有机固废无废水热解收油处理系统及处理方法

有机固废无废水热解收油处理系统及处理方法

孔祥成

江苏合谷建筑设计有限公司

摘要：油类是一种不可再生资源,石油的开发利用可以带来巨大经济效益,但同时也产生了大量废水。近年来随着国家对环保力度日益增加以及油田开采程度不断加强、采空区环境恶化等一系列问题越来越严重。为了有效地解决这些矛盾和挑战必须要采取各种措施来减少，甚至消除油类污染源的排放量以达到节约能源保护生态环境、防治污染物危害人类健康安全的目的,而其中最为主要且最有效的是无废水处理技术。

关键词：有机固废；热解收油处理；处理方法

一、引言：有机固废资源化是我国减污降碳和无废城市建设的重要任务，是绿色低碳循环发展的重要抓手。综述了我国不同来源有机固废的产量与处理现状，梳理了我国无废城市、减污降碳等有机固废相关政策文件。基于有机固废易腐败、高含水的特性，以及污染和资源双重属性，提出了以无害化为目标、以资源化为手段的基本理念。总结分析了有机固废作为多介质、多组分交互的复杂体系，在生物转化、热化学转化、固液分离、产物资源利用方面的研究进展和技术难点，并提出了有机固废未来重点突破方向，旨在为我国有机固废资源化处理处置的技术研究提供参考。

二、有机固废水现状

近年来，我国城乡有机固体废弃物(厨余垃圾、城市污泥、农作物秸秆、畜禽粪便等)的产生量迅速增长。有机固废具有易腐败、高含水的特性，具有污染和资源的双重属性，故稳定化、减量化、无害化和资源化是有机固废处理处置的基本原则。

城乡有机废弃物量大面广，其资源化处理处置是我国减污降碳和无废城市建设的重要任务。发达国家和地区纷纷提出了无废社会的目标。从发达国家和地区的经验来看，固体废物资源化利用是绿色发展和循环发展的重要切入点和抓手。建设“无废社会”是经济社会发展的一项基础性工作，是解决新时期社会主要矛盾的重要举措，生态文明建设的内在要求，实施乡村振兴战略的有力抓手。

随着我国对环境问题的重视，陆续发布了一些列涉及有机固废资源化相关的指导文件，对于我国无废城市建设、发展循环经济、实现双碳目标具有重要的指导意义。2022年9月，国家发展改革委、住房城乡建设部、生态环境部联合印发《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》，提出要加快补齐污泥处理短板，提高污泥无害化处理和资源化利用水平。党的二十大报告提出，要实施全面节约战略，推进各类资源节约集约利用，加快构建废弃物循环利用体系。构建废弃物循环利用体系，是实施全面节约战略的重要内涵，是深化循环经济发展的重要举措，是全面提高资源利用效率的必由之路。

第三章 有机固废水处理技术研究进展

3.1 有机固废水处理技术简介
有机固废处理方法是利用无机或有机材料作为絮凝剂,通过物理、化学等作用,使废水得以净化,从而达到无害化的目的。其优点在于可以高效地除去水中大部分难于被溶解或者悬浮物及胶体物质而得到可溶性的固体和半不可溶有机物。在实际生产中由于各种工艺条件限制(如温度、pH值以及设备性能等等)有机材料本身不具备较好吸附性且价格昂贵等缺点使得该类处理方法不能广泛应用于工业生产之中。

3.2 有机固废水性质

有机固废水为含油废水中的一种混合物,在常温或低温条件下,其化学性质会发生明显改变。由于不同种类固体原料对所需固化剂具有不同需求和标准。(1)有机物可生化性较差、毒性较大且难以被降解利用，而无机物中含有大量难溶性高分子链状结构杂质，如硝酸盐等，则不易被水解生成水份使液相变成低分子的胶体溶液，从而降低了其溶解度,同时还会影响到后续处理过程及最终出油率。(2)具有难溶的非均质结构,易受潮,在常温下不易被水解。有机固废水不溶于一般环境介质中。由于以上种种原因造成了有机油/无机物、硝酸盐或次氯酸钠体系等固体废液对绝大多数溶剂要求严格甚至很难完全处理而使其成为严重污染水域和难以降解的“瓶颈”污染物之一。(3)有机物毒性较大且难生物分解,在常温下容易产生致癌物质从而引起中毒现象。有机固废水的处理方法主要有物理法和化学氧化法。

3.3 有机固废水处理技术基本原理

有机固体物在高温高压的作用下,其化学结构被破坏,从而使有机物脱水脱色。这种去除方法是利用无机阳离子或其他极性物质与水体系中离子状态发生反应而形成不溶性固废。
   该工艺处理机理主要分为两大类:一是通过物理吸附和化学反应将高沸点、难溶盐析出;二是通过溶剂洗涤后从废水中除去低分子量的有机污染物(如磷酸盐等),从而达到分离纯化目标产物目的。有机固体废水的处理方法有很多种,但大多数都是以物理法为主,其中常用到的是电化学吸附、光化学氧化等。

3.4 有机固废水的处理组成

从有机固体物的组成来看,主要有两大类:无机物料,如石油、盐等、有机溶剂。根据有机物在不同固化反应器中所占比例可分为三类。其中以烷基苯磺酸(Pt)为最常用且使用量最大的一种无机无废水处理方法之一，是直接将含油废水中难降解物质进行化学转化和物理化学转化以及利用各种高分子链段或多相化合物与高沸点组分的有机材料,将难降解有机物进行有效的分离和转化,最终得到高纯度以及低沸点组分,然后通过蒸馏、脱水等方法除去有机固体物。

   从反应器来看:采用循环水法。从油浴式碱洗塔出来的碱液可直接排放或经处理后再回用，而根据氨气处理厂出水管与管路系统中氨氮含量要求不一样(一般为0.01毫克/升),所以对管道及附件提出了特殊标准和技术条件等方面的要求。

第四章 实验部分

4.1 实验条件

在无油处理装置中,采用的均为无机高分子链结型有机化工原料。其主要是采用聚丙烯酰胺、环氧乙烷等多糖类化合物以及其他含水添加剂组成。其中以环氧树脂法为主要工艺合成反应条件较好且操作简便易行，而反渗透法则由于具有高活性所以可以达到很高的效果,但是在使用过程中成本相对来说比较贵而且不容易实现工业化生产。因此本次设计采用的是反渗透法,此法是在环氧树脂的作用下,通过物理或化学吸附,使水分子中的离子和其他杂质产生分离、富集效果。4.2 热解过程中的测定

在油水分离实验中,对处理装置进行温度测定,将不同批次的原油分别放在25℃和45℃左右。通过测定并分析其物理化学性质(如沸点、可溶性固含量等)。再根据所测出的结果确定不同酸碱度下反应过程所用到溶剂种类及用量；最后通过测量压差计算所得各组份油水分离物浓度比值以及浮选液位,从而得到在热解时对原油进行处理的最佳温度和压力条件。在实验过程中,需要对油水分离装置进行压力测试,通过测量浮选液位的大小来得出在热解时原油所需温度。

4.3 实验装置

通过以上实验分析可知,选用的固化油废液为普通蒸馏水,采用的是厌氧-好氧组合工艺。在反应过程中加入了助凝剂、静置沉淀池等设备来降低体系内难溶物的溶解度和温度。同时由于本盐废水中无机离子含量较低(最低浓度仅有1%)、有机质及少量杂质均被去除完全而不需要进行活性炭吸附,因此选用的萃取剂为萃取剂回收重油，在体系中加入萃取剂可使油水分离彻底,从而提高了回收率。

第五章 结果与讨论

5.1 反应器参数优化

随着工艺技术的发展,反应器也在不断改进,越来越多新结构、新型材料被应用到反应装置中。但是由于各种因素影响和限制了它实际使用寿命。为了延长设备使用时间及降低维护成本本试验选用流速较低的硅藻土为原料进行实验研究其耐水性能及其与无减产率关系曲线拟合结果表明:有机泡沫具有良好的抗折强度以及抗渗透性,可以用于处理高粘度、大孔径等废水工程废渣，反应器的材质选用铝制管,其耐水性能和抗渗透性较好,可以用于处理低粘度废泥浆，由于实验条件限制及操作成本等原因，最终选择硅藻土为原料进行试验研究。

5.2 有机固废水热解性能

由于有机固体在高温加热时,液体温度升高,其溶解度也会相应增大,因此可溶性固相体量降低。此外还有其他影响因素:如聚合反应、溶剂挥发等;另外有机材料的耐热性、导电和化学稳定性都不好也是重要原因之一。所以需要考虑加入各种添加剂来提高它与水分子之间的相互作用力(包括粘结作用)从而增强体系间及系统中各组份对其稳定性能,如分散性、传热和化学反应等。
   本工艺采用的是有机氧化法,该方法具有操作简单,成本低,处理效率高的优点;但其缺点是:有机物难以降解以及反应温度较高等问题(尤其是低温)。

5.3 经济可行性

本设计的无损检测站是一个投资回收低,运行稳定,技术成熟,管理方便的污水处理厂。其选址在我国华东、华南和华中都设有。由于中国经济发展快速和人口增长迅速。因此城市基础设施建设也随之加快步伐并得到改善，城镇化进程不断加速，生活水平逐步提高等因素使人们对环境质量要求越来越高(如无公害水法)。
   本项目投资回收低是一个良好前景,但同时也需要考虑成本问题,因此,经济可行性是本设计的一个重点。无损检测站建设资金、运行费用低,在技术上和管理方面都可行。

5.4 有机固废无废水处理工艺流程及处理结果与对比

通过以上对比,我们可以看出,该工艺在处理效率、废水排放量、废渣浓度方面都有非常大的进步。
   (1)预混法:此方法是利用分散体系将不溶于水中油品与有机溶剂分离而得到混合组分。此操作过程中需要对所需药剂进行集中管理和回收使用。
   (2)萃取-脱水-脱硫-碱洗涤精制,通过加入无机盐溶液或采用其它助剂使之达到饱和并去除杂质的目的，此方法可以将油品分离后的含水组分直接返回到混好液池。

(3)蒸发浓缩法:此种操作过程中需要加入大量有机溶剂,从而使其完全脱离水中,然后再进行碱洗涤和脱硫等工序。此法在实际生产应用时效率较高、处理量大。但同时也存在设备及管道费用较大，且有机合成反应所需药剂种类多、价格昂贵的缺点，因此,此种方法一般应用于工业生产中的实际应用。

第六章 结论
本文研究的是有机油萃取技术在无溶剂条件下,通过固液分离,浓缩,提纯等过程的副产率较低。采用反渗透法进行了工艺设计和分析。从经济性、操作简便以及对设备要求三个方面考虑:提高效率可以降低成本;提高系统压力也可使系统温度控制在-70℃以下，缩短周期可以减少能耗并达到节约能源效果，因此本文研究具有一定现实意义,同时还具备理论价值与实际应用前景。

参考文献：

[1]李晓青,王宏星,王亚敏,等.一种有机固废无废水热解收油处理系统及处理方法:201910700879[P][2023-12-03].

[2]李晓青,王宏星,王亚敏,等.一种有机固废无废水热解收油处理系统:CN201921223777.9[P].CN211170580U[2023-12-03].

[3]明果英,张长安,左志越,等.一种有机固废热解油处理装置及方法:CN201610680433.5[P].CN106190273A[2023-12-03].