CN110255777B - 一种高浓有机废水催化氧化设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高浓有机废水催化氧化设备及工艺包括：调节池、污水提升泵、气动调节阀I、气水混合器、混合器、气水分布器、催化氧化塔、集水器、泄放阀、排空阀、回流阀、排水阀、中间水池、在线COD监测仪、中控系统、冲洗泵、风机、稀硫酸储罐、稀硫酸计量泵、混合阀、多功能在线监测仪I、气动调节阀II、多功能在线监测仪II、氧化剂储罐、氧化剂计量泵、在线pH检测仪。是一种布水、集水均匀，可多点输入氧化剂和稀硫酸，药剂的利用率高、运行稳定，运行成本低的新型催化氧化设备及工艺，可广泛适用于可生化性低、高浓有机废水处理。

Description

一种高浓有机废水催化氧化设备及工艺

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种高浓有机废水催化氧化设备及工艺。

背景技术

我国2017年工业废水排放量约为195.5亿吨，其中化工行业废水排放量约为39.2亿吨，涉及石油化工、合成化工、医药化工、煤化工、纺织印染等行业。工业废水环境危害大、成分复杂，有机污染浓度高、毒性大、生化性差、处置难度大，是污水处理的重中之重。

目前国内外针对高浓有机废水的处置技术有：焚烧法、芬顿氧化、湿法催化氧化、超临界氧化、催化氧化等高级氧化技术，鉴于现有处置技术高昂的投资运行成本、二次污染等客观现状（如焚烧法关于二噁英的控制、芬顿氧化产生大量的化学污泥、湿法催化氧化、超临界氧化高昂的投资运行成本等）。近年来国内外关于高浓、有毒有害有机废水的研究以催化氧化作为预处理，以生化法为深度处理的组合工艺为主要趋势。

现有应用于废水处理的催化氧化塔，不能有效解决布水、集水的均匀性，对于宏观推流式的气、液、固三相混合反应不能有效防止短流造成的不利影响；现有催化氧化塔底部集中进氧化剂、进酸，随着催化氧化塔中催化氧化反应的进行，氧化剂集中于催化氧化塔底部减小了氧化剂同催化剂的接触面积及时间，降低了催化剂的催化效果，为了满足处理效率通过增加氧化剂投加量，造成资源浪费，同时增加了运行成本；另一方面随着催化氧化塔内氧化反应的进行，废水pH会有所升高，可能致使反应器内废水pH不在设计pH范围内，从而影响催化氧化反应器对废水的处理效果。

因此迫切需要研发一种布水、集水的均匀，可多点输入氧化剂和稀硫酸的新型催化氧化设备及工艺，提高系统运行稳定性，降低运行成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高浓有机废水催化氧化设备，该高浓有机废水催化氧化设备可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种高浓有机废水催化氧化设备，该高浓有机废水催化氧化设备包括：调节池、污水提升泵、气动调节阀I、气水混合器、混合器、气水分布器、催化氧化塔、集水器、泄放阀、排空阀、回流阀、排水阀、中间水池、在线COD监测仪、中控系统、冲洗泵、风机、稀硫酸储罐、稀硫酸计量泵、混合阀、多功能在线监测仪I、气动调节阀II、多功能在线监测仪II、氧化剂储罐、氧化剂计量泵及在线pH检测；

废水进水管同调节池连接，调节池同污水提升泵、气动调节阀I、气水混合器、混合器、气水分布器依次连接；集水器同排水阀、中间水池依次连接，还同回流阀连接；中间水池还同冲洗泵连接；催化氧化塔内部设有和集水器，顶部设有泄放阀，底部设有排空阀；

稀硫酸储罐经稀硫酸计量泵同调节池、混合阀依次连接；氧化剂储罐同氧化剂计量泵、混合阀依次连接；混合阀同气动调节阀II、气动调节阀III、混合器连接；气动调节阀II、气动调节阀III同催化氧化塔连接；催化氧化塔设有多功能在线监测仪I、多功能在线监测仪II；调节池内设有在线pH检测；中间水池内设有在线COD监测仪；风机同气水混合器、调节池连接；

多功能在线监测仪I同气动调节阀II进行连锁；多功能在线监测仪II同气动调节阀III进行连锁；在线pH检测同稀硫酸计量泵连锁；在线COD监测仪经中控系统同污水提升泵、气动调节阀I、冲洗泵、稀硫酸计量泵、氧化剂计量泵连锁。

该高浓有机废水催化氧化设备具有的优点如下：

1）调节池内废水经污水提升泵同气水混合器连接，气水混合器、混合器对废水、氧化剂以空气为载体进行充分混合，之后经气水分布器通过空气扩散实现氧化剂、废水在催化氧化塔内的均匀分布，同时强化传质；催化氧化塔出水经集水器对废水进行均匀收集，确保催化氧化塔出水均匀，防止短流带来的不利影响。

2）稀硫酸储罐经稀硫酸计量泵同调节池连接，在线pH检测同稀硫酸计量泵连锁，对调节池内pH进行控制。

3）稀硫酸储罐经稀硫酸计量泵、混合阀、气动调节阀II、气动调节阀III同催化氧化塔连接；多功能在线监测仪I对催化氧化塔顶部pH、催化氧化塔中部pH控制为优化范围内，确保催化氧化反应对废水中污染物的去除效果。

4）氧化剂计量泵经混合器、调节阀II、气动调节阀III对催化氧化塔进行多点泵入氧化剂，并根据实际运行情况予以控制，有效防止氧化剂于催化氧化塔底部集中进入而造成的氧化剂同催化剂接触面积减少，处理效率低的问题。提高了药剂、催化剂的利用效率，提高了催化氧化塔的对废水的处理效果，降低了药剂及运行成本。

5）中间水池设有在线COD监测仪，在线COD监测仪经中控系统同污水提升泵、气动调节阀I、冲洗泵、稀硫酸计量泵、氧化剂计量泵连锁；中间水池内废水COD高于设计值或低于设计值时的实现自动控制，提高了自动控制化程度、氧化剂、稀硫酸利用率高；减少了药剂投加量，降低了运行成本、操作难度。

6）排空阀，回流阀排出的废水排放至调节池。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，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。在附图中：

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的高浓有机废水催化氧化设备的结构示意图。

其中：1为调节池；2为污水提升泵；3为气动调节阀（

）；4为气水混合器；5为混合 器；6为气水分布器；7为催化氧化塔；8为集水器；9为泄放阀；10为排空阀；11为回流阀；12为 排水阀；13为中间水池；14为在线COD监测仪；15为中控系统，16为冲洗泵；17为风机；18为稀 硫酸储罐；19为稀硫酸计量泵；20为混合阀；21为多功能在线监测仪

；22为气动调节阀

； 23为多功能在线监测仪

；24为气动调节阀

；25为氧化剂储罐；26为氧化剂计量泵；27为 在线pH检测仪。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。

为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

根据本申请的一个实施例，提供一种高浓有机废水催化氧化设备，如图1所示：

1）调节池内废水经污水提升泵同气水混合器连接，气水混合器、混合器对废水、氧化剂以空气为载体进行充分混合，之后经气水分布器通过空气扩散实现氧化剂、废水在催化氧化塔内的均匀分布，同时强化传质；催化氧化塔出水经集水器对废水进行均匀收集，确保催化氧化塔出水均匀，防止短流带来的不利影响。

2）稀硫酸储罐经稀硫酸计量泵同调节池连接，在线pH检测同稀硫酸计量泵连锁；通过在线pH检测对稀硫酸计量泵发出指令，调节稀硫酸计量泵运行频率，控制调节池内pH为3~6。

3）通过多功能在线监测仪I对气动调节阀II发出指令，调节气动调节阀II开度，调节对催化氧化塔顶部稀硫酸投加量，控制催化氧化塔顶部pH为3~6，确保催化氧化反应对废水中污染物的去除效果。

4）氧化剂储罐经氧化剂计量泵同混合器连接；氧化剂储罐经氧化剂计量泵、混合阀、气动调节阀II、气动调节阀III同催化氧化塔连接；控制泵入为催化氧化塔的氧化剂为废水COD的0.3~1.2倍；氧化剂计量泵经混合器、调节阀II、气动调节阀III对催化氧化塔进行多点泵入氧化剂，并根据实际运行情况予以控制。

5）中间水池设有在线COD监测仪，在线COD监测仪经中控系统同污水提升泵、气动调节阀I、冲洗泵、稀硫酸计量泵、氧化剂计量泵连锁；中间水池内废水COD高于设计值或低于设计值时的控制方法。

在线COD监测仪监测到中间水池COD较高时，增大氧化剂计量泵频率，增加对催 化氧化塔内氧化剂的投加量，最大投加量控制为调节池内废水COD的1.2倍。

当通过上述手段无法提高处理效率时，中控系统采用自动或人工控制：污水提 升泵停止，气动调节阀I关闭，排水阀关闭，回流阀打开，冲洗泵启动，中间水池内废水对催 化氧化塔进行反冲洗程序；同时增大稀硫酸计量泵和氧化剂计量泵频率，对催化氧化塔内 催化剂进行氧化活化。

6）排空阀，回流阀排出的废水排放至调节池。

实施例1

1）调节池内废水经污水提升泵同气水混合器连接，气水混合器、混合器对废水、氧化剂以空气为载体进行充分混合，之后经气水分布器通过空气扩散实现氧化剂、废水在催化氧化塔内的均匀分布，同时强化传质；催化氧化塔出水经集水器对废水进行均匀收集，确保催化氧化塔出水均匀，防止短流带来的不利影响。

2）稀硫酸储罐经稀硫酸计量泵同调节池连接，在线pH检测同稀硫酸计量泵连锁；通过在线pH检测对稀硫酸计量泵发出指令，调节稀硫酸计量泵运行频率，控制调节池内pH为3~6。

3）通过多功能在线监测仪I对气动调节阀II发出指令，调节气动调节阀II开度，调节对催化氧化塔顶部稀硫酸投加量，控制催化氧化塔顶部pH为3~6，确保催化氧化反应对废水中污染物的去除效果。

4）氧化剂储罐经氧化剂计量泵同混合器连接；氧化剂储罐经氧化剂计量泵、混合阀、气动调节阀II、气动调节阀III同催化氧化塔连接；控制泵入为催化氧化塔的氧化剂为废水COD的0.3~1.2倍；氧化剂计量泵经混合器、调节阀II、气动调节阀III对催化氧化塔进行多点泵入氧化剂，并根据实际运行情况予以控制。

5）中间水池设有在线COD监测仪，在线COD监测仪经中控系统同污水提升泵、气动调节阀I、冲洗泵、稀硫酸计量泵、氧化剂计量泵连锁；中间水池内废水COD高于设计值或低于设计值时的控制方法：

在线COD监测仪监测到中间水池COD较高时，增大氧化剂计量泵频率，增加对催 化氧化塔内氧化剂的投加量，最大投加量控制为调节池内废水COD的1.2倍。

当通过上述手段无法提高处理效率时，中控系统采用自动或人工控制：污水提 升泵停止，气动调节阀I关闭，排水阀关闭，回流阀打开，冲洗泵启动，中间水池内废水对催 化氧化塔进行反冲洗程序；同时增大稀硫酸计量泵和氧化剂计量泵频率，对催化氧化塔内 催化剂进行氧化活化。

6）排空阀，回流阀排出的废水排放至调节池。

实施例2

1）调节池内废水经污水提升泵同气水混合器连接，气水混合器、混合器对废水、氧化剂以空气为载体进行充分混合，之后经气水分布器通过空气扩散实现氧化剂、废水在催化氧化塔内的均匀分布，同时强化传质；催化氧化塔出水经集水器对废水进行均匀收集，确保催化氧化塔出水均匀，防止短流带来的不利影响。

2）稀硫酸储罐经稀硫酸计量泵同调节池连接，在线pH检测同稀硫酸计量泵连锁；通过在线pH检测对稀硫酸计量泵发出指令，调节稀硫酸计量泵运行频率，控制调节池内pH为3~6。

3）通过多功能在线监测仪I对气动调节阀II发出指令，调节气动调节阀II开度，调节对催化氧化塔顶部稀硫酸投加量，控制催化氧化塔顶部pH为3~6，确保催化氧化反应对废水中污染物的去除效果。

4）氧化剂储罐经氧化剂计量泵同混合器连接；氧化剂储罐经氧化剂计量泵、混合阀、气动调节阀II、气动调节阀III同催化氧化塔连接；控制泵入为催化氧化塔的氧化剂为废水COD的0.3~1.2倍；氧化剂计量泵经混合器、调节阀II、气动调节阀III对催化氧化塔进行多点泵入氧化剂，并根据实际运行情况予以控制。

5）中间水池设有在线COD监测仪，在线COD监测仪经中控系统同污水提升泵、气动调节阀I、冲洗泵、稀硫酸计量泵、氧化剂计量泵连锁；中间水池内废水COD高于设计值或低于设计值时的控制方法。

在线COD监测仪监测到中间水池COD较高时，增大氧化剂计量泵频率，增加对催 化氧化塔内氧化剂的投加量，最大投加量控制为调节池内废水COD的1.2倍。

当通过上述手段无法提高处理效率时，中控系统采用自动或人工控制：污水提 升泵停止，气动调节阀I关闭，排水阀关闭，回流阀打开，冲洗泵启动，中间水池内废水对催 化氧化塔进行反冲洗程序；同时增大稀硫酸计量泵和氧化剂计量泵频率，对催化氧化塔内 催化剂进行氧化活化。

6）排空阀，回流阀排出的废水排放至调节池。

以上所述实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以所述权利要求为准。

Claims (5)

1.一种高浓有机废水催化氧化设备，其特征在于，包括：调节池（1）、污水提升泵（2）、气动调节阀I（3）、气水混合器（4）、混合器（5）、气水分布器（6）、催化氧化塔（7）、集水器（8）、泄放阀（9）、排空阀（10）、回流阀（11）、排水阀（12）、中间水池（13）、在线COD监测仪（14）、中控系统（15）、冲洗泵（16）、风机（17）、稀硫酸储罐（18）、稀硫酸计量泵（19）、混合阀（20）、多功能在线监测仪I（21）、气动调节阀II（22）、多功能在线监测仪II（23）、氧化剂储罐（25）、氧化剂计量泵（26）及在线pH检测仪（27）；

废水进水管同调节池（1）连接，调节池（1）同污水提升泵（2）、气动调节阀I（3）、气水混合器（4）、混合器（5）、气水分布器（6）依次连接；集水器（8）同排水阀（12）、中间水池（13）依次连接，还同回流阀（11）连接；中间水池（13）还同冲洗泵（16）连接；催化氧化塔（7）内部设有集水器（8），顶部设有泄放阀（9），底部设有排空阀（10）；

稀硫酸储罐（18）经稀硫酸计量泵（19）同调节池（1）、混合阀（20）分别连接；氧化剂储罐（25）同氧化剂计量泵（26）、混合阀（20）依次连接；混合阀（20）同气动调节阀II（22）、气动调节阀III（24）、混合器（5）分别连接；气动调节阀II（22）、气动调节阀III（24）同催化氧化塔（7）分别连接；催化氧化塔（7）设有多功能在线监测仪I（21）、多功能在线监测仪II（23）；调节池（1）内设有在线pH检测仪（27）；中间水池（13）内设有在线COD监测仪（14）；风机（17）同气水混合器（4）、调节池（1）分别连接；

多功能在线监测仪I（21）同气动调节阀II（22）进行连锁；多功能在线监测仪II（23）同气动调节阀III（24）进行连锁；在线pH检测仪（27）同稀硫酸计量泵（19）连锁；在线COD监测仪（14）经中控系统（15）同污水提升泵（2）、气动调节阀I（3）、冲洗泵（16）、稀硫酸计量泵（19）、氧化剂计量泵（26）连锁；

排空阀（10），回流阀（11）排出的废水排放至调节池（1）；

通过气水混合器（4）、混合器（5）对废水、氧化剂以空气为载体进行充分混合，之后经气水分布器（6）通过空气扩散实现氧化剂、废水在催化氧化塔（7）内的均匀分布，同时强化传质；催化氧化塔（7）出水经集水器（8）对废水进行均匀收集，确保催化氧化塔（7）出水均匀，防止短流带来的不利影响。

2.根据权利要求1所述的高浓有机废水催化氧化设备，其特征在于：通过在线pH检测仪（27）对稀硫酸计量泵（19）发出指令，调节稀硫酸计量泵（19）运行频率，控制调节池（1）内pH为3~6；稀硫酸储罐（18）经稀硫酸计量泵（19）、混合阀（20）、气动调节阀II（22）、气动调节阀III（24）同催化氧化塔（7）连接；多功能在线监测仪I（21）对催化氧化塔（7）顶部pH进行检测；通过多功能在线监测仪I（21）对气动调节阀II（22）发出指令，调节气动调节阀II（22）开度，调节对催化氧化塔（7）顶部稀硫酸投加量，控制催化氧化塔（7）顶部pH为3~6，确保催化氧化反应对废水中污染物的去除效果。

3.根据权利要求1所述的高浓有机废水催化氧化设备，其特征在于：控制泵入为催化氧化塔（7）的氧化剂为废水COD的0.3~1.2倍；氧化剂计量泵（26）经混合器（5）、气动调节阀II（22）、气动调节阀III（24）对催化氧化塔（7）进行多点泵入氧化剂，并根据实际运行情况予以控制。

4.根据权利要求1所述的高浓有机废水催化氧化设备，其特征在于：该设备应用的基于异相催化氧化的BDO废水处理的方法如下：

S1:调节池内废水经污水提升泵同气水混合器连接，气水混合器、混合器对废水、氧化剂以空气为载体进行充分混合，之后经气水分布器通过空气扩散实现氧化剂、废水在催化氧化塔内的均匀分布，同时强化传质；催化氧化塔出水经集水器对废水进行均匀收集，确保催化氧化塔出水均匀，防止短流带来的不利影响；

S2:稀硫酸储罐经稀硫酸计量泵同调节池连接，在线pH检测仪同稀硫酸计量泵连锁；通过在线pH检测仪对稀硫酸计量泵发出指令，调节稀硫酸计量泵运行频率，控制调节池内pH为3~6；

S3:通过多功能在线监测仪I对气动调节阀II发出指令，调节气动调节阀II开度，调节对催化氧化塔顶部稀硫酸投加量，控制催化氧化塔顶部pH为3~6，确保催化氧化反应对废水中污染物的去除效果；

S4:氧化剂储罐经氧化剂计量泵同混合器连接；氧化剂储罐经氧化剂计量泵、混合阀、气动调节阀II、气动调节阀III同催化氧化塔连接；控制泵入为催化氧化塔的氧化剂为废水COD的0.3~1.2倍；氧化剂计量泵经混合器、气动调节阀II、气动调节阀III对催化氧化塔进行多点泵入氧化剂，并根据实际运行情况予以控制；

S5:中间水池设有在线COD监测仪，在线COD监测仪经中控系统同污水提升泵、气动调节阀I、冲洗泵、稀硫酸计量泵、氧化剂计量泵连锁；

S6: 排空阀，回流阀排出的废水排放至调节池。

5.根据权利要求4所述的高浓有机废水催化氧化设备，其特征在于：

在线COD监测仪（14）监测到中间水池（13）COD较高时，增大氧化剂计量泵（26）频率，增加对催化氧化塔（7）内氧化剂的投加量，最大投加量控制为调节池（1）内废水COD的1.2倍；

当通过上述手段无法提高处理效率时，中控系统（15）采用自动或人工控制：污水提升泵（2）停止，气动调节阀I（3）关闭，排水阀（12）关闭，回流阀（11）打开，冲洗泵（16）启动，中间水池（13）内废水对催化氧化塔（7）进行反冲洗程序；同时增大稀硫酸计量泵（19）和氧化剂计量泵（26）频率，对催化氧化塔（7）内催化剂进行氧化活化。

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