含鹽高濃度有機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)物揮發(fā)和無機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)物和半揮發(fā)性有機(jī)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(jī)物的析出率都很高。 如果有機(jī)廢液中主要含揮發(fā)性較大的

5、有機(jī)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(jī)鹽和高沸點有機(jī)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(jī)廢液中含有大量高沸點有機(jī)物時，蒸發(fā)量不能達(dá)到很大，則殘液中無機(jī)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(jī)物和無機(jī)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(jī)鹽的去除效果均很明顯。當(dāng)實際的廢液含水量很低，有機(jī)物和無機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)廢液蒸氣中有機(jī)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(jī)物析出率進(jìn)行模擬。在所研究的范圍內(nèi)，有機(jī)物析出率受到苯酚初始濃度、無機(jī)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(jī)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