面以下且在冷却水中的停留时间充足，确保换热后的烟气温度小于冷却水的沸点即烟气温度小于95℃。
进一步地，步骤（3）中，急冷罐内的冷却循环液含盐量控制在5%-10%，冷却循环液的温度为80-85 ℃。急冷罐出口烟气中颗粒物浓度为300-400mg/m3，酸性气体含量为180-200mg/m3。
进一步地，步骤（4）中，洗涤塔处理后的烟气温度降低至80℃以下，酸性气体低于20mg/m3，颗粒物降低至100-150mg/m3。
进一步地，步骤（4）中，湿电除尘后的烟气中的颗粒物净化至10mg/m3以下。
本发明的有益效果为：
蒸发出盐含有残留水和有机物，直接煅烧，容易抱团结焦，水气和酸性气体同步释放，非常容易腐蚀设备；本技术采用两段炉、分段处理，低温干燥脱水、中温碳化破坏有机物，实现热量梯级利用；干燥段使用过后的热空气使用换热器进行热量的进一步回收。
高含盐、高COD废水雾化至高含盐废水热氧化炉的高温热氧化区高温氧化，经过喷枪雾化成40-50微米粒径的雾滴，在高温环境下迅速的分解，同时废盐煅烧炉产生的含盐颗粒有机酸性废气可以作为辅助燃料与高含盐、高COD废水在炉内同步焚烧处理。
废盐的处理分为干燥段和碳化段，碳化段使用多段燃烧器对固体盐进行高温分解。该阶段可使用天然气作为燃料为煅烧系统提供热量，多段燃烧器产生的大量热空气接至干燥段，这部分热空气作为干燥段的热源对常温下的固体废盐进行初步的提温。在干燥段废盐中的水分受热蒸发，经过预热后的废盐变的干燥，在进入碳化段后全部的热量用来分解废盐中的有机污染物，提高热量的利用率。干燥段使用过后的热空气使用换热器进行热量的进一步回收。
三相诱导管顶部结构设计能够使诱导管内壁与烟气接触的部分表面能够附着一层冷却水，附着的冷却水层是不断流动的，在隔离高温烟气的同时也能够将滴落的熔融盐不断的带到急冷罐内。诱导管的底部将烟气逐步分散进入急冷罐的冷却水中，使烟气和冷却水能够充分的接触，提高换热的效率，提高换热过程的稳定性，降低冷却水的波动。
附图说明
图1为本发明同时处理高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐的装置示意图；
附图标识列表：
1、废盐进料装置；2、废盐预热器；3、支撑底座（5、8）；4、换热器；6、多段燃烧器；7、废盐煅烧炉；9、出料装置；10、煅烧固体废盐冷却窑；11、固体盐收集装置；12、烟气管道、13、多介质燃烧器；14、热氧化炉体；15、三相诱导管；16、急冷罐；17、洗涤塔；18、湿电除尘器；19、引风机；20、烟囱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种同时处理高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐的装置如图1所示，包括工业固体废盐煅烧系统、高含盐废水热氧化炉、煅烧固体废盐冷却窑10、热氧化尾气净化系统，工业固体废盐煅烧系统分别连接煅烧固体废盐冷却窑10、高含盐废水热氧化炉，高含盐废水热氧化炉连接热氧化尾气净化系统；工业固体废盐煅烧系统包括废盐进料装置1、废盐预热器2、废盐煅烧炉7和多段燃烧器6，废盐进料装置1连接废盐预热器2；废盐煅烧炉7分别连接煅烧固体废盐冷却窑10、高含盐废水热氧化炉，废盐煅烧炉7生成的煅烧尾气通过烟气管道12接入高含盐废水热氧化炉的高温热氧化区与高含盐废水共同处理；高含盐废水热氧化炉包括高含盐废水雾化器、热氧化炉体14、多介质燃烧器13，热氧化炉体14通过三相诱导管15连接急冷罐16，急冷罐16依次连接洗涤塔17、湿电除尘器18、引风机19和烟囱20。
废盐预热器2、废盐煅烧炉7分别设置有外夹层，废盐煅烧炉7的外夹层中设置多段燃烧器6，废盐煅烧炉7的外夹层与废盐预热器2的外夹层相通，废盐预热器2的外夹层连通换热器4。
废盐煅烧炉7和废盐预热器2均为圆筒状转窑，废盐预热器2和废盐煅烧炉7的水平倾斜角度为1°-2°，在废盐预热器2端部、废盐预热器2与废盐煅烧炉7的连接处、废盐煅烧炉7端部均设置有支撑底座3/5/8，废盐煅烧炉7和废盐预热器2在电机带动下同步转动。
三相诱导管15上端为圆筒形连接热氧化炉体14的底部，三相诱导管15的下端为圆筒形插入急冷罐16内，三相诱导管15中间部为倒锥形，三相诱导管15顶部设置冷却水分布器，使三相诱导管15内壁形成水幕，插入急冷罐16部分设置格栅型的气体分布器。
三相诱导管15插入急冷罐16内冷却循环液的液面以下600-800mm。
实施例2
同时处理高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐的装置如图1所示，固体废盐通过废盐进料装置1投加进废盐预热器2，固体废盐在废盐预热器2中蒸发出绝大部分的水分，经过干燥后的固体废盐进入废盐煅烧炉7，废盐煅烧炉7和废盐预热器2为圆筒状转窑，分别设置了三处支撑底座3、5、8，整体在电机的带动下旋转。筒体转动速度可通过电机转速调节。多段燃烧器6通过废盐煅烧炉7的外夹层加热废盐煅烧炉7，固体废盐在废盐煅烧炉7内部高温环境下不断分解有机污染物，固体废盐中的有机物受热后分解成有机气体，通过烟气管道12接入热氧化炉体14。多段燃烧器6加热废盐煅烧炉7过程中产生的高温空气通过烟道接入废盐预热器2的外夹套中加热固体废盐，废盐预热器2利用后的热空气接入换热器4进一步回收热量。煅烧后的固体废盐通过出料斗落入煅烧固体废盐冷却窑10中对高温固体废盐进行冷却，冷却至常温后的固体废盐使用固体盐收集装置11收集后暂存。
高含盐废水热氧化炉顶部设置高压低氮多介质燃烧器13，多介质燃烧器13可使用天然气、有机溶剂等作为燃料，为热氧化炉提供热量。来自废盐煅烧炉7的烟气和雾化后的含盐废水从热氧化炉体14肩部接入热氧化炉体14内部高温热氧化区，在高温热氧化区内有机物快速分解为二氧化碳、水、一氧化氮、二氧化氮等无机物。热氧化反应结束的烟气向下通过三相诱导管15进入急冷罐16，烟气温度快速冷却后进入后续烟气净化装置，烟气中携带的固体盐颗粒落入到急冷罐16的冷却水中，利用循环水将这部分无机盐带出系统。急冷罐16出口烟气通过烟道接入洗涤塔17，洗涤塔17配备pH调节系统和进出口差压检测系统，洗涤塔17去除烟气中的酸性气体和少量固体杂质。洗涤塔17出口烟气接入湿电除尘器18，在高压电场的作用下烟气中的微量颗粒物吸附至集尘板上，烟气中的颗粒物净化后的烟气接入引风机19后通过烟囱20排放。
高含盐废水热氧化炉内的喷枪的规格和数量会根据废气量和废水的量来配置，喷枪会均布在炉体一周，喷枪角度为水平向下10°，雾化角度小于50°。
工业固体废盐通过废盐进料装置1送入废盐预热器2进行一阶段干燥，经过预热器预热后的废盐进入废盐煅烧炉7进行高温煅烧，煅烧后的废盐落入煅烧固体废盐冷却窑10，待废盐冷却后进行收集暂存。废盐煅烧炉7生成的煅烧尾气接入高含盐废水热氧化炉与高含盐废水共同处理。高含盐废水热氧化炉产生的固体盐通过冷却水排出系统，高温烟气通过急冷罐16降温后接入烟气洗涤塔17、湿电除尘器18进行烟气净化处理。本发明的装置及方法采用固体废盐和含盐母液的分段处理，处理过程中产生的烟气则共同处理，针对不同形态的废盐使用相应的设备进行无机盐与污染物的分离，分离后的污染物进入到烟气中，再利用高温对烟气中的污染物进行热氧化处理后转化成小分子无机物。排出的尾气再使用相应的净化装置去除烟气中的污染物，实现尾气的达标排放。通过煅烧和热氧化处理后的无机盐再通过无机盐的精制处理可产出洁净的工业盐，降低工业废盐的处理成本。
实施例3
（1）常温下的固体废盐通过废盐进料装置1送入废盐预热器2，废盐预热器2使用500℃热空气将常温固体废盐加热至90-100℃，将固体废盐的含水率降至0.1%，使用后的热空气接入换热器4，热空气将水加热回收热空气的热量。固体废盐随着筒体转动进入废盐煅烧炉7。多段燃烧器6均匀的加热废盐煅烧炉7的外壁，在燃烧器的加热下固体废盐升温至600℃-700℃，在高温条件下固体废盐中的有机物不断分解成有机气体。固体废盐在废盐煅烧炉7中的停留时间2-3小时，废盐煅烧炉7水平倾斜角度约1°-2°。煅烧完成后的固体盐通过出料装置9进入煅烧固体废盐冷却窑10，煅烧固体废盐冷却窑10使用32℃的循环冷却水将固体盐冷却后使用固体盐收集装置11收集后暂存。
（2）废盐煅烧炉7生成的有机废气进入高含盐废水热氧化炉的高温热氧化区域，高含盐废水热氧化炉在多介质燃烧器13的加热下高温热氧化区温度保持1100℃-1200℃，高含盐废水雾化成40~50μm粒径的雾滴和来自废盐煅烧炉7的有机废气在热氧化炉体14的高温热氧化区停留时间2-3秒。
（3）热氧化反应后生成的高温烟气自上而下通过三相诱导管进入急冷罐内。在通过三相诱导管的过程中高温烟气在1秒内从1100℃降至100℃以下，三相诱导管顶部的冷却水分布器均匀布置90-95℃的循环冷却水；急冷罐内的循环液pH由自动补碱系统控制在9-10，急冷罐的出口的烟气温度降至95℃以下；烟气中的酸性气体在通过急冷罐的过程中发生酸碱中和反应去除掉烟气中的大部分酸性气体。急冷罐内的循环液含盐量控制在5%-10%，通过急冷罐的外排量可调节急冷罐内循环液的含盐量。冷却循环液的温度为80-85℃。急冷罐出口烟气中颗粒物浓度为300-400mg/m3，酸性气体含量为180-200mg/m3。
（4）急冷罐出口烟气温度为90-95℃，烟气进入洗涤塔17后去除酸性气体和固体颗粒物，洗涤塔17为湿法脱酸段，利用酸碱中和脱酸原理，去除烟气中的酸性气体；吸收剂采用氢氧化钠，并根据烟气参数配置水洗塔，一般采用填料塔，烟气流速为1-2m/s，采用内循环方式储存喷淋液，气液比3-5L/m3，烟气停留时间2-3s。经过洗涤塔17的处理后烟气中的酸性气体降低至20mg/m3以下，颗粒物降低至100-150mg/m3。烟气通过洗涤塔17后烟气温度降低至80℃以下，随后进入湿电除尘器18进一步净化烟气中的微量颗粒物，湿电除尘器18出口烟气中的颗粒物可净化至5-10mg/m3。湿电除尘器18出口烟气通过引风机19排入烟囱20最终排放。
需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐同时处理的方法，其特征在于，同时处理高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐的装置，包括工业固体废盐煅烧系统、高含盐废水热氧化炉、煅烧固体废盐冷却窑（10）、热氧化尾气净化系统，工业固体废盐煅烧系统分别连接煅烧固体废盐冷却窑（10）、高含盐废水热氧化炉，高含盐废水热氧化炉连接热氧化尾气净化系统；工业固体废盐煅烧系统包括废盐进料装置（1）、废盐预热器（2）、废盐煅烧炉（7）和多段燃烧器（6），废盐进料装置（1）连接废盐预热器（2）；废盐煅烧炉（7）分别连接煅烧固体废盐冷却窑（10）、高含盐废水热氧化炉，废盐煅烧炉（7）生成的煅烧尾气通过烟气管道（12）接入高含盐废水热氧化炉的高温热氧化区与高含盐废水共同处理；高含盐废水热氧化炉包括高含盐废水雾化器、热氧化炉体（14）、多介质燃烧器（13），热氧化炉体（14）通过三相诱导管（15）连接急冷罐（16），急冷罐（16）依次连接烟气洗涤塔（17）、湿电除尘器（18）、引风机（19）和烟囱（20）；
废盐煅烧炉（7）和废盐预热器（2）均为圆筒状转窑；
高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐同时处理的方法，包括以下步骤：
（1）将固体废盐加入至废盐预热器（2），废盐预热器（2）的筒体转动，采用热空气将固体废盐加热至90-100℃，将固体废盐的含水率降至1%以下；然后进入废盐煅烧炉（7），固体废盐被加热至600℃-700℃，煅烧2-3小时，得到固体盐和有机废气，固体盐采用32℃循环冷却水冷却后暂存；
（2）步骤（1）中产生的有机废气进入高含盐废水热氧化炉的高温热氧化区，将高含盐、高COD废水雾化成40~50μm粒径的雾滴至高温热氧化区，高温热氧化区的温度在1100℃-1200℃，雾化后的高含盐废水和有机废气在高温热氧化区停留2-3秒；
（3）经过步骤（2）热氧化反应生成的高温烟气至上而下通过三相诱导管（15），进入急冷罐（16），三相诱导管（15）顶部的冷却水分布器均匀布置90-95℃的循环冷却水；急冷罐（16）内的冷却循环液的pH由自动补碱系统控制在9-10，急冷罐（16）的出口的烟气温度降至95℃以下；
（4）急冷罐（16）排出的烟气进入洗涤塔（17）处理，然后经过湿电除尘，通过引风机（19）排入烟囱（20）。
2.根据权利要求1所述的高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐同时处理的方法，其特征在于，步骤（3）中，高温烟气在经过三相诱导管（15）的过程中烟气温度由1100℃下降至100℃以下，整个降温过程时间0.6-0.8秒。
3.根据权利要求1所述的高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐同时处理的方法，其特征在于，步骤（3）中，急冷罐（16）内的冷却循环液含盐量控制在5%-10%，冷却循环液的温度为80-85℃；急冷罐（16）出口烟气中颗粒物浓度为300-400mg/m3，酸性气体含量为180-200mg/m3。
4.根据权利要求1所述的高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐同时处理的方法，其特征在于，步骤（4）中，洗涤塔（17）处理后的烟气温度降低至80℃以下，酸性气体低于20mg/m3，颗粒物降低至100-150mg/m3。
5.根据权利要求1所述的高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐同时处理的方法，其特征在于，步骤（4）中，湿电除尘后的烟气中的颗粒物净化至10mg/m3以下。
6.根据权利要求1所述的一种高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐同时处理的方法，其特征在于，废盐预热器（2）、废盐煅烧炉（7）分别设置有外夹层，废盐煅烧炉（7）的外夹层中设置多段燃烧器（6），废盐煅烧炉（7）的外夹层与废盐预热器（2）的外夹层相通，废盐预热器（2）的外夹层连通换热器（4）。
7.根据权利要求1所述的一种高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐同时处理的方法，其特征在于，废盐预热器（2）和废盐煅烧炉（7）的水平倾斜角度为1°-2°，在废盐预热器（2）端部、废盐预热器（2）与废盐煅烧炉（7）的连接处、废盐煅烧炉（7）端部均设置有支撑底座，废盐煅烧炉（7）和废盐预热器（2）在电机带动下同步转动。
8.根据权利要求1所述的一种高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐同时处理的方法，其特征在于，三相诱导管（15）上端连接热氧化炉体（14）的底部，三相诱导管（15）的下端插入急冷罐（16）内，三相诱导管（15）顶部设置冷却水分布器。
9.根据权利要求8所述的一种高含盐、高COD工业废水和工业固体废盐同时处理的方法，其特征在于，三相诱导管（15）插入急冷罐（16）内冷却循环液的液面以下600-800mm。
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