一種高濃度工業有機廢液熱催化-碳化制備固態衍生燃料的方法及其裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高濃度難降解工業廢水或廢液處理及資源化技術領域，特別涉及一種高濃度工業有機廢液熱催化-碳化制備固態衍生燃料的方法及其裝置。
【背景技術】
[0002]高濃度難降解工業廢水或廢液的處理方法主要有氧化、還原、混凝、生化等及其組合工藝等。但對于一些工業生產中產生的⑶D濃度極高的有機廢液(例如高沸點蒸餾殘液，膜分離濃縮液)，COD往往高達數十萬mg/L，按常規的廢水處理方法，根本無法將其處理至達標排放;如將該類高濃度有機廢液作為危險廢棄物處置，處置成本又極高。考慮到這些高濃度廢液中蘊含的有機物從某種意義上講是資源，所以對于該類高濃度有機廢液的處理處置，需轉變思路，將其中有機物作為資源和能源回收，不僅能夠符合污染物減排要求，而且通過資源化和能源化能夠產生較大經濟效益，是最為合理有效的處理處置方法。
[0003]目前，對于高濃度有機廢液中的有機物資源化的途徑研究和應用最多的是厭氧消化產甲烷，但厭氧產甲烷技術只適合于毒性較小、易于生物降解的剩余污泥、食品工業及畜禽廢水等。對于濃度極高、可生化性差且有一定毒性的工業有機廢液，厭氧菌難以正常生長代謝，厭氧產甲烷技術效果有限，無法獲得顯著的有機物資源化和總量減排的效果。微生物燃料電池是近年來開始研究的新技術，其原理是將廢水或廢液中有機物蘊含的化學能轉化為電能而實現資源化，但限于微生物產電效率有限而無法獲得較高的電流強度，使其僅能停留在理論和實驗室研究階段，目前尚無法實現工程應用。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種高濃度工業有機廢液熱催化-碳化制備固態衍生燃料的方法及其裝置，該方法僅能夠解決高濃度有機廢液的無害化排放問題，而且為難以處理的有機廢液提供了一種資源化的方法及途徑。
[0005]本發明的一種高濃度工業有機廢液熱催化-碳化制備固態衍生燃料的方法，包括:
[0006](I)將高濃度工業有機廢液和H2O加入熱催化-碳化反應器中，加入堿調節pH至8.0?9.0，加入組合催化劑，將反應器密閉后加溫至180?200°C，攪拌反應3.0?4.0h;其中，組合催化劑為零價鐵粉或黃鐵礦粉和沸石粉；
[0007](2)步驟(I)反應結束后，自然冷卻反應器，將反應器中固液兩相混合物排出，分離，將得到的粉末狀物質干燥，得到固態衍生燃料。
[0008]所述步驟(I)中高濃度工業有機廢液為COD高達數十萬mg/L及其以上的有機廢液，難以用常規廢水處理方法處理達標。
[0009]所述步驟(I)中高濃度工業有機廢液加入量占反應器有效容積的1/2;加入的H2O與高濃度有機廢液體積比為1:6。
[0010]所述步驟(I)中堿為NaOH。
[0011]所述步驟(I)中零價鐵粉或黃鐵礦粉的投加量為0.5?1.0g/(L有機廢液)；沸石粉的投加量為0.lg/(L有機廢液)。
[0012]所述步驟(2)中固液兩相混合物為固態衍生燃料與反應殘液的混合物。
[0013]所述步驟(2)中分離方式為離心或沉淀。
[0014]所述步驟(2)中分離后的殘液為COD低于500mg/L的低濃度有機廢水；固態衍生燃料熱值為18.7?22.2MJ/kg。
[0015]本發明的一種高濃度有機工業廢液熱催化-碳化制備固態衍生燃料的裝置，包括熱催化-碳化反應釜，其中所述的熱催化-碳化反應釜上端中間設有反應釜攪拌器、下端與固液兩相反應產物排出管道連接，所述的排出管道上設有排水閥，所述的反應釜攪拌器一側、熱催化-碳化反應釜上端設有在線壓力計和壓力報警器、另一側設有在線溫度計和溫度報警器，所述的熱催化-碳化反應釜一側、下端設有檢修入孔，所述的熱催化-碳化反應釜內部側面上設有電加熱器，所述的熱催化-碳化反應釜兩側面上端分別設有釋氣管道和廢液進水管道，所述的熱催化-碳化反應釜上、釋氣管道下端設有反應器溢流管，所述的反應器溢流管下端設有溢流液承接池，所述的廢液進水管道通過催化劑投加管道和堿投加管道分別與零價鐵粉或黃鐵礦粉催化劑溶藥槽、沸石粉催化劑溶藥槽和堿溶藥槽連接、且所述的廢液進水管道與催化劑投加管道和堿投加管道連接兩側分別設有廢液進水調節閥門和調節閥，所述的廢液進水管道與自來水進水管連接、且連接處在進料液調節閥之間，所述的進水管上設有自來水進水閥，所述的零價鐵粉或黃鐵礦粉催化劑溶藥槽、沸石粉催化劑溶藥槽和堿溶藥槽上端分別設有溶藥槽攪拌機和投藥計量栗。
[0016]所述的釋氣管道上設有釋氣閥門。
[0017]所述的反應器溢流管上設有反應器溢流管閥門。
[0018]—種使用所述的一種高濃度有機工業廢液熱催化-碳化制備固態衍生燃料的裝置，的方法，其中所述裝置采用間歇序批式工作過程，包括下列步驟:
[0019](a)開啟廢液進水閥、調節閥、釋氣閥、溢流管調節閥;關閉排水閥、自來水進水閥；
[0020](b)開啟廢液進水栗，向熱催化-碳化反應器中輸送待處理廢液至溢流管中有廢液流出，則表明反應器中廢液量已達到額定處理量；
[0021](C)關閉廢液進水閥、溢流管調節閥;開啟自來水進水閥，開啟攪拌機，開啟催化劑及堿投藥栗，直至加水量和加藥量達到設計參數；
[0022](d)關閉催化劑及堿投藥栗;關閉自來水進水閥、調節閥、釋氣閥；至此完成進料過程；
[0023](e)開啟反應器攪拌機、電加熱器，攪拌并加熱反應3.0?4.0h;
[0024](f)然后關閉攪拌機、電加熱器，完成熱催化-碳化反應后自然冷卻，至此完成反應過程；
[0025](g)開啟排水閥并排出固液兩相反應產物，經沉淀或離心分離得到的固態產物經干燥后，即為所制備的固態衍生燃料。
[0026]所述熱催化-碳化反應器以不銹鋼材質制作，內壁防腐，配置加熱攪拌、溫控及測壓裝置，外壁設置隔熱措施。
[0027]熱催化-碳化反應器的安全運行保護技術措施為:由在線溫度計將信號反饋給PLC自動控制系統，通過自動控制系統控制電加熱器，使反應器內溫度維持在正常工作溫度范圍；當反應器內溫度超過安全工作溫度的范圍時，溫度報警器報警并自動切斷加熱電源；當反應器內壓力超過安全工作壓力范圍時，壓力報警器報警并自動切斷加熱電源，并通過自動控制系統開啟釋氣閥，以快速降低反應器壓力。
[0028]本發明的適用范圍為工業生產中產生的有機物濃度很高的廢液，該類廢液無法用常規廢水處理方法處理達標排放，例化工生產中高沸點蒸餾殘液、蒸發過程中產生的濃縮液等。
[0029]本發明針對高濃度工業有機廢液的無害化和資源化問題，另辟蹊徑，提出高濃度有機廢液熱催化-碳化制備固態衍生燃料的資源化新方法及相關反應器。其基本原理為:在投加催化劑的條件下，在密閉加熱的熱催化-碳化反應器中將高濃度有機廢液中的有機物轉化為含有較高熱值的固態衍生燃料，殘余液體轉化為有機物濃度較低且可以通過物化、生化法處理的廢水。本發明的主要特點是操作簡單;與厭氧產甲烷等技術相比，不受限于高濃度有機廢液的性質，適用范圍廣；易于工程化。本發明為難處理高濃度工業廢液無害化和資源化提供一種經濟可行的方法，符合工業領域節能減排的發展方向。
[0030]本發明的原理是利用熱催化-碳化反應器中的高溫、高壓條件，在鐵系催化劑、沸石催化劑及堿性條件下將廢液中含有的高濃度有機物碳化，使其轉化為熱值較高的固態燃料，熱催化-碳化殘液轉化為低濃度有機廢水，實現無害化及資源化。本發明能夠解決常規廢水處理技術難以解決的高濃度有機廢液的處理及處置問題，創造較大的環境及經濟效益。
[0031 ]本發明的方法得到的固體物質熱值接近于標準煤，可做衍生燃料;生成的液態物質有機物含量較低，經物化、生化廢水組合工藝處理后可以達標排放，不會對環境造成二次污染。
[0032]有益效果
[0033](I)本發明可以解決傳統廢水處理無法解決的高濃度有機廢液的處理及處置問題；
[0034](2)本發明的方法中高濃度工業有機廢液經熱催化-碳化后，廢液中有機物脫水碳化后形成熱值較高的固態衍生燃料，可作為資源和能源回收利用；
[0035](3)本發明的方法中在廢液水熱催化碳化過程中產生的二次廢液中由于有機物多數被碳化，含有⑶D濃度很低(100?500mg/L之間)，經物化、生化廢水組合工藝處理后完全能滿足達標排放要求;不會產生二次污染。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發明中高濃度工業有機廢液熱催化-碳化制備固態衍生燃料的裝置示意圖；
[0037]圖2為本發明中高濃度工業有機廢液熱催化-碳化制備固態衍生燃料的裝置的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0039]實施例1
[0040]本實施例中的高濃度有機廢液取自某公司的高沸點蒸餾殘液，表觀呈粘稠狀且水溶性