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高浓度有机废水处理设备-湿式氧化水处理设备特点

来源:环保水处理设备技术网 发布时间:2019-12-03 09:10人气:

      我国是化工大国,但是化工“三废”治理现状还存在很多不足,尤其是高浓度有机废水的处理。高浓度有机废水含有大量对生物有毒有害的化学物质,生化法往往不能降解该类废水。常见的方法有焚烧法,但是高浓度有机废水仍然含有大量的水分,需要消耗大量燃料,而且焚烧过程还会产生废气导致二次污染。
  湿式氧化水处理设备是在一定温度和氧化剂作用下,将有机物直接降解为无毒害的气体,达到处理废水的目的,而且不会产生废气等二次污染。湿式氧化多使用固体催化剂,主要存在两个缺点,第一是活性组分会逐渐流失,或者活性中心也会因为某些污染物毒副作用逐渐失活,所以工程应用中必须定期打开反应塔更换固体催化剂,但是湿式氧化设备属于压力设备,拆卸不方便;第二是固体催化剂往往使用稀有的贵金属,成本高昂,限制了工业化应用。
  关于湿式氧化水处理设备工艺,指固体催化剂的间歇湿式催化氧化方法,虽然单釜操作COD降解率可观,但没有连续工艺的高效率和处理能力;仅使用一个换热器,在工艺流程开车启动时换热负荷特别高,受限于换热器能力,一般启动时非常困难;而且一旦塔受到外界波动导致反应温度过低时,不能够通过外界引入额外热量维持体系运行,导致氧化反应速率会立即降低,进而又导致出口温度更加低,经过循环很容易引起连锁反应,使整个体系温度过低,并最终导致整个工艺流程停车。另外,为了克服大量使用空气而导致的气体分布不均问题,反应罐中使用大量惰性固体填料,从而占用了大量的有限的反应罐空间,大大降低了反应罐空间的利用率。
  高浓度有机废水处理设备-湿式氧化水处理设备特点,以克服现有技术的缺陷。
  高浓度有机废水处理设备-湿式氧化水处理设备,包括:废水加压工序,加压待处理的废水;废水换热工序,加压的废水与处理后废水进行直接和/或间接热交换,加压的废水温度升高;氧化剂加压工序,加压氧化剂;混合工序,加压升温的废水与加压的氧化剂充分混合;反应工序,混合的废水和氧化剂发生氧化反应,获得处理后废水,产生气体;分离工序,持续分离处理后废水和气体。
  在废水换热工序中,直接热交换指加压的废水与分离工序分离的处理后废水进行热交换;间接热交换指利用分离工序分离的处理后废水的热量制备蒸汽或加热传热介质,再利用该蒸汽或传热介质与加压的废水进行热交换。
  高浓度有机废水处理设备-湿式氧化水处理设备,特性1、还包括废水加热工序,设于废水加热工序与混合工序之间,使用加热介质加热废水。加热介质可以为蒸汽、导热油或电加热等本工艺系统之外的加热介质。
  高浓度有机废水处理设备-湿式氧化水处理设备,特性2、还包括催化剂加入工序,设于废水加压工序之前,在待处理的废水中加入均相催化剂。
  高浓度有机废水处理设备-湿式氧化水处理设备,特性3:步骤一、在待处理废水中加入均相催化剂,加入量为废水质量的0.1-5%,加压至6-41bar,再与分离的处理后废水进行热交换、或与分离的处理后废水进行热交换并使用加热介质加热,升温至80-200℃;均相催化剂为一种或多种金属盐复合而成,金属盐的阳离子选自Cu2+、Ni2+、Fe3+、Fe2+、Ag+、Cr3+,阴离子选自Cl-、SO42-、NO3-、PO43-;步骤二、加压氧化剂至6-41bar,氧化剂的用量为按废水原始COD计算所需化学计量数的100-200%,优选的,氧化剂的用量为按废水原始COD计算所需化学计量数的110-140%;步骤三、将步骤一获得的废水和步骤二获得的氧化剂充分混合,混合的废水和氧化剂发生氧化反应,获得处理后废水,产生气体,持续分离处理后废水和气体;氧化反应的反应停留时间为1-6h,反应温度为150-250℃、反应压力为5-40bar。优选的,氧化反应的反应停留时间为2-3h,反应温度为180-230℃、反应压力为10-30bar。
     氧化反应过程不进行加温加压,混合的废水和氧化剂持续流动,其反应温度通过与分离的处理后废水进行热交换、或与分离的处理后废水进行热交换并使用加热介质加热,以及废水与氧化剂反应自身产热而实现,反应压力通过分别加压废水和氧化剂而实现。
   高浓度有机废水处理设备-湿式氧化水处理设备,还可以具有这样的特征:其中,氧化剂加压工序中,氧化剂为气态氧化剂,氧化剂加压工序加压气态氧化剂;或者,氧化剂加压工序中,氧化剂为液态氧化剂,氧化剂加压工序加热液态氧化剂变为气态,并具有压力。
   高浓度有机废水处理设备-湿式氧化水处理设备还可以具有这样的特征:其中,液态氧化剂使用与循环介质热交换而进行加热;循环介质热交换后温度降低,通过与分离工序分离的处理后废水热交换、和/或通过加热介质加热而进行升温,循环介质升温后返回与液态氧化剂热交换,形成循环。用于与液态氧化剂热交换的循环介质可以为导热油或者低凝固点有机物。用于加热循环介质的加热介质可以为蒸汽、导热油或电加热等本工艺系统之外的加热介质。
  高浓度有机废水处理设备-湿式氧化水处理设备,还可以具有这样的特征:还包括制蒸汽工序,使用分离工序分离的处理后废水和/或反应工序的处理中废水制备蒸汽。具体为将制蒸汽工序设于分离工序之后,使用分离工序分离的处理后废水制备蒸汽;和/或,直接利用反应工序处理过程中的废水制备蒸汽。
    高浓度有机废水处理设备-湿式氧化水处理设备设备,包括沿待处理的废水的流经方向设置的加压泵、换热器、气液混合装置、反应罐和气液分离罐;还包括氧化剂加压系统,与气液混合装置连通,加压氧化剂;气液分离罐的废水出口与换热器的介质入口连通;其中,气液分离罐与反应罐的上部连通,气液分离罐中的液位与反应器中的液位平齐;优选的,气液混合机构为气液两相喷射器。
  反应罐仅为容纳废水和氧化剂进行反应的容器,无加压加热结构。加压泵和换热器可以为一级或多级,多级时可为并联或串联,根据废水处理需求而设置;气液混合装置、反应罐和气液分离罐依次连接,可以为一组或多组,多级时可为并联或串联,根据废水处理需求而设置。
    高浓度有机废水处理设备-湿式氧化水处理设备设备,可具有这样的特征:还包括加热器,设于换热器和气液混合装置之间。
    高浓度有机废水处理设备-湿式氧化水处理设备特点:1、氧化剂加压系统为气体加压装置,加压气态氧化剂;2、氧化剂加压系统包括氧化剂换热器,以及循环介质加热器和/或循环介质换热器;氧化剂换热器与气液混合装置连通,使用循环介质与液态氧化剂热交换,加热液态氧化剂变为气态;循环介质加热器和/或循环介质换热器与氧化剂换热器的介质出入口连通、形成循环回路,加热循环介质;循环介质换热器的介质入口与气液分离罐的废水出口连通。其中,气体加压装置可以为压缩机等可加压气体的设备。
  1、加压升温的待处理废水和加压的氧化剂充分混合,使废水和氧化剂发生氧化反应,并将反应获得的处理后废水和气体持续分离,实现连续湿式氧化工艺。其中,氧化反应的反应温度通过升温废水、以及废水与氧化剂反应自身产热而实现,反应压力通过分别加压废水和氧化剂而实现,氧化反应无需加压加热,节省能耗,同时节省氧化反应设备空间。另外,在氧化反应过程中,混合的废水和氧化剂持续流动,反应停留时间通过控制废水流速而实现。连续操作工艺可以高效处理大量废水,适合工业化应用。
  2、利用处理后废水的热量,通过将待处理废水与处理后废水进行直接和/或间接热交换,使待处理废水升温,减少额外的升温能耗,同时使处理后废水降温,减少处理后废水的冷却负荷。
  3、用加热介质加热废水的废水加热工序,用于工艺启动还未产生处理后废水时,快速实现工艺启动过程;另外,当工艺受外界影响温度不稳定时,废水加热工序可以额外输入热量,防止工艺出现因温度过低而导致停车的情况,保证温度稳定,从而控制工艺稳定运行。
  4、用气态氧化剂和液态氧化剂两种方式,使用纯氧或富氧空气等气态氧化剂成本较低,使用液态氧化剂,可以避免使用压缩机等气体加压装置,降低操作成本,可以根据废水处理需求而设置。
  5、用一种或多种均相催化剂,可以大幅度降低操作温度和压力,从而防止设备腐蚀,降低了对设备机械性能的要求和对材料抗腐蚀性能的要求。
  6、用气液两相喷射器混合废水和气态的氧化剂,增强混合效果,从而提高氧化反应速率,避免消耗更多的氧化剂或加剧反应条件。

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