含鹽高濃度有機廢液的蒸發(fā)結(jié)晶及流化床焚燒處理研究.pdf

1、化工、制藥、造紙等行業(yè)的發(fā)展排放了大量的含低熔點堿金屬鹽和堿土金屬鹽的高濃度有機廢液，這些廢液往往毒性較高，如果直接排放將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而常規(guī)的生化處理方法等又無法解決此類污染問題。焚燒法是一種有效的高濃度有機廢液處理方法，但是在將傳統(tǒng)的焚燒法應(yīng)用于處理含鹽高濃度有機廢液時，卻遇到了低熔點堿金屬鹽和堿土金屬鹽造成的焚燒爐結(jié)焦、結(jié)渣等問題。因此，開發(fā)一種更為可靠、更為有效的含鹽高濃度有機廢液處理方法已是廢液污染治理的迫切需求。本文結(jié)

2、合蒸發(fā)脫鹽預(yù)處理和流化床焚燒的優(yōu)點，開發(fā)了蒸發(fā)結(jié)晶脫鹽和流化床焚燒處理含鹽高濃度有機廢液的方法，有效地解決了焚燒過程中堿金屬鹽和堿土金屬鹽導(dǎo)致的結(jié)焦問題，為含鹽高濃度有機廢液的連續(xù)穩(wěn)定無害化處理提供了一種可靠、可行的方法，具有重要的環(huán)保效益和應(yīng)用價值。 本文在全面綜述含鹽高濃度有機廢液排放和處理技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，首先建立了蒸發(fā)結(jié)晶脫鹽和循環(huán)流化床焚燒方法的系統(tǒng)，然后對含鹽有機廢液處理過程中涉及的化學(xué)分析方法進(jìn)行了探討，建立了離

3、子色譜快速測定高濃度有機廢液中常見堿金屬、堿土金屬離子含量的方法。在此基礎(chǔ)上，搭建試驗臺架，對蒸發(fā)脫鹽過程的有機物揮發(fā)和無機鹽脫除效果進(jìn)行了全面的試驗研究；并分別進(jìn)行了蒸發(fā)殘液的萃取分離和脫鹽后的有機廢液蒸氣流化床焚燒特性的試驗研究；最后建立了廢液蒸發(fā)和焚燒機理的動力學(xué)反應(yīng)模型。 含氯化鈉的苯酚模擬廢液通過蒸發(fā)結(jié)晶可以達(dá)到脫鹽的效果。有機物的析出率與苯酚的初始濃度、氯化鈉的初始濃度及蒸發(fā)速度有關(guān)。由于有“鹽析”效應(yīng)，氯化鈉初始

4、濃度的升高有利于揮發(fā)性有機物和半揮發(fā)性有機物的揮發(fā)。蒸發(fā)速度從1.67ml／min提高到2.73ml／min，氯化鈉的總?cè)コ试?9.88％～99.99％。在蒸發(fā)比為0.97的情況下，蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)對氯化鈉、硫酸鈉和碳酸鈉均具有高于99.0％的去除率；降低蒸發(fā)比、提高原廢液中氯化鉀的濃度能提高氯化鉀中鉀離子的去除率。當(dāng)模擬廢液中含有氯化鈉、硫酸鈉和氯化鉀這些中性堿金屬鹽時，有機物的析出率都很高。 如果有機廢液中主要含揮發(fā)性較大的

5、有機物時，蒸發(fā)量可以達(dá)到比較大，則蒸發(fā)殘液體積少，殘液中含有高濃度的無機鹽和高沸點有機物，在蒸發(fā)結(jié)晶—流化床焚燒工藝中，蒸發(fā)產(chǎn)生的殘液可噴入流化床焚燒爐中焚燒處理。當(dāng)有機廢液中含有大量高沸點有機物時，蒸發(fā)量不能達(dá)到很大，則殘液中無機鹽的量較高，這些蒸發(fā)殘液可通過溶劑萃取的方法進(jìn)行有機物和無機鹽的分離。以含氯化鈉的對硝基苯酚作為模擬廢液，乙酸乙酯舶萃取效率較正辛醇的高。當(dāng)油水比為1:5時，含30,000mg／L氯化鈉和1,000mg／L對

6、硝基苯酚的模擬廢液經(jīng)過1min劇烈振蕩和10min靜置后的一級萃取效率和二級萃取效率分別達(dá)到97.12％和99.89％。萃取效率受到水油比、氯化鈉初始濃度、萃取劑等因素的影響。萃取對無機鹽的去除效果均很明顯。當(dāng)實際的廢液含水量很低，有機物和無機鹽含量都很高時（如一些垃圾、危險廢棄物的浸出液等），萃取一焚燒工藝也可以使用。 蒸發(fā)脫鹽后的有機廢液蒸氣直接通入流化床焚燒爐進(jìn)行焚燒處理。流化床的床料采用氧化鋁空心小球。有機物焚燒分解產(chǎn)

7、物利用在線煙氣分析儀進(jìn)行測定。通過CO和CO<,2>含量的變化確定焚燒效果。結(jié)果顯示焚燒處理的效率受到焚燒溫度、煙氣停留時間、有機廢液蒸氣中有機物濃度等因素的影響。如：當(dāng)焚燒爐的溫度從650℃升高到800℃時，進(jìn)樣時間為18min時的焚燒效率從88.74％升高到99.80％；CO的濃度則從200ppm下降到0.6ppm。焚燒 爐溫度從800℃升高到900℃時，焚燒效率改變并不明顯。這些因素對焚燒效率的影響有協(xié)同作用。 利

8、用物料衡算對蒸發(fā)過程的有機物析出率進(jìn)行模擬。在所研究的范圍內(nèi)，有機物析出率受到苯酚初始濃度、無機鹽初始濃度及蒸發(fā)速度的影響。最后得到實驗關(guān)聯(lián)式。 在綜述了CHEMKIN應(yīng)用于氣相反應(yīng)動力學(xué)的研究成果的基礎(chǔ)上，對苯酚的焚燒降解過程采用CHEMKIN中的plug flow reactor模型進(jìn)行反應(yīng)動力學(xué)分析。結(jié)果顯示苯酚的燃燒分解機理可以采用含93個物種，617個基元反應(yīng)的模型解釋。苯酚的分解過程主要經(jīng)歷了苯和苯氧基，環(huán)戊二烯和