CN114477488B - 用于净化废水的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于净化废水的装置及方法，本发明的装置由上而下包括沉降段和净化段，净化段的上部出口与沉降段的部入口相连，沉降段的直径大于净化段的直径；所述净化段内从上至下依次设置有整流板、废水进料管、滤料床层和任选的垫料层。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水净化的装置及方法，尤其涉及一种用于净化MTO装置水洗水的装置，以及采用该装置净化MTO装置水洗水的方法。
背景技术
甲醇制烯烃(Methanol-To-Olefin，简称MTO)是指由天然气或煤为原料经合成气生产甲醇，然后甲醇在催化剂作用下生成乙烯、丙烯等低碳烯烃的技术。该反应过程目前一般使用流化床反应器实现，为降低内扩散，催化剂平均粒径较小，装置运行一段周期后，一部分催化剂颗粒会发生进一步磨损，导致反应后的产品气中会夹带少量催化剂细粉，出反应器的产品气后续经急冷塔降温水洗塔洗涤，此部分催化剂会细粉进入水洗水，同时一些反应过程的副产物，主要是碳五以上的重质烃类、芳烃等物质，在洗涤过程中也会从气相转移到水洗水中，由于此类重组分熔沸点较高，且难溶于水以油类物质形态存在，加上水洗水中的催化剂细粉，容易造成后续水洗水循环系统中塔盘、换热器、泵等设备堵塞，影响整个MTO装置的连续稳定运行。
一般目前提供的解决方案主要包括离心分离、膜分离、沉降分离，深层过滤等方法，以及组合技术。
中国专利申请CN103951098A公开了一种超滤膜对水洗水进行分离净化的方法。该专利显示所用膜径为5～200nm，对微细颗粒的处理较精细，并回收催化剂细粉以提高经济效益。但在大流量、高固含量、含油量的水洗水处理中极易引起压差升高，影响处理效率不利于稳定连续运行，且作为关键部件的膜材料本身成本较高，维护代价较大。
中国发明专利CN101352621A公开了一种MTO急冷水和水洗水旋流脱固方法与装置，通过微旋流分离器除去水洗水系统中的催化剂颗粒和油类物质。受到旋流分离器分离精度的限制，该方法实际应用时对2.5μm以下微细颗粒分离效果差，并且对水洗水中的油类物质无明显分离效果。
中国发明专利CN107720872A公开了一种甲醇制烯烃装置水洗水的净化装置及其净化方法，所述发明串联深层过滤和沉降两个过程来处理水洗水，水洗水径向穿过过滤滤料床层，由床层截留水中细粉及部分油滴，穿过床层的滤后水再由沉降进行油水分离。由该专利所述该方法可处理粒径0.5-10μm催化剂细粉，但对于待净化水洗水中的细粉浓度要求保持在0.02-0.2g/L的较低浓度，实际应用中存在较大限制。并且该方法对于滤料床层的再生使用水洗水反冲，一方面不可避免地反冲后床层仍留存部分细粉和油质，另一方面，反冲后夹带大量细粉的水洗水依然需要进行进一步处理。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供了一种用于废水净化的装置和方法，尤其是净化MTO装置水洗水的装置，以及采用该装置净化MTO装置水洗水的方法。本发明通过将废水送至净化装置由滤料床层过滤截留水中细粉和油类物质，解决现有洗涤后的废水中难以处理的微米级催化剂超细粉，在系统不断聚集堵塞影响后续单元操作的问题，从而延长运行周期。其中，特定设计的进料方式配合相应工艺进一步延缓压降增高，延长过滤周期。
本发明一方面提供了一种废水净化的装置，由上而下包括沉降段和净化段，净化段的上部出口与沉降段的部入口相连，沉降段的直径大于净化段的直径；所述净化段内从上至下依次设置有整流板、废水进料管、滤料床层和任选的垫料层。
根据本发明的一些实施方式，所述废水进料管由所述净化段的侧壁穿入，出口朝下针对滤料床层。
根据本发明的一些实施方式，所述废水进料管的出口与所述滤料床层之间的距离(L1)不大于所述净化段的直径(D2)。
根据本发明，过滤过程中废水进料管喷出水浆对床层上层有一定程度扰动，有助于维持较高推动力，提高下层床层的利用率并缓解压降增加速度。
根据本发明的一些实施方式，所述废水进料管的数量为一个或多个。当有多个进料管时，进料管沿装置圆周均匀布置。
根据本发明的一些实施方式，相邻两个废水进料管的出口之间的距离(L3)不小于净化段直径的1/4，且不大于净化段直径的3/4，即1/4D2≤L3≤3/4D2。
根据本发明的一些实施方式，所述整流板与所述滤料床层之间的距离大于所述废水进料管的出口与所述滤料床层之间的距离，且所述整流板位于净化段和沉降段连接处下方。
根据本发明的一些实施方式，所述整流板由多块挡板排列而成，各挡板之间平行排列或交错排列，各挡板与装置水平方向的夹角45°≤α≤90°，优选α＝90°。
根据本发明的一些实施方式，所述装置还包括环状气体分配器，所述环状气体分配器包裹在所述净化段的下部侧壁外，所述环状气体分配器具有中空结构，通过设置在净化段侧壁的气体开口与所述净化段连通。
根据本发明的一些实施方式，与环状气体分配器相接部分的侧壁的壁面厚度为5-15mm
根据本发明的一些实施方式，所述气体开口位于所述垫料层之上，其与壁面圆周的切线夹角范围为0-90°，优选15-55°。
根据本发明的一些实施方式，所述气体开口的数量为2-10个，优选6个。
根据本发明的一些实施方式，所述滤料床层中使用的媒介为平均粒径0.1-0.4mm的多形态形具有吸附性的有机或无机材质的颗粒，优选包括分子筛、无烟煤、石榴石、石英砂和磁铁矿中的至少一种；优选地，当滤料床层为多种颗粒构成时，以由上至下粒径递减、密度递增的方式装填。
根据本发明的一些实施方式，所述垫料层由一种或多种无机材质填料构成，优选包括包括瓷球、拉西环和鲍尔环中的至少一种；优选地，当垫料层由单一颗粒构成时，平均孔隙1-2mm；和/或，当垫料层为多种颗粒构成时，以由上至下的填料孔隙递增的分布装填，最小平均孔隙1-2mm。
滤料层尺寸主要为满足过滤要求，垫料层的尺寸为支撑床层，垫料颗粒尺寸不可太小会增加床层阻力，也不可太大导致滤料颗粒塌陷到垫料层中。
根据本发明的一些实施方式，所述装置还包括辅助流化气管，其由所述净化段的底部侧壁穿入，出口朝下，位于垫料层中。
根据本发明的一些实施方式，所述装置还包括位于净化段底部的排水口，用于排出净化水。
根据本发明的一些实施方式，所述装置还包括位于沉降段底部的排气口。
根据本发明的一些实施方式，所述滤料床层与垫料层之间设有筛板，筛板的筛孔尺寸小于垫料介质尺寸，用于分隔滤料与垫料。
根据本发明的一些实施方式，所述净化段的底部呈圆锥状。
本发明另一方面提供了一种根据本发明第一方面所述的装置在净化废水，尤其是净化MTO装置水洗水方面的应用。
根据本发明的一些实施方式，所述废水中包含颗粒物；优选地，所述废水中细粉含量为0.1-2g/L，细粉的平均粒径为1-20μm，油类物质含量为0.05-2g/L。
根据本发明的一些实施方式，所述油类物质主要是MTO过程副产的一些碳5以上的烃类，芳烃等比较重的物质。
本发明另一方面提供了一种净化废水的方法，其采用本发明第一方面所述的装置，所述方法包括如下步骤：
(1)使待净化的废水通过废水进料管进入所述装置的净化段，待净化的废水向下穿过净化段的滤料床层，使水中的细粉颗粒和油类物质截留在滤料床层中，得到净化水；
(2)待滤料床层中的细粉颗粒和油类物质达到饱和后，通过环状气体分配器及辅助流化气管向净化段内通入再生流化气体，使滤料床层干燥并流化；流化气体将滤料床层内的细粉颗粒带出，向上运行，通过整流板进入沉降段，进而经由排气口排出；流化后滤料床层内的油类物质软化、液化，向下聚集排出净化装置。
根据本发明的一些实施方式，所述废水中包含颗粒物，其催化剂细粉含量为0.1-2.0g/L，细粉的平均粒径为1-20μm，废水中油类物质的含量为0.05-2g/L。
根据本发明的优选实施方式，所述废水为MTO装置水洗水。
根据本发明的一些实施方式，步骤(1)中待净化的废水通过一路或多路废水进料管进入净化装置，穿过装置净化段的滤料床层，在床层滤料的吸附及拦截作用下，废水中的催化剂细粉颗粒截留在床层中，而废水中存在的少量细微油类物质同样由于滤料颗粒的吸附作用滞留在床层内部，从实现了废水与催化剂细粉及油类物质的分离，分离后的净化水经净化段底部的排水口排出，经缓冲罐缓冲后循环利用。
根据本发明的一些实施方式，步骤(2)中待净化装置的滤料床层对废水中的催化剂细粉及油类物质截留达到饱和(一般指滤出水中颗粒浓度超过设定要求，或是床层操作压力超过要求)之后，切换至再生操作过程，经环状气体分配器及辅助流化气管往净化装置净化段底部通入预热后的再生流化气体，通过特殊设计的气体分布及构件实现气体与滤料床层的充分接触，使滤料床层快速干燥并实现床层的流化；流化气体携带净化过程截留的催化剂细粉通过整流板后，由于破坏了大气泡形成极大减少了滤料由于大气泡破裂带出；进入装置上部沉降段后，由于流速降低，气体进一步脱除少量夹带的小颗粒滤料后由排气口排出装置，可经由气固分离装置回收气相中的催化剂细粉，集中处理；脱除细粉后的气体可重新换热后继续再生床层滤料，实现循环利用；滤料床层内净化过程截留的油类物质经流化气体传热后软化、液化向下聚集排出净化装置，可由油相收集罐集中收集后处理。
根据本发明的一些实施方式，经过步骤(2)后最终实现催化剂细粉、油类物质与床层中滤料颗粒的分离完成再生，可切换至净化过程(步骤(1))继续操作。
根据本发明的一些实施方式，所述废水经由废水进料管通入装置时，进料管出口废水的速度uin为0.05-0.8m/s，通过床层的表观速度uL为0.5-4.5mm/s。
根据本发明的一些实施方式，所述滤料床层中使用的媒介为平均粒径0.1-0.4mm的多形态形具有吸附性的有机或无机材质的颗粒，优选包括分子筛、无烟煤、石榴石、石英砂和磁铁矿中的至少一种；优选地，当滤料床层为多种颗粒构成时，以由上至下粒径递减、密度递增的方式装填。
根据本发明的一些实施方式，所述垫料层由一种或多种无机材质填料构成，优选包括包括瓷球、拉西环和鲍尔环中的至少一种；优选地，当垫料层由单一颗粒构成时，平均孔隙1-2mm；和/或，当垫料层为多种颗粒构成时，以由上至下的填料孔隙递增的分布装填，最小平均孔隙1-2mm。
滤料层尺寸主要为满足过滤要求，垫料层的尺寸为支撑床层，垫料颗粒尺寸不可太小会增加床层阻力，也不可太大导致滤料颗粒塌陷到垫料层中。
根据本发明的一些实施方式，所述再生流化气体可为氮气或空气，其温度为220-300℃；和/或，所述再生流化气从气体分配器出口喷出的速度u0范围5-25m/s，进入净化段床层后的表观气速ug应满足，0.08m/s<ug<1.0m/s；装置上端沉降段内气体表观速度ug’小于ug，且满足，0.08m/s<ug’<0.5m/s。
根据本发明的一些实施方式，所述再生流化气体可在进入装置前加热至220-300℃，例如可用MTO装置烟气作为加热介质。
根据本发明的一些实施方式，经过上述净化，废水中油类物质的含量降至10mg/L以下，固体悬浮物平均含量降至22mg/L以下，净化过程床层压降小于250kPa，单位体积滤料容污量大于100kg/m3。
本发明的优点和有益效果如下：
1、本发明用于废水净化的装置，通过将废水尤其是MTO水洗水送至净化装置由滤料床层过滤截留水中细粉和油类物质，解决现有洗涤后的废水尤其是MTO水洗水中难以处理的微米级催化剂超细粉，在系统不断聚集堵塞影响后续单元操作的问题，从而延长运行周期。其中，特定设计的进料方式配合相应工艺进一步延缓压降增高，延长过滤周期。
2、本净化装置过滤饱和后，经特殊设计的环状气体分配器通入加热气体干燥流化颗粒床层，带走细粉，实现滤料床层再生。由于滤料再生过程使用加热反吹气，对比一般滤料床层水反冲再生过程，极大地降低水耗，加热气体的介质可使用再生烟气，在原MTO工艺中极易获得。
3、本净化装置床层再生过程中，反吹气体使用侧壁向心旋流进气，一方面绕轴旋流延长气体在床层中的停留时间，另一方面，气相带动下由于离心作用，进一步增强了气相与固相及固相表面液膜的传质传热过程，提高了再生过程的效率。
4、本净化装置床层再生过程中，床层上方使用整流板破碎床层中的大气泡，防止大气泡在床层表面破碎时滤料介质被弹射带出，并结合上部沉降段变径设计进一步降低气速，不影响细粉带出装置同时进一步减少滤料颗粒夹带。
附图说明
图1为根据本发明实施例的用于净化废水的装置的结构示意图：
图2为图1中装置净化段的局部放大图；
图3为图1中A-A’截面的剖面示意图；
图4为图1中装置整流板一种平行结构示意图；
图5为图4中H-H'截面的剖面示意图；
图6为图1中装置整流板一种交错结构示意图；
图7为根据本发明实施例的废水净化方法的工艺流程示意图。
附图标记说明：1急冷塔，2废水净化装置，3换热器，4油相收集罐，5缓冲罐，6气固分离器，7垫料层，8环状气体分配器，9净化段，10废水进料管，11整流板，12沉降段，13排气管，14滤料床层，15出水管，16环状气体分配器气体开口，17辅助流化气管，a废水，b加热介质，c再生流化气体，d含细粉气体，e净化水，f油类物质，ɑ整流板挡板与水平面夹角，θ环状气体分配器气体入口与壁面圆周切线的夹角。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
如图1所示，本发明用于净化废水的装置，该装置内部为一体式空腔，由上而下包括沉降段(12)和净化段(9)两部分，沉降段(12)的直径(D1)大于净化段(9)直径(D2)，净化段(9)内置整流板(11)、废水进料管(10)、滤料床层(14)、垫料层(7)以及辅助流化气管(17)。废水进料管(10)由装置侧壁径向穿入，出口朝下正对滤料床层(14)；废水进料管(10)数量为一个或多个，当多个进料时，进料管沿装置圆周均匀布置。进料管出口至滤料床层(14)表面的轴向距离(L1)，0≤L1≤D2；进料管出口之间的径向距离(L3)满足1/4D2≤L3≤3/4D2。环状气体分配器(8)包裹在所述净化段(9)的下部侧壁外，所述环状气体分配器具有中空结构，通过设置在净化段侧壁的气体开口(16)与所述净化段连通，开口(16)距离垫料(7)上沿2-5cm，与壁面圆周的切线夹角为θ，夹角范围0-90°，优选15-55°，进一步优选33.5°。辅助流化气管(17)穿过装置底部壁面，出口朝下，位于垫料层中部。
【实施例1】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用单喷管正对床层中心进料，管出口距离床层高度(L1)为D2/2，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板交错排布，并与水平面垂直；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚5mm，气体开口数6个，入口角度θ为33.5°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量1.0g/L，油类物质含量0.1g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.8m/s，床层水的表观速度(uL)为2mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝5m/s，净化段(9)表观速度ug＝0.6m/s，沉降段(12)速度ug＝0.08m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度17.2mg/L，油相浓度1.2mg/L，床层压降212kPa，床层容污量102kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率88.3wt％，油相脱除率89.3wt％。
【实施例2】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用三喷管正对床层进料，管出口距离床层高度(L1)为D2/2，相邻喷管间距D2/2，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板交错排布，并与水平面垂直；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚10mm，气体开口数6个，入口角度θ为33.5°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量1.0g/L，油类物质含量0.1g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.8m/s，床层水的表观速度(uL)为2mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝15m/s，净化段(9)表观速度ug＝0.6m/s，沉降段(12)速度ug＝0.08m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度18.6mg/L，油相浓度2.1mg/L，床层压降223kPa，床层容污量141kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率98.1wt％，油相脱除率97.8wt％。
【实施例3】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用三喷管正对床层进料，管出口距离床层高度(L1)为D2，相邻喷管间距D2/2，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板交错排布，并与水平面垂直；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚10mm，气体开口数6个，入口角度θ为33.5°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量1.0g/L，油类物质含量0.1g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.8m/s，床层水的表观速度(uL)为2mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝25m/s，净化段(9)表观速度ug＝0.6m/s，沉降段(12)速度ug＝0.08m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度14.8mg/L，油相浓度1.7mg/L，床层压降218kPa，床层容污量98kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率95.4wt％，油相脱除率98.9wt％。
【实施例4】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用三喷管正对床层进料，管出口距离床层高度(L1)为D2/2，相邻喷管间距D2/4，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板交错排布，并与水平面垂直；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚15mm，气体开口数6个，入口角度θ为33.5°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量1.0g/L，油类物质含量0.1g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.8m/s，床层水的表观速度(uL)为2mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝15m/s，净化段(9)表观速度ug＝1.0m/s，沉降段(12)速度ug＝0.15m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度16.9mg/L，油相浓度1.3mg/L，床层压降202kPa，床层容污量109kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率97.2wt％，油相脱除率98.1wt％。
【实施例5】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用三喷管正对床层进料，管出口距离床层高度(L1)为D2/2，相邻喷管间距3/4D2，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板交错排布，并与水平面垂直；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚10mm，气体开口数6个，入口角度θ为33.5°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量1.0g/L，油类物质含量0.1g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.8m/s，床层水的表观速度(uL)为2mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝15m/s，净化段(9)表观速度ug＝1.0m/s，沉降段(12)速度ug＝0.10m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度18.8mg/L，油相浓度2.3mg/L，床层压降207kPa，床层容污量113kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率96.3wt％，油相脱除率98.0wt％。
【实施例6】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用三喷管正对床层进料，管出口距离床层高度(L1)为D2/2，相邻喷管间距D2/2，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板交错排布，并与水平面垂直；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚10mm，气体开口数6个，入口角度θ为33.5°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量2.0g/L，油类物质含量0.1g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.05m/s，床层水的表观速度(uL)为2mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝15m/s，净化段(9)表观速度ug＝0.2m/s，沉降段(12)速度ug＝0.05m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度8.6mg/L，油相浓度0.6mg/L，床层压降187kPa，床层容污量79kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率90.3wt％，油相脱除率93.1wt％。
【实施例7】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用三喷管正对床层进料，管出口距离床层高度(L1)为D2/2，相邻喷管间距D2/2，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板平行排布，并与水平面垂直；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚10mm，气体开口数6个，入口角度θ为33.5°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量2.0g/L，油类物质含量0.1g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.6m/s，床层水的表观速度(uL)为2mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝15m/s，净化段(9)表观速度ug＝0.6m/s，沉降段(12)速度ug＝0.08m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度11.3mg/L，油相浓度1.1mg/L，床层压降159kPa，床层容污量96kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率92.3wt％，油相脱除率94.5wt％。
【实施例8】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用三喷管正对床层进料，管出口距离床层高度(L1)为D2/2，相邻喷管间距D2/2，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板平行排布，并与水平面夹锐角45°；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚10mm，气体开口数6个，入口角度θ为33.5°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量1.0g/L，油类物质含量0.1g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.6m/s，床层水的表观速度(uL)为2mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝15m/s，净化段(9)表观速度ug＝0.6m/s，沉降段(12)速度ug＝0.08m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度19.6mg/L，油相浓度2.7mg/L，床层压降207kPa，床层容污量134kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率89.7wt％，油相脱除率91.1wt％。
【实施例9】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用三喷管正对床层进料，管出口距离床层高度(L1)为D2/2，相邻喷管间距D2/2，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板交错排布，并与水平面垂直；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚10mm，气体开口数6个，入口角度θ为90°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量1.0g/L，油类物质含量2.0g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.8m/s，床层水的表观速度(uL)为2mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝15m/s，净化段(9)表观速度ug＝0.6m/s，沉降段(12)速度ug＝0.08m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度18.3mg/L，油相浓度4.3mg/L，床层压降216kPa，床层容污量101kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率89.2wt％，油相脱除率88.2wt％。
【实施例10】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用三喷管正对床层进料，管出口距离床层高度(L1)为D2/2，相邻喷管间距D2/2，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板交错排布，并与水平面垂直；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚10mm，气体开口数6个，入口角度θ为10°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量1.0g/L，油类物质含量0.05g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.8m/s，床层水的表观速度(uL)为2mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝15m/s，净化段(9)表观速度ug＝0.6m/s，沉降段(12)速度ug＝0.08m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度17.8mg/L，油相浓度0.9mg/L，床层压降226kPa，床层容污量149kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率92.2wt％，油相脱除率93.3wt％。
【实施例11】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用三喷管正对床层进料，管出口距离床层高度(L1)为D2/2，相邻喷管间距D2/2，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板交错排布，并与水平面垂直；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚10mm，气体开口数6个，入口角度θ为45°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量1.0g/L，油类物质含量0.5g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.8m/s，床层水的表观速度(uL)为1.2mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝15m/s，净化段(9)表观速度ug＝0.6m/s，沉降段(12)速度ug＝0.08m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度20.2mg/L，油相浓度2.0mg/L，床层压降202kPa，床层容污量126kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率94.6wt％，油相脱除率95.4wt％。
【实施例12】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用三喷管正对床层进料，管出口距离床层高度(L1)为D2/2，相邻喷管间距D2/2，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板平行排布，并与水平面夹锐角60°；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚5mm，气体开口数2个，入口角度θ为33.5°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量1.0g/L，油类物质含量0.1g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.6m/s，床层水的表观速度(uL)为4.5mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝15m/s，净化段(9)表观速度ug＝0.6m/s，沉降段(12)速度ug＝0.08m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度21.8mg/L，油相浓度2.2mg/L，床层压降216kPa，床层容污量93kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率86.7wt％，油相脱除率87.3wt％。
【实施例13】
本实施例中，用于净化废水的装置，废水进料管(10)使用三喷管正对床层进料，管出口距离床层高度(L1)为D2/2，相邻喷管间距D2/2，整流板(11)距离床层L2>L1，其内置挡板平行排布，并与水平面夹锐角60°；环状气体分配器(8)与净化段侧壁壁厚10mm，气体开口数10个，入口角度θ为33.5°。
用该装置净化MTO水洗水；水洗水进料催化剂细粉固含量1.0g/L，油类物质含量0.1g/L，净化操作中废水进料管出口速度(uin)0.6m/s，床层水的表观速度(uL)为0.5mm/s，床层再生操作中流化气喷出速度u0＝15m/s，净化段(9)表观速度ug＝0.6m/s，沉降段(12)速度ug＝0.08m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度9.9mg/L，油相浓度0.4mg/L，床层压降233kPa，床层容污量134kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率97.6wt％，油相脱除率97.1wt％。
【对比例1】
用于净化MTO水洗水的装置，使用液固深层过滤，净化水反冲再生，水洗水进料催化剂细粉固含量1.0g/L，油类物质含量0.1g/L，净化操作中床层中水洗水的表观速度(uL)为2.0mm/s，床层再生操作中床层反冲水表观速度0.5m/s，净化过程滤出液催化剂固相平均浓度22mg/L，油相浓度0.7mg/L，床层压降243kPa，床层容污量43kg/m3，再生过程滤料床层细粉脱除率84.3wt％，油相脱除率85.6wt％。
实施例和对比例的结构参数、工艺条件及结果的比较见下表。
Claims (17)
1.一种用于净化废水的装置，由上而下包括沉降段和净化段，净化段的上部出口与沉降段的下部入口相连，沉降段的直径大于净化段的直径；所述净化段内从上至下依次设置有整流板、废水进料管、滤料床层和任选的垫料层；所述装置还包括环状气体分配器，所述环状气体分配器包裹在所述净化段的下部侧壁外，所述环状气体分配器具有中空结构，通过设置在净化段侧壁的气体开口与所述净化段连通；所述废水进料管由所述净化段的侧壁穿入，出口朝下针对滤料床层；所述废水进料管的出口与所述滤料床层之间的距离不大于所述净化段的直径；所述气体开口位于所述垫料层之上，其与壁面圆周的切线夹角范围为10-90o；所述装置还包括辅助流化气管，其由所述净化段的底部侧壁穿入，出口朝下，位于垫料层中；所述装置还包括位于净化段底部的排水口，用于排出净化水；所述装置还包括位于沉降段底部的排气口；所述废水中包含颗粒物，所述废水中细粉含量为0.1-2g/L，细粉的平均粒径为1-20μm，油类物质含量为0.05-2g/L。
2.根据权利要求1所述的净化废水的装置，其特征在于，所述废水进料管的数量为一个或多个；和/或，相邻两个废水进料管的出口之间的距离不小于净化段直径的1/4，且不大于净化段直径的3/4。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述整流板与所述滤料床层之间的距离大于所述废水进料管的出口与所述滤料床层之间的距离，且所述整流板位于净化段和沉降段连接处下方；和/或，所述整流板由多块挡板排列而成，各挡板之间平行排列或交错排列，各挡板与装置水平方向的夹角45o≤α≤90o。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，各挡板与装置水平方向的夹角α=90o。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，与环状气体分配器相接部分的侧壁的壁面厚度为5-15mm；和/或，所述气体开口的数量为2-10个。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述气体开口位于所述垫料层之上，其与壁面圆周的切线夹角范围为15-55o。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述气体开口的数量为6个。
8.权利要求1-7中任一项所述的装置在净化废水方面的应用；所述废水中包含颗粒物，所述废水中细粉含量为0.1-2g/L，细粉的平均粒径为1-20μm，油类物质含量为0.05-2g/L。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述废水为MTO装置水洗水。
10.一种废水净化方法，其采用权利要求1-7中任一项所述的装置，所述方法包括如下步骤：
（1）使待净化的废水通过废水进料管进入所述装置的净化段，待净化的废水向下穿过净化段的滤料床层，使水中的细粉颗粒和油类物质截留在滤料床层中，得到净化水；
（2）待滤料床层中的细粉颗粒和油类物质达到饱和后，通过环状气体分配器及辅助流化气管向净化段内通入再生流化气体，使滤料床层干燥并流化；流化气体将滤料床层内的细粉颗粒带出，向上运行，通过整流板进入沉降段，进而经由排气口排出；流化后滤料床层内的油类物质软化、液化，向下聚集排出净化装置；所述废水中包含颗粒物；所述废水中细粉含量为0.1-2g/L，细粉的平均粒径为1-20μm，油类物质含量为0.05-2g/L。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述废水为MTO装置水洗水。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述滤料床层中使用的媒介为平均粒径0.1-0.4mm的多形态形具有吸附性的有机或无机材质的颗粒；和/或，所述垫料层由一种或多种无机材质填料构成；和/或，当垫料层为多种颗粒构成时，以由上至下的填料孔隙递增的分布装填，最小平均孔隙1-2mm。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述媒介包括分子筛、无烟煤、石榴石、石英砂和磁铁矿中的至少一种。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当滤料床层为多种颗粒构成时，以由上至下粒径递减、密度递增的方式装填。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述垫料层包括瓷球、拉西环和鲍尔环中的至少一种。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当垫料层由单一颗粒构成时，平均孔隙1-2mm。
17.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述再生流化气体可为氮气或空气，其温度为220-300℃；和/或，所述再生流化气体由气体分配器出口喷出的速度u0为5-25m/s，进入净化段床层后的表观气速ug满足，0.08m/s<ug<1.0m/s；装置上端沉降段内气体表观速度ug’小于ug，且满足，0.08m/s<ug’<0.5m/s。
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