公布日：2023.10.24
申請(qǐng)日：2023.08.07
分類(lèi)號(hào)：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/74(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種外循環(huán)濕式催化氧化廢水處理工藝，本發(fā)明涉及環(huán)保相關(guān)領(lǐng)域，包括堿計(jì)量罐、酸計(jì)量罐、廢水調(diào)節(jié)釜、增壓泵、循環(huán)泵、換熱器、氧化反應(yīng)器、蒸汽發(fā)生器、氧化分離罐、空冷器、氣液分離罐、氧化液冷卻器和空壓或氧壓機(jī)組，氧化反應(yīng)器、換熱器、循環(huán)泵等核心設(shè)備組成外循環(huán)式氧化反應(yīng)器，所述外循環(huán)式氧化反應(yīng)器是一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)結(jié)合外循環(huán)式氧化反應(yīng)器的新型濕式催化氧化工藝的進(jìn)水COD范圍為50000～400000mg/L，彌補(bǔ)了高濃度有機(jī)廢水處理的空白，新型外循環(huán)式濕式催化氧化工藝采用廢水直接進(jìn)氧化反應(yīng)器的方式，避免了廢水經(jīng)過(guò)換熱器換熱時(shí)，結(jié)炭或者結(jié)焦的情況，確保工藝裝置能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種外循環(huán)濕式催化氧化廢水處理工藝，包括堿計(jì)量罐(1)、酸計(jì)量罐(2)、廢水調(diào)節(jié)釜(3)、增壓泵(4)、換熱器(5)、氧化反應(yīng)器(6)、蒸汽發(fā)生器(7)、氧化分離罐(8)、空冷器(9)、氣液分離罐(10)、循環(huán)泵(11)、氧化液冷卻器(12)和空壓或氧壓機(jī)組(13)，其特征在于：工藝包括以下步驟：步驟一：將廢水通入到廢水調(diào)節(jié)釜(3)中，通過(guò)堿計(jì)量罐(1)和酸計(jì)量罐(2)中的酸液或是堿液配合催化劑對(duì)廢水進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而混合均勻；步驟二：廢水調(diào)節(jié)釜(3)中的自來(lái)水/工藝水通過(guò)增壓泵(4)泵入氧化反應(yīng)器(6)中，氧化反應(yīng)器(6)中的自來(lái)水/工藝水經(jīng)過(guò)循環(huán)泵(11)和換熱器(5)循環(huán)加熱，從而達(dá)到起始反應(yīng)溫度，反應(yīng)溫度≥150℃，然后使得適量的空氣/氧氣通過(guò)空壓或氧壓機(jī)組(13)進(jìn)入氧化反應(yīng)器(6)中；步驟三：反應(yīng)后的廢水從氧化反應(yīng)器(6)頂部出水，10～75％的出水循環(huán)回氧化反應(yīng)器(6)底部和進(jìn)水混合后再進(jìn)氧化反應(yīng)器(6)；步驟四：經(jīng)過(guò)步驟三反應(yīng)后的廢水從氧化反應(yīng)器(6)頂部出水，25～90％的出水經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)生器(7)回收熱能和氧化分離罐(8)氣液分離后，水相經(jīng)減壓閥減壓，常壓的氧化出水經(jīng)氧化液冷卻器(12)降溫到80℃以下，氣相經(jīng)過(guò)經(jīng)減壓閥減壓、空冷器(9)冷卻降溫后，再經(jīng)過(guò)氣液分離罐(10)實(shí)現(xiàn)廢氣和冷凝水的分離，分離出來(lái)的廢氣進(jìn)入廢氣處理系統(tǒng)，分離出來(lái)的冷凝水作為出水直接進(jìn)入下一個(gè)廢水處理系統(tǒng)，或者回原水罐；步驟五：將常壓、80℃以下的氧化出水通入催化劑回收系統(tǒng)回收催化劑，出水進(jìn)入下一個(gè)廢水處理單元；工藝廢氣進(jìn)入廢氣處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外循環(huán)濕式催化氧化廢水處理工藝，其特征在于：步驟二中廢水中的有機(jī)物/還原性無(wú)機(jī)物和空氣/氧氣在反應(yīng)器中發(fā)生氧化反應(yīng)，有機(jī)污染物被氧化成易生化的小分子物質(zhì)或礦化成無(wú)害的無(wú)機(jī)物如CO2、H2O和無(wú)機(jī)鹽等，相比傳統(tǒng)濕式催化氧化工藝，廢水直接進(jìn)氧化反應(yīng)器的方式避免了廢水中有機(jī)物在換熱時(shí)結(jié)炭或者結(jié)焦的情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外循環(huán)濕式催化氧化廢水處理工藝，其特征在于：步驟三中氧化出水循環(huán)回氧化反應(yīng)器底部的比例取決于廢水COD濃度，COD濃度越高，回流比例越大，而氧化反應(yīng)器頂部出水回流和進(jìn)水混合，預(yù)熱常溫進(jìn)水，確保廢水進(jìn)入氧化塔后快速達(dá)到反應(yīng)溫度，提高反應(yīng)效率；廢水COD在100000～400000mg/L時(shí)，回流的氧化反應(yīng)器頂部出水起到稀釋進(jìn)水有機(jī)物濃度的作用，從而避免有機(jī)物濃度過(guò)高，氧化放熱加劇，進(jìn)而引發(fā)安全問(wèn)題；回流的氧化反應(yīng)器頂部出水再經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)器底部高濃度空氣/氧氣氧化，提高了工藝的氧化效果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外循環(huán)濕式催化氧化廢水處理工藝，其特征在于：步驟四中當(dāng)廢水COD≥50000mg/L時(shí)，氧化反應(yīng)熱除了確保系統(tǒng)自熱平衡外，還有富余熱量副產(chǎn)蒸汽；廢水COD濃度越高，副產(chǎn)的蒸汽量越大；本工藝氧化出水回收熱能后，直接在氧化分離罐中閃蒸實(shí)現(xiàn)減溫減壓，減少了高壓設(shè)備的投資；氣相減壓后，用空冷器冷卻，減少了系統(tǒng)循環(huán)水的用量，節(jié)約了運(yùn)行成本。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外循環(huán)濕式催化氧化廢水處理工藝，其特征在于：氧化反應(yīng)器、換熱器、循環(huán)泵等核心設(shè)備組成外循環(huán)式氧化反應(yīng)器，所述外循環(huán)式氧化反應(yīng)器是一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)量適應(yīng)不同COD濃度的廢水處理，進(jìn)水COD低時(shí)，循環(huán)回的氧化反應(yīng)器頂部出水可以預(yù)熱進(jìn)水，確保溫度達(dá)到起始反應(yīng)溫度；進(jìn)水COD高時(shí)，循環(huán)回的氧化反應(yīng)器頂部出水可以起到稀釋進(jìn)水的作用，避免氧化反應(yīng)局部過(guò)熱或者飛溫等安全問(wèn)題。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種外循環(huán)濕式催化氧化廢水處理工藝，其特征在于：氧化反應(yīng)器內(nèi)部空氣/氧氣的濃度從下到上是逐漸降低了，氧化反應(yīng)器上段有機(jī)物濃度和空氣/氧氣濃度都低，氧化反應(yīng)的傳質(zhì)效果下降，進(jìn)而影響反應(yīng)效果；回流的氧化反應(yīng)器頂部出水再經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)器底部高濃度空氣/氧氣氧化，可穩(wěn)固甚至提高工藝的氧化效果。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種外循環(huán)濕式催化氧化廢水處理工藝，其特征在于：所述外循環(huán)式氧化反應(yīng)器中的換熱器和循環(huán)泵是確保工藝開(kāi)車(chē)的必要配套，濕式催化氧化工藝開(kāi)車(chē)是用自來(lái)水/工藝水經(jīng)過(guò)換熱器和熱媒，比如導(dǎo)熱油、蒸汽、熔融鹽等，循環(huán)換熱升溫，直至設(shè)定的起始反應(yīng)溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種外循環(huán)濕式催化氧化廢水處理工藝，其特征在于：工藝正常運(yùn)行時(shí)，換熱器不再起加熱作用，可以根據(jù)氧化反應(yīng)的放熱情況和系統(tǒng)溫升情況，反過(guò)來(lái)加熱熱媒，比如導(dǎo)熱油、蒸汽、熔融鹽等，回收熱能；加熱后的熱媒可以用作副產(chǎn)蒸汽或其它加熱工藝。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種外循環(huán)濕式催化氧化廢水處理工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種外循環(huán)濕式催化氧化廢水處理工藝，包括堿計(jì)量罐、酸計(jì)量罐、廢水調(diào)節(jié)釜、增壓泵、換熱器、氧化反應(yīng)器、蒸汽發(fā)生器、氧化分離罐、空冷器、氣液分離罐、氧化液冷卻器和空壓或氧壓機(jī)組；
工藝包括以下步驟：
步驟一：將廢水通入到廢水調(diào)節(jié)釜中，通過(guò)堿計(jì)量罐和酸計(jì)量罐中的酸液或是堿液配合催化劑對(duì)廢水進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而混合均勻；
步驟二：廢水調(diào)節(jié)釜中的自來(lái)水/工藝水通過(guò)增壓泵泵入氧化反應(yīng)器中，氧化反應(yīng)器中的自來(lái)水/工藝水經(jīng)過(guò)循環(huán)泵和換熱器循環(huán)加熱，從而達(dá)到起始反應(yīng)溫度，反應(yīng)溫度≥150℃，然后使得適量的空氣/氧氣通過(guò)空壓或氧壓機(jī)組進(jìn)入氧化反應(yīng)器中；
步驟三：反應(yīng)后的廢水從氧化反應(yīng)器頂部出水，10～75％的出水循環(huán)回氧化反應(yīng)器底部和進(jìn)水混合后再進(jìn)氧化反應(yīng)器；
步驟四：經(jīng)過(guò)步驟三反應(yīng)后的廢水從氧化反應(yīng)器頂部出水，25～90％的出水經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)生器回收熱能和氧化分離罐氣液分離后，水相經(jīng)減壓閥減壓，常壓的氧化出水經(jīng)氧化液冷卻器降溫到80℃以下，氣相經(jīng)過(guò)經(jīng)減壓閥減壓、空冷器冷卻降溫后，再經(jīng)過(guò)氣液分離罐實(shí)現(xiàn)廢氣和冷凝水的分離，分離出來(lái)的廢氣進(jìn)入廢氣處理系統(tǒng)，分離出來(lái)的冷凝水作為出水直接進(jìn)入下一個(gè)廢水處理系統(tǒng)，或者回原水罐；
步驟五：將常壓、80℃以下的氧化出水通入催化劑回收系統(tǒng)回收催化劑，出水進(jìn)入下一個(gè)廢水處理單元；工藝廢氣進(jìn)入廢氣處理系統(tǒng)。
作為優(yōu)選，步驟二中廢水中的有機(jī)物/還原性無(wú)機(jī)物和空氣/氧氣在反應(yīng)器中發(fā)生氧化反應(yīng)，有機(jī)污染物被氧化成易生化的小分子物質(zhì)或礦化成無(wú)害的無(wú)機(jī)物如CO2、H2O和無(wú)機(jī)鹽等，相比傳統(tǒng)濕式催化氧化工藝，廢水直接進(jìn)氧化反應(yīng)器的方式避免了廢水中有機(jī)物在換熱時(shí)結(jié)炭或者結(jié)焦的情況。
作為優(yōu)選，步驟三中氧化出水循環(huán)回氧化反應(yīng)器底部的比例取決于廢水COD濃度，COD濃度越高，回流比例越大，而氧化反應(yīng)器頂部出水回流和進(jìn)水混合，預(yù)熱常溫進(jìn)水，確保廢水進(jìn)入氧化塔后快速達(dá)到反應(yīng)溫度，提高反應(yīng)效率；廢水COD在100000～400000mg/L時(shí)，回流的氧化反應(yīng)器頂部出水同時(shí)起到稀釋進(jìn)水有機(jī)物濃度的作用，從而避免有機(jī)物濃度過(guò)高，氧化放熱加劇，進(jìn)而引發(fā)安全問(wèn)題；回流的氧化反應(yīng)器頂部出水再經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)器底部高濃度空氣/氧氣氧化，提高了工藝的氧化效果。
作為優(yōu)選，步驟四中當(dāng)廢水COD≥50000mg/L時(shí)，氧化反應(yīng)熱除了確保系統(tǒng)自熱平衡外，還有富余熱量副產(chǎn)蒸汽；廢水COD濃度越高，副產(chǎn)的蒸汽量越大；本工藝氧化出水回收熱能后，直接在氧化分離罐中閃蒸實(shí)現(xiàn)減溫減壓，減少了高壓設(shè)備的投資；氣相減壓后，用空冷器冷卻，減少了系統(tǒng)循環(huán)水的用量，節(jié)約了運(yùn)行成本。
作為優(yōu)選，氧化反應(yīng)器、換熱器、循環(huán)泵等核心設(shè)備組成外循環(huán)式氧化反應(yīng)器，所述外循環(huán)式氧化反應(yīng)器是一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)量適應(yīng)不同COD濃度的廢水處理，進(jìn)水COD低時(shí)，循環(huán)回的氧化反應(yīng)器頂部出水可以預(yù)熱進(jìn)水，確保溫度達(dá)到起始反應(yīng)溫度；進(jìn)水COD高時(shí)，循環(huán)回的氧化反應(yīng)器頂部出水可以起到稀釋進(jìn)水的作用，避免氧化反應(yīng)局部過(guò)熱或者飛溫等安全問(wèn)題。
作為優(yōu)選，氧化反應(yīng)器內(nèi)部空氣/氧氣的濃度從下到上是逐漸降低了，氧化反應(yīng)器上段有機(jī)物濃度和空氣/氧氣濃度都低，氧化反應(yīng)的傳質(zhì)效果下降，進(jìn)而影響反應(yīng)效果；回流的氧化反應(yīng)器頂部出水再經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)器底部高濃度空氣/氧氣氧化，可穩(wěn)固甚至提高工藝的氧化效果。
作為優(yōu)選，所述外循環(huán)式氧化反應(yīng)器中的換熱器和循環(huán)泵是確保工藝開(kāi)車(chē)的必要配套，濕式催化氧化工藝開(kāi)車(chē)是用自來(lái)水/工藝水經(jīng)過(guò)換熱器和熱媒(比如導(dǎo)熱油、蒸汽、熔融鹽等)循環(huán)換熱升溫，直至設(shè)定的起始反應(yīng)溫度。
作為優(yōu)選，工藝正常運(yùn)行時(shí)，換熱器不再起加熱作用，可以根據(jù)氧化反應(yīng)的放熱情況和系統(tǒng)溫升情況，反過(guò)來(lái)加熱熱媒，回收熱能；加熱后的熱媒可以用作副產(chǎn)蒸汽或其它加熱工藝。
綜上所述，本發(fā)明有益效果是：
1、本發(fā)明通過(guò)結(jié)合外循環(huán)式氧化反應(yīng)器的新型濕式催化氧化工藝的進(jìn)水COD范圍為50000～400000mg/L，彌補(bǔ)了高濃度有機(jī)廢水處理的空白。
2、本發(fā)明通過(guò)新型外循環(huán)式濕式催化氧化工藝采用廢水直接進(jìn)氧化反應(yīng)器的方式，避免了廢水經(jīng)過(guò)換熱器換熱時(shí)，結(jié)炭或者結(jié)焦的情況，確保工藝裝置能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
3、本發(fā)明通過(guò)新型濕式催化氧化工藝中氧化塔塔頂出水以閃蒸的方式直接減溫減壓；減溫減壓后，水相通過(guò)常壓的板式換熱器即可降至常溫，氣相則通過(guò)常壓的空氣冷卻器進(jìn)一步降溫后，在氣液分離器中實(shí)現(xiàn)冷凝液和不凝汽的分離，減溫減壓后配套的設(shè)備均為常壓設(shè)備，而常規(guī)濕式催化氧化工藝塔頂出水后續(xù)配套的多級(jí)換熱器和冷卻器都屬于高壓鈦合金或者鋯合金設(shè)備，設(shè)備費(fèi)用遠(yuǎn)高于常壓設(shè)備。
4、本發(fā)明通過(guò)新型外循環(huán)式濕式催化氧化工藝均配套副產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)，有機(jī)物的氧化熱除了維持系統(tǒng)的熱平衡外，還能副產(chǎn)蒸汽。
（發(fā)明人：陳永彪;黃國(guó)龍;樓弈濤;李旭輝）
