CN111362336A - 一种催化水热气化处理高浓有机废水装置 - Google Patents

一种催化水热气化处理高浓有机废水装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111362336A
CN111362336A CN202010240714.5A CN202010240714A CN111362336A CN 111362336 A CN111362336 A CN 111362336A CN 202010240714 A CN202010240714 A CN 202010240714A CN 111362336 A CN111362336 A CN 111362336A
Authority
CN
China
Prior art keywords
filler
water distribution
rotating
water
shell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010240714.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111362336B (zh
Inventor
吕路
王林平
芮杰
黄前霖
徐敬生
张炜铭
潘丙才
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changgaoxin International Environmental Industrial Technology Research Institute Nanjing University
Nanjing University
Original Assignee
Changgaoxin International Environmental Industrial Technology Research Institute Nanjing University
Nanjing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changgaoxin International Environmental Industrial Technology Research Institute Nanjing University, Nanjing University filed Critical Changgaoxin International Environmental Industrial Technology Research Institute Nanjing University
Priority to CN202010240714.5A priority Critical patent/CN111362336B/zh
Publication of CN111362336A publication Critical patent/CN111362336A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111362336B publication Critical patent/CN111362336B/zh
Priority to US17/207,666 priority patent/US11597659B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/025Thermal hydrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/78High-pressure apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00General aspects of water treatment
    • C02F2301/06Pressure conditions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00Details of gasification apparatus
    • C10J2200/06Catalysts as integral part of gasifiers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00Details of gasification apparatus
    • C10J2200/09Mechanical details of gasifiers not otherwise provided for, e.g. sealing means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00Details of gasification apparatus
    • C10J2200/36Moving parts inside the gasification reactor not otherwise provided for
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0973Water
    • C10J2300/0979Water as supercritical steam
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0983Additives
    • C10J2300/0986Catalysts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

本发明公开了一种催化水热气化处理高浓有机废水装置,主要包括CHG反应器、废水暂存罐、冷凝换热器;CHG反应器主要包括外壳、热电偶、布水装置、填料支架,外壳上分别设有进料口、出气口,填料支架用于支撑催化剂填料并设置在外壳内,布水装置设置在催化剂填料上方的外壳内,热电偶插设在外壳侧壁并延伸至催化剂填料内;冷凝换热器通过背压阀及管道与出气口连通,废水暂存罐的进液口通过高压进料泵及管道与冷凝换热器连接,其出液口通过高压进料泵及管道与进料口连接。本发明装置可以将高浓度有机废水在催化剂的作用下低温快速转化为清洁能源或无害气体,大大降低了处理过程的能耗以及处理效率,具有潜在应用前景。

Description

一种催化水热气化处理高浓有机废水装置
技术领域
本发明涉及废水处理设备技术领域,具体是涉及一种催化水热气化处理高浓有机废水装置。
背景技术
工业生产已成为带动经济发展的重要组成部分,然而工业生产过程产生的“三废”也会造成非常严峻的环境问题。其中,工业有机废水,特别是难生物降解的高浓有机废水已成为环境领域公认的难题。特别是近年来,随着工业生产规模化和集成化的发展,导致产生的废水的种类和排放量不断增加,对水体的污染也日益广泛和严重,严重威胁人类的健康。因此,开发新型高浓有机废水处理技术以及对应的处理装置具有重要的意义。
催化水热气化技术是集水热气化技术和催化氧化技术于一体,利用水在高温高压状态下特殊性质以及催化剂降低活化能和特异选择性,将有机物低温快速选择性分解为气态清洁能源或无害气体的一种技术,具有高效、节能以及能资源化等优点,在高浓有机废水处理过程中颇具优势,正逐步受国内外学者和企业家关注。然而,目前还没有关于催化水热气化技术处理高浓有机废水装置相关的报道。因此,针对高浓有机废水处理市场需求以及催化水热气化技术处理优势,开发一种新型催化水热气化处理高浓有机废水装置对推动高浓有机废水资源化利用具有重要的作用。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种催化水热气化处理高浓有机废水装置。
本发明的技术方案是:一种催化水热气化处理高浓有机废水装置,主要包括CHG反应器、废水暂存罐、冷凝换热器;所述CHG反应器主要包括外壳、热电偶、布水装置、填料支架,所述外壳上分别设有进料口、出气口,所述填料支架用于支撑催化剂填料并设置在外壳内,所述布水装置设置在催化剂填料上方的外壳内,所述热电偶插设在外壳侧壁并延伸至催化剂填料内;所述冷凝换热器通过背压阀及管道与所述出气口连通,所述废水暂存罐的进液口通过高压进料泵及管道与冷凝换热器连接,其出液口通过高压进料泵及管道与所述进料口连接。上述装置采用CHG反应器、废水暂存罐、冷凝换热器的组合连接,利用布水装置和填料支架的作用,并配合催化剂填料进行高浓有机废水的处理,可在较低的温度下快速转化为清洁能源或无害气体,大大降低了处理过程的能耗,是一个变废为宝的过程。
进一步地,所述废水暂存罐与所述CHG反应器之间的管道上还设有止回阀、进料阀;所述热电偶设有两组,且分别设置CHG反应器两侧外壁上部、下部。热电偶设置两组可以提高对CHG反应器内催化剂填料的温度监控,但其数量设置不限于这一种设置方式。
进一步地,所述布水装置具体为环形布水管道,其环形布水管道上设有两排布水孔,所述各个布水孔交叉布置,其中,布水孔孔径为6~10mm,布水孔间距100~150mm。环形布水管道通过环状设计,能够保证水压均匀、稳定,同时设置两排布水孔,布水孔经为6~10mm,孔间距100~150mm,布水孔交叉布置,使得高浓有机废水稳定均匀滴落在填料表面。
进一步地,所述冷凝换热器设有两组并串联;所述CHG反应器、冷凝换热器、废水暂存罐之间的管道均采用具有保温功能的管材。通过保管管材的选用,可以降低热量损耗,进而提高本装置系统内热量的回收利用。
作为本发明的一种技术方案,所述填料支架具体为设置在外壳内下部的哈氏合金填料支架。
作为本发明的另一种技术方案,所述填料支架具体为循环填料支架,其包括填料网板、填料输送柱、填料导管;所述填料网板设有多层且等间距设置在外壳内,其中包括截面呈锥形的顶层填料网板、截面呈倒锥形的中层填料网板和底层填料网板,所述顶层填料网板、中层填料网板的中心处各设有一个用于放置填料输送柱的通孔,顶层填料网板、平层填料网板圆周侧壁与外壳内壁开拆卸连接,所述通孔处设有截面呈U型的环形卡槽,用于与配设嵌套在填料输送柱的卡环匹配对接,所述底层填料网板中心处设有一个用于卡接填料输送柱的嵌槽;所述填料输送柱包括柱体、中心转杆,所述柱体与各个填料网板对应位置处的上部侧壁周向设有多个料孔,所述中心转杆设置在柱体内轴心处,所述柱体上表面还设有与传动组件连接的转动块,所述传动组件用于驱动中心转杆转动,所述中心转杆上还设有用于提升催化剂填料的螺旋叶片;所述CHG反应器的外壳外壁与各个填料网板位置对应处的上部设有导料接口,所述填料导管上设有与各个导料接口拆卸连接的支口与其对接,填料导管上顶面、下底面分别设有加料口、出料口,所述加料口、出料口各设有一个密封仓门。通过上述结构设计,利用多组填料网板对催化剂填料进行分隔隔层,同时利用填料输送柱进行从下到上带动输送的作用,可以使CHG反应器内催化剂填料从下层的填料网板至上层的填料网板循环运动,并通过填料导管的作用配合,提高各个深度催化剂填料的利用率,增强催化剂填料的使用效果,进而进一步增强高浓有机废水在催化剂的作用处理效率及效果。
进一步地,所述平层填料网板上还设有用于放置热电偶的热电偶套管孔,所述填料输送柱的螺旋叶片上等间距设有多个网孔挡板。通过在螺旋叶片上设置网孔挡板可以进一步提高填料输送柱的作用效果,进一步提高结构的输送效率。
作为本发明的一种技术方案,所述传动组件为驱动电机,所述驱动电机设置在所述CHG反应器的外壳上顶面,其通过输出轴与转动块连接。通过驱动电机的设置,可以有效的为循环填料支架提供动能驱动,但其能耗相对会较高。
作为本发明的另一种技术方案,所述传动组件为布水装置及转动杆,所述布水装置包括布水盘,所述布水盘内部中空,且分为中心盘结构、位于中心盘结构圆周处的布水环结构;布水盘的中心盘结构下底面中心设有转动杆与转动块连接,且布水盘内设有转动轮与所述转动杆连接,所述转动轮圆周处周向设有多个与布水环大小匹配的转动叶,所述转动叶后方的转动轮上设有用于导流增强转动叶转动的挡环,所述布水环结构下底面设有交错分布的出水孔;所述中心盘结构的下底面环形分布有多个出水转动头,所述出水转动头包括转动管,所述转动管上下两端分别设有转动齿轮、出水头,转动管中上部与中心盘结构的下底面通过轴套连接,所述转动轮上与各环的出水转动头位置对应处均设有一个传动齿环与各个出水转动头的转动齿轮啮合。通过布水盘的结构设计,在环形布水管道的基础上设置了多组出水转动头,进一步提高了布水的均匀度,使高浓有机废水更加稳定均匀的落在催化剂填料表面,同时通过转动轮等结构的设置,可以有效利用高压进水泵泵入水流的动能,将其转化为驱动循环填料支架以及出水转动头转动的驱动力,相对于驱动电机而言,其能耗更低,大大的降低了处理过程的能耗。
本发明装置的工作原理为:
高浓有机废水通过过滤器、高压进水泵进入CHG反应器,通过布水装置将有机废水均匀布置在催化剂填料层,有机物在催化剂作用下分解,分解后的产物及水蒸气通过背压阀、两级冷凝换热器后燃烧或者进行储存,冷凝水回收利用或者直接排放,两级冷却换热器所用冷却水为液体状进料,在气液交换过程中将进料加热,回收热能,加热后的料液进入废水暂存装置;
循环填料支架的工作方法为:当转动块受到传动组件的驱动,其带动中心转杆转动,进而通过螺旋叶片转动带动底层填料网板、中层填料网板的催化剂填料向上运动至顶层填料网板,填料超过顶层填料网板上方的导料接口后,其沿着支口进入填料导管并下落至各个中层填料网板、底层填料网板上,然后随着填料网板的坡度向料孔处聚集,如此反复,实现催化剂填料的上下调整翻动;
当需要进行补充催化剂填料时,只需要通过填料导管上端的加料口加入催化剂填料,随着循环填料支架的作用即可将催化剂填料带入到CHG反应器内,当需要更换催化剂填料时,首先将填料导管下端的出料口的密封仓门打开,通过循环填料支架的作用排出绝大部分使用过催化剂填料,然后关闭出料口,随后如上述补充催化剂填料时操作方法相同,对其补充新的催化剂填料;
传动组件的工作方法:
驱动电机在通过控制开关外接市电下进行启动,通过其输出轴带动转动块转动以驱动循环填料支架;
布水盘的进水口流入经过高压进水泵泵入的高浓度有机废水后,其受到挡环的主要阻挡后其水流沿着布水环结构流动,其水流动能推动各个转动叶使其驱动转动轮转动,从而通过转动杆带动转动块转动以驱动循环填料支架;转动期间,转动轮驱动各个传动齿环转动,进而通过转动齿轮与传动齿环的啮合传动带动各个出水转动头转动,从而通过出水头上圆周方向设置的小孔旋转出水。
本发明的有益效果是:
(1)采用本发明的装置,高浓度有机废水在催化剂的作用下可在较低的温度下快速转化为清洁能源或无害气体,大大降低了处理过程的能耗,使高浓度有机废水的处理更加节能环保。
(2)本发明的布水装置采用环状布水的方式,环状设计能保证水压均匀、稳定;同时设置两排布水孔,布水孔经为6~10mm,孔间距100~150mm,布水孔交叉布置,使得高浓有机废水稳定均匀滴落在填料表面。
(3)本发明反应器中内部填料由热电偶套管与催化剂填料组成,采用模块化形式整体安装,有利于反应器的安装与检修。
(4)本发明通过两级热交换器将反应器产生气体携带的热量用于加热高浓有机废水原水,回收了部分热量,同时降低了气体因过热带来的安全风险。
(5)本发明设计的循环填料支架,利用多组填料网板对催化剂填料进行分隔隔层,同时利用填料输送柱进行从下到上带动输送的作用,可以使CHG反应器内催化剂填料从下层至上层循环运动,提高各个深度催化剂填料的利用率,增强催化剂填料的使用效果,进而进一步增强高浓有机废水在催化剂的作用处理效率及效果。
(6)本发明设计的布水盘,进一步提高了布水的均匀度,使高浓有机废水更加稳定均匀的落在催化剂填料表面,同时通过转动轮等结构的设置,可以有效利用高压进水泵泵入水流的动能,将其转化为驱动循环填料支架以及出水转动头转动的驱动力,相对于驱动电机而言,其能耗更低,大大的降低了处理过程的能耗。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意图。
图2是本发明实施例1的布水装置结构俯视图。
图3是本发明图2的A-A处截面图。
图4是本发明实施例2的CHG反应器结构示意图。
图5是本发明实施例3的CHG反应器结构示意图。
图6是本发明图5的B-B处截面图。
图7是本发明图6的C-C处截面图。
图8是本发明中层填料网板的结构示意图。
图9是本发明螺旋叶片的局部结构示意图。
图10是本发明布水盘的整体结构示意图。
图11是本发明图10的D-D处截面图。
图12是本发明图10的E处结构放大图。
其中,1-CHG反应器、11-外壳、12-热电偶、13-进料口、14-出气口、15-导料接口、2-废水暂存罐、21-进液口、22-出液口、3-冷凝换热器、4-环形布水管道、41-布水孔、5-哈氏合金填料支架、6-循环填料支架、61-填料网板、611-顶层填料网板、612-中层填料网板、613-底层填料网板、614-通孔、615-环形卡槽、616-嵌槽、617-热电偶套管孔、62-填料输送柱、621-柱体、622-中心转杆、623-料孔、624-螺旋叶片、625-网孔挡板、63-填料导管、631-支口、632-加料口、633-出料口、64-卡环、65-转动块、7-传动组件、71-驱动电机、72-布水盘、721-中心盘结构、722-布水环结构、73-转动杆、74-转动轮、741-转动叶、742-挡环、743-传动齿环、75-出水孔、76-出水转动头、761-转动管、762-转动齿轮、763-出水头。
具体实施方式
实施例1
如图1所示,一种催化水热气化处理高浓有机废水装置,主要包括CHG反应器1、废水暂存罐2、冷凝换热器3;CHG反应器1主要包括外壳11、热电偶12、布水装置、填料支架,外壳11上分别设有进料口13、出气口14,填料支架用于支撑催化剂填料并设置在外壳11内,布水装置设置在催化剂填料上方的外壳11内,热电偶12插设在外壳11侧壁并延伸至催化剂填料内;冷凝换热器3通过背压阀及管道与出气口14连通,废水暂存罐2的进液口21通过高压进料泵及管道与冷凝换热器3连接,其出液口22通过高压进料泵及管道与进料口13连接。废水暂存罐2与CHG反应器1之间的管道上还设有止回阀、进料阀;热电偶12设有两组,且分别设置CHG反应器1两侧外壁上部、下部。热电偶12设置两组可以提高对CHG反应器1内催化剂填料的温度监控。冷凝换热器3设有两组并串联。通过保管管材的选用,可以降低热量损耗,进而提高本装置系统内热量的回收利用。上述装置采用CHG反应器1、废水暂存罐2、冷凝换热器3的组合连接,利用布水装置和填料支架的作用,并配合催化剂填料进行高浓有机废水的处理,可在较低的温度下快速转化为清洁能源或无害气体,大大降低了处理过程的能耗,是一个变废为宝的过程。
其中,如图2和3所示,布水装置具体为环形布水管道4,其环形布水管道4上设有两排布水孔41,各个布水孔41交叉布置,其中,布水孔41孔径为6~10mm,布水孔41间距100~150mm。环形布水管道4通过环状设计,能够保证水压均匀、稳定,同时设置两排布水孔,布水孔经为6~10mm,孔间距100~150mm,布水孔交叉布置,使得高浓有机废水稳定均匀滴落在填料表面;CHG反应器1、冷凝换热器3、废水暂存罐2之间的管道均选用铭朗保温材料有限公司所生产的保温管材,填料支架具体为设置在外壳11内下部的哈氏合金填料支架5,其型号为江苏复兴38#拼装式哈氏合金填料支架。
上述装置的工作原理为:
高浓有机废水通过过滤器、高压进水泵进入CHG反应器1,通过布水装置将有机废水均匀布置在催化剂填料层,有机物在催化剂作用下分解,分解后的产物及水蒸气通过背压阀、两级冷凝换热器3后燃烧或者进行储存,冷凝水回收利用或者直接排放,两级冷却换热器3所用冷却水为液体状进料,在气液交换过程中将进料加热,回收热能,加热后的料液进入废水暂存装置2。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于填料支架的不同,如图4、6、7所示,填料支架具体为循环填料支架6,其包括填料网板61、填料输送柱62、填料导管63;填料网板61设有多层且等间距设置在外壳11内,其中包括截面呈锥形的顶层填料网板611、截面呈倒锥形的中层填料网板612和底层填料网板613,如图4、8所示,顶层填料网板611、中层填料网板612的中心处各设有一个用于放置填料输送柱62的通孔614,顶层填料网板611、平层填料网板612圆周侧壁与外壳11内壁开拆卸连接,通孔614处设有截面呈U型的环形卡槽615,用于与配设嵌套在填料输送柱62的卡环64匹配对接,底层填料网板613中心处设有一个用于卡接填料输送柱62的嵌槽616;如图4或5所示,填料输送柱62包括柱体621、中心转杆622,柱体621与各个填料网板61对应位置处的上部侧壁周向设有多个料孔623,中心转杆622设置在柱体621内轴心处,柱体621上表面还设有与传动组件7连接的转动块65,传动组件7用于驱动中心转杆622转动,中心转杆622上还设有用于提升催化剂填料的螺旋叶片624;CHG反应器1的外壳11外壁与各个填料网板61位置对应处的上部设有导料接口15,填料导管63上设有与各个导料接口15拆卸连接的支口631与其对接,填料导管63上顶面、下底面分别设有加料口632、出料口633,加料口632、出料口633各设有一个密封仓门。通过上述结构设计,利用多组填料网板61对催化剂填料进行分隔隔层,同时利用填料输送柱62进行从下到上带动输送的作用,可以使CHG反应器1内催化剂填料从下层的填料网板61至上层的填料网板61循环运动,并通过填料导管63的作用配合,提高各个深度催化剂填料的利用率,增强催化剂填料的使用效果,进而进一步增强高浓有机废水在催化剂的作用处理效率及效果。
如图8所示,平层填料网板612上还设有用于放置热电偶12的热电偶套管孔617,如图9所示,填料输送柱62的螺旋叶片624上等间距设有多个网孔挡板625。通过在螺旋叶片624上设置网孔挡板625可以进一步提高填料输送柱62的作用效果,进一步提高结构的输送效率。如图4所示,传动组件7为驱动电机71,驱动电机71设置在CHG反应器1的外壳11上顶面,其通过输出轴与转动块65连接。通过驱动电机71的设置,可以有效的为循环填料支架6提供动能驱动,但其能耗相对会较高;
上述装置的工作方法为:循环填料支架6的工作方法为:当转动块65受到传动组件7的驱动,其带动中心转杆622转动,进而通过螺旋叶片624转动带动底层填料网板613、中层填料网板612的催化剂填料向上运动至顶层填料网板611,填料超过顶层填料网板611上方的导料接口15后,其沿着支口631进入填料导管63并下落至各个中层填料网板612、底层填料网板613上,然后随着填料网板61的坡度向料孔623处聚集,如此反复,实现催化剂填料的上下调整翻动;
当需要进行补充催化剂填料时,只需要通过填料导管63上端的加料口632加入催化剂填料,随着循环填料支架6的作用即可将催化剂填料带入到CHG反应器1内,当需要更换催化剂填料时,首先将填料导管63下端的出料口633的密封仓门打开,通过循环填料支架6的作用排出绝大部分使用过催化剂填料,然后关闭出料口633,随后如上述补充催化剂填料时操作方法相同,对其补充新的催化剂填料;
上述传动组件7的工作方法:驱动电机71在通过控制开关外接市电下进行启动,通过其输出轴带动转动块65转动以驱动循环填料支架6。
实施例3
本实施例与实施例2基本相同,与其不同之处在于,传动组件7的不同,如图10-12所示,传动组件7为布水装置及转动杆73,布水装置包括布水盘72,布水盘72内部中空,且分为中心盘结构721、位于中心盘结构圆周处的布水环结构722;布水盘72的中心盘结构721下底面中心设有转动杆73与转动块65连接,且布水盘72内设有转动轮74与转动杆73连接,转动轮74圆周处周向设有多个与布水环大小匹配的转动叶741,转动叶741后方的转动轮74上设有用于导流增强转动叶741转动的挡环742,布水环72结构下底面设有交错分布的出水孔75;中心盘结构721的下底面环形分布有多个出水转动头76,出水转动头76包括转动管761,转动管761上下两端分别设有转动齿轮762、出水头763,转动管761中上部与中心盘结构721的下底面通过轴套连接,转动轮74上与各环的出水转动头76位置对应处均设有一个传动齿环743与各个出水转动头76的转动齿轮762啮合。通过布水盘72的结构设计,在环形布水管道4的基础上设置了多组出水转动头76,进一步提高了布水的均匀度,使高浓有机废水更加稳定均匀的落在催化剂填料表面,同时通过转动轮74等结构的设置,可以有效利用高压进水泵泵入水流的动能,将其转化为驱动循环填料支架6以及出水转动头76转动的驱动力,相对于驱动电机71而言,其能耗更低,大大的降低了处理过程的能耗。
上述传动装置7的工作方法为:布水盘72的进水口流入经过高压进水泵泵入的高浓度有机废水后,其受到挡环742的主要阻挡后其水流沿着布水环结构722流动,其水流动能推动各个转动叶741使其驱动转动轮74转动,从而通过转动杆73带动转动块65转动以驱动循环填料支架6;转动期间,转动轮74驱动各个传动齿环743转动,进而通过转动齿轮762与传动齿环743的啮合传动带动各个出水转动头76转动,从而通过出水头763上圆周方向设置的小孔旋转出水。
上述实施例1-3CHG反应器1内填装的催化剂填料参数为:
1、型号:HT系列;
2、组分:
40~60%NiO、30~50%Al2O3、0.1~2%SiO2、0.1~1%ZnO、0.1~0.5%CuO:、0.01~0.1%Fe2O3、0.01~0.1%CaO;
3、物化参数:
比表面积100~500m2/g,孔体积0.2~1cm3/g,径向平均抗压强度≥200N/cm。
实验例
选取本市某厂所排放的高浓有机废水,测定其COD含量约为85000mg/L,作为实验样本废水,催化剂填料组分配比为:57.1%NiO、41.2%Al2O3、0.52%SiO2、0.439%ZnO、0.188%CuO:、0.0655%Fe2O3、0.0627%CaO;针对COD含量在20000~100000mg/L之间的高浓有机废水进行废水处理,以生成CH4、H2、CO2等,从而达到COD含量削减的目的;
实验一:选取20t实验样本废水并均分为4组试验样本,分别采用实施例1-3以及传统燃烧法进行高浓有机废水的处理,其实验例1-3中CHG反应器1内均填装上述催化剂填料,依次记作实验例1-4,计算COD去除率以及粗估各实验例处理能耗,结果如下表1所示:
表1各实验例COD去除率及其能耗级别
COD去除率 能耗级别
实验例1 94.0% I级
实验例2 97.5% III级
实验例3 98.9% II级
实验例4 89.3% V级
注:能耗等级由低到高分为I级、II级、III级、IV级、V级。
实验结论:
1)对比实验例1和实验例2,其采用了不同的填料支架,但由于实验例2增设了驱动电机71,造成了能耗有所增加,但同时通过循环填料支架6的作用,提高了COD的去除率,实验例1虽然去除率略低于实验例2,但其能耗更低,实验例2虽然去除率略高于实验例1,但其能耗相对较高,因此,在实际使用中可以根据需求相应选择。
2)对比实验例1和实验例3,其采用了不同的填料支架,由于利用布水盘72作用驱动循环填料支架6,相应的增加了高压进水泵的功耗,因此其能耗略高于实验例1,但是其COD去除率高于实验例1,因此综合使用效果及能耗来看,实验例3的处理性能更优。
3)对比实验例2和实验例3,其采用了不同的传动装置7,由于实验例2和实验例3均采用了循环填料支架6,其COD去除率差别不大,与其细微差别主要是由于布水盘72的布水效果更优于环形布水管道4,但其能耗差别较大,由于布水盘72的结构设计,避免了增设驱动电机71,所以能耗更低,因此综合使用效果及能耗来看,实验例3的处理性能更优。
4)对比实验例1和实验例4,其采用了不同的处理方法,由于实验例4燃烧法能耗与实验例1能耗相差巨大,并且其COD去除率也低于实验例1,因此,实验例1的处理性能更优。

Claims (9)

1.一种催化水热气化处理高浓有机废水装置,其特征在于,主要包括CHG反应器(1)、废水暂存罐(2)、冷凝换热器(3);
所述CHG反应器(1)主要包括外壳(11)、热电偶(12)、布水装置、填料支架,所述外壳(11)上分别设有进料口(13)、出气口(14),所述填料支架用于支撑催化剂填料并设置在外壳(11)内,所述布水装置设置催化剂填料上方的外壳(11)内,所述热电偶(12)插设在外壳(11)侧壁并延伸至催化剂填料内;
所述冷凝换热器(3)通过背压阀及管道与所述出气口(14)连通,所述废水暂存罐(2)的进液口(21)通过高压进料泵及管道与冷凝换热器(3)连接,其出液口(22)通过高压进料泵及管道与所述进料口(13)连接。
2.如权利要求1所述的一种催化水热气化处理高浓有机废水装置,其特征在于,所述废水暂存罐(2)与所述CHG反应器(1)之间的管道上还设有止回阀、进料阀;所述热电偶(12)设有两组,且分别设置CHG反应器(1)两侧外壁上部、下部。
3.如权利要求1所述的一种催化水热气化处理高浓有机废水装置,其特征在于,所述布水装置具体为环形布水管道(4),其环形布水管道(4)上设有两排布水孔(41),所述各个布水孔(41)交叉布置,其中,布水孔(41)孔径为6~10mm,布水孔(41)间距100~150mm。
4.如权利要求1所述的一种催化水热气化处理高浓有机废水装置,其特征在于,所述填料支架具体为设置在外壳(11)内下部的哈氏合金填料支架(5)。
5.如权利要求1所述的一种催化水热气化处理高浓有机废水装置,其特征在于,所述填料支架具体为循环填料支架(6),其包括填料网板(61)、填料输送柱(62)、填料导管(63);
所述填料网板(61)设有多层且等间距设置在外壳(11)内,其中包括截面呈锥形的顶层填料网板(611)、截面呈倒锥形的中层填料网板(612)和底层填料网板(613),所述顶层填料网板(611)、中层填料网板(612)的中心处各设有一个用于放置填料输送柱(62)的通孔(614),顶层填料网板(611)、平层填料网板(612)圆周侧壁与外壳(11)内壁开拆卸连接,所述通孔(614)处设有截面呈U型的环形卡槽(615),用于与配设嵌套在填料输送柱(62)的卡环(64)匹配对接,所述底层填料网板(613)中心处设有一个用于卡接填料输送柱(62)的嵌槽(616);
所述填料输送柱(62)包括柱体(621)、中心转杆(622),所述柱体(621)与各个填料网板(61)对应位置处的上部侧壁周向设有多个料孔(623),所述中心转杆(622)设置在柱体(621)内轴心处,所述柱体(621)上表面还设有与传动组件(7)连接的转动块(65),所述传动组件(7)用于驱动中心转杆(622)转动,所述中心转杆(622)上还设有用于提升催化剂填料的螺旋叶片(624);
所述CHG反应器(1)的外壳(11)外壁与各个填料网板(61)位置对应处的上部设有导料接口(15),所述填料导管(63)上设有与各个导料接口(15)拆卸连接的支口(631)与其对接,填料导管(63)上顶面、下底面分别设有加料口(632)、出料口(633),所述加料口(632)、出料口(633)各设有一个密封仓门。
6.如权利要求5所述的一种催化水热气化处理高浓有机废水装置,其特征在于,所述平层填料网板(612)上还设有用于放置热电偶(12)的热电偶套管孔(617),所述填料输送柱(62)的螺旋叶片(624)上等间距设有多个网孔挡板(625)。
7.如权利要求5所述的一种催化水热气化处理高浓有机废水装置,其特征在于,所述传动组件(7)为驱动电机(71),所述驱动电机(71)设置在所述CHG反应器(1)的外壳(11)上顶面,其通过输出轴与转动块(65)连接。
8.如权利要求5所述的一种催化水热气化处理高浓有机废水装置,其特征在于,所述传动组件(7)为布水装置及转动杆(73),所述布水装置包括布水盘(72),所述布水盘(72)内部中空,且分为中心盘结构(721)、位于中心盘结构圆周处的布水环结构(722);
布水盘(72)的中心盘结构(721)下底面中心设有转动杆(73)与转动块(65)连接,且布水盘(72)内设有转动轮(74)与所述转动杆(73)连接,所述转动轮(74)圆周处周向设有多个与布水环大小匹配的转动叶(741),所述转动叶(741)后方的转动轮(74)上设有用于导流增强转动叶(741)转动的挡环(742),
所述布水环(72)结构下底面设有交错分布的出水孔(75);所述中心盘结构(721)的下底面环形分布有多个出水转动头(76),所述出水转动头(76)包括转动管(761),所述转动管(761)上下两端分别设有转动齿轮(762)、出水头(763),转动管(761)中上部与中心盘结构(721)的下底面通过轴套连接,所述转动轮(74)上与各环的出水转动头(76)位置对应处均设有一个传动齿环(743)与各个出水转动头(76)的转动齿轮(762)啮合。
9.如权利要求1所述的一种催化水热气化处理高浓有机废水装置,其特征在于,所述冷凝换热器(3)设有两组并串联;所述CHG反应器(1)、冷凝换热器(3)、废水暂存罐(2)之间的管道均采用具有保温功能的管材。
CN202010240714.5A 2020-03-31 2020-03-31 一种催化水热气化处理高浓有机废水装置 Active CN111362336B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010240714.5A CN111362336B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 一种催化水热气化处理高浓有机废水装置
US17/207,666 US11597659B2 (en) 2020-03-31 2021-03-20 Device for treating high-concentration organic wastewater by catalytic hydrothermal gasification

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010240714.5A CN111362336B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 一种催化水热气化处理高浓有机废水装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111362336A true CN111362336A (zh) 2020-07-03
CN111362336B CN111362336B (zh) 2021-02-26

Family

ID=71202934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010240714.5A Active CN111362336B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 一种催化水热气化处理高浓有机废水装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11597659B2 (zh)
CN (1) CN111362336B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112079513A (zh) * 2020-09-25 2020-12-15 南京大学 一种含吡啶杂环类化合物的废水处理系统及其工艺
CN112159037A (zh) * 2020-09-25 2021-01-01 南京大学 一种呔哔克高浓度有机废水的预处理装置
CN114436390A (zh) * 2022-01-14 2022-05-06 南京大学 一种臭氧催化氧化反应器及其在粘胶纤维废水处理中应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003013077A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Toshiba Corp 有機化合物の処理方法
CN2646124Y (zh) * 2003-09-06 2004-10-06 王惠生 一种多环形布水器
JP2008207135A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 National Univ Corp Shizuoka Univ 水熱酸化分解処理装置
JP2012214634A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Osaka Gas Co Ltd 水熱ガス化反応器
CN104628059A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 总装备部工程设计研究总院 连续式超临界水气化偏二甲肼废液的装置
CN104628062A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 西安交通大学 超临界水气化偏二甲肼废液的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108059232B (zh) * 2017-11-09 2020-05-19 大连大学 一种净化废水的方法
CN110885162A (zh) * 2019-10-25 2020-03-17 杭州深瑞水务有限公司 一种垃圾渗滤液零回灌处理工艺
CN113244738B (zh) * 2021-05-08 2024-03-19 洛阳中硅高科技有限公司 吸附装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003013077A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Toshiba Corp 有機化合物の処理方法
CN2646124Y (zh) * 2003-09-06 2004-10-06 王惠生 一种多环形布水器
JP2008207135A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 National Univ Corp Shizuoka Univ 水熱酸化分解処理装置
JP2012214634A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Osaka Gas Co Ltd 水熱ガス化反応器
CN104628059A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 总装备部工程设计研究总院 连续式超临界水气化偏二甲肼废液的装置
CN104628062A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 西安交通大学 超临界水气化偏二甲肼废液的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112079513A (zh) * 2020-09-25 2020-12-15 南京大学 一种含吡啶杂环类化合物的废水处理系统及其工艺
CN112159037A (zh) * 2020-09-25 2021-01-01 南京大学 一种呔哔克高浓度有机废水的预处理装置
CN112159037B (zh) * 2020-09-25 2021-08-24 南京大学 一种呔哔克高浓度有机废水的预处理装置
CN112079513B (zh) * 2020-09-25 2021-11-23 南京大学 一种含吡啶杂环类化合物的废水处理系统及其工艺
CN114436390A (zh) * 2022-01-14 2022-05-06 南京大学 一种臭氧催化氧化反应器及其在粘胶纤维废水处理中应用
CN114436390B (zh) * 2022-01-14 2022-12-09 南京大学 一种臭氧催化氧化反应器及其在粘胶纤维废水处理中应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN111362336B (zh) 2021-02-26
US11597659B2 (en) 2023-03-07
US20210300787A1 (en) 2021-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111362336B (zh) 一种催化水热气化处理高浓有机废水装置
CN102660447B (zh) 酿酒废料综合处理与资源回收利用方法
CN202080917U (zh) 一种循环闭环式氨氮吹脱系统
CN102626590B (zh) 一种低浓度有机可燃气体催化氧化装置及热量利用系统
CN108128835B (zh) 活性炭污水处理系统以及利用该系统的污水处理方法
CN212532883U (zh) 一种集气化和除焦油于一体的生物质气化炉
CN112221343A (zh) 医药化工废水及有机废气脱附冷却联合生物净化处理方法
CN111715063A (zh) 一种基于VOCs生物法的工业有害废气处理装置
CN206587574U (zh) 一种废气处理装置
CN209752529U (zh) 一种有机废气回收利用装置
CN110743483A (zh) 一种高效节能苯甲酸氧化装置
CN110479038A (zh) 一种适用于煤化工的废气处理系统及处理方法
CN108114593B (zh) 采用吸收-降解分段式生物反应装置处理有机废气的方法
CN207413049U (zh) 一种工业锅炉用环保节能设备
CN204523759U (zh) 一种有机污染土壤多级热脱附修复系统
CN115554804A (zh) 一种管道生产车间的空气调节系统
CN110743356A (zh) 一种含液危化品废气净化方法
CN207016554U (zh) 一种畜牧污水处理专用厌氧反应器
CN202643669U (zh) 卧式软化蒸炒锅
CN210584416U (zh) 废气处理装置
CN107986578A (zh) 一种pta污水处理的沼气制氢循环系统及工艺
CN113069878A (zh) 侧向流动的VOCs吸附再生单元、装置及系统
CN113181741A (zh) 径向吸附固定床VOCs吸附再生单元及系统
CN202169139U (zh) 一种低浓度有机可燃气体催化氧化装置及热量利用系统
CN208038241U (zh) 一种pta污水处理的沼气制氢循环系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant