CN202369434U - 难降解废水催化氧化深度处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种难降解废水催化氧化深度处理装置，包括催化氧化反应容器(1)，其包括壳体，壳体底部设有淤泥排出口(101)、曝气口(102)、待处理污水入口(106)；壳体上部设有已处理污水排水口(109)；曝气口(102)上方连接有多个微孔曝气器(103)；曝气器上方设有倾斜格栅底板(104)，底板上方设有失活催化剂卸料口(105)；在反应容器(1)的顶部设有可伸缩可变换角度组件(110)，在该组件(110)的一端设有喷水器(108)。本实用新型克服了催化剂在传统工艺的移位再生过程中催化剂移位十分不彻底和人工移位工序十分繁琐的问题，同时催化剂利用废热自动移位再生，操作简单，能耗低，大大降低了催化剂在活化过程中的磨耗、能耗和再生成本。

Description

难降解废水催化氧化深度处理装置

技术领域

本实用新型涉及废水处理领域，尤其涉及一种用于对难降解废水加以深度处理的废水深度处理装置。本实用新型尤其涉及对于在所述废水深度处理装置中的催化剂加以高效的、自动化的再生。

背景技术

难降解废水包括印染废水、皮革制革废水、造纸废水、染料废水、制药废水、焦化废水、煤气化废水等。难降解废水一般经预处理和生化处理仍不能达标排放，还需要进一步深度处理。目前在深度处理废水技术中，微量臭氧催化氧化技术只需在常温常压下，通过微量臭氧和固体催化剂的协同作用，直接将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水，不仅处理废水效果突出、而且成本低，非常具有竞争优势。难降解废水深度处理用催化剂长期使用会因表面积碳失去活性，而失活催化剂可以通过相应的再生技术恢复催化剂的活性，因此催化剂再生技术的开发及应用愈来愈受到各催化剂生产厂商和科研院所的重视。通过催化剂的再生，延长了催化剂的使用寿命，进一步降低了废水的处理成本。热再生技术是目前工艺最成熟，工业应用最多的催化剂再生技术，其再生效率高，再生时间短，应用范围广。目前的催化剂移位热再生技术包括催化剂卸料、干燥、热处理三个步骤，该过程中，催化剂卸料部分主要存在催化剂移位困难且卸料不彻底的问题，干燥和热处理部分主要存在能耗高、催化剂损失严重、催化剂表面积炭不能彻底处理的问题，整个移位热再生技术需大量人力，工序繁复，周期长。

关于催化剂卸料工艺，专利号为02269468.4的中国专利公开了一种立式固定床深度净化水处理设备。其结构是由罐体、气水分离装置、隔球孔板、深度净化球、进水分布器和进气分布器构成，隔球孔板设置在罐体内的下部，深度净化球填充在隔球孔板以上罐体的内部空间之中，处理废水时，深度净化球悬浮在污水中，曝气过程作用下，深度净化球在罐体中上下翻动，净化球卸口位于隔球孔板上方，卸料时，净化球可随水流一同流出，完成催化剂卸料。该设备中催化剂卸料口设计适合流化床工艺，催化剂填料悬浮于废水中，可随水流一起卸料，但该设备用于固定床填料卸载时，由于固定床填料装填紧密，水流阻力较大，卸料存在死角，填料很难随水流卸料完全，且填料容易在器壁粘附，造成填料移出困难且不彻底的问题。

干燥步骤通常使用烘干机，热处理过程通常使用回转窑，两步骤均需大量热量输入，能耗较高，且热处理过程催化剂表面的积炭不能彻底处理。

实用新型内容

针对目前催化剂移位热再生过程中主要存在的催化剂移位十分不彻底、催化剂活化能耗高、催化剂损失严重、催化剂表面积炭不能及时彻底处理、人工移位工序繁琐、周期长等问题，本实用新型提供了一种简单的催化剂热再生装置，这种催化剂热再生装置很大程度地解决了上述诸多问题。

本实用新型采用的一种基本技术方案是：一种难降解废水催化氧化深度处理装置，所述难降解废水催化氧化深度处理装置包括催化氧化反应容器，所述催化氧化反应容器包括壳体，所述壳体的底部设有淤泥排出口、曝气口、待处理污水入口；所述壳体的上部设有已处理污水排水口；所述曝气口的上方连接有多个微孔曝气器；其中：在微孔曝气器上方设有倾斜格栅底板，所述倾斜格栅底板上方设有失活催化剂卸料口；在反应容器的顶部设有一套可伸缩可变换角度组件，在该可伸缩可变换角度组件的一端设有喷水器。

根据本实用新型的一种实施方式，所述难降解废水催化氧化深度处理装置还包括过滤兼干燥设备，该过滤兼干燥装置具有顶部敞开的漏斗形容器，该容器的底部设有用以支承催化剂并且过滤催化剂中的自由水的多孔网板，所述过滤兼干燥设备的内部设置有螺旋状加热盘管。

根据本实用新型的一种实施方式，所述难降解废水催化氧化深度处理装置还包括与所述过滤兼干燥装置的出口相关联的催化剂活化设备，所述催化剂活化设备采用燃气回转窑的形式，所述催化剂活化设备包括：燃气进气管道、燃气烧嘴、催化剂进料槽、焙烧废气出口、催化剂出料口、能够前后伸缩控制催化剂出料口口径的大小的出料插板。

根据本实用新型的一种实施方式，所述回转窑中还设有用于对催化剂进行水蒸气活化的水蒸汽管道，所述水蒸汽管道从出料口上方伸入回转窑的滚筒的内部空间、并跨过该内部空间的纵向上的大部分长度，所述水蒸汽管道的管壁上均布地开设有多个用于排出水蒸气的通孔。

根据本实用新型的一种实施方式，所述催化剂活化设备的焙烧废气出口与在所述过滤兼干燥设备的内部设置的螺旋状加热盘管相连接，从而，在所述催化剂活化设备中焙烧催化剂所产生的焙烧废气作为在所述加热盘管中的加热介质，所述螺旋状加热盘管的废气入口和废气出口分别设置在所述催化剂活化设备的下侧和上侧。

根据本实用新型的一种实施方式，所述难降解废水催化氧化深度处理装置还包括与所述失活催化剂卸料口相连接、用以把来自所述催化氧化反应容器的失活催化剂自动地传送至所述过滤兼干燥设备的失活催化剂自动传送装置。

根据本实用新型的一种实施方式，所述难降解废水催化氧化深度处理装置还包括设置在所述出料口的下游并与其相连接的已再生催化剂储存容器，设置在所述已再生催化剂储存容器的下游并与其相连接的已再生催化剂自动传送装置；以及设置在所述已再生催化剂自动传送装置的下游并与其相连接的物料提升兼填装装置。

根据本实用新型的一种实施方式，失活催化剂自动传送装置采用传送带形式；所述已再生催化剂自动传送装置采用传送带形式；所述物料提升兼填装装置采用带升降装置和翻转装置的料斗的形式。

根据本实用新型的一种实施方式，所述倾斜格栅底板设置在所述微孔曝气器上方5-30cm处，和水平面成5-20°倾斜角；所述倾斜格栅底板上方相对地设有两个失活催化剂卸料口。

本实用新型克服了催化剂在传统工艺的移位再生过程中催化剂移位十分不彻底和人工移位工序十分繁琐的问题，同时催化剂利用废热自动移位再生，操作简单，能耗低，大大降低了催化剂在活化过程中的磨耗、能耗和再生成本。

根据本实用新型的一个有利方面，燃气回转窑滚筒内增设了一个水蒸汽管道，失活催化剂可以在必要时采用水蒸汽再生，彻底处理失效催化剂表面积炭，大大延长了催化剂的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的装置的总体示意图。

图2是本实用新型的催化氧化反应装置的示意图。

图3是本实用新型的过滤兼干燥设备的示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种简单的催化剂移位活化再生装置。

如各附图所示，尤其如图1和图2所示，所述难降解废水催化氧化深度处理装置包括催化氧化反应容器1，所述催化氧化反应容器1包括壳体，所述壳体的底部设有淤泥排出口101、曝气口102、待处理污水入口106；所述壳体的上部设有已处理污水排水口109；所述曝气口102的上方连接有多个微孔曝气器103；其中：在微孔曝气器上方设有倾斜格栅底板104，所述倾斜格栅底板上方设有失活催化剂卸料口105；在反应容器1的顶部设有一套可伸缩可变换角度组件110，在该可伸缩可变换角度组件110的一端设有喷水器108。

如图1和图3所示，根据本实用新型的一种实施方式，所述难降解废水催化氧化深度处理装置还包括过滤兼干燥设备2，该过滤兼干燥装置2具有顶部敞开的漏斗形容器，该容器的底部设有用以支承催化剂并且过滤催化剂中的自由水的多孔网板22，所述过滤兼干燥设备2的内部设置有螺旋状加热盘管21。

如图1所示，根据本实用新型的一种实施方式，所述难降解废水催化氧化深度处理装置还包括与所述过滤兼干燥装置2的出口相关联的催化剂活化设备3，所述催化剂活化设备3采用燃气回转窑的形式，所述催化剂活化设备3包括：燃气进气管道31、燃气烧嘴33、催化剂进料槽32、焙烧废气出口34、催化剂出料口35、能够前后伸缩控制催化剂出料口35口径的大小的出料插板36。

如图1所示，根据本实用新型的一种实施方式，呈回转窑形式的催化剂活化设备3中还设有用于对催化剂进行水蒸气活化的水蒸汽管道37，所述水蒸汽管道37从出料口35上方伸入回转窑的滚筒的内部空间(未示出)、并跨过该内部空间的纵向上的大部分长度，所述水蒸汽管道的管壁上均布地开设有多个用于排出水蒸气的通孔(未示出)。

如图1所示，根据本实用新型的一种实施方式，所述催化剂活化设备3的焙烧废气出口34与在所述过滤兼干燥设备2的内部设置的螺旋状加热盘管21相连接，从而，在所述催化剂活化设备3中焙烧催化剂所产生的焙烧废气作为在所述加热盘管21中的加热介质，所述螺旋状加热盘管21的废气入口23和废气出口24分别设置在所述催化剂活化设备3的下侧和上侧。

如图1所示，根据本实用新型的一种实施方式，所述难降解废水催化氧化深度处理装置还包括与所述失活催化剂卸料口105相连接、用以把来自所述催化氧化反应容器1的失活催化剂自动地传送至所述过滤兼干燥设备2的失活催化剂自动传送装置4。

如图1所示，根据本实用新型的一种实施方式，所述难降解废水催化氧化深度处理装置还包括设置在所述出料口35的下游并与其相连接的已再生催化剂储存容器5，设置在所述已再生催化剂储存容器5的下游并与其相连接的已再生催化剂自动传送装置；以及设置在所述已再生催化剂自动传送装置的下游并与其相连接的物料提升兼填装装置6。

根据本实用新型的一种实施方式，失活催化剂自动传送装置4采用传送带形式；所述已再生催化剂自动传送装置(如图1中下侧的附图标记“4”所示)也采用传送带形式；所述物料提升兼填装装置6采用带升降装置和翻转装置的料斗的形式。

如图1所示，根据本实用新型的一种实施方式，所述倾斜格栅底板104设置在所述微孔曝气器上方5-30cm处，和水平面成5-20°倾斜角；所述倾斜格栅底板上方相对地设有两个失活催化剂卸料口105。这两个失活催化剂卸料口105可以如图1中示出的那样，一个设置在倾斜格栅底板的最高位置，另一个设置在倾斜格栅底板的最低位置。本领域技术人员可以根据实际工艺需要而对失活催化剂卸料口的数量以及具体位置加以选择和调整。

根据本实用新型的一种实施方式，催化剂移位活化再生装置包括催化氧化反应容器1、过滤兼干燥设备2、催化剂活化设备3、催化剂自动传送装置4、物料储存容器5以及物料提升兼填装装置6。

催化氧化反应容器1由壳体、淤泥排出口101、曝气口102、微孔曝气器103、倾斜格栅板104、卸料口105、待处理污水入口106、喷水器108、排水口109、喷水器可伸缩可变换角度组件110和一系列阀门111构成。反应容器为圆柱形或立方体形，采用普通金属材料、不锈钢材料或水泥材料。淤泥排出口101、曝气口102和待处理污水入口106分别设置在催化氧化反应容器的底部和底侧，反应容器内底部均匀排列若干微孔曝气器103，和曝气口102连接。倾斜格栅底板104设置在微孔曝气器上部5-10cm处，和底平面呈5-10°倾斜角，倾斜格栅底板上方对侧共设置两个卸料口105。在倾斜格栅底板上方填装一定量的固体催化剂，催化剂层107上方放置一个带手柄的格栅板，格栅板上方放置数袋石英砂网兜112，排水口109设置在石英砂层上方。每个管道上均装有阀门111。在反应容器的顶部设置一个喷水器108，一套可伸缩可变换角度组件110设置在喷水器的一端。石英砂网兜均匀平铺在催化剂层的上面，主要对反应装置中填装的催化剂层起到一定的固定作用，防止催化剂在废水处理过程中的流失。该喷水器既可以伸缩，也可以变换角度往反应容器内以任何角度喷洒自来水，从而将反应容器塔壁粘附的小部分催化剂移至容器底部。同时借助倾斜格栅底板和水平面合适的倾斜角，借助反应容器底部的曝气、水自身的流动性和催化剂自身的重力可以顺畅的将反应容器中和底部滞留的催化剂全部移出。

过滤兼干燥装置2为过滤和干燥为一体的装置，采用普通碳钢材料，外侧保温，顶部开口。该装置底部固定一个孔径大约4-5mm的多孔网板22，内部设置有螺旋状加热盘管21，它为一种换热装置，加热介质为催化剂在活化设备3中焙烧产生的废热，废热进气口和排气口分别设置在装置的下侧和上侧。该装置底部的多孔网板22既可以支承催化剂又可以过滤催化剂中的自由水。干燥催化剂时，200℃左右的废热从进气口进入，通过加热盘管进行换热，使装置内部的温度达到80℃并基本恒定，换热后的废热最后从排气口排出，装置内催化剂干燥2-4小时后，打开底部多孔网板，干燥的催化剂从装置底部移出，准备活化。顶部开口一方面可以随时排掉催化剂在干燥过程中产生的气体，另一方面可以方便随时补加待干燥的催化剂，同时这部分催化剂可以起到保温的作用。

催化剂活化设备3采用定制的燃气回转窑，主要由燃气进气管道31、燃气烧嘴33、进料槽32、焙烧废气出口34、出料口35、出料插板36和水蒸汽管道37等部分构成。出料插板36可以前后伸缩控制出料口35口径的大小，从而控制催化剂在活化过程中的氧气浓度，防止催化剂在再生过程中的燃烧。该回转窑还设有一个水蒸汽管道37，水蒸汽管道从出料口上端一直延伸至回转窑的滚筒最前端，为一个均匀的多孔管道。水蒸汽管道37的设计满足了催化剂必要时的水蒸汽活化。

收集在物料储存容器5的再生催化剂采用自动传送装置4和物料提升装置6完成催化剂在整个再生过程中的移动、提升和装填。

实例1

下文描述采用本实用新型的装置而实施的一种例示性工艺的细节。

1、固体催化剂

该催化剂以活性炭或其他多孔材料为载体，以Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mn、Ce等金属氧化物的任意一种、任意两种、任意三种或任意四种为活性组分，采用浸渍法或浸渍沉淀法经过浸渍、洗涤、干燥、焙烧制备而成。该固体催化剂是一种在载体表面负载3％的活性组分包括Fe₂O₃、Fe₂O₃-CuO、Fe₂O₃-CuO-MnO₂或Fe₂O₃-CuO-MnO₂-CeO₂等金属氧化物的颗粒材料。

2、装填催化氧化反应装置

将75kg Fe₂O₃-CuO-MnO₂/AC催化剂装入直径为400mm，高度为3000mm的固定床催化氧化反应装置1中。

3、废水深度处理

首先用污水泵将生化系统出水从反应装置底部连续泵入催化氧化反应装置中，采用空气气源臭氧气体通过反应器底部的微孔曝气器对催化剂和废水进行曝气，在常温常压下经催化氧化反应后，达标污水从反应器上侧的溢流口流出。

试验条件：曝气量为300L/h，水力停留时间为1.0-4.0h，进水COD大约210mg/L。

出水水质：COD≤80mg/L，色度≤35mg/L，挥发酚≤0.4mg/L，硫化物≤0.4mg/L，氨氮≤10mg/L。

4、催化剂自动移位再生

当催化氧化出水水质不达标，判断催化剂失效，采用自动移位活化再生催化剂。失活催化剂再生依次通过移位、过滤、干燥、焙烧、装填等步骤完成。

5、再生催化剂性能评价

再生活化后的催化剂继续对生化系统出水进行深度处理，其结果如下：

试验条件：曝气量为300L/h，水力停留时间为1.0-4.0h，进水COD大约220mg/L。

出水水质：COD≤80mg/L，色度≤35mg/L，挥发酚≤0.4mg/L，硫化物≤0.4mg/L，氨氮≤10mg/L。

失活催化剂移位再生的具体试验步骤如下：

当污水从待处理污水入口106进入固体催化剂107层，并在催化氧化反应容器1中停留3-4个小时后，出水口109出水连续两次不达标时，关闭进水阀门111，继续曝气4小时后将反应容器中污水全部通过淤泥排出101达标排放，然后通过自来水进水口110往反应容器1中注入自来水，待自来水液位接近溢流口109时，停止进水，打开催化剂的卸料阀门111和曝气，固体催化剂在水和空气曝气的作用下，依靠催化剂的自身重力和水的流动性，反应容器中的大部分催化剂通过卸料口105流出，然后打开自来水喷头108，将反应容器塔壁粘附的和反应容器底部滞留的小部分催化剂借助格栅板的倾斜度、水的流动性和自身重力全部移出。

流出的催化剂达到滤水兼干燥装置2后，通过该装置底部的过滤网22将催化剂中的水过滤完毕，然后打开废热阀门，将工厂废热或催化剂在焙烧过程中产生的废热通入螺旋状的加热盘管21中，催化剂的干燥温度保持在60-80℃，3-4小时后催化剂基本干燥完毕。干燥后的催化剂通过皮带输送机自动输送至回转窑3中的加料槽32中，然后采用800-1000千卡/m3低热值煤层气作为燃料在燃气回转窑中完成催化剂的焙烧，再生后催化剂储存在物料储存容器5里，最后采用提升设备6将容器5的催化剂提升至反应器的顶部，完成催化剂的填装。该工艺为一种循环式、自动再生工艺。使用的自来水可以循环利用、热量也可以循环利用。

本实用新型的技术要点

本实用新型的催化氧化反应容器1为圆柱体或立方体反应容器，可以采用普通金属材料、不锈钢材料或水泥池。反应容器倾斜格栅底板具有独特的设计，和水平面呈5-10°倾斜角。另一个关键点是在反应容器顶部设置一个具有可伸缩功能并具有变换角度功能的组件110的喷水器108，该装置既可以伸缩，也可以变换角度，可以往反应容器内以任何角度喷洒自来水，一方面可以将反应容器池壁粘附的小部分催化剂移至池底，另一方面借助格栅板和水平面合适的倾斜角、反应容器底部的曝气、水的流动性和催化剂的自身重力可以顺畅的将反应容器中和底部滞留的催化剂全部移出。

活化设备3设计的出料插板36可以前后伸缩控制出料口35口径的大小，从而控制催化剂在活化过程中的氧气浓度，防止了催化剂在再生过程中的燃烧。该设备在滚筒内增设一个水蒸汽管道37，从出料口一直延伸至回转窑的滚筒最前端，为一个均匀的多孔管道。水蒸汽管道37的设计满足了催化剂在不同阶段的活化需求。

本实用新型的有益技术效果

本实用新型提供了一种简单的催化剂再生装置及工艺，取得了以下有益的效果：

①本装置包含的催化氧化反应容器具有独特的设计，一是反应容器底部的格栅板与水平面呈5-10°倾斜角，倾斜格栅底板不仅是反应容器曝气的气体均匀分散板，而且是催化剂从反应容器内顺畅流出的导流板，二是在反应容器顶部增设了自来水喷头，可以在必要时开启，反应容器中滞留的催化剂可以借助水的流动性和物料自身的重力全部顺畅的移出；

②该装置为一套机械全自动装置，并利用废热再生催化剂，操作简单，能耗低，大大降低了催化剂在活化过程中的磨耗、能耗和再生成本；

③该装置包含的催化剂活化设备设计一个水蒸汽管道，失活催化剂可以在必要时采用水蒸汽再生，彻底处理失效催化剂表面积炭，大大延长了催化剂的使用寿命。

Claims (9)

1.一种难降解废水催化氧化深度处理装置，所述难降解废水催化氧化深度处理装置包括催化氧化反应容器(1)，所述催化氧化反应容器(1)包括壳体，所述壳体的底部设有淤泥排出口(101)、曝气口(102)、待处理污水入口(106)；所述壳体的上部设有已处理污水排水口(109)；所述曝气口(102)的上方连接有多个微孔曝气器(103)；

其特征在于：

在微孔曝气器上方设有倾斜格栅底板(104)，所述倾斜格栅底板上方设有失活催化剂卸料口(105)；

在反应容器(1)的顶部设有一套可伸缩可变换角度组件(110)，在该可伸缩可变换角度组件(110)的一端设有喷水器(108)。

2.如权利要求1所述的难降解废水催化氧化深度处理装置，其特征在于：还包括过滤兼干燥设备(2)，该过滤兼干燥设备(2)具有顶部敞开的漏斗形容器，该容器的底部设有用以支承催化剂并且过滤催化剂中的自由水的多孔网板(22)，所述过滤兼干燥设备(2)的内部设置有螺旋状加热盘管(21)。

3.如权利要求2所述的难降解废水催化氧化深度处理装置，其特征在于：还包括与所述过滤兼干燥设备(2)的出口相关联的催化剂活化设备(3)，所述催化剂活化设备(3)采用燃气回转窑的形式，所述催化剂活化设备(3)包括：

燃气进气管道(31)、燃气烧嘴(33)、催化剂进料槽(32)、焙烧废气出口(34)、催化剂出料口(35)、能够前后伸缩控制催化剂出料口(35)口径的大小的出料插板(36)。

4.如权利要求3所述的难降解废水催化氧化深度处理装置，其特征在于：所述催化剂活化设备(3)中还设有用于对催化剂进行水蒸气活化的水蒸汽管道(37)，所述水蒸汽管道(37)从出料口(35)上方伸入催化剂活化设备(3)的滚筒的内部空间、并跨过该内部空间的纵向上的大部分长度，所述水蒸汽管道的管壁上均布地开设有多个用于排出水蒸气的通孔。

5.如权利要求2或3所述的难降解废水催化氧化深度处理装置，其特征在于：所述催化剂活化设备(3)的焙烧废气出口(34)与在所述过滤兼干燥设备(2)的内部设置的螺旋状加热盘管(21)相连接，从而，在所述催化剂活化设备(3)中焙烧催化剂所产生的焙烧废气作为在所述加热盘管(21)中的加热介质，所述螺旋状加热盘管(21)的废气入口(23)和废气出口(24)分别设置在所述催化剂活化设备(3)的下侧和上侧。

6.如权利要求5所述的难降解废水催化氧化深度处理装置，其特征在于：

还包括与所述失活催化剂卸料口(105)相连接、用以把来自所述催化氧化反应容器(1)的失活催化剂自动地传送至所述过滤兼干燥设备(2)的失活催化剂自动传送装置(4)。

7.如权利要求6所述的难降解废水催化氧化深度处理装置，其特征在于还包括：

设置在所述出料口(35)的下游并与其相连接的已再生催化剂储存容器(5)，

设置在所述已再生催化剂储存容器(5)的下游并与其相连接的已再生催化剂自动传送装置；以及

设置在所述已再生催化剂自动传送装置的下游并与其相连接的物料提升兼填装装置(6)。

8.如权利要求7所述的难降解废水催化氧化深度处理装置，其特征在于：

失活催化剂自动传送装置(4)采用传送带形式；

所述已再生催化剂自动传送装置采用传送带形式；

所述物料提升兼填装装置(6)采用带升降装置和翻转装置的料斗的形式。

9.如权利要求1所述的难降解废水催化氧化深度处理装置，其特征在于：

所述倾斜格栅底板(104)设置在所述微孔曝气器上方5-30cm处，和水平面成5-20°倾斜角；

所述倾斜格栅底板上方相对地设有两个失活催化剂卸料口(105)。

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