CN109319996A - 一种高盐高cod废水的处理方法 - Google Patents

一种高盐高cod废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高盐高COD废水的处理方法，该方法将高盐高COD废水进行MVR蒸馏浓缩以及喷烘形成粉状物，并将粉状物送入到充满过热蒸汽且由过热蒸汽升温至500‑650℃的无氧裂解碳化炉内进行裂解、碳化。该方法优化了高盐高COD废水的处理方法，降低了废水处理的难度，同时节约了能耗，降低了生产成本。

Description

一种高盐高COD废水的处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种高盐高COD废水的处理方法，尤其涉及一种染料中间体及稀酸再生生产中产生的高盐高COD废水的处理方法。
背景技术
目前，生产废水常规的处理方法有很多种，有湿式氧化法、光催法、氧化法、电渗析法等。但这些方法分别存在设备复杂，特殊材质，质量难以保证，药剂昂贵，操作条件苛刻、能耗高及有二次污染问题。
专利文献1具体公开了一种过热蒸汽碳化印染中间体生产废水的方法及装置，该方法将印染中间体的生产废水，经蒸馏浓缩(或低温脱盐)，再经喷烘形成干粉废弃物，将该废弃物投入到过热蒸汽炭化炉连续无氧碳化，利用350℃-850℃的过热蒸汽碳化。该发明虽然采用碳化对废水进行了处理，并能取得一定效果，但是在前期的蒸馏浓缩阶段及后续的余热利用阶段还存在着能耗大，生产成本高的问题。
专利文献1：公开号为CN106006799A的发明专利
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高盐高COD废水的优化处理方法，降低了废水处理的难度，同时节约能耗，降低生产成本。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：
一种高盐高COD废水的处理方法，包括如下步骤：
(1)将高盐高COD废水进行MVR蒸馏浓缩以及喷烘形成粉状物；
(2)控制过热蒸汽发生炉生成过热蒸汽，并将该过热蒸汽送入无氧裂解碳化炉对其预热升温；
(3)将粉状物送入到已通过过热蒸汽升温至500-650℃的无氧裂解碳化炉内进行裂解、碳化30-90分钟；
(4)碳化过程中产生的尾气经尾气回收利用***处理；
(5)将碳化结束后的物料经溶解、过滤，进行MVR二次蒸浓离心脱盐，过滤渣送固废中心处理。
优选地，步骤(4)中的尾气处理具体包括如下步骤：
(a)将碳化过程中产生的尾气分三路并联进入对应的旋风集尘器及除尘器，收集尾气中的颗粒粉尘，再由底部的螺旋出灰装置收集，过滤后尾气合并进入脱臭炉；
(b)尾气进入脱臭炉后进一步高温分解燃烧，尾气燃烧温度为1100℃，脱臭炉内尾气停留时间为2秒以上，脱臭炉底部设置灰箱接受高温燃烧后产生的少量灰渣，少量灰渣作为固废填埋；
(c)900-1050℃的脱臭炉尾气进入膜壁式水冷锅炉空腔进行热能回收转化为蒸汽；
(d)余热利用后的800-850℃的尾气，通过过热蒸汽发生炉，再次余热利用制成800℃以上过热蒸汽，进入无氧裂解碳化炉循环利用；
(e)过热蒸汽发生炉产生的750-800℃的尾气，通过空气换热器回收150-200℃的热空气供脱臭炉二次燃烧补氧用；
(f)换热后的尾气经尾气处理***处理后，通过烟囱排放。
优选地，MVR蒸馏浓缩具体操作方法为：将废水送入换热器中进行二次预热，预热好后的废水进入结晶器进行气液分离，然后由循环泵将分离的液体物料送入MVR蒸发器中进行蒸发浓缩，浓缩后的物料再进入到结晶器中进行气液分离，经在线密度检测，当测量密度达到设定密度时，合格晶浆由出料管道送入离心机进行固液分离，离心机母液在母液罐集聚，经母液泵加压后送回到结晶器继续浓缩结晶，如此循环达到一定浓度的母液经过回收处理，回收结束后，将母液排出***，送喷雾干燥装置烘干得粉状物。
进一步优选地，母液经过回收处理的具体操作方法为：将母液再进行酸化，压滤析出有机物，然后用碱液调节滤液pH值至7-9，送去MVR蒸馏浓缩。
进一步优选地，MVR浓缩后产生的冷凝水作为固态纯碱的溶解底水和/或离心工序的漂洗水。
优选地，无氧裂解碳化炉为三层无氧裂解碳化炉，步骤(3)中的裂解、碳化过程为粉状物在已升温至500-650℃的上层无氧裂解碳化炉内初步裂解碳化10-30分钟；粉状物初步碳化后被推进到已升温到500-650℃的中层无氧裂解碳化炉，在炉内无氧裂解碳化停留时间为10-30分钟；中层裂解碳化物料被推进到已升温到500-650℃的下层无氧裂解碳化炉，物料再经深度裂解碳化，在炉内停留时间为10-30分钟，深度裂解碳化后的物料有机物COD小于1000mg/kg。
优选地，尾气处理***包括半干式急冷塔、干式反应器、布袋除尘器、二级脱酸塔中的一种或多种。
优选地，步骤(1)中粉状物的水份小于7％，有机物COD在5-600000mg/kg之间。
优选地，步骤(a)中收集的颗粒粉尘汇入粉状物继续进行步骤(3)及以下步骤。
优选地，步骤(c)中膜壁式水冷锅炉上设置脱硝装置。
优选地，过热蒸汽发生炉通过天然气和无氧裂解碳化炉燃烧加热。
优选地，高盐高COD废水为染料中间体及稀酸再生生产中产生的废水，包括分散染料废水、H酸废水、氯化钠溶液、硫酸钠溶液或对位酯废水。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、高盐高COD废水现有物化、生化传统方法都无法处理，将MVR蒸发浓缩应用于废水浓缩，浓缩液喷雾烘干，冷凝水进入物化、生化处理，这是高盐高COD废水处理方法的创新，本发明采用MVR蒸馏浓缩，利用自身产生的二次蒸汽的能量，不断被压缩循环作为加热热源，从而减少对外界能源的需求，减少了处理成本；MVR蒸发出的冷凝水到车间进行回用，节约自来水的用量，减少能耗；MVR蒸发出的母液到喷烘塔进行喷烘，与原废液直接进行喷烘相比，降低了能源消耗，减少了成本；
2、本发明采用三层无氧裂解碳化炉，炭化炉采用蒸汽隔绝空气，消除静电的产生，同时蒸汽作为灭火剂，保障了安全；有机物在高温条件下裂解成CO、氮氧化合物，CO与蒸汽发生反应生成碳和二氧化碳、氢气类物质，氮氧化合物与蒸汽反应生成氮气，从而减少氮氧化合物的排放，减少了环保压力；氢气类物质在AB炉燃烧，减少了天然气的消耗，节约成本。
3、本发明将MVR浓缩后的母液再进行酸化，将残留的有机物析出，大大的降低了滤液中的有机物，析出的有机物加以回收，不仅降低废水处理难度，同时又提升了产品的收率；
4、本发明MVR浓缩后的冷凝水COD相对较低，生产工序再优化套用，一方面作为固态纯碱的溶解底水，每吨产品消耗0.7吨；另一方面冷凝水温度达到70℃左右，生产离心工序作为漂洗水使用，每吨产品消耗0.8吨，使冷凝水再次得到套用，既节约了水和蒸汽，又降低了废水处理难度；
5、整个裂解、碳化过程到过热蒸汽发生炉的设备和管道内都是在微负压且充满过热蒸汽无氧的工况下进行,过热蒸汽在安全上有置换空气使设备和管道内无氧,而且有消除静电、灭火的作用；
6、本发明喷烘后的粉状物经无氧碳化后再溶解、过滤，MVR二次蒸浓离心脱盐，过滤渣送固废中心处理，这是一个创新，固废中的COD量大幅减少，喷雾烘干后干粉有机物COD于300000至600000mg/kg之间，深度裂解碳化后的物料有机物COD小于1000mg/kg，COD减少99％以上；裂解碳化后的物料再溶解、过滤，MVR二次蒸浓离心脱盐，过滤渣送固废中心处理，固废处理成本降低80％以上。
附图说明
图1为本发明中MVR蒸发装置的结构示意图；
图2为本发明MVR浓缩母液提取物料流程图；
图3为本发明无氧碳化及尾气处理的流程图；
图4为本发明废水处理方法的流程图；
其中：1、进料泵；2、第一预热器；3、第二预热器；4、循环泵；5、MVR强制循环蒸发器；6、结晶器；7、离心机；8、母液罐。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例一种高盐高COD废水的处理方法，其中，高盐高COD废水为染料中间体及稀酸再生生产中产生的废水，包括分散染料废水、H酸废水、氯化钠溶液、硫酸钠溶液或对位酯废水，本实施例选用对位酯废水，包括如下步骤：
(1)将高盐高COD废水进行MVR蒸馏浓缩以及喷烘形成粉状物：
如附图1所示，本实施例废水由进料泵1加压后首先进入板式第一预热器2，与***产生的冷凝水进行热交换加热到95-98℃后，再进入管式第二预热器与不凝气进行热交换。
二次预热好的物料进入结晶器6进行汽液分离，然后由循环泵4获得动能后进入MVR强制循环蒸发器5的管程，被加热到沸点的物料进入结晶器6进行汽液分离。
经安装在结晶器6的下游管道上的密度检测仪进行在线密度检测，当测量密度达到设定密度时，合格晶浆由出料管道送入离心机7进行固液分离，得到最终产品和离心机母液。
离心机母液在母液罐8集聚，经母液泵加压后部分送回到结晶器6继续浓缩结晶，如此循环达到一定浓度的母液经过回收处理得中间体原料羟乙基砜，降低了母液COD。回收处理结束后，将母液排出***，送喷雾干燥装置烘干得含少量硫酸钠的染料及染料中间体粉状物。
本实施例中经过MVR浓缩后的母液经过回收处理的具体操作流程见附图2所示：
a、开启母液进料阀门，启动母液输送泵，计量25m3母液；
b、开启搅拌，打开冷却水阀门，慢慢加入25％左右稀硫酸，控制滤液酸度2-2.5％；
c、待物料从清液逐步浑浊，物料析出后搅拌15分钟，控制温度40℃；
d、检查压滤机、进料泵、水压泵等处于进料状态，准备进料压滤；
e、开启进料阀门和出液阀，确保滤板紧到位，在压榨板无压的情况下，启动进料泵，并观察转料桶液位，确保在正常范围；
f、待转料桶液位基本不降的状态下，停止进料；
g、关闭压滤机进料阀，启动水压泵，关闭泄压阀，待压力达到10mpa时，关闭水压泵，保持压力10分钟；
h、慢慢打开泄压阀，待压力降至0时，启动压滤机自动卸料，进入准备好底水的打浆锅，至出料结束；
i、打浆后的亚磺酸用32％碱调节PH至8送缩合，滤液调节pH至8送MVR处理。
本实施例MVR浓缩后的冷凝水COD相对较低，生产工序再优化套用，一方面作为固态纯碱的溶解底水，每吨产品消耗0.7吨；另一方面冷凝水温度达到70℃左右，生产离心工序作为漂洗水使用，每吨产品消耗0.8吨，使冷凝水再次得到套用，既节约了水和蒸汽，又降低了废水处理难度。
(2)控制过热蒸汽发生炉生成过热蒸汽，并将该过热蒸汽送入无氧裂解碳化炉对其预热升温，过热蒸汽发生炉通过天然气和无氧裂解碳化炉燃烧加热；
(3)将粉状物(水份小于7％，有机物COD在5-600000mg/kg)通过提升机送入到已通过过热蒸汽升温至500-650℃的无氧裂解碳化炉内进行裂解、碳化30-90分钟；
本实施例中无氧裂解碳化炉优选为3层无氧裂解碳化炉，具体裂解碳化过程为：粉状物在已升温至500-650℃的上层无氧裂解碳化炉内，在微负压的情况下进行初步裂解碳化，在炉内停留时间为10-30分钟；粉状物初步碳化后被推进到已升温到500-650℃的中层无氧裂解碳化炉，在炉内无氧裂解碳化停留时间为10-30分钟；中层裂解碳化物料被推进到已升温到500-650℃的下层无氧裂解碳化炉，物料再经深度裂解碳化，在炉内停留时间为10-30分钟，深度裂解碳化后的物料有机物COD小于1000mg/kg。
碳化炉内过热蒸汽温度及碳化时间，视碳化效果及生产实际情况进行可控调整,最终确保碳化后的物料有机物COD小于1000mg/kg。
(4)碳化过程中产生的尾气经尾气回收利用***处理；
(5)将碳化结束后的物料经溶解、过滤，进行MVR二次蒸浓离心脱盐，过滤渣送固废中心处理。
步骤(4)中的尾气处理具体包括如下步骤：
(a)将碳化过程中产生的尾气分三路并联进入对应的旋风集尘器及除尘器，收集尾气中的颗粒粉尘，再由底部的螺旋出灰装置收集，收集的颗粒粉尘汇入粉状物继续进行步骤(3)及以下步骤，过滤后尾气(主要是大量的CO、SO2、N2、少量NOX等)合并进入脱臭炉；
(b)尾气进入脱臭炉后进一步高温分解燃烧，将可燃的CO处置成CO2，尾气燃烧温度为1100℃，脱臭炉内尾气停留时间为2秒以上，让其中的微量有机物气体得以充分燃烧，确保有机物气体去除率超过99.99％，脱臭炉底部设置灰箱接受高温燃烧后产生的少量灰渣，少量灰渣作为固废填埋；
(c)900-1050℃的脱臭炉尾气进入膜壁式水冷锅炉空腔进行热能回收0.8t/h左右的蒸汽，供装置使用，同时将已降温至850℃的尾气送入蒸汽发生炉产生过热蒸汽,能源自身循环利用；
在本实施例中，在余热锅炉950-1050℃温度段设置氨水喷枪，喷入适量20％氨水形成高密度区域，烟气穿过此区间时，其中的NOx与氨水发生反应并转化为N2。
(d)余热利用后的800-850℃的尾气，通过过热蒸汽发生炉，再次余热利用制成500-700℃以上过热蒸汽，进入无氧裂解碳化炉循环利用；
(e)过热蒸汽发生炉产生的750-800℃的尾气，通过空气换热器回收150-200℃的热空气供脱臭炉二次燃烧补氧用，从而降低二次燃烧的能耗；
(f)换热后的尾气约500-550℃左右经尾气处理***处理后，通过烟囱排放。
本实施例中，尾气处理***包括半干式急冷塔、干式反应器、布袋除尘器、二级脱酸塔，具体的尾气处理方法为：
换热后的尾气约500-550℃左右进入半干式急冷塔。采用1％碱液(pH值8-10)由加压泵输送，经反应塔顶部的双流体喷嘴送入反应塔内，被双流体喷嘴雾化成细微雾滴，被雾化的清水雾滴受向上的热烟气作用，在喷嘴附近形成一个雾滴悬浮的高密度区域，烟气穿过此区域时迅速降温。通过调节清水量来控制温度在1s内迅速降低到200℃左右，从而有效地抑制了二噁英的产生，同时进行脱硫，烟气中的一些火星被喷入的水雾熄灭，保护后续布袋不被烧坏。
SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O
HCl+NaOH→NaCl+H2O
CO2+2NaOH→Na2CO3+H2O
随后尾气进入干式反应器，将混合好的活性炭和消石灰混合物由星型卸灰阀输送经高压罗茨风机吹扫进入干式反应器内与尾气反应，进一步净化尾气。喷入消石灰(氢氧化钙)粉与活性炭粉的混合物去除、吸收尾气中的二噁英及SOx、HCl、NOx等酸性成分。
Ca+2H2O→Ca(OH)2+H2
Ca(OH)2+SO2→CaSO3+H2O
Ca(OH)2+2HCl→CaCl2+2H2O
尾气进入布袋除尘器，去除尾气中滞留的细微粉尘。在管道里喷吹的炭石灰进入布袋除尘器，吸附在布袋上，未充分反应吸附的炭石灰继续吸收、反应。干式反应器与布袋除尘器的灰渣一起进入碳化炉进行碳化，最终碳化物为消石灰和硫酸钙，作固废填埋。
从布袋除尘器出来的尾气进入二级脱酸塔中，进行碱液吸收，主要功能是洗去尾气中的酸性气体，净化达标后的烟气通过烟囱排到大气中。脱酸塔循环池的废液送污水处理装置处理。
对比例
采用CN106006799A的发明专利公开的方法处理废水，先蒸馏浓缩，再无氧碳化裂解，其中蒸馏浓缩采用现有的减压废水蒸馏浓缩再喷雾烘干。
采用本实施例与对比例进行试验结果比对发现：
首先，MVR设备浓缩蒸发吨水耗电60kwh，喷雾烘干蒸发吨水耗电20kwh，耗天然气126Nm3，按照电0.72元/kwh，天然气3元/Nm3算，MVR设备浓缩蒸发吨水比喷雾烘干蒸发吨水节约349.2元；比现有减压废水蒸馏浓缩再喷雾烘干，成本也有降低，MVR设备浓缩蒸发吨水耗电60kwh，现有废水减压蒸馏浓缩蒸发吨水耗汽1.5吨，按照电0.72元/kwh蒸汽210元/吨算，MVR设备浓缩蒸发吨水比现有废水减压蒸馏浓缩蒸发吨水节约271.8元。
其次，本发明喷烘后的干粉经无氧碳化后再溶解、过滤，MVR二次蒸浓离心脱盐，过滤渣送废中心处理，固废中的COD量大幅减少，喷雾烘干后干粉有机物COD小于300000至600000mg/kg，深度裂解碳化后的物料有机物COD小于1000mg/kg；
最后，对位酯废水经MVR蒸发浓缩后，浓缩液经PH调节、压滤，滤饼打浆进入后生产线继续生产产品，滤液收集后与对位酯废水混合再进入MVR蒸发浓缩装置，这样回收了废水中的有用有机物，产品收率提高1.2％，降低了MVR浓缩液进入喷雾烘干前的有机物含量，有机物COD值降低60％。
以上对本发明做了详尽的描述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种高盐高COD废水的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将高盐高COD废水进行MVR蒸馏浓缩以及喷烘形成粉状物；
（2）控制过热蒸汽发生炉生成过热蒸汽，并将该过热蒸汽送入无氧裂解碳化炉对其预热升温；
（3）将粉状物送入到已通过过热蒸汽升温至500-650℃的无氧裂解碳化炉内进行裂解、碳化30-90分钟；
（4）碳化过程中产生的尾气经尾气回收利用***处理；
（5）将碳化结束后的物料经溶解、过滤，进行MVR二次蒸浓离心脱盐，过滤渣送固废中心处理。
2.根据权利要求1所述的高盐高COD废水的处理方法，其特征在于：步骤（4）中的尾气处理具体包括如下步骤：
（a）将碳化过程中产生的尾气分三路并联进入对应的旋风集尘器及除尘器，收集尾气中的颗粒粉尘，再由底部的螺旋出灰装置收集，过滤后尾气合并进入脱臭炉；
（b）尾气进入脱臭炉后进一步高温分解燃烧，尾气燃烧温度为1000℃-1200℃，脱臭炉内尾气停留时间为2秒以上，脱臭炉底部设置灰箱接受高温燃烧后产生的少量灰渣，少量灰渣作为固废填埋；
（c）900-1050℃的脱臭炉尾气进入膜壁式水冷锅炉空腔进行热能回收转化为蒸汽；
（d）余热利用后的800-850℃的尾气，通过过热蒸汽发生炉，再次余热利用制成800℃以上过热蒸汽，进入无氧裂解碳化炉循环利用；
（e）过热蒸汽发生炉产生的750-800℃的尾气，通过空气换热器回收150-200℃的热空气供脱臭炉二次燃烧补氧用；
（f）换热后的尾气经尾气处理***处理后，通过烟囱排放。
3.根据权利要求1所述的高盐高COD废水的处理方法，其特征在于：所述MVR蒸馏浓缩具体操作方法为：将废水送入换热器中进行二次预热，预热好后的废水进入结晶器进行气液分离，然后由循环泵将分离的液体物料送入MVR蒸发器中进行蒸发浓缩，浓缩后的物料再进入到结晶器中进行气液分离，经在线密度检测，当测量密度达到设定密度时，合格晶浆由出料管道送入离心机进行固液分离，离心机母液在母液罐集聚，经母液泵加压后送回到结晶器继续浓缩结晶，如此循环达到一定浓度的母液经过回收处理，回收结束后，将母液排出***，送喷雾干燥装置烘干得粉状物。
4.根据权利要求3所述的高盐高COD废水的处理方法，其特征在于：所述母液经过回收处理的具体操作方法为：将母液再进行酸化，压滤析出有机物，然后用碱液调节滤液pH值至7-9，送去MVR蒸馏浓缩。
5.根据权利要求4所述的高盐高COD废水的处理方法，其特征在于：所述MVR浓缩后产生的冷凝水作为固态纯碱的溶解底水和/或离心工序的漂洗水。
6.根据权利要求1所述的高盐高COD废水的处理方法，其特征在于：所述无氧裂解碳化炉为三层无氧裂解碳化炉，步骤（3）中的裂解、碳化过程为粉状物在已升温至500-650℃的上层无氧裂解碳化炉内初步裂解碳化10-30分钟；粉状物初步碳化后被推进到已升温到500-650℃的中层无氧裂解碳化炉，在炉内无氧裂解碳化停留时间为10-30分钟；中层裂解碳化物料被推进到已升温到500-650℃的下层无氧裂解碳化炉，物料再经深度裂解碳化，在炉内停留时间为10-30分钟，深度裂解碳化后的物料有机物COD小于1000mg/kg。
7.根据权利要求2所述的高盐高COD废水的处理方法，其特征在于：所述尾气处理***包括半干式急冷塔、干式反应器、布袋除尘器、二级脱酸塔中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的高盐高COD废水的处理方法，其特征在于：所述步骤（1）中粉状物的水份小于7%，有机物COD在5-600000mg/kg之间。
9.根据权利要求2所述的高盐高COD废水的处理方法，其特征在于：所述步骤（a）中收集的颗粒粉尘汇入粉状物继续进行步骤（3）及以下步骤。
10.根据权利要求2所述的高盐高COD废水的处理方法，其特征在于：所述步骤（c）中膜壁式水冷锅炉上设置脱硝装置。
11.根据权利要求1所述的高盐高COD废水的处理方法，其特征在于：所述高盐高COD废水为染料中间体及稀酸再生生产中产生的废水，包括分散染料废水、H酸废水、氯化钠溶液、硫酸钠溶液或对位酯废水。
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