一種有機廢水的處理方法

2023-05-11 17:11:21

一種有機廢水的處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種有機廢水的處理方法，包括以下步驟：（1）向第一反應器中加入固體顆粒物，然後對第一反應器進行燃燒加熱，以提高固體顆粒物的溫度；（2）將固體顆粒物送至第二反應器中，然後向第二反應器中噴入有機廢水，有機廢水與固體顆粒物接觸後被蒸發形成含有機物的氣體混合物。還包括：（3）氣體混合物在第二反應器的頂端被加熱升溫至800~1350℃，氣體混合物中的有機物被氧化轉化為CO2和水蒸汽；（4）將氧化轉化後的氣體混合物通入調質單元中進行調質降溫處理，固體顆粒物被送至第一反應器中繼續循環。本發明廢水處理方法實現了近零汙染或零汙染的高標準排放要求，廢水處理方法的工藝穩定性強、廢水處理效果好、處理成本低廉、能源利用率高。
【專利說明】一種有機廢水的處理方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及水處理領域，尤其涉及一種有機廢水的處理方法。

【背景技術】
[0002]在煤化工、石油化工的生產過程中均伴隨有大量的含有機物的工業廢水產生，該種廢水中通常含有油類、酚類及其他廣泛系列的有機乳化物或水溶性有機物等，其成分廣泛、複雜，具有色度高、毒性大、對環境破壞嚴重等特性，難以生物降解，如若不經深度處理而直接排放，會導致生產企業周圍環境乃至下遊水體有嚴重的損害。隨著我國經濟的不斷發展以及對環保日益嚴格的要求，必須對該種有機廢水進行有效的處理，不能隨意排放。
[0003]目前有機廢水的常規處理方法有:
吸附法，如利用活性炭的吸附特性採用的吸附法，該種處理方法具有良好的選擇性吸收，但其吸附容量低，且需要吸附-再生的複雜生產過程，其運行成本很高。
[0004]溼式氧化法，該種處理方法過程中的氧化反應需要較高的反應溫度和較大的氧分壓，且反應後仍需要進行生物降解步驟，其工藝複雜、運行成本高。另外，此種處理方法一般僅適用於濃度為4?6%左右的廢水，濃度過高會影響氧化的進行。
[0005]生物處理法，如多級厭氧-好氧生化法，這種處理方法容易達到排放標準的三級要求，但真正實現對環境的無害化是較難做到的。另外，所需設備的佔地面積大，處理成本高，且屬於破壞性處理方法，不能資源化利用。
[0006]綜上，雖然現有技術有大量有機廢水的處理方法，但由於有機廢水的具有成分複雜、汙染物濃度高、物理性狀差距大和難降解等特性，使得採用上述常規方法難以有效、無害化、徹底的實現零汙染或近零汙染的高標準排放要求，此外，現有技術的處理方法中大部分的處理工藝複雜、運行成本高，不利於企業的生產，其資源不能被再利用。


【發明內容】

[0007]本發明的目的在於提出一種有機廢水的處理方法，該種方法不僅實現了零汙染或近零汙染的高標準排放要求，且處理成本低，資源利用率高。
[0008]為了解決現有技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的。
[0009]一種有機廢水的處理方法，包括以下步驟:
(O向第一反應器中輸入固體顆粒物，同時對第一反應器進行燃燒加熱，以提高固體顆粒物的溫度；
(2)將經步驟(I)之後的固體顆粒物送至第二反應器中，然後向第二反應器中噴入有機廢水，有機廢水與固體顆粒物接觸後被蒸發形成含有機物的氣體混合物。
[0010]所述方法還包括步驟:
(3)經步驟(2)之後的氣體混合物在第二反應器的頂端被加熱升溫至80(T135(TC，氣體混合物中的有機物被氧化轉化為CO2和水蒸汽；
(4)經步驟(3)之後的氣體混合物通入調質單元中進行調質降溫處理。
[0011]所述方法還包括步驟:
(5)於步驟(2)中被噴有機廢水後降溫的固體顆粒物和/或步驟(3)中未被完全燃燒的固體顆粒物被送至第一反應器中繼續循環。
[0012]所述方法還包括步驟:
(6)經步驟(2)之後未被蒸發的有機物附著於固體顆粒物表面，固體顆粒物被送至第一反應器中，在第一反應器中有機物被燃燒氧化為CO2和水蒸汽。
[0013]所述的第一反應器為流化床反應器或移動床反應器，其操作壓力為0.f lOMPa，燃燒溫度為80(Tll0(TC。
[0014]所述的第二反應器為流化床反應器、移動床反應器或兩者結合，其操作壓力為0.1?lOMPa，蒸發溫度為60(T90(TC，氧化溫度為90(Tl350C。
[0015]所述固體顆粒物為抗磨固體，固體顆粒物的粒徑在0.045?7mm之間。
[0016]步驟(4)中所述的調質降溫是採用噴水直接降溫或換熱器冷卻降溫。
[0017]在高溫高壓條件下，藉助於高溫固體顆粒物的循環，使有機廢水被高溫固體顆粒物加熱蒸發，其中大部分有機物與水一起被轉化為氣態，並與水蒸汽形成氣體混合物，然後在更高的高溫燃燒環境中被氧化轉化，有機物轉化為無害物質，其中另一小部分有機物未被蒸發而附著於固體顆粒物表面，隨著固體顆粒物的循環進入第一反應器中，在第一反應器中進行燃燒氧化，形成無害的CO2和水蒸汽，與煙氣混合後被排放。經處理後得到的潔淨氣體混合物含有大量高品質的熱量，可實現對熱量最大限度的回收利用，利用過程中，水蒸汽冷凝產生潔淨的冷凝水。
[0018]經過本發明處理後的氣體混合物中殘留有機物含量非常小，幾乎沒有，實現了近零汙染或零汙染的含有機物廢水處理目的。本發明有機廢水處理方法的工藝穩定性強、廢水處理效果好、處理成本低廉、能源利用率高。本發明方法適用於大規模廢水處理要求，如煤化工過程中魯奇氣化爐產生的煤氣洗滌水、造紙廠產生過程中製漿黑液和洗漿漂洗水坐寸ο

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的工藝流程圖；
圖2是本發明有機廢水處理方法的原理圖；
圖3是本發明具體實施例的工藝流程圖；
附圖標記:1-第一反應器、2-第二反應器、3-燃燒器、4-廢水進口、5-燃燒器、6-除塵裝置、7-氣固分離器、8-非機械固體流動閥、11 -固體顆粒物、12-氣體混合物、13-淨化處理後的氣體混合物。

【具體實施方式】
[0020]本發明揭示一種有機廢水的處理方法，該處理方法是通過固體顆粒物在兩個聯動、並行的反應器中進行連續的交換和循環，將有機廢水轉化氣體混合物，再在高溫條件下氧化，最終轉化為無害物質。本發明第一反應器和第二反應器通過管道連接，通過設定的循環控制機構使得第一反應器中固體顆粒物可流入到第二個反應器中，與此同時，第二反應器中固體顆粒物也可流入到第一個反應器中。
[0021]兩個反應器中的氣體流動分別進行，並由固體顆粒物形成的料封所隔離，通過循環控制機構控制，所述的循環控制機構為現有技術，可採用機械閥控制或由流體控制的非機械閥的氣力裝置控制。
[0022]第一反應器中進行燃料燃燒加熱過程，可選用流化床或移動床作為第一反應器，優先選用氣固流化床，第二反應器中進行有機廢水的蒸發和氧化淨化過程，可選用流化床、移動床或兩者結合作為第二反應器，優先選用氣固流化床。
[0023]以下通過圖1、圖2、圖3對本發明有機廢水的處理方法作進一步說明:
第一反應器I下端設有燃燒器3，進行燃料燃燒，燃料可以為煤、油或天然氣，在加壓條件下燃料與通入的空氣進行燃燒，第一反應器中的固體顆粒物11被燃燒產生的熱量和床層內的熱料加熱升溫，當然，此固體顆粒物也可通過循環由第二反應器2而來，此外，燃燒器中不能被燃燒的灰分也可作為固體顆粒物的一部分。在第一反應器出口處，燃燒產生的煙氣與固體顆粒物進行分離，煙氣從頂部離開第一反應器並進入除塵裝置6中進行除塵，然後再排出；同時，在第一反應器的出口處可設置一個氣固分離器7，這樣可以減少排出氣體中的顆粒物，減少汙染。加熱後的高溫固體顆粒物通過管道和循環控制機構被送至第二反應器，所提及的循環控制機構為機械閥或由流體控制的非機械固體流動閥8，採用非機械固體流動閥更有利於固體顆粒物的循環。在第二個反應器中，有機廢水由廢水進口 4被噴入至第二反應器後與高溫固體顆粒物直接接觸，廢水和廢水中的可揮發物質被蒸發出來，形成含有機物的氣體混合物12，氣體混合物進入到第二反應器的頂部；固體顆粒物則被降溫，降溫後的固體顆粒物再次循環到第一反應器中進行加熱，與此同時，沒有被蒸發而附著在顆粒表面的殘留有機物也隨固體顆粒物一起進入第一反應器中，在第一反應器中殘留有機物被燃燒氧化，轉化為無害的CO2和水蒸汽。
[0024]在第二反應器的頂部設有燃燒器5，所述燃燒器3和燃燒器5均為現有技術，是本領域常規燃燒器，燃燒器中不能被燃燒的灰分可作為固體顆粒物的一部分，該固體顆粒物被降溫後又被送至第一反應器中繼續循環。第二反應器燃燒過程中將第二反應器下部產生的氣體混合物進行進一步加熱升溫，在高溫條件下，氣體混合物中的有機物被足夠的氧氣氧化轉化為無害的CO2和水蒸汽等物質，即淨化後的氣體混合物13。經淨化後的氣體混合物轉變成了不含有機物的潔淨水蒸汽混合物，該混合物溫度較高，需要對其進行調製降溫，溫度被降至30(T80(TC即可被下序工序利用，調製降溫的具體方法為噴水直接降溫或換熱器冷卻降溫。該高溫高壓的潔淨氣體混合物經過除塵後，可被工廠用於發電、化學反應物或加熱熱源等，實現了能源的再利用。
[0025]另外，部分氣體混合物可直接被工廠利用，實現能源的再利用，如煤化工過程中魯奇爐，魯奇爐需要大量的水蒸汽作為反應原料，該部分的氣體混合物可直接用於代替原來的水蒸汽要求，氣體混合物中的有機物在魯奇爐中被轉化為無害物質。
[0026]此外，本發明所使用的流化床、移動床、固體顆粒物的循環裝置、調製單元、調製技術等均為常規技術，故沒有一一贅述。
[0027]經過本發明處理後的氣體混合物中殘留有機物含量非常小，幾乎沒有，實現了近零汙染或零汙染的含有機物廢水處理目的。本發明有機廢水處理方法的工藝穩定性強、廢水處理效果好、處理成本低廉、能源利用率高。本發明方法適用於大規模廢水處理要求，如煤化工過程中魯奇氣化爐產生的煤氣洗滌水、造紙廠產生過程中製漿黑液和洗漿漂洗水坐寸O
[0028]本發明一種有機廢水的處理方法，包括以下步驟:
(O向第一反應器中輸入固體顆粒物，同時對第一反應器進行燃燒加熱，以提高固體顆粒物的溫度；
(2)將經步驟(I)之後的固體顆粒物送至第二反應器中，然後向第二反應器中噴入有機廢水，有機廢水與固體顆粒物接觸後被蒸發形成含有機物的氣體混合物。
[0029](3)經步驟(2)之後的氣體混合物在第二反應器的頂端被加熱升溫至80(Tl350°C，氣體混合物中的有機物被氧化轉化為CO2和水蒸汽；
(4)經步驟(3)之後的氣體混合物通入調質單元中進行調質降溫處理。
[0030](5)於步驟(2)中被噴有機廢水後降溫的固體顆粒物和/或步驟(3)中未被完全燃燒的固體顆粒物被送至第一反應器中繼續循環。
[0031](6)經步驟(2)之後未被蒸發的有機物附著於固體顆粒物表面，固體顆粒物被送至第一反應器中，在第一反應器中有機物被燃燒氧化為CO2和水蒸汽。
[0032]所述的第一反應器為流化床反應器或移動床反應器，其操作壓力為0.f lOMPa，燃燒溫度為80(Tl450°C。
[0033]所述的第二反應器為流化床反應器、移動床反應器或兩者結合，其操作壓力為0.1?lOMPa，蒸發溫度為 11(T1300°C。
[0034]所述固體顆粒物為抗磨固體，固體顆粒物的粒徑在0.045?10 mm之間。該固體顆粒物可以為煤灰大顆粒、碎砂等抗磨固體。
[0035]步驟(4)中所述的調質降溫是採用噴水直接降溫或換熱器冷卻降溫。
[0036]實施例一
一種有機廢水的處理方法，包括以下步驟:
(O向第一反應器中加入固體顆粒物，然後對第一反應器進行燃燒加熱，以提高固體顆粒物的溫度，其中，第一反應器為流化床反應器，反應器的操作壓力為0.1MPa，燃燒溫度為800。。。
[0037](2)將經步驟(I)之後的固體顆粒物送至第二反應器中，然後向第二反應器中噴入有機廢水，有機廢水與固體顆粒物接觸後被蒸發形成含有機物的氣體混合物，其中，第二反應器為流化床反應器，反應器的操作壓力為0.1MPa，蒸發溫度為600°C，上述提及的固體顆粒物為煤灰大顆粒，煤灰大顆粒的粒徑在0.5?2mm之間。
[0038](3)經步驟(2)之後的氣體混合物在第二反應器的頂端被加熱升溫至800°C，氣體混合物中的有機物被氧化轉化為CO2和水蒸汽。
[0039](4)經步驟(3)之後的氣體混合物通入調質單元中進行調質降溫處理。
[0040](5)於步驟(2)中被噴有機廢水後降溫的固體顆粒物和/或步驟(3)中未被完全燃燒的固體顆粒物被送至第一反應器中繼續循環。本實施例調製降溫採用噴水直接降的方式。
[0041](6)經步驟(2)之後未被蒸發的有機物附著於固體顆粒物表面，固體顆粒物被送至第一反應器中，在第一反應器中有機物被燃燒氧化為CO2和水蒸汽，該氣體與燃燒煙氣一起被排出。
[0042]實施例二一種有機廢水的處理方法，包括以下步驟:
(I)向第一反應器中加入固體顆粒物，然後對第一反應器進行燃燒加熱，以提高固體顆粒物的溫度，其中，第一反應器為移動床反應器，反應器的操作壓力為0.5MPa，燃燒溫度為1100。。。
[0043](2)將經步驟(I)之後的固體顆粒物送至第二反應器中，然後向第二反應器中噴入有機廢水，有機廢水與固體顆粒物接觸後被蒸發形成含有機物的氣體混合物，其中，第二反應器為移動床反應器，反應器的操作壓力為0.5MPa，蒸發溫度為850°C，上述提及的固體顆粒物為煤灰大顆粒，煤灰大顆粒的粒徑在5?7mm之間。
[0044](3)經步驟(2)之後的氣體混合物在第二反應器的頂端被加熱升溫至900°C，氣體混合物中的有機物被氧化轉化為CO2和水蒸汽。
[0045](4)經步驟(3)之後的氣體混合物通入調質單元中進行調質降溫處理。
[0046](5)於步驟(2)中被噴有機廢水後降溫的固體顆粒物和/或步驟(3)中未被完全燃燒的固體顆粒物被送至第一反應器中繼續循環。本實施例調製降溫採用噴水直接降的方式。
[0047]( 6 )經步驟(2 )之後未被蒸發的有機物附著於固體顆粒物表面，固體顆粒物被送至第一反應器中，在第一反應器中有機物被燃燒氧化為CO2和水蒸汽，該氣體與燃燒煙氣一起被排出。
[0048]實施例三
一種有機廢水的處理方法，包括以下步驟:
(O向第一反應器中加入固體顆粒物，然後對第一反應器進行燃燒加熱，以提高固體顆粒物的溫度，其中，第一反應器為流化床反應器，反應器的操作壓力為3MPa，燃燒溫度為950。。。
[0049](2)將經步驟(I)之後的固體顆粒物送至第二反應器中，然後向第二反應器中噴入有機廢水，有機廢水與固體顆粒物接觸後被蒸發形成含有機物的氣體混合物，其中，第二反應器為流化床反應器，反應器的操作壓力為3MPa，蒸發溫度為650°C，上述提及的固體顆粒物為碎砂，碎砂的粒徑在0.5"2mm之間。
[0050](3)經步驟(2)之後的氣體混合物在第二反應器的頂端被加熱升溫至1050°C，氣體混合物中的有機物被氧化轉化為CO2和水蒸汽。
[0051](4)經步驟(3)之後的氣體混合物通入調質單元中進行調質降溫處理。
[0052](5)於步驟(2)中被噴有機廢水後降溫的固體顆粒物和/或步驟(3)中未被完全燃燒的固體顆粒物被送至第一反應器中繼續循環。本實施例調製降溫採用換熱器冷卻降溫的方式。
[0053]( 6 )經步驟(2 )之後未被蒸發的有機物附著於固體顆粒物表面，固體顆粒物被送至第一反應器中，在第一反應器中有機物被燃燒氧化為CO2和水蒸汽，該氣體與燃燒煙氣一起被排出。
[0054]實施例四
一種有機廢水的處理方法，包括以下步驟:
(O向第一反應器中加入固體顆粒物，然後對第一反應器進行燃燒加熱，以提高固體顆粒物的溫度，其中，第一反應器為流化床反應器，採用較高流化速度並包含快速固體循環，反應器的操作壓力為6MPa，燃燒溫度為900°C。
[0055](2)將經步驟(I)之後的固體顆粒物送至第二反應器中，然後向第二反應器中噴入有機廢水，有機廢水與固體顆粒物接觸後被蒸發形成含有機物的氣體混合物，其中，第二反應器為流化床反應器，該流化床為快速循環流化床，反應器的操作壓力為6MPa，蒸發溫度為800°C，上述提及的固體顆粒物為碎砂或煤灰，碎砂或煤灰的粒徑在0.045?Imm之間。
[0056](3)經步驟(2)之後的氣體混合物的大部分離開第二反應器，被送到工廠的其它高溫反應器(如魯奇氣化爐)中以替代所需的過熱蒸汽，氣體混合物中的有機物被高溫反應器轉化為CO2和水蒸汽；小部分在第二反應器的頂端被加熱升溫至1200°c，氣體混合物中的有機物被氧化轉化為CO2和水蒸汽。
[0057](4)經步驟(3)之後的氣體混合物通入調質單元中進行調質降溫處理。
[0058](5)於步驟(2)中被噴有機廢水後降溫的固體顆粒物和/或步驟(3)中未被完全燃燒的固體顆粒物被送至第一反應器中繼續循環。本實施例調製降溫採用換熱器冷卻降溫的方式。
[0059]( 6 )經步驟(2 )之後未被蒸發的有機物附著於固體顆粒物表面，固體顆粒物被送至第一反應器中，在第一反應器中有機物被燃燒氧化為CO2和水蒸汽，該氣體與燃燒煙氣一起被排出。
[0060]實施例五
一種有機廢水的處理方法，包括以下步驟:
(O向第一反應器中加入固體顆粒物，然後對第一反應器進行燃燒加熱，以提高固體顆粒物的溫度，其中，第一反應器為流化床反應器，移動床的操作壓力為lOMPa，燃燒溫度為1000。。。
[0061](2)將經步驟(I)之後的固體顆粒物送至第二反應器中，然後向第二反應器中噴入有機廢水，有機廢水與固體顆粒物接觸後被蒸發形成含有機物的氣體混合物，其中，第二反應器為流化床反應器與移動床反應器相結合，反應器的操作壓力為lOMPa，蒸發溫度為9000C，上述提及的固體顆粒物為碎砂,碎砂的粒徑在2?5_之間。
[0062](3)經步驟(2)之後的氣體混合物在第二反應器的頂端被加熱升溫至1350°C，或被送到其它高溫反應器，氣體混合物中的有機物被氧化轉化為CO2和水蒸汽。
[0063](4)經步驟(3)之後的氣體混合物通入調質單元中進行調質降溫處理。
[0064](5)於步驟(2)中被噴有機廢水後降溫的固體顆粒物和/或步驟(3)中未被完全燃燒的固體顆粒物被送至第一反應器中繼續循環。本實施例調製降溫採用換熱器冷卻降溫的方式。
[0065]( 6 )經步驟(2 )之後未被蒸發的有機物附著於固體顆粒物表面，固體顆粒物被送至第一反應器中，在第一反應器中有機物被燃燒氧化為CO2和水蒸汽，該氣體與燃燒煙氣一起被排出。
[0066]上述實施例中提到的內容並非是對本發明的限定，在不脫離本發明的發明構思的前提下，任何顯而易見的替換均在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種有機廢水的處理方法，包括以下步驟: (1)向第一反應器中輸入固體顆粒物，同時對第一反應器進行燃燒加熱，以提高固體顆粒物的溫度； (2)將經步驟(1)之後的固體顆粒物送至第二反應器中，然後向第二反應器中噴入有機廢水，有機廢水與固體顆粒物接觸後被蒸發形成含有機物的氣體混合物。
2.根據權利要求1所述的有機廢水的處理方法，其特徵在於:所述方法還包括步驟: (3)經步驟(2)之後的氣體混合物在第二反應器的頂端被加熱升溫至80(^13501，氣體混合物中的有機物被氧化轉化為(?和水蒸汽； (4)經步驟(3)之後的氣體混合物通入調質單元中進行調質降溫處理。
3.根據權利要求1或2所述的有機廢水的處理方法，其特徵在於:所述方法還包括步驟: (5)於步驟(2)中被噴有機廢水後降溫的固體顆粒物和/或步驟(3)中未被完全燃燒的固體顆粒物被送至第一反應器中繼續循環。
4.根據權利要求3所述的有機廢水的處理方法，其特徵在於:所述方法還包括步驟: (6)經步驟(2)之後未被蒸發的有機物附著於固體顆粒物表面，固體顆粒物被送至第一反應器中，在第一反應器中有機物被燃燒氧化為(?和水蒸汽。
5.根據權利要求1或2所述的有機廢水的處理方法，其特徵在於:所述的第一反應器為流化床反應器或移動床反應器，其操作壓力為0.廣10腿^，燃燒溫度為800?11001。
6.根據權利要求1或2所述的有機廢水的處理方法，其特徵在於:所述的第二反應器為流化床反應器、移動床反應器或兩者結合，其操作壓力為0.廣101？3，蒸發溫度為600?9001，氧化溫度為900?1350(3。
7.根據權利要求5或6所述的有機廢水的處理方法，其特徵在於:所述固體顆粒物為抗磨固體，固體顆粒物的粒徑在0.045?7臟之間。
8.根據權利要求2所述的有機廢水的處理方法，其特徵在於:步驟(4)中所述的調質降溫是採用噴水直接降溫或換熱器冷卻降溫。
【文檔編號】F23G7/04GK104418454SQ201310398321
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】彭萬旺, 楊寶友 申請人:彭萬旺