CN213506148U - 一种兰炭废水的处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种兰炭废水的处理系统，包括：兰炭废水氧化器、微界面发生器、氨吹除塔等；通过微界面发生器破碎氧气使其形成微米尺度的微米级气泡，微米级气泡具备常规气泡所不具备的理化性质，由球体体积及表面积的计算公式可知，在总体积不变的情况下，气泡的总表面积与单个气泡直径成反比，由此可知微米级气泡的总表面积巨大，使微米级气泡与兰炭废水混合形成气液混合物，以增大气液两相的接触面积，达到在无催化剂的条件下，兰炭废水得到充分的氧化分解，简化了兰炭废水处理流程同时使兰炭废水处理效果佳。
Description
技术领域
本实用新型总地涉及工业废水处理领域，且更具体地涉及一种兰炭废水的处理系统。
背景技术
兰炭废水又称半焦废水，是指低变质煤(不粘煤、弱粘煤、长焰煤)在中低温干馏(约600至800℃)过程以及煤气净化、兰炭蒸汽熄焦过程中形成的一种工业废水。这种废水成分复杂，含有大量难降解、高毒性的污染物，如苯系物、酚类、多环芳烃、氮氧杂环化合物等有机污染物以及重金属等无机污染物，是一种典型的高污染、高毒性工业废水。
国家工业和信息化产业部将兰炭列入产业目录后，由于市场需求量巨大，兰炭产业得到迅猛发展，但环境工作者未制定出对兰炭废水合适的处理方式，已经投产的大多数兰炭生产企业，其废水处理一般仍采用普通生化处理法或焚烧法，兰炭废水COD高达30000-40000mg/L,且含有大量抑制微生物生长的有毒物质，因此采用生化处理很难达标，焚烧法产生有害气体导致空气污染，近年来，广大高校和科研院所在兰炭废水处理工艺的研发上做了大量工作，张彩凤等将CuO-MnO2-CeO2/γ-Al2O3催化剂用于催化湿式氧化处理兰炭废水，CODcr去除率可达77.8％。
其中氧化法中湿式氧化法属于高级氧化法的一种，即以空气或氧气为氧化剂，在液相体系中，将废水中大分子有机物氧化分解成小分子有机物、二氧化碳和水等，达到净化目的，但湿式氧化法在兰炭废水处理过程中仍存以下技术问题：
1、在空气或氧气与液相废水接触过程中，气液两项混合，产生较大较多气泡，由于气泡较多较大，致使气液两项无法充分混合，致使废水中大分子有机物氧化分解的效率低，且氧化分解不够充分，导致兰炭废水处理效果不佳。
2、湿化氧化反应中，对于催化剂的回收及提取工序繁杂，使兰炭废水处理工序复杂化。
实用新型内容
在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供了一种兰炭废水的处理系统，包括：
兰炭废水氧化器，所述兰炭废水氧化器用以为兰炭废水提供氧化分解反应场所；
微界面发生器，所述微界面发生器将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给气体反应物，将气体反应物破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高气体反应物与液体反应物之间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将液体反应物与气体反应物的微米级气泡混合形成气液混合物，以在预设操作条件范围内强化液体反应物与气体反应物之间的传质效率和反应效率；
氨吹除塔，所述氨吹除塔用以去除兰炭废水中氨氮废物；
尾气吸收罐，所述尾气吸收罐用以吸收所述氨吹除塔中吹出的废气；
换热器，所述换热器用以对待氧化的兰炭废水和氧化完毕的兰炭废水进行热交换；
加热器，所述加热器用以对待氧化的兰炭废水和氧气气源进行加热。
优选的，微界面发生器包括：
第一微界面发生器，其为气动式微界面发生器，所述第一微界面发生器位于所述兰炭废水氧化器内，所述第一微界面发生器用以将氧气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至所述兰炭废水氧化器内与兰炭废水混合形成气液混合物；
第二微界面发生器，其为气动式微界面发生器，所述第二微界面发生器位于所述尾气吸收罐内，所述第二微界面发生器用以将氨气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至所述尾气吸收罐内促使尾气被吸收液吸收。
优选的，所述氨吹除塔的下部与所述兰炭废水氧化器相连通，所述氨吹除塔的顶部与所述尾气吸收罐相连通，所述氨吹除塔内上部、中部和下部分别设置有喷淋器、塔板和风机。
优选的，所述氨吹除塔的侧部设置有第一泵体，所述第一泵体用以将外部兰炭废水和所述氨吹除塔底部的兰炭废水传输至所述喷淋器内。
优选的，所述兰炭废水氧化器和所述氨吹除塔之间设置有第二泵体，所述第二泵体用以将去除兰炭废物的兰炭废水传输至所述兰炭废水氧化器内。
优选的，所述换热器包括：
一级换热器，所述一级换热器设置在所述兰炭废水氧化器和所述氨吹除塔之间，所述一级换热器用以将所述兰炭废水氧化器内经氧化分解后的高温废水与所述氨吹除塔内待进入所述兰炭废水氧化器内的兰炭废水进行换热；
二级换热器，所述二级换热器设置在所述氨吹除塔的一侧，所述二级换热器用以将经所述一级换热器换热后的高温废水与待进入所述氨吹除塔内的兰炭废水进行换热，并在换热后排出。
优选的，所述加热器包括：
第一加热器，所述第一加热器用以对待进入所述兰炭废水氧化器内的氧气进行加热；
第二加热器，所述第二加热器用以对待进入所述兰炭废水氧化器内的兰炭废水进行加热。
优选的，所述兰炭废水氧化器的侧部设置有第三泵体和第四泵体，所述第三泵体用以将氧气传输至所述第一微界面发生器内，所述第四泵体用以将氧化分解完毕的兰炭废水传输至所述一级换热器内。
优选的，所述兰炭废水氧化器内温度为72～135℃，压力为0.2～1Mpa。
优选的，所述塔板为多层塔板。
在本实用新型的一些实施例中，本实用新型通过微界面发生器破碎氧气使其形成微米尺度的微米级气泡，微米级气泡具备常规气泡所不具备的理化性质，由球体体积及表面积的计算公式可知，在总体积不变的情况下，气泡的总表面积与单个气泡直径成反比，由此可知微米级气泡的总表面积巨大，使微米级气泡与兰炭废水混合形成气液混合物，以增大气液两相的接触面积，达到在无催化剂的条件下，兰炭废水得到充分的氧化分解，简化了兰炭废水处理流程同时使兰炭废水处理效果佳。
附图说明
为了使本实用新型的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本实用新型。可以理解这些附图只描绘了本实用新型的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本实用新型。
图1为本实用新型兰炭废水的处理系统实施例示意图。
附图标记说明：
1：兰炭废水氧化器
21：第一微界面发生器
22：第二微界面发生器
3：氨吹除塔
4：尾气吸收罐
51：一级换热器
52：二级换热器
61：第一加热器
62：第二加热器
7：喷淋器
8：塔板
9：风机
10：第一液泵
11：第二液泵
12：第三泵体
13：第四泵体
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
如图1所示，本实用新型提供了一种兰炭废水的处理系统，包括：
兰炭废水氧化器1，所述兰炭废水氧化器用以为兰炭废水提供氧化分解反应场所；
微界面发生器，所述微界面发生器将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给气体反应物，将气体反应物破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高气体反应物与液体反应物之间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将液体反应物与气体反应物的微米级气泡混合形成气液混合物，以在预设操作条件范围内强化液体反应物与气体反应物之间的传质效率和反应效率；
氨吹除塔3，所述氨吹除塔用以去除兰炭废水中氨氮废物；
尾气吸收罐4，所述尾气吸收罐用以吸收所述氨吹除塔中吹出的废气；
换热器，所述换热器用以对待氧化的兰炭废水和氧化完毕的兰炭废水进行热交换；
加热器，所述加热器用以对待氧化的兰炭废水和氧气气源进行加热。
具体而言，所述微界面发生器包括：
第一微界面发生器21，其为气动式微界面发生器，所述第一微界面发生器位于所述兰炭废水氧化器内，所述第一微界面发生器用以将氧气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至所述兰炭废水氧化器内与兰炭废水混合形成气液混合物；
第二微界面发生器22，其为气动式微界面发生器，所述第二微界面发生器位于所述尾气吸收罐内，所述第二微界面发生器用以将氨气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至所述尾气吸收罐内促使尾气被吸收液吸收。
具体而言，所述氨吹除塔的下部与所述兰炭废水氧化器相连通，所述氨吹除塔的顶部与所述尾气吸收罐相连通，所述氨吹除塔内上部、中部和下部分别设置有喷淋器7、塔板8和风机9。
具体而言，所述氨吹除塔的侧部设置有第一泵体10，所述第一泵体用以将外部兰炭废水和所述氨吹除塔底部的兰炭废水传输至所述喷淋器内。
具体而言，所述兰炭废水氧化器和所述氨吹除塔之间设置有第二泵体11，所述第二泵体用以将去除兰炭废物的兰炭废水传输至所述兰炭废水氧化器内。
具体而言，所述换热器包括：
一级换热器51，所述一级换热器设置在所述兰炭废水氧化器和所述氨吹除塔之间，所述一级换热器用以将所述兰炭废水氧化器内经氧化分解后的高温废水与所述氨吹除塔内待进入所述兰炭废水氧化器内的兰炭废水进行换热；
二级换热器52，所述二级换热器设置在所述氨吹除塔的一侧，所述二级换热器用以将经所述一级换热器换热后的高温废水与待进入所述氨吹除塔内的兰炭废水进行换热，并在换热后排出。
具体而言，所述加热器包括：
第一加热器61，所述第一加热器用以对待进入所述兰炭废水氧化器内的氧气进行加热；
第二加热器62，所述第二加热器用以对待进入所述兰炭废水氧化器内的兰炭废水进行加热。
具体而言，所述兰炭废水氧化器的侧部设置有第三泵体12和第四泵体13，所述第三泵体用以将氧气传输至所述第一微界面发生器内，所述第四泵体用以将氧化分解完毕的兰炭废水传输至所述一级换热器内。
本实用新型还提供了一种使用兰炭废水的处理系统的兰炭废水处理方法，其方法包括如下步骤：
步骤1：通过第一泵体工作，将外部兰炭废水引入氨吹除塔内，兰炭废水由喷淋器在氨吹除塔内由上至下下落，经过塔板过程中与塔板上的填料脱氮剂反应，并继续由塔板逐层下落，风机工作，将经反应后的兰炭废水中氨气吹向氨吹除塔顶部，落入氨吹除塔底部的兰炭废水通过第一泵体循坏被抽至喷淋器内，进行氨吹除；
步骤2：步骤1中氨气被吹进尾气吸收罐内，通过第二微界面发生器工作，将氨气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至所述尾气吸收罐内促使尾气被吸收液吸收，所述尾气吸收罐内的吸收液种类不作具体限制，只需满足可以吸收氨气即可，如水；
步骤3：第二泵体工作，将氨吹除塔底部的兰炭废水引流至兰炭废水氧化器内，兰炭废水氧化器内温度为100℃，压力为0.4Mpa，途径第二加热器被加热后进入兰炭废水氧化器内，第三泵体工作，将经过第一加热器加热的氧气传输至第一微界面发生器内，通过第一微界面发生器工作，将氧气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至所述兰炭废水氧化器内与兰炭废水混合形成气液混合物，氧气与兰炭废水进行氧化分解反应，将兰炭废水中大分子有机物氧化分解成小分子物质；
步骤4：第四泵体工作，将氧化分解完毕的兰炭废水传输至一级换热器内，一级换热器将兰炭废水氧化器内经氧化分解后的高温废水与氨吹除塔内待进入兰炭废水氧化器内的兰炭废水进行换热，换热后继续进入二级换热器内与待进入所述氨吹除塔内的兰炭废水进行换热，并在换热后降温排出。
运用本实用新型兰炭废水处理系统及方法对兰炭废水进行处理，并以现有湿式氧化法对相同兰炭进行处理作为对比例，处理条件及结果如下表：
| 反应温度℃ | 反应压力Mpa | COD去除率 | |
| 实施例 | 100 | 0.4 | 97％ |
| 对比例 | 100 | 0.4 | 91％ |
注：对比例在湿式氧化过程中添加催化剂及具有催化剂回收系统。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。
Claims (8)
1.一种兰炭废水的处理系统，其特征在于，包括：
兰炭废水氧化器，所述兰炭废水氧化器用以为兰炭废水提供氧化分解反应场所；
微界面发生器，所述微界面发生器将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给气体反应物，将气体反应物破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高气体反应物与液体反应物之间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将液体反应物与气体反应物的微米级气泡混合形成气液混合物，以在预设操作条件范围内强化液体反应物与气体反应物之间的传质效率和反应效率；
氨吹除塔，所述氨吹除塔用以去除兰炭废水中氨氮废物；
尾气吸收罐，所述尾气吸收罐用以吸收所述氨吹除塔中吹出的废气；
换热器，所述换热器用以对待氧化的兰炭废水和氧化完毕的兰炭废水进行热交换；
加热器，所述加热器用以对待氧化的兰炭废水和氧气气源进行加热。
2.根据权利要求1所述的一种兰炭废水的处理系统，其特征在于，所述微界面发生器包括：
第一微界面发生器，其为气动式微界面发生器，所述第一微界面发生器位于所述兰炭废水氧化器内，所述第一微界面发生器用以将氧气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至所述兰炭废水氧化器内与兰炭废水混合形成气液混合物；
第二微界面发生器，其为气动式微界面发生器，所述第二微界面发生器位于所述尾气吸收罐内，所述第二微界面发生器用以将氨气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至所述尾气吸收罐内促使尾气被吸收液吸收。
3.根据权利要求2所述的一种兰炭废水的处理系统，其特征在于，所述氨吹除塔的下部与所述兰炭废水氧化器相连通，所述氨吹除塔的顶部与所述尾气吸收罐相连通，所述氨吹除塔内上部、中部和下部分别设置有喷淋器、塔板和风机。
4.根据权利要求3所述的一种兰炭废水的处理系统，其特征在于，所述氨吹除塔的侧部设置有第一泵体，所述第一泵体用以将外部兰炭废水和所述氨吹除塔底部的兰炭废水传输至所述喷淋器内。
5.根据权利要求3所述的一种兰炭废水的处理系统，其特征在于，所述兰炭废水氧化器和所述氨吹除塔之间设置有第二泵体，所述第二泵体用以将去除兰炭废物的兰炭废水传输至所述兰炭废水氧化器内。
6.根据权利要求2所述的一种兰炭废水的处理系统，其特征在于，所述换热器包括：
一级换热器，所述一级换热器设置在所述兰炭废水氧化器和所述氨吹除塔之间，所述一级换热器用以将所述兰炭废水氧化器内经氧化分解后的高温废水与所述氨吹除塔内待进入所述兰炭废水氧化器内的兰炭废水进行换热；
二级换热器，所述二级换热器设置在所述氨吹除塔的一侧，所述二级换热器用以将经所述一级换热器换热后的高温废水与待进入所述氨吹除塔内的兰炭废水进行换热，并在换热后排出。
7.根据权利要求2所述的一种兰炭废水的处理系统，其特征在于，所述加热器包括：
第一加热器，所述第一加热器用以对待进入所述兰炭废水氧化器内的氧气进行加热；
第二加热器，所述第二加热器用以对待进入所述兰炭废水氧化器内的兰炭废水进行加热。
8.根据权利要求6所述的一种兰炭废水的处理系统，其特征在于，所述兰炭废水氧化器的侧部设置有第三泵体和第四泵体，所述第三泵体用以将氧气传输至所述第一微界面发生器内，所述第四泵体用以将氧化分解完毕的兰炭废水传输至所述一级换热器内。
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| GR01 | Patent grant | ||
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