CN212451327U - 一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及废物处理和资源化利用领域，公开了一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，包括进料单元和处理单元；所述进料单元包括废活性炭储罐、废有机溶剂储罐、煤储罐和气体储罐；所述处理单元包括第一粉碎装置、第二粉碎装置和气化炉；所述废活性炭储罐、废有机溶剂储罐均与第一粉碎装置相连；所述第一粉碎装置、煤储罐均与第二粉碎装置相连；所述第二粉碎装置、气体储罐均与气化炉相连。该系统能有效避免废活性炭和废有机溶剂处理过程中有害物质向环境逃逸，并能防止产生二次污染，实现废活性炭和废有机溶剂的无害化处理。

Description

一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统

技术领域

本实用新型涉及废物处理和资源化利用领域，尤其涉及一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统。

背景技术

活性炭是碳质材料中结构、性能均比较特殊的材料，它比表面积大、孔隙众多，表面存在丰富的含氧官能团，得益于这种独特的物化性质，通常作为吸附剂，在能源开发、生产制造及“三废”处理等领域发挥着重要的作用。经多次再生后的活性炭活性降低，难以再回收利用，被列为危险废物（HW49）。有机溶剂（酚类、醛类、酮类、酯类、醇类等）因优异的清洗或萃取功能，在医药、化工及服装行业大量运用，经使用后产生的废有机溶剂难以实现清洁回收，也被列为危险废物进行管理（HW06）。

废活性炭只能通过焚烧或深度填埋进行处置，焚烧过程废弃活性炭中含有的硫、氯、碳、磷等元素会通过与氧气的结合而产生大量对人体有害的物质填埋则会对土壤、地下水源造成影响，特别是其中的重金属，将会长期保留，从而加剧危害的延续性。而废有机溶剂通过固化填埋、焚烧、蒸馏及减压蒸馏等处置手段也难以实现处置过程的无害化，不可避免产生二次污染。因此如何实现废活性炭和废有机溶剂的无害化资源利用，实现清洁化、无害化甚至资源化利用是摆在环保行业一道难题。

公开号为CN109135854A的中国专利文献公开了一种利用废活性炭、有机废液和煤制备的水煤浆及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：（1）有机废液送入配制釜内，加碱调节有机废液的pH值＞8，加入工业用水、制浆添加剂和灰水分散剂搅拌均匀后，得到均匀的制浆液体；（2）煤和废活性炭分别经粉碎、计量后送入棒磨机，向棒磨机内加入步骤（1）所得制浆液体，启动棒磨机进行制浆，得到水煤浆产品。该方法利用废活性炭和有机废液制备水煤浆，可充分利用废活性炭的高碳含量和有机废液的水分，减少制浆煤粉和水的用量，但它存在以下问题：在粉碎过程中，废活性炭中吸附的气态、液态及金属类挥发性有害物质会向环境逃逸，造成环境污染。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统。该系统能有效避免废活性炭和废有机溶剂处理过程中有害物质向环境逃逸，并能防止产生二次污染，实现废活性炭和废有机溶剂的无害化处理。

本实用新型的具体技术方案为：

一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，包括进料单元和处理单元；所述进料单元包括废活性炭储罐、废有机溶剂储罐、煤储罐和气体储罐；所述处理单元包括第一粉碎装置、第二粉碎装置和气化炉；所述废活性炭储罐、废有机溶剂储罐均与第一粉碎装置相连；所述第一粉碎装置、煤储罐均与第二粉碎装置相连；所述第二粉碎装置、气体储罐均与气化炉相连。

本实用新型的废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统的工作过程如下：废活性炭储罐、废有机溶剂储罐中的废活性炭、废有机溶剂被输送到第一粉碎装置中，经第一粉碎装置混合并粉碎后，获得活性炭浆料；然后，活性炭浆料被输送至第二粉碎装置，在第二粉碎装置中与来自煤储罐的煤混合并被进一步粉碎，获得多源合成浆料；而后多源合成浆料被输送至气化炉，在气化炉内与来自气体储罐的氧气或空气发生剧烈的氧化还原反应，转化成以H₂、CO为主的合成气。

废活性炭可为医药、化工、服装、电镀、市政等行业用到的各种液相吸附类活性炭和气相吸附类活性炭，也包括经多次再生后无法回收的各类废弃活性炭。废有机溶剂为医药、化工、机械加工及服装行业大量运用的有机溶剂（包括酚类、醛类、酮类、酯类、醇类等），也包括经蒸馏或减压蒸馏等处置手段无法回收利用的废弃有机溶剂。

最终获得的合成气可制备成化工、燃气行业所需物质（如甲醇等），气化炉中产生的液态熔渣在气化炉中经激冷转变成玻璃态灰渣后，各种有害物质被固化在玻璃态灰渣中，能够在真正意义上实现废活性炭和非有机物的无害化处理，避免产生二次污染，并充分发挥废活性炭和废有机溶剂的价值，实现废弃物的资源化利用。

通过本实用新型的这种废物处理系统，能实现废活性炭和废有机溶剂的协同无害化处理和资源化利用，解决废活性炭和废有机溶剂处置过程中易造成二次污染、规模有限、工艺复杂、能耗高产出低的行业痛点。并且，本实用新型利用活性炭的高碳含量，能减少水煤浆制备过程中煤的用量，在实现废物利用的同时降低生产成本；同时，通过将活性炭与废有机溶剂混合后粉碎，能使废活性炭吸附的气态、液态及金属类挥发性有害物质被废有机溶剂吸收，避免了粉碎过程中有害物质向环境逃逸。

作为优选，所述进料单元还包括液体储罐；所述液体储罐分别与第一粉碎装置和第二粉碎装置相连。

液体储罐内装有水或废水。在粉碎过程中加入水或废水，能降低固含量，便于浆料的粉碎和混合；并且，在相同的工艺条件下，降低固含量能降低粘度，因而通过控制浆料中的固含量，能使其具有较好的流动性，便于其在管道中输送。

作为优选，所述气化炉上设有废水出口；所述废水出口与液体储罐相连。

将气化炉中产生的废水返回到液体储罐中，进而为多源合成浆料的制备过程提供水，通过这种方式能实现气化废水的资源化利用，从而更充分地利用废活性炭和废有机溶剂的价值。

作为优选，所述进料单元还包括水煤浆分散剂储罐；所述水煤浆分散剂储罐与第二粉碎装置相连。

水煤浆分散剂储罐向第二粉碎装置中添加水煤浆分散剂，与煤和活性炭浆料一起被磨制成多源合成浆料。水煤浆分散剂能吸附在煤和活性炭的表面，使煤和活性炭表面由疏水性转变为亲水性，增强空间位阻和静电斥力，从而限制煤和活性炭聚结的速度和程度，使其均匀地分散在水中，因而能提高获得的多源合成浆料的稳定性，防止其在输送过程中发生固液分离，从而提高气化炉中有效气（即H₂和CO）的产率。

作为优选，所述进料单元还包括木质素磺酸盐合成装置；所述木质素磺酸盐合成装置包括亚硫酸盐制浆废液储罐、碱液储罐，以及依次相连的木质素磺酸盐合成反应釜、浓缩塔、冷却结晶塔和离心机；所述亚硫酸盐制浆废液储罐、碱液储罐均与木质素磺酸盐合成反应釜相连；所述离心机与水煤浆分散剂储罐相连。

该木质素磺酸盐合成装置的工作过程如下：亚硫酸盐制浆废液储罐和碱液储罐中的亚硫酸盐制浆废液和碱液被输送到木质素磺酸盐合成反应釜中，在木质素磺酸盐合成反应釜中，亚硫酸盐与碱液反应生成木质素磺酸盐溶液；然后，木质素磺酸盐溶液经浓缩塔浓缩和冷却结晶塔冷却结晶后，析出木质素磺酸盐；而后经离心机固液分离，木质素磺酸盐被输送至水煤浆分散剂储罐中备用。

木质素磺酸盐是一种常用的水煤浆分散剂。本实用新型中的木质素磺酸盐合成装置利用亚硫酸盐制浆废液制备成木质素磺酸盐，不仅能实现制浆废液的无害化处理，还能充分利用其中的木质素和亚硫酸盐，降低水煤浆制备过程中的原料成本。

作为优选，所述处理单元还包括木质素磺酸盐改性反应釜；所述第一粉碎装置、水煤浆分散剂储罐分别通过木质素磺酸盐改性反应釜与第二粉碎装置相连。

木质素磺酸盐的活性不高，对煤粒和活性炭的分散作用有限，通常需要通过改性提高其性能。利用废活性炭和废有机溶剂中的甲醛、亚硫酸盐、吊白块（即甲醛合次硫酸氢钠，在处理过印染废水的废活性炭上会有吸附）或丙烯酸等，可对木质素磺酸盐进行缩合、磺化、磺甲基化或接枝共聚改性，通过提高磺化度或增大分子量等方式，提高木质素磺酸盐促进煤粒和活性炭分散的效果。

改性剂完全来自废活性炭和废有机溶剂，在实现废弃物的无害化处理的同时，能实现其资源化利用，降低原料成本。

作为优选，所述废有机溶剂储罐与第一粉碎装置之间设有计量泵。

计量泵的作用是将废有机溶剂泵送到第一粉碎装置，并控制废有机溶剂的流量。

作为优选，所述废活性炭储罐与第一粉碎装置之间、第一粉碎装置与第二粉碎装置之间、煤储罐与第二粉碎装置之间、第二粉碎装置与气化炉之间、气体储罐与气化炉之间分别设有物料输送泵。

作为优选，所述废活性炭储罐与第一粉碎装置之间设有质量流量计。

在废活性炭储罐与第一粉碎装置之间设置质量流量计，能根据质量流量计的示数来调节废活性炭的流量。该处的质量流量计与废有机溶剂储罐与第一粉碎装置之间的计量泵配合使用，能控制废活性炭与废有机溶剂的相对投放量，从而控制获得多元合成浆料的固含量，防止固含量过高导致浆料粉碎和混合过程困难，以及固含量过低导致气化炉中有效气产率过低。

作为优选，所述第一粉碎装置与第二粉碎装置之间、煤储罐与第二粉碎装置之间分别设有质量流量计。

在第一粉碎装置与第二粉碎装置之间、煤储罐与第二粉碎装置之间分别设置质量流量计，能根据质量流量计的示数来调节活性炭浆料和煤的相对投放量，从而控制获得多元合成浆料的固含量，防止固含量过高导致浆料粉碎和混合过程困难，以及固含量过低导致气化炉中有效气产率过低。

作为优选，所述第二粉碎装置与气化炉之间、气体储罐与气化炉之间分别设有质量流量计。

在第二粉碎装置与气化炉之间、气体储罐与气化炉之间分别设置质量流量计，能根据质量流量计的示数来调节多元合成浆料和氧气的相对投放量，从而控制多源合成浆料中的碳原子与氧气中的氧原子的比例，以提高气化炉中有效气的产率。

作为优选，所述水煤浆分散剂储罐与第二粉碎装置之间设有物料输送泵。

作为优选，所述水煤浆分散剂储罐与第二粉碎装置之间设有质量流量计。

作为优选，所述计量泵和物料输送泵的前后均设有控制阀。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

（1）清洁环保，废活性炭中吸附的有害物质不会向环境逃逸，且不会产生二次污染；

（2）能充分利用废活性炭和废有机溶剂中的有效成分，实现废弃物的资源化利用。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2的结构示意图；

图3是本实用新型实施例3的结构示意图。

附图标记为：废活性炭储罐1，废有机溶剂储罐2，煤储罐3，气体储罐4，第一粉碎装置5，第一粉碎装置进料口5-1，第一粉碎装置出料口5-2，第二粉碎装置6，第二粉碎装置进料口6-1，第二粉碎装置出料口6-2，气化炉7，废水出口7-1，气化炉进料口7-2，合成气出口7-3，炉渣出口7-4，液体储罐8，水煤浆分散剂储罐9，亚硫酸盐制浆废液储罐10，碱液储罐11，木质素磺酸盐合成反应釜12，浓缩塔13，冷却结晶塔14，离心机15，木质素磺酸盐改性反应釜16，木质素磺酸盐改性反应釜进料口16-1，木质素磺酸盐改性反应釜出料口16-2，计量泵17，物料输送泵18，质量流量计19，提升泵20，控制阀21。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。在本实用新型中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。

实施例1

如图1所示，一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，包括进料单元和处理单元。所述进料单元包括废活性炭储罐1、废有机溶剂储罐2、液体储罐8、煤储罐3、水煤浆分散剂储罐9和气体储罐4；所述处理单元包括第一粉碎装置5、第二粉碎装置6和气化炉7。所述第一粉碎装置5为球磨机，第二粉碎装置6为棒磨机。

所述第一粉碎装置5上设有第一粉碎装置进料口5-1和第一粉碎装置出料口5-2；所述第二粉碎装置6上设有第二粉碎装置进料口6-1和第二粉碎装置出料口6-2；所述气化炉7上设有气化炉进料口7-2、合成气出口7-3、炉渣出口7-4和废水出口7-1。

所述废活性炭储罐1、废有机溶剂储罐2、液体储罐8均与第一粉碎装置进料口5-1相连；所述第一粉碎装置出料口5-2、煤储罐3、液体储罐8、水煤浆分散剂储罐9均与第二粉碎装置进料口6-1相连；所述第二粉碎装置出料口6-2、气体储罐4均与气化炉进料口7-2相连；所述废水出口7-1与液体储罐8相连。

所述废有机溶剂储罐2与第一粉碎装置进料口5-1之间、液体储罐8与第一粉碎装置进料口5-1之间、液体储罐8与第二粉碎装置进料口6-1之间分别设有计量泵17。所述废活性炭储罐1与第一粉碎装置进料口5-1之间、第一粉碎装置出料口5-2与第二粉碎装置进料口6-1之间、煤储罐3与第二粉碎装置进料口6-1之间、水煤浆分散剂储罐9与第二粉碎装置进料口6-1之间、第二粉碎装置出料口6-2与气化炉进料口7-2之间、气体储罐4与气化炉进料口7-2之间分别设有物料输送泵18。所述废水出口7-1与液体储罐8之间设有提升泵20。所述计量泵17和物料输送泵18的前后均设有控制阀21。

所述废活性炭储罐1与第一粉碎装置进料口5-1之间、第一粉碎装置出料口5-2与第二粉碎装置进料口6-1之间、煤储罐3与第二粉碎装置进料口6-1之间、水煤浆分散剂储罐9与第二粉碎装置进料口6-1之间、第二粉碎装置出料口6-2与气化炉进料口7-2之间、气体储罐4与气化炉进料口7-2之间分别设有质量流量计19。

本实用新型的废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统的工作过程如下：计量泵17和物料输送泵18将废活性炭储罐1、废有机溶剂储罐2中的废活性炭、废有机溶剂泵送到第一粉碎装置5中，第一粉碎装置5将其混合并粉碎后，获得活性炭浆料；然后，物料输送泵18和计量泵17将活性炭浆料泵、煤、水煤浆分散剂、水或废水分别从第一粉碎装置5、煤储罐3、水煤浆分散剂储罐9、液体储罐8泵送到第二粉碎装置6中，第二粉碎装置6将其混合并被进一步粉碎后，获得多源合成浆料；而后物料输送泵18将多源合成浆料、氧气或空气分别从第二粉碎装置6、气体储罐4泵送至气化炉7，在气化炉7内发生剧烈的氧化还原反应，生成以H₂、CO为主的合成气；气化炉7中产生的废水进提升泵20返回到液体储罐8中。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1不同在于，本实施例中，所述进料单元还包括木质素磺酸盐合成装置；所述木质素磺酸盐合成装置包括亚硫酸盐制浆废液储罐10、碱液储罐11，以及依次相连的木质素磺酸盐合成反应釜12、浓缩塔13、冷却结晶塔14和离心机15；所述亚硫酸盐制浆废液储罐10、碱液储罐11均与木质素磺酸盐合成反应釜12相连；所述离心机15与水煤浆分散剂储罐9相连。

亚硫酸盐制浆废液储罐10与木质素磺酸盐合成反应釜12之间、碱液储罐11与木质素磺酸盐合成反应釜12之间均设有计量泵17。木质素磺酸盐合成反应釜12与浓缩塔13之间、浓缩塔13与冷却结晶塔14之间、冷却结晶塔14与离心机15之间、离心机15与水煤浆分散剂储罐9之间均设有物料输送泵18。

在本实施例中，水煤浆分散剂储罐9中的水煤浆分散剂为木质素磺酸盐。木质素磺酸盐合成装置的工作过程如下：亚硫酸盐制浆废液储罐10和碱液储罐11中的亚硫酸盐制浆废液和碱液被输送到木质素磺酸盐合成反应釜12中，在木质素磺酸盐合成反应釜12中，亚硫酸盐与碱液反应生成木质素磺酸盐溶液；然后，木质素磺酸盐溶液经浓缩塔13浓缩和冷却结晶塔14冷却结晶后，析出木质素磺酸盐；而后经离心机15固液分离，木质素磺酸盐被输送至水煤浆分散剂储罐9中备用。

实施例3

如图3所示，本实施例与实施例2不同在于，本实施例中，所述处理单元还包括木质素磺酸盐改性反应釜16。所述木质素磺酸盐改性反应釜16上设有木质素磺酸盐改性反应釜进料口16-1和木质素磺酸盐改性反应釜出料口16-2。所述第一粉碎装置5、水煤浆分散剂储罐9分别通过木质素磺酸盐改性反应釜16与第二粉碎装置6相连，即，第一粉碎装置出料口5-2、水煤浆分散剂储罐9均与木质素磺酸盐改性反应釜进料口16-1相连，木质素磺酸盐改性反应釜出料口16-2与第二粉碎装置进料口6-1相连。

第一粉碎装置出料口5-2与木质素磺酸盐改性反应釜进料口16-1之间、水煤浆分散剂储罐9与木质素磺酸盐改性反应釜进料口16-1之间、木质素磺酸盐改性反应釜出料口16-2与第二粉碎装置进料口6-1之间均设有物料输送泵18和质量流量计19。

在本实施例中，水煤浆分散剂储罐9中的水煤浆分散剂为木质素磺酸盐；废活性炭储罐1和废有机溶剂储罐2中的废活性炭和废有机溶剂中含有甲醛、亚硫酸盐、吊白块、丙烯酸中的至少一种，在木质素磺酸盐改性反应釜16中，这些物质对木质素磺酸盐进行缩合、磺化、磺甲基化或接枝共聚改性，然后再进入第二粉碎装置6中制备多源合成浆料，这种设计能通过提高磺化度或增大分子量等方式，提高木质素磺酸盐促进煤粒和活性炭分散的效果。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，其特征在于，包括进料单元和处理单元；所述进料单元包括废活性炭储罐（1）、废有机溶剂储罐（2）、煤储罐（3）和气体储罐（4）；所述处理单元包括第一粉碎装置（5）、第二粉碎装置（6）和气化炉（7）；所述废活性炭储罐（1）、废有机溶剂储罐（2）均与第一粉碎装置（5）相连；所述第一粉碎装置（5）、煤储罐（3）均与第二粉碎装置（6）相连；所述第二粉碎装置（6）、气体储罐（4）均与气化炉（7）相连。

2.如权利要求1所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，其特征在于，所述进料单元还包括液体储罐（8）；所述液体储罐（8）分别与第一粉碎装置（5）和第二粉碎装置（6）相连。

3.如权利要求2所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，其特征在于，所述气化炉（7）上设有废水出口（7-1）；所述废水出口（7-1）与液体储罐（8）相连。

4.如权利要求1所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，其特征在于，所述进料单元还包括水煤浆分散剂储罐（9）；所述水煤浆分散剂储罐（9）与第二粉碎装置（6）相连。

5.如权利要求4所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，其特征在于，所述进料单元还包括木质素磺酸盐合成装置；所述木质素磺酸盐合成装置包括亚硫酸盐制浆废液储罐（10）、碱液储罐（11），以及依次相连的木质素磺酸盐合成反应釜（12）、浓缩塔（13）、冷却结晶塔（14）和离心机（15）；所述亚硫酸盐制浆废液储罐（10）、碱液储罐（11）均与木质素磺酸盐合成反应釜（12）相连；所述离心机（15）与水煤浆分散剂储罐（9）相连。

6.如权利要求1所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，其特征在于，所述处理单元还包括木质素磺酸盐改性反应釜（16）；所述第一粉碎装置（5）、水煤浆分散剂储罐（9）分别通过木质素磺酸盐改性反应釜（16）与第二粉碎装置（6）相连。

7.如权利要求1所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，其特征在于：

所述废有机溶剂储罐（2）与第一粉碎装置（5）之间设有计量泵（17）；和/或

所述废活性炭储罐（1）与第一粉碎装置（5）之间、第一粉碎装置（5）与第二粉碎装置（6）之间、煤储罐（3）与第二粉碎装置（6）之间、第二粉碎装置（6）与气化炉（7）之间、气体储罐（4）与气化炉（7）之间分别设有物料输送泵（18）。

8.如权利要求1所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，其特征在于：

所述废活性炭储罐（1）与第一粉碎装置（5）之间设有质量流量计（19）；和/或

所述第一粉碎装置（5）与第二粉碎装置（6）之间、煤储罐（3）与第二粉碎装置（6）之间分别设有质量流量计（19）；和/或

所述第二粉碎装置（6）与气化炉（7）之间、气体储罐（4）与气化炉（7）之间分别设有质量流量计（19）。

9.如权利要求4所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，其特征在于：

所述水煤浆分散剂储罐（9）与第二粉碎装置（6）之间设有物料输送泵（18）；和/或

所述水煤浆分散剂储罐（9）与第二粉碎装置（6）之间设有质量流量计（19）。

10.如权利要求7所述的一种废活性炭与废有机溶剂协同无害化资源利用系统，其特征在于，所述计量泵（17）和物料输送泵（18）的前后均设有控制阀（21）。

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