CN213085757U - 一种内置微界面造纸废水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种内置微界面造纸废水处理系统。该处理系统包括依次连接的造纸废水池、格栅除污机、调节池、离心过滤器、沉淀池以及换热器、预热器、湿式氧化反应器、气液分离器、生物降解池，湿式氧化反应器内部设置有用于分散破碎气体成气泡的微界面机组，微界面机组包括气动式微界面发生器，湿式氧化反应器的侧壁设置有进气口，进气口通过管道延伸至所述气动式微界面发生器内部。本实用新型的处理系统通过在湿式氧化反应器内部设置微界面机组，降低了造纸废水处理系统的温度与压力，减少了空气或氧气的耗量，实现了能耗低，处理效率高的效果。

Description

一种内置微界面造纸废水处理系统

技术领域

本实用新型属于造纸废水处理技术领域，具体涉及一种内置微界面造纸废水处理系统。

背景技术

造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一，我国工业造纸废水排放量居各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重，它不仅是我国造纸工业污染防治的首要问题，也是我国工业废水进行达标处理的首要问题。

造纸废水中所含的化学成分较复杂，且废水温度较高，为此工业上采用物理法、化学法、生化法等相结合的废水处理工艺，目前湿式氧化技术因其适应性强、处理效果好等优点，通过和其他工艺的结合处理造纸废水较为成功，但是湿式氧化法需要较高的反应温度、压力和较长的停留时间，究其原因是因为空气或氧气在液相中的停留时间短，传质时间不足，气泡直径大，反应器内形成的气液相界面积较小，传质空间不足，从而导致了反应时间过长、能耗高、反应效率低下的问题。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型提供一种内置微界面造纸废水处理系统，该处理系统通过在湿式氧化反应器内部设置微界面机组，通过设置了微界面机组后，提高了两相之间的传质效果、反应效率，可以将气泡打碎成微米级别的气泡，从而增加气相与液相之间的相界面积，使得传质空间充分满足，增加了空气或氧气在液相中的停留时间，从而降低空气或氧气的耗量，这样即使温度和压力不需要太高，也可以保证反应本身的高效进行，避免了高温高压带来的一系列安全隐患的发生，更有利于反应过程的节能降耗，成本低。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种内置微界面造纸废水处理系统，其特征在于，依次连接的造纸废水池、格栅除污机、调节池、离心过滤器、沉淀池以及换热器、预热器、湿式氧化反应器、气液分离器、生物降解池，所述换热器上设置有第一进口、第一出口、第二进口、第二出口；

所述沉淀池与所述第一进口连接，所述第一出口通过预热器与所述湿式氧化反应器的底部连接，所述湿式氧化反应器的顶部设置有氧化出口，所述氧化出口与所述第二进口连接，所述第二出口与所述气液分离器连接，所述气液分离器与所述生物降解池连接；

所述湿式氧化反应器内部设置有用于分散破碎气体成气泡的微界面机组，所述微界面机组包括气动式微界面发生器，所述湿式氧化反应器的侧壁设置有进气口，所述进气口通过管道延伸至所述气动式微界面发生器内部。

现有技术中造纸废水处理工艺中，湿式氧化处理法往往需要较高的反应温度、压力和较长的停留时间，究其原因是因为空气或氧气在液相中的停留时间短，传质时间不足，气泡直径大，反应器内形成的气液相界面积较小，传质空间不足，从而导致了反应时间过长、能耗高、反应效率低下的问题。

上述处理系统中，在进行湿式氧化处理之前先要进行一定的预处理，预处理系统依次包括了造纸废水池、格栅除污机、调节池、离心过滤器、沉淀池，上述处理设备依次连接，造纸工艺中排出的废水先进入造纸废水池中待处理，造纸废水池用来调节水量与抽水量，因为废水中含有有毒有害或易燃性挥发性物质，所以造纸废水池设置成封闭式，在水池平面距离最大的两点设通风孔使得液面以上的空气形成最大程度的对流，水池中流出的废水进入格栅除污机中去除大尺寸的漂浮物和悬浮物，格栅除污机的材质不限，优选回转耙齿式格栅、阶梯格栅、弧形格栅或螺旋式格栅，紧接着从格栅除污机出来的废水进入调节池内调节水量和水质，使水质均匀并防止水量过大对后续处理装置产生冲击，优选差流方式调节池，相比其他调节池，差流方式没有任何运行费用，节约了成本，经过调节后的废水再进入离心过滤器内，废水中的悬浮颗粒受到离心作用后被分离，离心过滤得到的液体进入沉淀池内，用重力沉降法去除重金属和颗粒物质，沉淀池可以是平流式、竖流式、辐射流、斜板或斜管沉淀池、水平管沉淀池中的任一种。

废水在上述预处理系统中经过初步的除杂、沉淀等预处理措施后，再进行后续的湿式氧化处理以达到更为深层的废水净化效果。

需要强调的是，该处理系统通过在湿式氧化反应器内部设置有微界面机组，将进入湿式氧化反应器的空气或氧气打碎分散成气泡，使得气泡与废水形成气液乳化物，从而增加了气体与废水之间的相界面积，进一步提高了反应效率，增加了反应相界面的传质效果后，操作温度与压力也不需要太高，实现了能耗低，操作成本低的效果。

在本实用新型的微界面机组中包括了气动式微界面发生器，这样经过空压机压缩后的空气或氧气从进气口通入气动式微界面发生器的内部，通过微界面发生器的破碎分散作用，将气体额分散破碎成微气泡，从而减小液膜厚度，有效的增大了空气或氧气与废水之间的传质面积，降低传质阻力，提高反应效率。

更优选的，所述微界面机组还包括液动式微界面发生器，所述液动式微界面发生器中通入从所述湿式氧化反应器内循环回来的废水，所述液动式微界面发生器连接有导气管，所述导气管的顶端伸出所述湿式氧化反应器内的液面上方用于回收空气或氧气。因为反应过程中大量未反应完的空气和或氧气会大量积聚在湿式氧化反应器内的上方，为了充分回收，通过导气管再次进入底部多次循环反应，从而提高传质效率，通入的循环废水可以达到给液动式微界面发生器提供动力的效果。

进一步的，为了给液动式微界面发生器更好的提供液动力，所述湿式氧化反应器的外侧还设置有用于流通从所述湿式氧化反应器内循环回来的废水的废水循环管道，所述废水循环管道的一端与所述湿式氧化反应器的侧壁连接，另一端和所述液动式微界面发生器的顶部相连。

可见，反应过程中未反应完的空气或氧气离开液面上升到所述湿式氧化反应器的上方，并在循环管道的动力作用下，在液动式微界面发生器的卷吸作用下，通过导气管被卷吸进液动式微界面发生器分散破碎后送入反应器底部继续参与反应，为了提供动力，在废水循环管道上会设置有循环泵，循环泵可以是立式或者卧式，泵体个数不限，可以一个或者多个串联或并联安装。

进一步的，所述微界面机组中所包含的微界面发生器设置方式不限、设置位置不限，数量不限。

进一步的，所述液动式微界面发生器的出口与所述气动式微界面发生器的出口相对以对冲提升反应效果。液动式微界面发生器布置在湿式氧化反应器内的靠上方位置，气动式微界面发生器布置在湿式氧化反应器内的靠下方位置，两个微界面发生器的出口正好上下相对设置，这样，所述液动式微界面发生器产生的气泡向下运动，所述气动式微界面发生器产生的气泡向上运动，两者碰撞产生更小的气泡，从而进一步增大了接触面积，加快反应效率。

进一步的，所述液动式微界面发生器与所述气动式微界面发生器之间设置有用于相互支撑的多块支撑板，所述支撑板由上至下依次层叠设置，相邻所述支撑板之间设有防滑垫或防滑圈，所述支撑板的数量不限，防滑垫或防滑圈用于阻止板与板之间发生滑动，支撑板承受湿式氧化反应器内剧烈反应造成冲击的压力，起到了良好的加固作用，支撑板的具体材质、形状和数量不作限定。

本领域所属技术人员可以理解的是，本实用新型所采用的微界面发生器在本发明人的在先专利中体现，如公开号106215730A的专利，微界面发生器其核心在于气泡破碎，气泡破碎器的原理是高速射流所携带的气体相互撞击进行能量传递，使气泡破碎，关于微界面发生器的结构在上述专利中公开其中一实施例，此处不再多加赘述。关于微界面发生器与湿式氧化反应器的连接，包括连接结构、连接位置，根据微界面发生器的结构而定，此不作限定。关于微界面发生器的反应机理及控制方法，在本发明人的在先专利CN107563051B中已经公开，此处不再多加赘述。

进一步的，所述沉淀池和换热器之间设置有增压泵。所述增压泵的内部还带有压力监测模块和控制模块，过程中如果监测到压力过高或者过低时，控制模块能随时打开或者关闭增压泵；增压泵还可以通过多个串联或者并联使用来实现多级增压，采用多级增压可以根据实际需要压力进行调节。

进一步的，所述处理系统还包括COD浓度检测装置、清水池，所述COD浓度检测装置连接所述生物降解处理池的出水口用于监测水质合格后排入所述清水池。通过COD浓度检测，可及时检测到废水处理指标是否满足要求，还可同时监测整个处理系统是否出问题，方便及时检修。清水池优选设置紫外或臭氧消毒装置，处理后的水经过消毒后回收再利用。

进一步的，所述湿式氧化反应器为鼓泡淤浆床反应器，所述鼓泡淤浆床反应器中，固体催化剂能浮于液相上方，以便在停止操作的情况下更换催化剂，不会出现催化剂烧结现象。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)通过设置了微界面机组后，提高了两相之间的传质效果、反应效率，可以将气泡打碎成微米级别的气泡，从而增加气相与液相之间的相界面积，使得传质空间充分满足，增加了空气或氧气在液相中的停留时间，从而降低空气或氧气的耗量，这样即使温度和压力不需要太高，也可以保证反应本身的高效进行，避免了高温高压带来的一系列安全隐患的发生，更有利于反应过程的节能降耗，成本低。

(2)本实用新型通过反应温度和压力的降低，也显著节约了空气压缩机的能耗。湿式氧化过程中有机物氧化会产生较多热量，基本能够维持装置操作的热量自给。其运行成本主要是空气压缩机及泵的能耗，而这其中空气压缩机占大部分能耗。降低压缩机的出口压力，大幅度的削减了压缩机的能耗，给企业节约了成本。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的内置微界面造纸废水处理系统的结构示意图。

附图说明：

10-造纸废水池； 20-格栅除污机；

30-调节池； 40-离心过滤器；

50-沉淀池； 60-增压泵；

70-换热器； 71-第一进口；

72-第一出口； 73-第二进口；

74-第二出口； 80-湿式氧化反应器；

81-氧化出口； 82-进气口；

90-气液分离器； 100-生物降解处理池；

110-COD浓度检测装置； 120-清水池；

130-微界面机组； 131-液动式微界面发生器；

132-气动式微界面发生器； 133-支撑板；

140-预热器。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了更加清晰的对本实用新型中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。

实施例

参阅图1所示，为本实用新型实施例的内置微界面造纸废水的处理系统，包括依次连接的造纸废水池10、格栅除污机20、调节池30、离心过滤器40、沉淀池50以及换热器70、预热器140、湿式氧化反应器80、气液分离器90、生物降解池100；其中，换热器70上设置有第一进口71、第一出口72、第二进口73、第二出口74，沉淀池50通过增压泵60与第一进口71连接，第一出口72通过预热器140与湿式氧化反应器80的底部连接，在废水经过换热后，在进入湿式氧化反应器80之前先进行预热，湿式氧化器80的顶部设置有氧化出口81，氧化出口81与第二进口73连接，氧化出口81出来的氧化水通过第二进口73进入换热器70中进行换热，被冷却的同时加热了原待处理的废水，从而达到充分利用能源的效果，另外，第二出口74与气液分离器90连接，气液分离器90与生物降解池100连接；

需要强调的是，湿式氧化反应器80内部设置有用于分散破碎气体成微气泡的微界面机组130，微界面机组包括气动式微界面发生器132，湿式氧化反应器80的侧壁上设置有进气口82，进气口82通过管道延伸至气动式微界面发生器132内部，进气口82连通空气压缩机，空气或氧气经过空气压缩机压缩后从进气口82进入到气动式微界面发生器132内部进行分散破碎成气泡，从而增加气液相的接触面积，提高传质效果。这里空气压缩机优选为离心式空压机，因为离心式空压机气量大，内部不需要润滑，省油且不污染被压缩的气体。

进一步的，微界面机组130还包括液动式微界面发生器131，液动式微界面发生器131中通入从湿式氧化反应器80内循环回来的废水，优选通过循环泵实现废水的循环，液动式微界面发生器131连接有导气管，导气管的顶端伸出湿式氧化反应器80的液面用于回收空气或氧气。

本实施例中，液动式微界面发生器131的出口与气动式微界面发生器132的出口相对以对冲提升反应效果，液动式微界面发生器131与气动式微界面发生器132之间设置有用于相互支撑的多块支撑板133，支撑板133由上至下依次层叠设置，优选地，相邻支撑板133之间设有防滑垫或防滑圈，用于阻止板与板之间发生相对滑动。

具体而言，湿式氧化反应器80的外侧还设置有废水循环管道，用以给所述液动式微界面发生器131提供液体驱动，循环管道的一端与液动式微界面发生器131的顶部连通，另一端与湿式氧化反应器80的侧壁连接，废水循环管道给液动式微界面发生器131提供卷吸动力，将湿式氧化反应器80液面以上的空气或氧气通过导气管卷吸回来，以充分回收液面上这部分的空气或氧气，从而增加气液两相之间的传质效果。

此外，氧化出口81出来的氧化水会含有一部分氧气，因此在进入换热器70中进行换热后，再经第二出口74进入气液分离器90中进行气液分离，优选地，在第二出口74和气液分离器90之间可增设冷却器，在废水经过换热后，进入气液分离器90之前先进行冷却；尾气从气液分离器90的顶部回收，液体由气液分离器90底部收集后进入生物降解处理池100进行生物降解处理。

本实施例中，该处理系统还包括有COD浓度检测装置110和清水池120，COD浓度检测装置110连接所述生物降解处理池100的出水口用于监测水质合格后排入清水池120，由生物降解处理后的水进入COD浓度检测装置110中进行检测，最终得到COD浓度满足要求的净水，净水通入清水池120中进行紫外或臭氧消毒后回收再利用。

可以理解的是，上述实施例微界面发生器并不局限于个数，为了增加分散、传质效果，也可以多增设额外的微界面发生器，尤其是微界面发生器的安装位置不限，可外置也可内置，内置时还可以采用安装在湿式氧化反应器内的侧壁上相对设置的方式，以实现从微界面发生器的出口出来的微气泡发生对冲。

以下简要说明本实用新型的内置微界面造纸废水处理系统的工作过程和原理：

造纸废水由造纸废水池10进入格栅除污机20后去除大尺寸的漂浮物和悬浮物，紧接着进入调节池30内调节水量和水质，再进入离心过滤器40内，废水中的悬浮颗粒受到离心力的作用后被分离，离心过滤得到的液体进入沉淀池内以去除重金属和颗粒物质沉淀；

经过上述步骤处理后的废水加热后进入湿式氧化反应器80内进行湿式氧化处理，同时空气或氧气经过空气压缩机压缩后进入微界面机组130内进行分散破碎成微气泡后与废水进行氧化反应，反应器中的湿式氧化反应温度为175-185℃，反应压力3.1-3.6MPa，优选反应温度为180℃，反应压力为3.3MPa。氧化水通过氧化出口81进入换热器70中与原待处理的废水进行换热后经过冷却器进入气液分离器90中，尾气从气液分离器90的顶部回收，液体由气液分离器90底部收集后进入生物降解处理池100进行生物降解处理，生物降解后的水经过COD浓度检测装置110检测达标后进入到清水池120中进行消毒后回收再利用。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种内置微界面造纸废水处理系统，其特征在于，包括依次连接的造纸废水池、格栅除污机、调节池、离心过滤器、沉淀池，以及换热器、预热器、湿式氧化反应器、气液分离器、生物降解池，所述换热器上设置有第一进口、第一出口、第二进口、第二出口；

所述沉淀池与所述第一进口连接，所述第一出口通过所述预热器与所述湿式氧化反应器的底部连接，所述湿式氧化反应器的顶部设置有氧化出口，所述氧化出口与所述第二进口连接，所述第二出口与所述气液分离器连接，所述气液分离器与所述生物降解池连接；

所述湿式氧化反应器内部设置有用于分散破碎气体成气泡的微界面机组，所述微界面机组包括气动式微界面发生器，所述湿式氧化反应器的侧壁设置有进气口，所述进气口通过管道延伸至所述气动式微界面发生器内部。

2.根据权利要求1所述的内置微界面造纸废水处理系统，其特征在于，所述微界面机组还包括液动式微界面发生器，所述液动式微界面发生器中通入从所述湿式氧化反应器内循环回来的废水，所述液动式微界面发生器连接有导气管，所述导气管的顶端伸出所述湿式氧化反应器的液面用于回收空气或氧气。

3.根据权利要求2所述的内置微界面造纸废水处理系统，其特征在于，所述液动式微界面发生器的出口与所述气动式微界面发生器的出口相对以对冲提升反应效果。

4.根据权利要求2所述的内置微界面造纸废水处理系统，其特征在于，所述液动式微界面发生器与所述气动式微界面发生器之间设置有用于相互支撑的多块支撑板，所述支撑板由上至下依次层叠设置，相邻所述支撑板之间设有防滑垫或防滑圈，用于防止支撑板之间发生相对滑动。

5.根据权利要求2所述的内置微界面造纸废水处理系统，其特征在于，所述湿式氧化反应器外侧还设置有用于流通从所述湿式氧化反应器内循环回来的废水的废水循环管道，所述废水循环管道的一端与所述湿式氧化反应器侧壁连接，另一端和所述液动式微界面发生器的顶部相连。

6.根据权利要求5所述的内置微界面造纸废水处理系统，其特征在于，所述废水循环管道上设置有循环泵，所述沉淀池和换热器之间设置有增压泵。

7.根据权利要求1所述的内置微界面造纸废水处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括COD浓度检测装置、清水池，所述COD浓度检测装置连接生物降解处理池的出水口用于监测水质合格后排入所述清水池。

8.根据权利要求1-7任一项所述的内置微界面造纸废水处理系统，其特征在于，所述湿式氧化反应器的类型为鼓泡淤浆床反应器。

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