CN111362394B

CN111362394B - 一种大小气泡分形分布的废碱液高效氧化的装置和方法

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Publication number: CN111362394B
Application number: CN202010126780.XA
Authority: CN
Inventors: 杨强; 许萧; 王磊; 王俊杰; 王威; 刘懿谦; 武世汉
Original assignee: Shanghai Misu Environmental Protection Technology Co ltd; East China University of Science and Technology
Current assignee: Shanghai Misu Environmental Protection Technology Co ltd; East China University of Science and Technology
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2022-08-05
Anticipated expiration: 2040-02-28
Also published as: CN111362394A

Abstract

本发明提供一种大小气泡分形分布的废碱液高效氧化的装置，包括外筒，外筒的内部设有第一隔板，第一隔板上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第一猝发器，外筒的底部设有液相进口，第一猝发器下方设有将气相进行分布的第一气体分布装置，外筒的侧面设有第一气相进口连通第一气体分布装置，外筒的上部设有出料口。本发明还提供了利用上述的装置进行废碱液氧化的方法。本发明所有设备部件均为大尺寸通道，且为静部件，无流动死区，避免潜在的大量结垢沉积。以废碱液和压缩空气是动能来源，且隔板上部腔体的水是连续相流体，使得装置温度更加均匀。本发明的设备大大提高氧利用率和整个装置的氧传质速率，装置横截面温度更加均匀。

Description

一种大小气泡分形分布的废碱液高效氧化的装置和方法

技术领域

本发明属于废液处理技术领域，具体涉及一种大小气泡分形分布的废碱液高效氧化的装置和方法。

背景技术

废碱液主要含有硫化物、碳酸钠、氢氧化钠和难降解有机物，具有强烈的恶臭、强碱性和较大的毒性。这种碱液无法直接排入污水处理厂，同时空气污染严重。

目前国内外废碱液处理技术包括吸附法、溶解萃取法、化学沉淀法、化学氧化法、复合催化氧化法以及空气氧化法。吸附法，利用毛细多孔物质(如活性炭、磺化煤、树脂等)吸附废碱液中有毒有害污染物，去除色度、臭味及水中有机污染物等有害物质。饱和吸附介质需要进一步再生处理以循环利用。溶剂萃取法，将废碱液与溶剂混合，萃取其中的污染物，对液相萃取剂进一步再生处理，以循环利用。其中，使用超临界溶剂(如二氧化碳)萃取成为一个研究重点，但是仍然无法避免二次污染。化学沉淀法。利用碱液与氧化锌、氧化铜、三氯化铁反应生成沉淀脱除硫化物，沉淀物通过熔烧再生成为氧化锌、氧化铜、氧化铁，从而实现溶液循环利用。但是熔烧过程会产生二次污染。化学氧化法，利用过氧化氢、高锰酸钾等氧化剂，将有毒物质氧化成无毒或者低毒物质。此方法氧化剂无法回收利用，可以处理难降解废碱液，但是运行费用普遍偏高。复合催化氧化法，使用高级氧化组合技术，如Fenton、臭氧生物活性炭、臭氧过氧化氢、紫外光等，特别适用于难降解或者一般化学氧化难以处理的废水，此方法可以节省部分氧化剂成本，但是难以实现工程放大应用。

废碱液湿式氧化工艺可将硫化物和卤代物被氧化成相应的无机硫化物和卤化物，有机氮被氧化为NH₃、NO₃、N₂，并且反应过程中没有NOx、SO₂、HCl、CO等有害物质产生，二次污染较小。

(1)湿式氧化过程硫化物转化

硫化钠

Na₂S+2O₂→Na₂SO₄

二硫化钠

NaHS+2O₂→NaHSO₄

NaHSO₄+NaOH→Na₂SO₄+H₂O

NaHS+2O₂+NaOH→Na₂SO₄+H₂O

硫醇

NaRS+32O₂→NaSO₃R(磺酸钠)

NaSCH₃+3O₂+2NaOH→NaCOOH+Na₂SO₄+2H₂O

NaSCH₃+3.5O₂+3NaOH→NaCO₃+Na₂SO₄+3H₂O

硫代硫酸盐

Na₂S₂O₃+2O₂+2NaOH→2Na₂SO₄+H₂O

(2)湿式氧化过程有机成分转化

油酸

[-CH-CH-]+0.5O₂+H₂O→HOOC-CH₃

HOOC-CH₃+NaOH→NaOOC-CH₃+H₂O

[-CH＝CH-]+0.5O₂+NaOH→NaOOC-CH₃

[-CH＝CH-]+2.5O₂+4NaOH→2Na₂CO₄+3H₂O

烃

R-H+O₂→HOOC-R'

HOOC-R'+NaOH→NaOOC-R'+H₂O

R-H+O₂+NaOH→NaOOC-R'+H₂O

酚

NaOC₆H₅+O₂+3H₂O→NaOOC-CH₃+HOOC-CH₃

2HOOC-CH₃+2NaOH→2NaOOC-CH₃+2H₂O

NaOC₆H₅+O₂+H₂O+2NaOH→3NaOOC-CH₃

NaOC₆H₅+7O₂+11NaOH→6Na₂CO₃+8H₂O

NaOC₆H₅+4O₂+5NaOH→6NaOOCH+2H₂O

废碱氧化反应是典型的气液相反应，传质过程是该反应的速控步骤。传质过程是气相反应物(氧气)从气液界面输送到液相主体，在现有粗犷式曝气设备使用中，空气大量溢出，未充分溶解在废碱液中，存在溶氧稳定性不足、脱硫氧化性不足等问题，尤其是各价态无机盐硫化物氧化效率各不相同，有机污染物无法氧化，导致氧化效率严重不足。硫化物或者有机物浓度超标时，不能及时去除这些物质，出口COD和油含量极易超标。

以硫化物氧化过程为例，

2Na₂S+2O₂+H₂O＝Na₂S₂O₃+2NaOH

Na₂S₂O₃+2O₂+2NaOH＝2Na₂SO₄+H₂O

Na₂S转化为Na₂S₂O₃的氧化还原点位差为-0.79eV(电子伏特)

Na₂S₂O₃转化Na₂SO₄为的氧化还原点位差为-1.51eV(电子伏特)

表明由S^2-转化为S²⁺比较容易，由S^2-转化为S⁶⁺比较困难，在传统曝气氧化反应器中，硫化钠转化至硫酸钠的转化率不足25％。

氧的有效利用率与反应速度成正比，通常反应耗氧量是水中饱和溶氧量的3000多倍，必须提高氧气在气液相之间的传质通量。提高传质通量包括两个方面，一个是提高传质速率，即通常所述的强化气液传质；另一个是提高传质时间，但是液体停留时间长，会使温度和压力难以控制，甚至出现飞温现象，碱液外送颜色变深。因此，强化传质速率成为废碱液氧化装置的核心技术之一。

现有强化传质以提高氧化效率的技术通常包括以下几种手段：

使用曝气盘将正压空气注入，曝气盘耦合安装均匀锯齿状切割部件，进行均匀曝气，但是气泡尺寸仍然过大，传质效率不足。废碱液曝气催化氧化过程中，硫化钠转化为Na₂S₂O₃的转化率为67％～80％，但是转化为Na₂SO₄的效率只有20％。

采用溶气泵进行充气反应，气泡尺寸极小，增加了气液传质面积。但是由于溶气泵的进气量太少，气体体积分数无法提高，经实验验证，溶气泵提高氧气传质从而提高氧化效率的方法和思路不正确。

采用纯氧曝气氧化，常温常压下纯氧气在水中的溶解度只有42mg/L，大量氧气逃逸，不仅成本过高，而且大大加剧了有机物与纯氧的爆炸风险，提高进气氧含量无法满足安全运行的要求。

采用微孔曝气催化氧化，使用20微米孔道的曝气头，气泡尺寸控制小于1mm，但是微孔曝气的总进气量很小，而反应需要消耗氧气320kg/h，如果氧气有效利用有50％，则需要600kg/h的氧气进料量，约2000m³/h气体流量，计算需要上万个微孔曝气头，成本和装置空间无法实现。另外，微孔曝气头一旦有几个大孔出现，则气体都从大孔冒出。微孔极易堵塞，必须在气液进料处设置超滤设备，一旦堵塞，整个反应装置必须紧急停工。

气液传质体系以提升液相一侧传质系数和提升总传质面积为初衷。气泡初始尺度和液相湍动程度是两个影响气液传质的重要参数。液相一侧传质系数与液相湍动能有关，并且存在极大值。气泡诱导的液体湍动(bubble induced turbulence)已经被国内外学者详细的研究，较大气泡可以导致更剧烈的液体漩涡，而湍动界面更有利于提高气液传质效率，在高湍动界面条件下，液相一侧表面更新速率得到提升。

理想状态是微细气泡藏身于较大气泡周围，较小气泡提供界面面积，较大气泡诱导液体促进湍动传质。

为了明确大小气泡的比例调控原则，使用气泡分形维数进行数学描述。并以分形维数为主控参数进行废碱氧化装置的设计准则。

发明内容

关于现有技术的湿式氧化方法，在无氧气消耗的水相中，单纯的微细气泡(1～100微米)具有停留时间长、泡内分压高等优势，确实具有很好的充氧速度，但是单纯的微细气泡在水中的体积分数通常不足1％，无法满足氧化耗氧所需的储氧量。

湿式氧化法氧化废碱中的硫化钠和有机物，基本符合一级反应动力学方程，并且属于快反应。氧化装置中的气液传质过程是该反应的速控步骤。希望通过在装置中更多地注入空气以提高装置内的储氧量，注入气体的气泡尺寸应该如何控制，成为影响氧传质的核心问题。

总传质系数

代表了传递过程的性能，其中K_L为液相一侧传质系数，a为气液传质界面面积。而液相一侧传质系数与液相湍动能E(k)有关，K_L＝f(E(k))，并且存在峰值。气泡诱导的液体湍动(bubble induced turbulence)已经被国内外学者详细的研究，较大气泡可以导致更剧烈的液体漩涡，而湍动界面更有利于提高气液传质效率，在高湍动界面条件下，液相一侧表面更新速率得到提升。

为了获得较高的总传质系数，装置内部理想状态是存在部分较小气泡，较小气泡提供较大的界面面积，另外存在一部分较大气泡，较大气泡诱导周围液体形成漩涡，进而提高液体微团接触传质界面的概率，加快气泡周围的液体更新，较大、较小气泡以一定比例的共存方法可以增大有效传质面积和提高液相传质系数，这一技术思路在生化曝气中的最优气泡群理论和油品加氢反应中最优多尺度氢气分布理论得到相互验证。

在气泡尺寸分布描述方面，气泡直径尺寸通常使用数值平均、索特平均、最大值、最小值进行描述，缺乏高度统一能够对气泡群进行数学描述的方法。在气泡位置分布描述方面，通常使用某一位置的含气率进行描述，无法进一步给出单元体积内的气泡详细信息。阻碍了装置优化和发展的进度。基于气泡分形原理预测气泡流体力学和传质性能成为一种可行的路线。如果装置内部气泡直径和气泡累积数量符合气泡尺度分形定律：

即认为装置内气泡存在尺寸分形特征，等号左边代表尺寸大于等于λ的气泡数量，装置内最大气泡尺寸为λ_max，D_f为分形维数。

以分形维数为主控参数进行废碱氧化装置的设计准则，本发明提供一种大小气泡分形分布的废碱液高效氧化的装置，包括外筒，所述外筒的内部设有第一隔板，所述第一隔板上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第一猝发器，所述外筒的底部设有液相进口，所述第一猝发器下方设有将气相进行分布的第一气体分布装置，所述外筒的侧面设有第一气相进口连通所述第一气体分布装置，所述第一气相进口和所述液相进口位于所述第一隔板下，所述外筒的上部设有出料口。

本发明进一步设置为，所述第一气体分布装置包括环管，所述环管上开有多个均匀分布的孔。

本发明进一步设置为，所述第一隔板上设有第二隔板，所述第二隔板上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第二猝发器。

本发明进一步设置为，所述第一隔板上方设有将气相进行分布的第二气体分布装置，所述外筒的侧面设有第二气相进口连通所述第二气体分布装置。

本发明进一步设置为，所述第二气体分布装置上方设有第二隔板，所述第二隔板上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第二猝发器；所述第二隔板上方设有将气相进行分布的第三气体分布装置，所述外筒的侧面设有第三气相进口连通所述第三气体分布装置，所述第三气体分布装置上方设有第三隔板，所述第三隔板上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第三猝发器。

本发明进一步设置为，所述第一隔板下部的所述外筒的腔体高度为0.4～3m，优选地在0.5～2m之间。

本发明进一步设置为，所述第一猝发器与所述第二猝发器之间的高度差为3～8m；所述第二猝发器与所述第三猝发器之间的高度差为2～5m。

本发明进一步设置为，所述第一猝发器包括筒体，所述筒体的底部连接有伸进所述筒体内部的柱状进液口，所述筒体的侧壁开有进气口，所述进液口的顶部为液体喷射口，所述筒体的上部内部设有喉管，所述液体喷射口正对所述喉管，所述喉管和所述筒体之间为环隙出口，所述喉管内设有气泡破碎叶片，所述气泡破碎叶片的顶部为中心出口。

本发明进一步设置为，所述第一猝发器包括筒体，所述筒体的底部固定有底板，所述底板上方的所述筒体上开有进液口，所述筒体的中部壁上固定有指向所述底板的进气管，所述进气管的端部固定有进气堵头，所述进气管上开有多个曝气微孔，所述筒体的顶部为出口；所述出口内固定有喉管，所述喉管的中间开有中间小两头大的贯通孔；所述喉管和所述进气管之间为混合腔。

本发明还提供了利用上述的装置进行废碱液氧化的方法，包括以下步骤：

a)将含有硫化物、有机物的废碱液泵送至液相进口，含氧空气进料至第一气相进口并在第一气体分布装置得到初分布，借助第一猝发器将液相和气相进行接触进入隔板上部腔体；

b)气相在隔板上部腔体呈现气泡群形态上升，气泡群的粒度数量分布具有分形特征，分形维数不低于0.5；

c)进行氧化反应之后，从出料口提取气相和液相。

本发明进一步设置为，所述外筒内的表观液速为0.001～0.04m/s，优选地在0.002～0.01m/s之间，工况液体粘度不超过100厘泊，优选地在0.03～20厘泊的工况液体粘度下运行。

本发明进一步设置为，单个所述第一猝发器的液相体积流量为0.1～7方/小时，优选地在0.5～3方/小时下运行。有利的是，猝发器内的流体速度较高，抑制了固体杂质的沉降和堵塞。

本发明进一步设置为，所述外筒内的表观气速为0.0001～0.3m/s优选地在0.01～0.1m/s之间运行。还可设置内筒，具有分形特征的气泡群在内筒上升，液相在内筒和外筒之间的环隙中循环流动。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所有设备部件均为大尺寸通道，且为静部件，装置内无流动死区，能避免氧化反应潜在的大量结垢沉积。

(2)本发明的氧化方法以废碱液和压缩空气是动能来源，且包含在隔板上部腔体的水是连续相流体，导致气液与隔板上部腔体已存在的液体混合，使得装置温度更加均匀。

(3)使用本发明的设备，绝大部分气体尺寸较小，避免了气体由于其密度相对于周围液体较低而快速向上上升。这种较小气泡延长了气体和液体之间的接触时间，并大大提高氧利用率。

(4)使用根据本发明的设备，一部分气体尺寸较大，在装置内形成局部湍动、整体平推流的气液流态。这种较大气泡促进了气液界面的更新，随着反应加深过程气泡氧分压不断降低，该方法使低分压氧气更容易传递到液相。

(5)相比较大气泡，本发明的装置内微细气泡的氧气更加快速地被消耗，所以第二猝发器、第三猝发器使得大小气泡内的氧浓度得到重新分配。提高整个装置氧传质速率。

(6)在表观气速小于0.1m/s条件下，增加第二猝发器和第二隔板，在第二猝发器周围增加了液相湍动，强化了适当程度的传质和换热，使装置横截面温度更加均匀。

附图说明

图1为废碱液氧化装置的结构示意图；

图2为带内筒的废碱液氧化装置的结构示意图；

图3为第一气体分布装置的结构示意图；

图4为模式1猝发器；

图5为模式2猝发器；

图6为带有第一猝发器、第二猝发器、第三猝发器的结构示意图；

图7为带有第一气体分布装置、第二气体分布装置的结构示意图；

图8为带有第一猝发器、第二猝发器的结构示意图。

其中，1、内筒；2、外筒；5、液相进口；6、出料口；

3、第一隔板；3’、第二隔板；3”、第三隔板；

4、第一气相进口；4’、第二气相进口；4”、第三气相进口；

7、第一猝发器；7’、第二猝发器；7”、第三猝发器；

7-1-1、环隙出口；7-1-2、气泡破碎叶片；7-1-3、喉管；7-1-4、底板；7-1-5、中心出口；7-1-6、进气口；7-1-7、液体喷射口；7-1-8、进液口；

7-5-1、出口；7-5-2、喉管；7-5-3、曝气微孔；7-5-4、进气堵头；7-5-5、混合腔；7-5-6、进气口；7-5-7、进液口；7-5-8、底板；

8、第一气体分布装置；8-1、环管；8-2、孔；8’、第二气体分布装置；8”、第三气体分布装置。

具体实施方式

本发明提供一种大小气泡分形分布的废碱液高效氧化的装置，参见图1，包括外筒2，外筒2的内部设有第一隔板3，第一隔板3上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第一猝发器7，第一猝发器7和隔板采用法兰或者焊接密封连接。外筒2的底部设有液相进口5，第一猝发器7下方设有将气相进行分布的第一气体分布装置8，外筒2的侧面设有第一气相进口4连通第一气体分布装置8，第一气相进口4和液相进口5位于第一隔板3下，第一气相进口4高于液相进口5便于分别进入气体和液体，外筒2的上部设有出料口6。

参见图2，可设置内筒1，具有分形特征的气泡群在内筒1上升，液相在内筒1和外筒2之间的环隙中循环流动。

参见图3，第一气体分布装置8包括环管8-1，环管8-1上开有多个均匀分布的孔8-2便于对气体进行均匀分布。

作为一个实施例，参见图8，第一隔板3上设有第二隔板3’，第二隔板3’上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第二猝发器7’。

作为另一个实施例，参见图7，第一隔板3上方设有将气相进行分布的第二气体分布装置8’，外筒2的侧面设有第二气相进口4’连通第二气体分布装置8’。

作为又一个实施例，参见图6，第二气体分布装置8’上方设有第二隔板3’，第二隔板3’上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第二猝发器7’；第二隔板3’上方设有将气相进行分布的第三气体分布装置8”，外筒2的侧面设有第三气相进口4”连通第三气体分布装置8”，第三气体分布装置8”上方设有第三隔板3”，第三隔板3”上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第三猝发器7”。

当表观气速大于0.1m/s时，第一猝发器7与第二猝发器7’之间的高度差优选在3～8m，第二猝发器7’与第三猝发器7”之间的高度差优选在2～5m。至少一个第二猝发器7’、第二猝发器7’和第三猝发器7”分别由第二隔板3’、第三隔板3”固定安装。

第一隔板3下部的外筒2的腔体高度为0.4～3m。第一猝发器7与第二猝发器7’之间的高度差为3～8m。第二猝发器7’与第三猝发器7”之间的高度差为2～5m。

第一猝发器7的形式有两种，模式1(参见图4)，当气液体积流量之比大于20时，气动能量主导气泡破碎。气泡破碎的流场型式包括渐缩加速射流、旋转流动、叶片剪切、微孔释气等。第一猝发器7包括筒体，筒体的底部密封有底板7-1-4，连接有伸进筒体内部的柱状进液口7-1-8，筒体的侧壁开有进气口7-1-6，柱状进液口7-1-8的顶部为液体喷射口7-1-7，筒体的上部内部设有喉管7-1-3，液体喷射口7-1-7正对喉管7-1-3，喉管7-1-3和筒体之间为环隙出口7-1-1，喉管7-1-3内设有气泡破碎叶片7-1-2，气泡破碎叶片7-1-2的顶部为中心出口7-1-5。模式2(参见图5)，当气液体积流量之比小于20时，液动能量主导气泡破碎。第一猝发器7包括筒体，筒体的底部固定有底板7-5-8，底板7-5-8上方的筒体上开有进液口7-5-7，筒体的中部壁上固定有指向底板7-5-8的进气管，进气管的端部固定有进气堵头7-5-4，进气管的端部为进气口7-5-6，进气管上开有多个曝气微孔7-5-3，筒体的顶部为出口7-5-1；出口7-5-1内固定有喉管7-5-2，喉管7-5-2的中间开有中间小两头大的贯通孔；喉管7-5-2和进气管之间为混合腔7-5-5。

a)将含有硫化物、有机物的废碱液泵送至液相进口5，含氧空气进料至第一气相进口4并在第一气体分布装置8得到初分布，借助第一猝发器7将液相和气相进行接触进入第一隔板3上部腔体；

c)进行氧化反应之后，从出料口6提取气相和液相。

其中，外筒2内的表观液速为0.001～0.04m/s，工况液体粘度不超过100厘泊。单个第一猝发器7的液相体积流量为0.1～7方/小时。外筒2内的表观气速为0.0001～0.3m/s。

本发明具有以下有利点：

1、无论是第一猝发器7、第二猝发器7’还是第三猝发器7”内的液体流通尺寸较大，最小液体流道尺寸通常大于8mm，抑制了固体杂质的沉降和堵塞。流体流道区域是指猝发器内从下到上除了设备以外的流动的区域。

2、在猝发器上部的外筒2腔体内，不同高度上的含气率基本一致，保持外筒2内呈现整体平推流的气液流态。

3、在第二猝发器7’下部增加第二气相进口4’和第二气体分布装置8’，能降低进入第一猝发器7的气液比。在第三猝发器7”下部增加第三气相进口4”和第三气体分布装置8”，能降低进入第二猝发器7’的气液比。

在总气量恒定的条件下，第一猝发器7气液比较低，可以产生微细气泡，并且与第二猝发器7’、第三猝发器7”产生的较大气泡深度混合，在装置内的气泡群分形维数较高。

当没有内筒1存在时，该第二气体分布装置8’、第三气体分布装置8”通常存在，借助第二气体分布和第三气体分布装置8”注入温度较低的空气，以随时控制装置内温度。

4、所有设备部件均为大尺寸通道，且为静部件，装置内无流动死区，能避免氧化反应潜在的大量结垢沉积。

5、采用本发明的猝发器在隔板上均匀布置，其中废碱液和压缩空气是动能来源，且包含在隔板上部腔体的水是连续相流体，导致气液与隔板上部腔体已存在的液体混合，使得温度且因而使得密度均匀。

6、使用本发明的设备，绝大部分气体尺寸较小，避免了气体由于其密度相对于周围液体较低而快速向上上升。这种较小气泡延长了气体和液体之间的接触时间，并大大提高氧利用率。

7、使用根据本发明的设备，一部分气体尺寸较大，在装置内形成局部湍动、整体平推流的气液流态。这种较大气泡促进了气液界面的更新，随着反应加深过程气泡氧分压不断降低，该方法使低分压氧气更容易传递到液相。

8、传统鼓泡、微孔鼓泡、溶气泵等方法用于废碱氧化时，存在各种不足，如气泡过大、气体流量过低等问题。并且在通常的、表观气速在0.01～0.1m/s之间运行时，微细气泡(1～100微米)在装置中的体积分数极低，低于1％。相反，使用本发明的设备，在通常的、表观气速在0.01～0.1m/s之间运行时，微细气泡(1～100微米)在装置中的体积分数在0.5％～5％之间，装置内气泡群分形维数通常大于1。

在优选的实施方式中，相比较大气泡，装置内微细气泡的氧气更加快速地被消耗，所以第二猝发器7’、第三猝发器7”使得大小气泡内的氧浓度得到重新分配。提高整个装置氧传质速率。

在另一种优选方式中，在表观气速小于0.1m/s条件下，增加了第二猝发器7’和第二隔板3’，如图7所示，在第二猝发器7’周围增加了液相湍动，强化了适当程度的传质和换热，使装置横截面温度更加均匀。

针对某煤化工装置废碱液处理装置，原计划采用湿式氧化工艺包，原设计外筒2直径1.6米，高度20米，20吨/小时废碱液处理规模。

废碱液原料组分如下：

组分	S<sup>2-</sup>	COD	pH	TDS
					单位	mg/L	mg/L	mg/L
大小	25000	90000	11	110000

按照大小气泡分形分布的碱液氧化方法进行设备设计，表观液速在包括0.007m/s，工况液体粘度不超过0.8厘泊，单个猝发器的液相体积流量为1.5方/小时，表观气速0.05m/s，设置内筒1，没有第二猝发器7’、第三猝发器7”，带有第二气相分布装置，即在图7所示的装置上增加内筒。当气液体积流量之比小于20时，液动能量主导气泡破碎，选用模式2猝发器。实施效果如下：

气泡群的粒度数量分布具有分形特征，经探针在线测量，装置中部位置横截面上气泡分形维数为1.26；硫化物转化为硫酸钠的效率大于85％；废液中的COD不大于60mg/L；温度控制稳定，无堵塞现象。

当关闭第一气相分布装置，打开第二气相分布装置时，含硫转化产物中Na₂S₂O₃与Na₂SO₄含量之比为7：3；当关闭第二气相分布装置，打开第一气相分布装置时，含硫转化产物中Na₂S₂O₃与Na₂SO₄含量之比小于2：8。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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

1.一种大小气泡分形分布的废碱液高效氧化的装置，其特征在于，包括外筒，所述外筒的内部设有第一隔板，所述第一隔板上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第一猝发器，所述外筒的底部设有液相进口，所述第一猝发器下方设有将气相进行分布的第一气体分布装置，所述外筒的侧面设有第一气相进口连通所述第一气体分布装置，所述第一气相进口和所述液相进口位于所述第一隔板下，所述外筒的上部设有出料口，还包括内筒，所述内筒位于外筒内侧、且所述内筒位于第一猝发器上侧，所述内筒与外筒之间还设有环隙；

当气液体积流量之比大于20时，所述第一猝发器包括筒体，所述筒体的底部连接有伸进所述筒体内部的柱状进液口，所述筒体的侧壁开有进气口，所述进液口的顶部为液体喷射口，所述筒体的上部内部设有喉管，所述液体喷射口正对所述喉管，所述喉管和所述筒体之间为环隙出口，所述喉管内设有气泡破碎叶片，所述气泡破碎叶片的顶部为中心出口；

当气液体积流量之比小于20时，所述第一猝发器包括筒体，所述筒体的底部固定有底板，所述底板上方的所述筒体上开有进液口，所述筒体的中部壁上固定有指向所述底板的进气管，所述进气管的端部固定有进气堵头，所述进气管上开有多个曝气微孔，所述筒体的顶部为出口；所述出口内固定有喉管，所述喉管的中间开有中间小两头大的贯通孔；所述喉管和所述进气管之间为混合腔。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一气体分布装置包括环管，所述环管上开有多个均匀分布的孔。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一隔板上设有第二隔板，所述第二隔板上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第二猝发器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一隔板上方设有将气相进行分布的第二气体分布装置，所述外筒的侧面设有第二气相进口连通所述第二气体分布装置。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二气体分布装置上方设有第二隔板，所述第二隔板上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第二猝发器；所述第二隔板上方设有将气相进行分布的第三气体分布装置，所述外筒的侧面设有第三气相进口连通所述第三气体分布装置，所述第三气体分布装置上方设有第三隔板，所述第三隔板上固定有一个以上将气相和液相进行接触的第三猝发器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一隔板下部的所述外筒的腔体高度为0.4～3m。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一猝发器与所述第二猝发器之间的高度差为3～8m；所述第二猝发器与所述第三猝发器之间的高度差为2～5m。

8.利用权利要求1所述的装置进行废碱液氧化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

c)进行氧化反应之后，从出料口提取气相和液相。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述外筒内的表观液速为0.001～0.04m/s，工况液体粘度不超过100厘泊。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，单个所述第一猝发器的液相体积流量为0.1～7方/小时。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述外筒内的表观气速为0.0001～0.3m/s。