CN109485179B - 一种三氯蔗糖废水预处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种三氯蔗糖废水预处理系统，包括用于除去有机物的第一预处理子系统，所述有机物在180‑220℃以上发生缩聚反应，产生废渣；所述预处理系统还包括用于对从第一预处理子系统排出的处理液进行催化氧化的第二预处理子系统；所述第一预处理子系统通过管道与第二预处理子系统相连通，所述第一预处理子系统上设有三氯蔗糖废水进口，所述第二预处理子系统上设有排出口。本发明的有益效果是：本发明采用分段蒸汽加热再配合闪蒸的方法将废液加热产生的缩聚反应提前完成，避免产生的废渣黏附于催化氧化反应塔管道内壁，可以有效的防止堵塞，可以达到长久稳定运行的效果。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种三氯蔗糖废水预处理系统。
背景技术
三氯蔗糖是唯一以蔗糖为原料的功能性甜味剂，甜度可达蔗糖600倍。这种甜味剂具有无能量，甜度高，甜味纯正，高度安全等特点。是目前最优秀的功能性甜味剂之一。
三氯蔗糖的生产过程中产生的废水往往是高浓度、高盐量、难降解的，含有环类高分子污染物的有机废水，开环断链和降解处理都较困难，若是预处理不能达到效果，给后续的生化处理带来较大的难度，甚至出水会不达标。湿式催化氧化技术对于处理三氯蔗糖废水效果十分可观，明显优于其他高级氧化法。
但是三氯蔗糖生产废水中的有机污染物在水温升至180℃以上时会发生缩聚反应从而产生大量废渣，而这些废渣会黏附于催化氧化反应塔管道内壁并逐渐增厚，进而导致换热器、管道等常常堵塞，设备无法长期稳定运行。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种三氯蔗糖废水预处理系统，在进行催化氧化之前将易发生缩聚反应的有机物除去，避免产生的废渣黏附于催化氧化反应塔管道内壁，可以有效的防止堵塞。
本发明提供了如下的技术方案：
一种三氯蔗糖废水预处理系统，包括用于除去有机物的第一预处理子系统，所述第一预处理子系统上设有三氯蔗糖废水进口，进入所述第一预处理子系统中的有机物发生缩聚反应，产生废渣；所述预处理系统还包括用于对从第一预处理子系统排出的处理液进行催化氧化的第二预处理子系统，所述第一预处理子系统通过管道与第二预处理子系统相连通，所述第二预处理子系统上设有排出口。
优选的，所述第一预处理子系统包括通过管路依次相连通的原水槽、多级压力加热器一、缩聚反应釜、闪蒸槽一、降温槽一、压滤机一和处理液收集槽，所述原水槽上设有三氯蔗糖废水进口，所述处理液收集槽通过管路与第二预处理子系统相连通。
优选的，该系统内设有将原水槽内三氯蔗糖废水pH调节至中性的氨水；
所述多级压力加热器一至少包括通过管路彼此相连的两级压力加热器，其中第一级压力加热器为压力在0.2-0.4Mpa、温度在120-140℃的低压加热器一，第二级压力加热器为压力在0.8-1.2Mpa、温度在180-200℃的高压加热器一，所述低压加热器一、高压加热器一上均设有与外接蒸汽相连通的蒸汽输入口并通过蒸汽进行加热，所述低压加热器一通过管路与原水槽相连通，所述高压加热器一通过管路与缩聚反应釜相连通。
优选的，所述缩聚反应釜进行缩聚反应的温度为180-190℃，压力为1.0-1.2Mpa，反应时间为30-60min。
优选的，所述第二预处理子系统包括通过管路依次相连通的多级压力加热器二、催化氧化反应塔、闪蒸槽二、降温槽二、压滤机二和收集槽，所述多级压力加热器通过管路与第一预处理子系统或处理液收集槽相连通，所述收集槽上设有排出口。
优选的，所述多级压力加热器二至少包括通过管路彼此相连通的两级压力加热器，其中第一级压力加热器为压力在0.2-0.4Mpa、温度在120-140℃的低压加热器二，第二级压力加热器为压力在0.8-1.2Mpa、温度在180-200℃的高压加热器二，所述低压加热器二通过管路与第一预处理子系统或处理液收集槽相连通，所述高压加热器二通过管路与催化氧化反应塔相连通。
优选的，所述催化氧化反应塔采用湿式催化氧化法对三氯蔗糖废水进行催化氧化。
优选的，所述湿式催化氧化法所采用的催化剂通过如下方法制备，
S1、将质量分数为3％-5％的聚苯乙烯微球水溶液与氧化石墨烯按照重量比为100:(1-10)混合，均匀搅拌20-60min，在100-120℃下干燥，得到产物A；
S2、将镍、钯、银、铂和金按照重量比1:2:3:1:1在800℃、氮气条件下煅烧2h，得到产物B；
S3、将产物A、产物B按照重量比1:(3-5)均匀混合后，得到所述催化剂。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用分段蒸汽加热再配合闪蒸的方法将废液加热产生的缩聚反应提前完成，再通过降温、压滤的方法将缩聚反应产生的废渣从废液中分离出来，分离出来的清液再进行湿式催化氧化，避免产生的废渣黏附于催化氧化反应塔管道内壁，可以有效的防止堵塞，可以达到长久稳定运行的效果。
2、本发明将废液中产生缩聚反应的大分子有机物分离出来，再经过湿式催化氧化，可大幅提高湿式催化氧化系统设备使用寿命，降低维护成本。
3、本发明采用低压蒸汽加热和高压蒸汽加热联合使用，分段加热使得蒸汽利用效率大幅提升，降低运行成本。
4、本发明使用蒸汽加热，对加热过程中的废液做到充分扰动，进而防止了黏性废渣对预处理过程产生影响。
附图说明
图1是第一预处理子系统和第二预处理子系统连接关系图；
图2是三氯蔗糖废水预处理系统的结构示意图。
附图中标记的含义如下：
1-第一预处理子系统 11-原水槽 12-低压加热器一 13-高压加热器一 14-缩聚反应釜 15-闪蒸槽一 16-降温槽一 17-压滤机一 18-处理液收集槽
2-第二预处理子系统 21-低压加热器二 22-高压加热器二 23-催化氧化反应塔24-闪蒸槽二 25-降温槽二 26-压滤机二 27-收集槽
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做具体说明。
实施例1
如图1所示，一种三氯蔗糖废水预处理系统，包括用于除去有机物的第一预处理子系统1，所述第一预处理子系统1上设有三氯蔗糖废水进口，进入所述第一预处理子系统1中的有机物发生缩聚反应，产生废渣；所述预处理系统还包括用于对从第一预处理子系统1排出的处理液进行催化氧化的第二预处理子系统2，所述第一预处理子系统1通过管道与第二预处理子系统2相连通，所述第二预处理子系统2上设有排出口。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2所示，所述第一预处理子系统包括通过管路依次相连通的原水槽11、多级压力加热器一、缩聚反应釜14、闪蒸槽一15、降温槽一16、压滤机一17和处理液收集槽18，所述原水槽11上设有三氯蔗糖废水进口，所述处理液收集槽18通过管路与第二预处理子系统相连通。
实施例3
在实施例2的基础上，如图2所示，该系统内设有将原水槽11内三氯蔗糖废水pH调节至中性的氨水；
所述多级压力加热器一至少包括通过管路彼此相连的两级压力加热器，其中第一级压力加热器为压力在0.3Mpa、温度在130℃的低压加热器一12，第二级压力加热器为压力在1.0Mpa、温度在190℃的高压加热器一13，所述低压加热器一12、高压加热器一13上均设有与外接蒸汽相连通的蒸汽输入口并通过蒸汽进行加热，所述低压加热器一12通过管路与原水槽11相连通，所述高压加热器一13通过管路与缩聚反应釜14相连通。
实施例4
在实施例3的基础上，所述缩聚反应釜进行缩聚反应的温度为180℃，压力为1.0Mpa，反应时间为45min。
实施例5
在实施例1-4任一项的基础上，如图1、2所示，所述第二预处理子系统2包括通过管路依次相连通的多级压力加热器二、催化氧化反应塔23、闪蒸槽二24、降温槽二25、压滤机二26和收集槽27，所述多级压力加热器通过管路与第一预处理子系统1或处理液收集槽18相连通，所述收集槽27上设有排出口。
实施例6
在实施例5的基础上，所述多级压力加热器二至少包括通过管路彼此相连通的两级压力加热器，其中第一级压力加热器为压力在0.3Mpa、温度在130℃的低压加热器二21，第二级压力加热器为压力在1.0Mpa、温度在190℃的高压加热器二22，所述低压加热器二21通过管路与第一预处理子系统1或处理液收集槽18相连通，所述高压加热器二22通过管路与催化氧化反应塔23相连通。
实施例7
在实施例6的基础上，所述催化氧化反应塔采用湿式催化氧化法对三氯蔗糖废水进行催化氧化；
所述湿式催化氧化法所采用的催化剂通过如下方法制备，
S1、将质量分数为3％-5％的聚苯乙烯微球水溶液与氧化石墨烯按照重量比为100:(1-10)混合，均匀搅拌20-60min，在100-120℃下干燥，得到产物A；
S2、将镍、钯、银、铂和金按照重量比1:2:3:1:1在800℃、氮气条件下煅烧2h，得到产物B；
S3、将产物A、产物B按照重量比1:(3-5)均匀混合后，得到所述催化剂。
聚苯乙烯微球水溶液与氧化石墨烯制备的产物A为具有催化活性的非金属成份，其具有分级多孔的结构，其中的微孔和介孔结构增大电化学比表面积，大孔结构易于反应物和产物的传输；镍、钯、银、铂和金制备的产物B是具有催化活性金属成份，发明人将两者混合后，发现其催化性能产生了极大的提高，这时由于具有催化活性金属成份可分布在上述微孔和介孔中，极大的增加了催化氧化反应的接触面积。
本发明的预处理系统工作流程如下：
三氯蔗糖生产废水COD＝150000mg/L，B/C＜0.2，首先进入原水槽11，加入氨水调节pH至7.0，然后经由柱塞泵泵至低压加热器一12内进行预加热，再进入高压加热器一13深度加热，低压加热器一12和高压加热器一13皆为304不锈钢材质，带有压力表，低压加热器一12的反应压力控制在0.3Mpa、反应温度控制在110℃，高压加热器一13反应压力控制在1.0Mpa、反应温度控制在190℃，且以通入蒸汽的方式加热，蒸汽的扰动可防止废水在该段产生的大量废渣附着于设备表面，加热至170℃；加热后的废水通入缩聚反应釜14使其中的一些大分子有机物发生缩聚反应，缩聚反应釜14的材质为304不锈钢，釜内反应温度为170℃，反应压力1.0Mpa，反应时间为45分钟；再由泄压阀控制进入闪蒸槽一15，瞬间释放压力，降低废液沸点，有利于废渣从废液中分离开来，闪蒸槽一15的材质为304不锈钢；闪蒸后的混合物经降温槽一16降温，降温槽一16利用循环水降温；降温后进入压滤机一17，压滤后得到的清液进入处理液收集槽18，废水COD＝120000mg/L。
处理液收集槽18中的废水经由柱塞泵依次通过低压加热器二21、高压加热器二22加热至170℃，其中低压加热器二21的材质为304不锈钢，内部压力控制在0.3Mpa，高压加热器二22的材质为304不锈钢，内部压力控制在1.0Mpa，催化氧化反应塔23的材质为哈氏合金，内部布有1.5方催化剂，塔内温度200-215℃，出口压力2.5Mpa，塔内停留时间为4小时；出水进入闪蒸槽二24，瞬间释放压力，降低沸点；降温槽二25利用循环水降温；降温后进入压滤机二26，压滤后得到的清液进入收集槽27。出水COD＝60000mg/L，生化性B/C＞0.4。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种三氯蔗糖废水预处理方法，其特征在于，废水COD=150000mg/L，B/C＜0.2，废水首先进入原水槽（11），加入氨水调节pH至7.0，然后经由柱塞泵泵至低压加热器一（12）内进行预加热，再进入高压加热器一（13）深度加热，低压加热器一（12）和高压加热器一（13）皆为304不锈钢材质，带有压力表，低压加热器一（12）的反应压力控制在0.3Mpa、反应温度控制在110℃，高压加热器一（13）的反应压力控制在1.0Mpa、反应温度控制在190℃，且二者均以通入蒸汽的方式加热，蒸汽的扰动防止废水产生的大量废渣附着于设备表面，废水被加热至170℃；加热后的废水通入缩聚反应釜（14）使其中的一些大分子有机物发生缩聚反应，缩聚反应釜（14）的材质为304不锈钢，反应釜内反应温度为170℃，反应压力为1.0Mpa，反应时间为45分钟；再由泄压阀控制进入闪蒸槽一（15），瞬间释放压力，降低废水沸点，有利于废渣从废水中分离出来，闪蒸槽一（15）的材质为304不锈钢；闪蒸后的废水经降温槽一（16）降温，降温槽一（16）利用循环水降温；降温后进入压滤机一（17），压滤后得到的清液进入处理液收集槽（18），废水COD=120000mg/L；
处理液收集槽（18）中的废水经由柱塞泵依次通过低压加热器二（21）、高压加热器二（22）加热至170℃，其中低压加热器二（21）的材质为304不锈钢，内部压力控制在0.3Mpa，高压加热器二（22）的材质为304不锈钢，内部压力控制在1.0Mpa，加热后的废水进入催化氧化反应塔（23），催化氧化反应塔（23）的材质为哈氏合金，内部布有1.5方催化剂，反应塔内的温度为200-215℃，出口压力2.5Mpa，反应塔内停留时间为4小时；反应塔出水进入闪蒸槽二（24），瞬间释放压力，降低沸点；闪蒸后的废水经降温槽二（25）的循环水降温；降温后进入压滤机二（26），压滤后得到的清液进入收集槽（27），出水COD=60000mg/L，生化性B/C＞0.4。
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