高新工业废水的湿式氧化处理系统以及其技术与流程

高新工业废水的湿式氧化处理系统以及其技术与流程

本发明总地涉及水处理技术领域,且更具体地涉及一种用于工业废水的湿式氧化处理系统以及其方法。

背景技术:

湿式氧化法属于高级氧化法的一种,即以空气或氧气为氧化剂,在液相体系中,将废水中大分子有机物氧化分解成小分子有机物、二氧化碳和水等小分子无机物,从而达到进化的目的。目前,现有的湿式氧化技术在实际应用过程中由于反应压力过高,从而存在反应装置安全性较差,反应能耗高的问题,因此,需要一种用于工业废水的湿式氧化处理系统以及其方法,以至少部分地解决上述问题。

技术实现要素:

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述技术问题,一方面,本发明提供了一种用于工业废水的湿式氧化处理系统,包括:

反应罐体,所述反应罐体内部设有反应腔,所述反应腔内设有搅拌装置;

加热装置,所述加热装置通过与所述反应腔热交换的形式对所述反应腔进行加热;

气液分离装置,所述气液分离装置与所述反应罐体的出料口相连;

引发剂投加装置,所述引发剂投加装置通过加料管道与所述反应罐体相连,所述引发剂投加装置包括引发剂储罐和预热器;

制氧装置,所述制氧装置通过氧气管道与所述反应罐体连通,所述制氧装置包括空气压缩机、缓冲罐、增压泵和气体钢瓶;以及

微界面发生器,所述微界面发生器设置在所述反应罐体内;

控制模块,所述控制模块包括控制器和检测控制元件,所述控制器电连接所述检测控制元件;

其中,所述微界面发生器设置在所述反应腔内,用于将来自所述氧气管道的气体打碎成气泡,使所述气泡与工业废水形成气液乳化物,从而增大气体和液体的相界面积。

可选的,所述检测控制元件包括:

第一流量泵,所述第一流量泵设置在连接所述进液口的管道上,以对进入所述罐体的工业废水流量进行实时检测;

第二流量泵,所述第二流量泵设置在连接所述进气口的管道上,以对进入所述罐体的氧气流量进行实时检测;

第一压力检测元件,所述第一压力检测元件设置在所述微界面发生器内,以对所述微界面发生器内的实时压力值进行测量;以及

第二压力检测元件,所述第二压力检测元件设置在所述罐体内,以对所述罐体内的实时压力值进行测量。

可选的,所述氧气缓冲罐上设有与所述空气压缩机电连接的压力变送器。

可选的,所述微界面发生器为气动式微界面发生器、液动式微界面发生器或气液联动性式微界面发生器。

可选的,所述气泡的直径大于等于1μm且小于1mm。

另一方面,本发明提供了一种工业废水湿式氧化处理方法,所述处理方法包括:

将一定量的工业废水和/或催化剂加入到反应腔中,并通过搅拌轴持续搅拌;

将高压氧气或空气通入反应腔中,并对反应罐体进行加热,同时微界面发生器将通入到所述反应腔内的气体打碎成气泡,所述气泡溶于所述工业废水从而在所述反应腔中形成气液乳化物,所述气液乳化物在所述催化剂的作用下发生湿式氧化反应,反应过程中产生的高温气液混合物由出料管排出,并经由冷却器冷却降温处理;

将降温后的所述气液混合物通入气液分离装置中进行气液分离,分离出的气体由所述气液分离器的出气管道排出并经由降压装置后收集,液体经由所述气液分离器的出液管道排出。

可选的,所述反应罐体的工作温度为190-250℃,工作压力为0.5-5mpa,反应时间为1-1.5h。

可选的,在发生所述湿式氧化反应前,还需向所述反应腔内投入引发剂,所述引发剂为双氧水溶液或次氯酸钠溶液。

可选的,所述引发剂经由预热器预热后投入所述反应腔中,所述预热器的工作温度为10-40℃。

可选的,所述搅拌轴的转速为100-500r/min。

在本发明的一些实施例中,所述微界面发生器可以将气泡打碎成微米级气泡,从而增大了气相与液相之间的相界面积,进而达到了在较低预设操作条件范围内强化传质的效果;同时,微米级气泡能够与原料充分混合形成气液乳化物,从而提高了反应效率;另一方面,由于气体溶于液体中,使得反应装置不需要维持较大压强以使反应进行,提高了装置的安全性,节约了能耗。

附图说明

为了使本发明的优点更容易理解,将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施方式,因此不应认为是对其保护范围的限制,通过附图以附加的特性和细节描述和解释本发明。

图1为根据本发明的用于工业废水的湿式氧化处理系统的示意图。

附图标记说明:

1:反应罐体101:反应腔

102:第一泄爆装置2:制氧装置

201:氧气管道202:氧气增压泵

203:空气压缩机204:气体钢瓶

205:第一管道206:第二管道

207:缓冲罐208:第二泄爆装置

209:压力变送器3:加热装置

4:气液分离装置401:出料管

402:气液分离器403:冷却器

5:微界面发生器6:冷却水入口

7:冷却水出口8:搅拌轴

801:旋转电机9:引发剂投加装置

901:加料管道902:引发剂储罐

903:柱塞式计量泵904:预热器

具体实施方式

在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员来说显而易见的是,本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明实施方式发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式,将在下列的描述中提出详细的结构。显然,本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。

根据图1所示,用于工业废水的湿式氧化处理系统包括设有反应腔101的反应罐体1,反应腔101的顶部分别设有进料口和出料口(图中未示出),本实施例中的进料口可以开合设置,用于向反应腔101内投加工业废水,出料口用于供高温气液溶液流出。反应腔101通过氧气管道201与制氧装置2相连。本系统还包括加热装置3和气液分离装置4,加热装置3通过与反应腔101热交换而对反应腔101进行加热,加热装置3可以是电加热炉;气液分离装置4包括与一端与出料口相连的出料管401和与出料管另一端相连的气液分离器402。上述结构中,反应罐体1整体为圆柱形,在反应腔101上还设有第一泄爆装置102,为了便于在反应结束后快速对反应腔101顶部还设有冷却水入口6和冷却水出口7。为了提高反应效果,在反应腔101顶部还设有延伸至反应腔101底部的搅拌轴8,搅拌轴8有旋转电机801驱动。

其中,在反应腔101中还设有微界面发生器5且微界面发生器5设置在连接氧气进气管道201的进气口附近,用于将来自氧气管道201的气体打碎成气泡,气泡的直径大于等于1μm且小于1mm,气泡与工业废水形成气液乳化物,从而增大气体和液体的相界面积。微界面发生器5可以通过微孔通气法、微流道法、微流控法、压力场、超重力场、超声波场、电磁波场、撞击流破碎法、回旋剪切破碎法、喷雾法或气-液混流泵法中的一种或几种方式将气体破碎成直径为微米级别的微气泡和/或微液滴,并与其它反应相形成微流界面体系。

具体而言,制氧装置2包括与氧气管道201一端连通的氧气增压泵202,以及分别与氧气增压泵202连通的空气压缩机203和气体钢瓶204;进一步地,空气压缩机203通过第一管道205与氧气增压泵202连通,气体钢瓶204通过第二管道206与氧气增压泵202连通;为了对氧气管道201内的压力进行缓冲,本实施例中在氧气管道2上还设有缓冲罐207,同时在缓冲罐上设有第二泄爆装置208,用以保证设备的安全性。

在本发明的一些实施例中,还设有压力变送器209,压力变送器209与空气压缩机203电连接,用以将氧气管道201内的压力反馈给空气压缩机203。

在本发明的一些实施例中,反应腔101与气液分离装置4之间的出料管401上还设有冷却器403,该冷却器403可以为现有技术中的盘管式换热器。

为了提高湿式氧化的效果,本发明还设有引发剂投加装置9,引发剂投加装置9通过加料管道901与反应腔101相连,引发剂投加装置9还包括引发剂储罐902、柱塞式计量泵903和预热器904;本实施例中,柱塞式计量泵903的频率采用50hz,引发剂投加装置9可根据实际需要向反应腔101中投加引发剂。

在本发明的一些实施例中,反应腔101可由哈氏合金c276材质制成,用以增加反应腔101的耐腐蚀能力和耐高温能力,当然,本实施例中的其它构件也可以由此材料制成。

本领域技术人员可以理解的是,在本发明所述的所有实施例中,每个实施例中所述的管道都可设有阀门,这些阀门包括背压阀、球阀、排空阀和控制阀等其它根据实际生产需要的阀门。

根据图1所示,本发明还提供了一种工业废水湿式氧化的处理方法,所述处理方法包括:

将一定量的工业废水和/或催化剂加入到反应腔101中,并通过搅拌轴8持续搅拌;

将高压氧气或空气通入反应腔101中,并对反应罐体1进行加热,同时微界面发生器5将通入到反应腔101内的气体打碎成气泡,气泡溶于工业废水从而在反应腔101中形成气液乳化物,气液乳化物在催化剂的作用下发生湿式氧化反应,反应过程中产生的高温气液混合物由出料管401排出,并经由冷却器403冷却降温处理;

将降温后的所述气液混合物通入气液分离器402中进行气液分离,分离出的气体由所述气液分离器402的出气管道排出并经由降压装置后收集,液体经由所述气液分离器的出液管道排出。

其中,反应腔101的工作温度为190-250℃,工作压力为0.5-5mpa,反应时间为1-1.5h;向反应腔101内投入的引发剂为双氧水溶液或次氯酸钠溶液;引发剂经由预热器904预热后投入反应腔101中,预热器904的工作温度为10-40℃;搅拌轴8的转速为100-500r/min。

在本发明的一些实施例中,检测控制元件包括:

第一流量泵,第一流量泵设置在连接进液口41的管道上,以对进入罐体1的工业废水流量进行实时检测;

第二流量泵,第二流量泵设置在连接进气口31的管道上,以对进入罐体1的氧气流量进行实时检测;

第一压力检测元件,第一压力检测元件设置在微界面发生器51内,以对微界面发生器51内的实时压力值进行测量;以及

第二压力检测元件,第二压力检测元件设置在罐体1内,以对罐体1内的实时压力值进行测量。

在本发明的一些实施例中,控制器分别接收第一流量泵的工业废水流量和第二流量泵的氧气流量,控制器设定微界面发生器51内的基准压力p0,氧气基准流量q10,工业废水基准流量q20,通过微界面发生器51内的实时压力值p与基准压力p0的比较,确定工业废水基准流量,通过调节第一流量泵,使实时检测的氧气流量q1与氧气基准流量q10一致。

除非另有定义,本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的,不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件,也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件,也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式,除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明,但应当理解的是,上述实施方式只是用于举例和说明的目的,而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是,根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改,这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

技术特征:

1.一种用于工业废水的湿式氧化处理系统,其特征在于,包括:

反应罐体,所述反应罐体内部设有反应腔,所述反应腔内设有搅拌装置;

加热装置,所述加热装置通过与所述反应腔热交换的形式对所述反应腔进行加热;

气液分离装置,所述气液分离装置与所述反应罐体的出料口相连;

引发剂投加装置,所述引发剂投加装置通过加料管道与所述反应罐体相连,所述引发剂投加装置包括引发剂储罐和预热器;

制氧装置,所述制氧装置通过氧气管道与所述反应罐体连通,所述制氧装置包括空气压缩机、缓冲罐、增压泵和气体钢瓶;

微界面发生器,所述微界面发生器设置在所述反应罐体内;以及

控制模块,所述控制模块包括控制器和检测控制元件,所述控制器电连接所述检测控制元件;

其中,所述微界面发生器设置在所述反应腔内,用于将来自所述氧气管道的气体打碎成气泡,使所述气泡与工业废水形成气液乳化物,从而增大气体和工业废水的相界面积。

2.根据权利要求1所述的用于工业废水的湿式氧化处理系统,其特征在于,所述检测控制元件包括:

第一流量泵,所述第一流量泵设置在连接所述进液口的管道上,以对进入所述罐体的工业废水流量进行实时检测;

第二流量泵,所述第二流量泵设置在连接所述进气口的管道上,以对进入所述罐体的氧气流量进行实时检测;

第一压力检测元件,所述第一压力检测元件设置在所述微界面发生器内,以对所述微界面发生器内的实时压力值进行测量;以及

第二压力检测元件,所述第二压力检测元件设置在所述罐体内,以对所述罐体内的实时压力值进行测量。

3.根据权利要求1所述的用于工业废水的湿式氧化处理系统,其特征在于,所述氧气缓冲罐上设有与所述空气压缩机电连接的压力变送器。

4.根据权利要求1所述的用于工业废水的湿式氧化处理系统,其特征在于,所述微界面发生器为气动式微界面发生器、液动式微界面发生器或气液联动性式微界面发生器。

5.根据权利要求1所述的用于工业废水的湿式氧化处理系统,其特征在于,所述气泡的直径大于等于1μm且小于1mm。

6.一种使用权利要求1-5中任一项所述的用于工业废水的湿式氧化处理系统的工业废水湿式氧化处理方法,其特征在于,所述处理方法包括:

将一定量的工业废水和/或催化剂加入到反应腔中,并通过搅拌轴持续搅拌;

将高压氧气或空气通入反应腔中,并对反应罐体进行加热,同时微界面发生器将通入到所述反应腔内的气体打碎成气泡,所述气泡溶于所述工业废水从而在所述反应腔中形成气液乳化物,所述气液乳化物在所述催化剂的作用下发生湿式氧化反应,反应过程中产生的高温气液混合物由出料管排出,并经由冷却器冷却降温处理;

将降温后的所述气液混合物通入气液分离装置中进行气液分离,分离出的气体由所述气液分离器的出气管道排出并经由降压装置后收集,液体经由所述气液分离器的出液管道排出。

7.根据权利要求6所述的工业废水湿式氧化处理方法,其特征在于,所述反应罐体的工作温度为190-250℃,工作压力为0.5-5mpa,反应时间为1-1.5h。

8.根据权利要求6所述的工业废水湿式氧化处理方法,其特征在于,在发生所述湿式氧化反应前,还需向所述反应腔内投入引发剂,所述引发剂为双氧水溶液或次氯酸钠溶液。

9.根据权利要求8所述的工业废水湿式氧化处理方法,其特征在于,所述引发剂经由预热器预热后投入所述反应腔中,所述预热器的工作温度为10-40℃。

10.根据权利要求6所述的工业废水湿式氧化处理方法,其特征在于,所述搅拌轴的转速为100-500r/min。

技术总结
本发明提供了一种用于工业废水的湿式氧化处理系统以及使用该系统的湿式氧化处理方法,所述湿式氧化处理系统包括:反应罐体,反应罐体内部设有反应腔和搅拌装置;加热装置,加热装置用于对反应腔进行加热;气液分离装置,气液分离装置与反应罐体的出料口相连;引发剂投加装置,引发剂投加装置通过加料管道与反应罐体相连,其还包括引发剂储罐和预热器;制氧装置,制氧装置通过氧气管道与反应罐体连通,其包括空气压缩机、缓冲罐、增压泵和气体钢瓶;以及微界面发生器,微界面发生器设置在反应腔内,用于将来自氧气管道的气体打碎成气泡,使气泡与工业废水形成气液乳化物,从而增大气体和液体的相界面积,进而加快了反应速率,减小了反应压强。

技术开发人、权利持有人:张志炳;周政;张锋;李磊;孟为民;王宝荣;杨高东;罗华勋;杨国强;田洪舟;曹宇

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