一种高浓度工业有机废液热催化-碳化制备固态衍生燃料的方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高浓度难降解工业废水或废液处理及资源化技术领域，特别涉及一种高浓度工业有机废液热催化-碳化制备固态衍生燃料的方法及其装置。
【背景技术】
[0002]高浓度难降解工业废水或废液的处理方法主要有氧化、还原、混凝、生化等及其组合工艺等。但对于一些工业生产中产生的⑶D浓度极高的有机废液(例如高沸点蒸馏残液，膜分离浓缩液)，COD往往高达数十万mg/L，按常规的废水处理方法，根本无法将其处理至达标排放;如将该类高浓度有机废液作为危险废弃物处置，处置成本又极高。考虑到这些高浓度废液中蕴含的有机物从某种意义上讲是资源，所以对于该类高浓度有机废液的处理处置，需转变思路，将其中有机物作为资源和能源回收，不仅能够符合污染物减排要求，而且通过资源化和能源化能够产生较大经济效益，是最为合理有效的处理处置方法。
[0003]目前，对于高浓度有机废液中的有机物资源化的途径研究和应用最多的是厌氧消化产甲烷，但厌氧产甲烷技术只适合于毒性较小、易于生物降解的剩余污泥、食品工业及畜禽废水等。对于浓度极高、可生化性差且有一定毒性的工业有机废液，厌氧菌难以正常生长代谢，厌氧产甲烷技术效果有限，无法获得显著的有机物资源化和总量减排的效果。微生物燃料电池是近年来开始研究的新技术，其原理是将废水或废液中有机物蕴含的化学能转化为电能而实现资源化，但限于微生物产电效率有限而无法获得较高的电流强度，使其仅能停留在理论和实验室研究阶段，目前尚无法实现工程应用。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种高浓度工业有机废液热催化-碳化制备固态衍生燃料的方法及其装置，该方法仅能够解决高浓度有机废液的无害化排放问题，而且为难以处理的有机废液提供了一种资源化的方法及途径。
[0005]本发明的一种高浓度工业有机废液热催化-碳化制备固态衍生燃料的方法，包括:
[0006](I)将高浓度工业有机废液和H2O加入热催化-碳化反应器中，加入碱调节pH至8.0?9.0，加入组合催化剂，将反应器密闭后加温至180?200°C，搅拌反应3.0?4.0h;其中，组合催化剂为零价铁粉或黄铁矿粉和沸石粉；
[0007](2)步骤(I)反应结束后，自然冷却反应器，将反应器中固液两相混合物排出，分离，将得到的粉末状物质干燥，得到固态衍生燃料。
[0008]所述步骤(I)中高浓度工业有机废液为COD高达数十万mg/L及其以上的有机废液，难以用常规废水处理方法处理达标。
[0009]所述步骤(I)中高浓度工业有机废液加入量占反应器有效容积的1/2;加入的H2O与高浓度有机废液体积比为1:6。
[0010]所述步骤(I)中碱为NaOH。
[0011]所述步骤(I)中零价铁粉或黄铁矿粉的投加量为0.5?1.0g/(L有机废液)；沸石粉的投加量为0.lg/(L有机废液)。
[0012]所述步骤(2)中固液两相混合物为固态衍生燃料与反应残液的混合物。
[0013]所述步骤(2)中分离方式为离心或沉淀。
[0014]所述步骤(2)中分离后的残液为COD低于500mg/L的低浓度有机废水；固态衍生燃料热值为18.7?22.2MJ/kg。
[0015]本发明的一种高浓度有机工业废液热催化-碳化制备固态衍生燃料的装置，包括热催化-碳化反应釜，其中所述的热催化-碳化反应釜上端中间设有反应釜搅拌器、下端与固液两相反应产物排出管道连接，所述的排出管道上设有排水阀，所述的反应釜搅拌器一侧、热催化-碳化反应釜上端设有在线压力计和压力报警器、另一侧设有在线温度计和温度报警器，所述的热催化-碳化反应釜一侧、下端设有检修入孔，所述的热催化-碳化反应釜内部侧面上设有电加热器，所述的热催化-碳化反应釜两侧面上端分别设有释气管道和废液进水管道，所述的热催化-碳化反应釜上、释气管道下端设有反应器溢流管，所述的反应器溢流管下端设有溢流液承接池，所述的废液进水管道通过催化剂投加管道和碱投加管道分别与零价铁粉或黄铁矿粉催化剂溶药槽、沸石粉催化剂溶药槽和碱溶药槽连接、且所述的废液进水管道与催化剂投加管道和碱投加管道连接两侧分别设有废液进水调节阀门和调节阀，所述的废液进水管道与自来水进水管连接、且连接处在进料液调节阀之间，所述的进水管上设有自来水进水阀，所述的零价铁粉或黄铁矿粉催化剂溶药槽、沸石粉催化剂溶药槽和碱溶药槽上端分别设有溶药槽搅拌机和投药计量栗。
[0016]所述的释气管道上设有释气阀门。
[0017]所述的反应器溢流管上设有反应器溢流管阀门。
[0018]—种使用所述的一种高浓度有机工业废液热催化-碳化制备固态衍生燃料的装置，的方法，其中所述装置采用间歇序批式工作过程，包括下列步骤:
[0019](a)开启废液进水阀、调节阀、释气阀、溢流管调节阀;关闭排水阀、自来水进水阀；
[0020](b)开启废液进水栗，向热催化-碳化反应器中输送待处理废液至溢流管中有废液流出，则表明反应器中废液量已达到额定处理量；
[0021](C)关闭废液进水阀、溢流管调节阀;开启自来水进水阀，开启搅拌机，开启催化剂及碱投药栗，直至加水量和加药量达到设计参数；
[0022](d)关闭催化剂及碱投药栗;关闭自来水进水阀、调节阀、释气阀；至此完成进料过程；
[0023](e)开启反应器搅拌机、电加热器，搅拌并加热反应3.0?4.0h;
[0024](f)然后关闭搅拌机、电加热器，完成热催化-碳化反应后自然冷却，至此完成反应过程；
[0025](g)开启排水阀并排出固液两相反应产物，经沉淀或离心分离得到的固态产物经干燥后，即为所制备的固态衍生燃料。
[0026]所述热催化-碳化反应器以不锈钢材质制作，内壁防腐，配置加热搅拌、温控及测压装置，外壁设置隔热措施。
[0027]热催化-碳化反应器的安全运行保护技术措施为:由在线温度计将信号反馈给PLC自动控制系统，通过自动控制系统控制电加热器，使反应器内温度维持在正常工作温度范围；当反应器内温度超过安全工作温度的范围时，温度报警器报警并自动切断加热电源；当反应器内压力超过安全工作压力范围时，压力报警器报警并自动切断加热电源，并通过自动控制系统开启释气阀，以快速降低反应器压力。
[0028]本发明的适用范围为工业生产中产生的有机物浓度很高的废液，该类废液无法用常规废水处理方法处理达标排放，例化工生产中高沸点蒸馏残液、蒸发过程中产生的浓缩液等。
[0029]本发明针对高浓度工业有机废液的无害化和资源化问题，另辟蹊径，提出高浓度有机废液热催化-碳化制备固态衍生燃料的资源化新方法及相关反应器。其基本原理为:在投加催化剂的条件下，在密闭加热的热催化-碳化反应器中将高浓度有机废液中的有机物转化为含有较高热值的固态衍生燃料，残余液体转化为有机物浓度较低且可以通过物化、生化法处理的废水。本发明的主要特点是操作简单;与厌氧产甲烷等技术相比，不受限于高浓度有机废液的性质，适用范围广；易于工程化。本发明为难处理高浓度工业废液无害化和资源化提供一种经济可行的方法，符合工业领域节能减排的发展方向。
[0030]本发明的原理是利用热催化-碳化反应器中的高温、高压条件，在铁系催化剂、沸石催化剂及碱性条件下将废液中含有的高浓度有机物碳化，使其转化为热值较高的固态燃料，热催化-碳化残液转化为低浓度有机废水，实现无害化及资源化。本发明能够解决常规废水处理技术难以解决的高浓度有机废液的处理及处置问题，创造较大的环境及经济效益。
[0031 ]本发明的方法得到的固体物质热值接近于标准煤，可做衍生燃料;生成的液态物质有机物含量较低，经物化、生化废水组合工艺处理后可以达标排放，不会对环境造成二次污染。
[0032]有益效果
[0033](I)本发明可以解决传统废水处理无法解决的高浓度有机废液的处理及处置问题；
[0034](2)本发明的方法中高浓度工业有机废液经热催化-碳化后，废液中有机物脱水碳化后形成热值较高的固态衍生燃料，可作为资源和能源回收利用；
[0035](3)本发明的方法中在废液水热催化碳化过程中产生的二次废液中由于有机物多数被碳化，含有⑶D浓度很低(100?500mg/L之间)，经物化、生化废水组合工艺处理后完全能满足达标排放要求;不会产生二次污染。
【附图说明】
[0036]图1为本发明中高浓度工业有机废液热催化-碳化制备固态衍生燃料的装置示意图；
[0037]图2为本发明中高浓度工业有机废液热催化-碳化制备固态衍生燃料的装置的工作流程图。
【具体实施方式】
[0038]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0039]实施例1
[0040]本实施例中的高浓度有机废液取自某公司的高沸点蒸馏残液，表观呈粘稠状且水溶性