CN107416938A - 一种两段吸附两段降解回转式微波废水处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两段吸附两段降解回转式微波有机废水处理装置及方法，该装置主要针对生产高浓度有机废水的企业，其中运用了两段吸附加两段降解的流程，能够将处理有机废水的过程连续起来，提高了处理有机废水的效率并且实现了催化剂的循环利用。

Description

一种两段吸附两段降解回转式微波废水处理装置及方法

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种两段吸附两段降解回转式微波有机废水处理装置及方法。该装置主要针对生产高浓度有机废水的企业，其中运用了两段吸附加两段降解的流程，能够将处理有机废水的过程连续起来，提高了处理有机废水的效率并且实现了催化剂的循环利用。

背景技术

伴随着工业的迅速发展，随之带来的也有各种各样的环境问题，在这些问题中，工业有机废水是其中较难处理的一个。有机废水通常有着色度高，有毒性并且难以自然降解，一旦排到自然环境中便会对土壤以及水资源造成严重污染。特别是像我们这种人均水资源较少的国家，保护水资源显得尤为重要。

微波出现以后首先被用在了加热上面，后来发现微波在对降解有机物的反应中有着很好的效果，于是出现了微波催化氧化有机物的一系列研究。微波湿式催化氧化工艺就是利用微波的加热性能，并在高压的条件下对有机物进行氧化处理，这个反应对于反应条件要求苛刻，不易实现。

上述一些研究已经取得了很好的效果，但是这仅仅体现在实验的条件下，而且整个过程是在不连续的条件下取得的，一些反应所使用的催化剂也是一次性的，这就限制了整个的实际应用。

虽然已经有回转式微波废水处理装置，但是现有的回转式微波废水处理装置是将吸附有机废物的催化剂板直接在微波的作用下进行降解，高浓度有机废水中含有大量的有机废物，当有机废物浓度较高时，容易实现有机废物的吸附，但是当有机废水流到后半程时，有机废水中的有机废物的含量降低，而此时催化剂板上已经吸附有大量的有机废物，所以会抑制有机废物继续吸附到催化剂板上，导致难以实现有机废水的高效彻底处理。

此外，吸附有大量有机废物的催化剂板上会浸渍有大量的水分，直接在较高功率的微波作用下降解时，产生的大量的水蒸汽，水蒸汽会对降解时注入的氧化性气体产生稀释作用，影响有机废物的降解效率，为了达到理想的降解效率，不但需要提高氧化性气体的供给量，还需要增加有机废水流经的路径长度或降低有机废水流动的速率，造成有机废水处理成本的提高、有机废水降解效率的降低甚至造成催化剂寿命的缩短。同时，由于有机物降解过程产生的气体与大量的水蒸汽和氧化性气体混合后，难以进行有效利用，只能经过收集处理后排放，提高了废气处理的成本。

综上所述，现有技术中对于有机废水连续、高效、彻底、低成本处理的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种两段吸附两段降解回转式微波废水处理装置，该处理装置在设置上既考虑到了反应的连续性，催化剂的回收利用性以及整个反应的后处理等一系列连续的过程，而且在有机物经过微波分解后能够得到有利用价值的气体，因此该装置在针对处理有机物废水有着很好的应用前景。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种两段吸附两段降解回转式微波废水处理装置，包括外壳体和内壳体，内壳体通过旋转轴安装在外壳体的内部，且内壳体、外壳体和旋转轴共轴安装；

沿所述外壳体的周向均匀划分为连续分布的一区吸附室、二区吸附室、三区微波室和四区微波室，其中，二区吸附室和一区吸附室的上端分别设置有第一进液口和第二进液口，二区吸附室和一区吸附室的下端分别设置有第一出液口和第二出液口，第一出液口通过管道与第二进液口连接；三区微波室的下端设置有出气口，四区微波室的上端设置有进气口，下端设置有出气口；

三区微波室中设置有低功率微波发生器，加热使三区微波室温度为90-110℃；

四区微波室中设置有高功率微波发生器，提供有机物降解所需热量；

所述内壳体的内部沿周向也均匀分隔成四个部分，且竖向安装有若干个吸附板，吸附板上负载有催化剂；进液口、出液口、进气口和出气口均与内壳体的内部连通。

使用时，将第一进液口与有机废水源连通，高浓度有机废水首先经过二区吸附室吸附，除去大部分有机废物，得到的低浓度有机废水通过第二进液口进入一区吸附室吸附，由于内壳体内部的吸附板是旋转循环利用的，进入一区吸附室的吸附板是经过有机物降解后再生的吸附板，吸附板上不再吸附有有机废物，更有利于对低浓度有机废水的吸附处理，可以得到处理较为彻底的干净的水，提高了有机废水的处理程度和效率。二区吸附区中吸附有大量有机废物的吸附板旋转进入三区微波区中，在低功率微波的加热作用下，吸附在吸附板上的水分蒸发，得到水蒸汽，由于三区微波区中温度较低，只是将水分蒸发，尚无法将有机物降解，所以得到的水蒸汽较为纯净，可以回收进行余热利用，也可以直接排放。除去水分后的吸附板旋转进入四区微波区，在大功率微波加热和氧化性气体的作用下，有机废物降解。由于没有大量水蒸汽的稀释和干扰作用，有机物的降解效率和氧化性气体的使用量大大降低，而且由于没有大量水蒸汽，产生的废气的量减少，降低了废气后续处理的成本，而且无需通过降温的方式将其中的水蒸汽除去，可以将废气直接储存，进行热量和能量的利用。

进一步的，所述第一进液口和第二进液口的下端设置有液体分布器。液体分布器可以将有机废水均匀分布，有利于提高有机废水的处理效率。

进一步的，所述进气口的下端设置有气体分布器。气体分布器可以将氧化性气体均匀分布，提高了有机废物的降解效率。

进一步的，所述吸附板为折形板。折形板可以提高吸附剂和催化剂的负载量，进而可以提高有机废物的吸附量和处理量。同时，折形板可以延长有机废水流动的路径，提高有机废物的吸附效果。

更进一步的，所述吸附板上填充有负载碳化硅的分子筛。分子筛具有良好的吸附效果，碳化硅具有很好的吸波性能，能够产生很高的温度，在高温和氧化性气体的综合作用下，有利于有机废物的降解除去。

进一步的，所述一区吸附室中设置有反冲洗装置。用于设备多次运转后对各室负载分子筛碳化硅进行反冲洗，主要去除降解过程产生的积炭。

进一步的，所述外壳体由不透微波的材料制成，内壳体由能够透过微波的材料制成。这样能使微波不外泄，且能够与催化剂层中的有机物进行反应。

进一步的，所述旋转轴由电动马达提供旋转的动力。

进一步的，内壳体和外壳体之间密封设置。可以避免微波和气体的泄露。

利用上述回转式微波废水处理装置进行废水处理的方法，包括如下步骤：

高浓度有机废水首先进入二区吸附室进行吸附，除去大部分有机废物，得到低浓度有机废水；低浓度有机废水进入一区吸附室进行再次吸附，得到处理后的水，经过一区吸附室后的吸附板进入二区吸附室对高浓度废水进行吸附；

经过二区吸附室的吸附有大量有机废物的吸附板旋转进入三区微波室，水分经微波加热蒸发为水蒸气，排出装置外；干燥后的吸附板进入四区微波室，有机废物在微波加热和氧化性气体的作用下高温降解，吸附板得到再生。

进一步的，三区微波室中微波加热的温度为90-110℃。在这个温度下，水分蒸发为水蒸汽，同时保证有机废物没有得到分解，水蒸汽较为纯净，可以直接排放或回收利用。

进一步的，低浓度有机废水在一区吸附室停留的时间为10-15min。

进一步的，高浓度有机废水在二区吸附室停留的时间为4-6min。

进一步的，三区微波室加热除水的时间为4-7min。

进一步的，四区微波室有机物降解的时间为10-15min。

本发明的有益效果为：

1.两段吸附，精细化操作，提高吸附效率，重复利用负载型活性炭的吸附能力。

2.增加微波除水段，使用低功率微波除水，降低后续降解段高功率微波负荷，同步实现节能和水资源回收，降低了有机废水处理成本，并提高了有机废物降解效率。

3.设置自动反冲洗装置，有利于反应器的维护与保养。

4.将气液固三相反应完全分割成液固、气固两相反应，减少一个自由度，降低反应难度，大幅提高反应效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的微波废水处理装置内部结构示意图；

图2为本发明的微波废水处理装置的俯视图；

图3为反冲洗装置示意图；

图4为本发明的微波处理工艺的流程图。

其中，1、外壳体，2、进液口，3、进气口，4、气体分布器，5、液体分布器，6、内壳体，7、出气口，8、出液口，9、低功率微波发生器，10、高功率微波发生器，11、一区吸附室，12、二区吸附室，13、三区微波室，14、四区微波室,15、反冲洗装置接口，16、压力泵；17、水箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明进一步说明。

如图1和图2所示，一种两段吸附两段降解回转式微波废水处理装置，包括外壳体1和内壳体6，内壳体6通过旋转轴安装在外壳体1的内部，且内壳体6、外壳体1和旋转轴共轴安装；沿外壳体1的周向均匀划分为连续分布的一区吸附室11、二区吸附室12、三区微波室13和四区微波室14，其中，二区吸附室12和一区吸附室11的上端分别设置有进液口2，二区吸附室12和一区吸附室11的下端分别设置有第一出液口和第二出液口(出液口8)，第一出液口通过管道与第二进液口连接；三区微波室13的下端设置有出气口7，四区微波室14的上端设置有进气口3，下端设置有出气口7；第一进液口和第二进液口的下端设置有液体分布器5，进气口3的下端设置有气体分布器4。三区微波室13中设置有低功率微波发生器9，加热使三区微波室13的温度为90-110℃；四区微波室14中设置有高功率微波发生器10，提供有机物降解所需热量；内壳体6的内部沿周向也均匀分隔成四个部分，且竖向安装有若干个吸附板，吸附板上负载有催化剂；进液口2、出液口8、进气口3和出气口7均与内壳体6的内部连通。吸附板为折形板，折形板的设计可以增大液体流下的流程，因此可以增加吸附时的流程，能够使有机物更好的吸附在吸附板上。

微波有选择透过性的特点，外壳体1和微波腔内使用微波反射材料制备，就像微波炉中的设计，能够不断反射微波，使微波腔内的微波能够均匀分布。内壳体的壁面采用的是透波材料，可以保证微波能够最大程度的穿透壁面到达催化剂层，从而对有机物进行降解，减小微波损失。反冲洗装置结构示意图如图3所示，包括反冲洗装置接口15、压力泵16和水箱17，水箱17通过压力泵16与反冲洗装置接口15连接，反冲洗装置接口15与反应装置的出液口8连接，当反应装置使用一段时间之后需要对其中的催化剂进行冲洗时与之连接，打开压力泵，可以对其中的催化剂进行冲洗，起到清洁设备的作用。

吸附板和内壳体6在旋转轴的作用下同步转动，外壳体1的位置保持不变。内壳体6与外壳体1之间密封设置，能够最大限度的限制微波的散失。

上述装置的具体实施以及反应过称为：

将二区吸附室12吸附过后的有机废水通过一区吸附室11上端的进液口并通过液体分布器5使液体能够均匀流下，经过分子筛吸附板吸附后，有机废水中的有机物含量大大减小，有机物去除率能够达到90％以上，流出来的水稍加处理即可回收利用。

经过一区吸附室11吸附后，吸附板旋转到二区吸附室12，对高浓度有机废水进行处理。

经过二区吸附室的吸附有大量有机废物的吸附板旋转进入三区微波室13，水分经微波加热蒸发为水蒸气，排出装置外，在加热的同时从上方通入空气，将大量的水蒸气携带出去，这部分水蒸气从反应器里出来之后经过一个换热器，回收这部分水蒸气的能量并且回收这部分水资源。因为里面的反应温度没有达到有机物的分解温度，这部分水蒸气相对来讲是比较清洁的，能够达到直接排放的标准。

紧接着，这部分吸附板继续旋转到四区微波室14，四区微波室14是反应的核心部分，在这部分经过高功率微波发生器10对有机物进行加热分解。在高功率微波照射反应的同时，可以选择性的从上方通入氧化性气体辅助反应的进行，碳化硅具有很好的吸波性能，能够产生很高的温度，在高温加氧化性气体的作用下，经过这部分反应，吸附在分子筛上的有机物去除效率高达98％。重复上述步骤，可以连续不断的对有机物废水进行处理。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种两段吸附两段降解回转式微波废水处理装置，其特征在于：包括外壳体和内壳体，内壳体通过旋转轴安装在外壳体的内部，且内壳体、外壳体和旋转轴共轴安装；

沿所述外壳体的周向均匀划分为连续分布的一区吸附室、二区吸附室、三区微波室和四区微波室，其中，二区吸附室和一区吸附室的上端分别设置有第一进液口和第二进液口，二区吸附室和一区吸附室的下端分别设置有第一出液口和第二出液口，第一出液口通过管道与第二进液口连接；三区微波室的下端设置有出气口，四区微波室的上端设置有进气口，下端设置有出气口；

三区微波室中设置有低功率微波发生器，加热使三区微波室温度为90-110℃；

四区微波室中设置有高功率微波发生器，提供有机物降解所需热量；

所述内壳体的内部沿周向也均匀分隔成四个部分，且竖向安装有若干个吸附板，吸附板上负载有催化剂；进液口、出液口、进气口和出气口均与内壳体的内部连通。

2.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：所述第一进液口和第二进液口的下端设置有液体分布器。

3.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：所述进气口的下端设置有气体分布器。

4.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：所述吸附板为折形板。

5.根据权利要求4所述的废水处理装置，其特征在于：所述吸附板上填充有负载碳化硅的分子筛。

6.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：所述一区吸附室中设置有反冲洗装置。

7.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：所述外壳体由不透微波的材料制成，内壳体由能够透过微波的材料制成。

8.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：内壳体和外壳体之间密封设置。

9.利用权利要求1-8任一所述回转式微波废水处理装置进行废水处理的方法，其特征在于：包括如下步骤：

高浓度有机废水首先进入二区吸附室进行吸附，除去大部分有机废物，得到低浓度有机废水；低浓度有机废水进入一区吸附室进行再次吸附，得到处理后的水，经过一区吸附室后的吸附板进入二区吸附室对高浓度废水进行吸附；

经过二区吸附室的吸附有大量有机废物的吸附板旋转进入三区微波室，水分经微波加热蒸发为水蒸气，排出装置外；干燥后的吸附板进入四区微波室，有机废物在微波加热和氧化性气体的作用下高温降解，吸附板得到再生。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：低浓度有机废水在一区吸附室停留的时间为10-15min；高浓度有机废水在二室吸附区停留的时间为4-6min；三区微波室加热除水的时间为4-7min；四区微波室有机物降解的时间为10-15min。