CN215480333U - 水处理用均相催化湿式氧化系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种水处理用均相催化湿式氧化系统，该水处理用均相催化湿式氧化系统包括：热交换系统、氧化系统和催化剂回收系统；其中，所述热交换系统用于将待处理废水加热；所述氧化系统用于将加热后的待处理废水进行催化氧化；所述催化剂回收系统包括依次连接的pH调节罐、固液分离机构和离子交换塔组；所述pH调节罐用于接收经催化氧化后的废水溶液，所述pH调节罐用于调节废水溶液的pH值，以使催化剂沉淀析出。本申请实现了对废水溶液中催化剂进行回收，减少催化剂的流失和达标排放的技术效果，进而解决了相关技术中的催化湿式氧化在实际应用中存在的催化剂流失，催化剂再生困难，废催化剂排放量大的问题。

Description

水处理用均相催化湿式氧化系统

技术领域

本申请涉及废水处理技术领域，具体而言，涉及一种水处理用均相催化湿式氧化系统。

背景技术

在我国，高浓度有机废水的综合治理一直未得到根本解决，尤其是对难生物降解的高浓度化工工业有机废水的治理更为困难。这类废水的COD浓度高，而且含有多种生物毒害物质，成分较为复杂，其BOD₅/COD值很低，远小于业界公认的较难生化值0.3和不易生化值0.25.传统的污水生化法处理已经不能满足其需要，难降解高浓度有机废水的高效处理已成为国内污水处理行业亟待解决的难题之一。

目前，我国大部分化工企业在废水处理方面通常采用的方式是对废水进行简单的预处理后进入生化池进行生化处理。虽然生化法是技术比较成熟的工业化方法，处理成本低，但由于工业有机废水毒性高，且含有很多难以生物降解的有机物，因而采用这种方式处理的废水往往难以取得理想的效果，而传统的物理化学方法在去除废水毒性以及提高废水的可生化性等方面存在不足，有些物理法预处理技术不能彻底降解有毒成分，从而导致污染的转移和二次污染等。因此，必须将毒性高、难生物降解的污染物在预处理阶段彻底降解或转化为易降解的物质，再经过生化处理以达到理想的处理效果。

20世纪70年代以来，在传统湿式氧化技术基础上发展起来的催化湿式氧化技术，是针对以上问题而开发的一项新型水处理技术，它是在高温、高压条件下，在液相中用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，生成CO2、N2和水等无机物和小分子有机物，无二次污染产生的一种新型水处理技术。与常规方法相比，催化湿式氧化技术具有适用范围广、高效、节能、无二次污染等优点。

但是，相关技术中的催化湿式氧化在实际应用中存在固体催化剂流失大，催化剂再生困难，废催化剂排放量大的问题。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种水处理用均相催化湿式氧化系统，以解决相关技术中的催化湿式氧化在实际应用中存在固体催化剂流失大，催化剂再生困难，废催化剂排放量大的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种水处理用均相催化湿式氧化系统，该水处理用均相催化湿式氧化系统包括：热交换系统、氧化系统和催化剂回收系统；其中，

所述热交换系统用于将待处理废水加热；所述氧化系统用于将加热后的待处理废水进行催化氧化；

所述催化剂回收系统包括依次连接的pH调节罐、固液分离机构和离子交换塔组；所述pH调节罐用于接收经催化氧化后的废水溶液，所述pH调节罐用于调节废水溶液的pH值，以使催化剂沉淀析出。

进一步的，pH调节罐内设置有搅拌组件。

进一步的，固液分离机构设置为离心机、板框式压滤机、卧螺离心机中的至少一种。

进一步的，离子交换塔组用于吸附废水溶液中的重金属。

进一步的，离子交换塔组包括串联的第一离子交换树脂塔和第二离子交换树脂塔，所述第一离子交换树脂塔与所述固液分离机构的液体排出端连接。

进一步的，热交换系统包括第一回热器、第二回热器和加热器；其中，

所述第二回热器上的废水进口连接待处理废水源，所述第二回热器的废水出口和所述第一回热器的废水进口通过第一废水管连接，所述第一回热器的废水出口和所述加热器的废水进口通过第二废水管连接，所述加热器的废水出口和所述氧化系统的废水进口通过第三废水管连接；

所述氧化系统的废水出口与所述第一回热器的热源进口通过第一回热管连接，所述第一回热器的热源出口与所述第二回热器的热源进口通过第二回热管连接，所述第二回热器的热源出口与所述pH调节罐的废水溶液进口连接。

进一步的，第二回热器的废水进口与待处理废水源之间设置有高压泵。

进一步的，第一回热器和第二回热器均设置为缠绕管式换热器或板式换热器。

进一步的，氧化系统由一个或多个串联的反应器组成，所述反应器上设置有含氧气体进口。

进一步的，反应器为塔式反应器，具有塔内件。

在本申请实施例中，通过设置热交换系统、氧化系统和催化剂回收系统；其中，所述热交换系统用于将待处理废水加热；所述氧化系统用于将加热后的待处理废水进行催化氧化；所述催化剂回收系统包括依次连接的pH调节罐、固液分离机构和离子交换塔组；所述pH调节罐用于接收经催化氧化后的废水溶液，所述pH调节罐用于调节废水溶液的pH值，以使催化剂沉淀析出，达到了对废水溶液中的催化剂进行沉淀析出，并由固液分离机构进行分离的目的，从而实现了对废水溶液中催化剂进行回收，减少固体催化剂的流失和达标排放的技术效果，进而解决了相关技术中的催化湿式氧化在实际应用中存在固体催化剂流失大，催化剂再生困难，废催化剂排放量大的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的结构示意图；

其中，1热交换系统，11第一回热器，12第二回热器，13加热器，14第二回热管，15第一废水管，16第一回热管，17第二废水管，18第三废水管，19高压泵，2氧化系统，21反应器，3催化剂回收系统，31离子交换塔组，311第一离子交换树脂塔，312第二离子交换树脂塔，32搅拌组件，33pH调节罐，34固液分离机构。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请实施例提供了一种水处理用均相催化湿式氧化系统，该水处理用均相催化湿式氧化系统包括：热交换系统1、氧化系统2和催化剂回收系统3；其中，

热交换系统1用于将待处理废水加热；氧化系统2用于将加热后的待处理废水进行催化氧化；

催化剂回收系统3包括依次连接的pH调节罐33、固液分离机构34和离子交换塔组31；pH调节罐33用于接收经催化氧化后的废水溶液，pH调节罐33用于调节废水溶液的pH值，以使催化剂沉淀析出。

本实施例中，待处理废水先进入热交换系统1中加热升温，使其温度达到催化氧化的最佳温度值，经过升温后的待处理废水进入氧化系统2内进行催化氧化，氧化系统2可投入催化剂和氧化剂实现对待处理废水的催化氧化，经过催化氧化后的待处理废水形成废水溶液。该废水溶液先进入催化剂回收系统3的pH调节罐33内，通过pH调节罐33对进入的废水溶液进行pH值的调节，使pH值调节至原本溶化的固体催化剂形成沉淀析出，此时的废水溶液为固液混合态。然后再将固液混合的废水溶液排入固液分离机构34中进行固液分离，使得固体从固液分离机构34的固体排出端排出，而液体则从液体排出端排入离子交换塔组31。从固液分离机构34的固体端排出的固体为沉淀后的固体催化剂，可进行回收利用，而从液体排出端的废水溶液则还需要进入离子交换塔组31中进行处理，该处理过程为对废水溶液中的重金属离子进行吸附，从而可排出达标的水。

本实施例达到了对废水溶液中的催化剂进行沉淀析出，并由固液分离机构34进行分离的目的，从而实现了对废水溶液中催化剂进行回收，减少固体催化剂的流失和达标排放的技术效果，进而解决了相关技术中的催化湿式氧化在实际应用中存在固体催化剂流失大，催化剂再生困难，废催化剂排放量大的问题。

为了便于对pH调节罐33中的废水溶液进行pH值调节，pH调节罐33内设置有搅拌组件32，该搅拌组件32包括安装在pH调节罐33上端的搅拌电机和安装在搅拌电机输出端的搅拌轴，以及固定在搅拌轴上的搅拌叶片，搅拌轴和搅拌叶片延伸至pH调节罐33内部。

如图1所示，固液分离机构34设置为离心机、板框式压滤机、卧螺离心机中的至少一种。具体的，需要说明的是，三种固液分离机构34中优选为板框式压滤机，更优先为卧螺离心机。

如图1所示，离子交换塔组31用于吸附废水溶液中的重金属，离子交换塔组31包括串联的第一离子交换树脂塔311和第二离子交换树脂塔312，第一离子交换树脂塔311与固液分离机构34的液体排出端连接。

具体的，需要说明的是，通过第一离子交换树脂塔311和第二离子交换树脂塔312串联实现对废水溶液的多级处理，从而提高对废水的处理程度。第一离子交换树脂塔311和第二离子交换树脂塔312结构相同，均为底部具有支撑板，上下有分布器的中空储罐。

如图1所示，热交换系统1包括第一回热器11、第二回热器12和加热器13；其中，

第二回热器12上的废水进口连接待处理废水源，第二回热器12的废水出口和第一回热器11的废水进口通过第一废水管15连接，第一回热器11的废水出口和加热器13的废水进口通过第二废水管17连接，加热器13的废水出口和氧化系统2的废水进口通过第三废水管18连接；

氧化系统2的废水出口与第一回热器11的热源进口通过第一回热管16连接，第一回热器11的热源出口与第二回热器12的热源进口通过第二回热管14连接，第二回热器12的热源出口与pH调节罐33的废水溶液进口连接。

具体的，需要说明的是，本实施例主要目的在于使待处理废水和催化氧化后的废水溶液进行热量交换，实现热能回收利用，而加热器13主要用于补充催化氧化所需的热量。因此，本实施例中具有两条路线，其中一条为待处理废水和废水溶液换热的路线，另一端为经过换热的废水溶液进入pH调节罐33的路线。

待处理废水由第二回热器12的废水进口进入第二回热器12内进行一次换热，再通过第一废水管15进入第一回热器11内进行二次换热，经过换热升温后的待处理废水通过第二废水管17进入加热器13，若此时的废水溶液热量较低则通过加热器13进行加热，若热量满足要求则可不进行加热，经过加热器13的废水通过第三废水管18进入氧化系统2中进行催化氧化，经过氧化后的废水溶液通过第一回热管16进入第一回热器11内与此时经第二回热器12出口通过第一废水管15进入第一回热器11内的废水进行一次换热，然后经第二回热管14进入第二回热器12内，与此时进入第二回热器12内的待处理废水进行二次换热，最终经过二次热能利用的废水溶液再排入pH调节罐33中进行后续处理。通过该热交换系统1提高了热能利用率，使其更为环保，能耗更低。

为便于待处理废水进入第二回热器12内，第二回热器12的废水进口与待处理废水源之间设置有高压泵19。

如图1所示，第一回热器11和第二回热器12均设置为缠绕管式换热器或板式换热器。回热器的类型根据系统的压力选定，若系统的操作压力低于3MPa，优选板式换热器；若系统的操作压力高于3MPa，优选缠绕管式换热器。

如图1所示，氧化系统2由一个或多个串联的反应器21组成，反应器21上设置有含氧气体进口，反应器21为塔式反应器，具有塔内件。塔内件是筛板、泡罩或丝网结构的塔盘，也可以是内套筒形式的塔内件，塔内件是为了减少反应器21内的物料混流，多个塔式反应器21串联的目的是使反应级数增加，有效降低混流效应对氧化反应的影响。

塔内件的形式是由待处理水的处理要求决定的，若水处理要求较高，优选塔盘结构，设计复杂，加工要求高；若水处理要求较低，优选内套筒结构，设计和加工要求简单。

本申请中水处理用均相催化湿式氧化系统2具有工艺流程短，操作简单，所涉及的设备是市场上销售的产品或易于加工和制造，本系统将均相催化剂进行回收利用，杜绝了传统的非均相催化系统中废催化剂的排放，降低了处理成本，实现清洁生产，通过本实用新型系统处理的废水，可以实现达标排放。

本申请中水处理用均相催化湿式氧化系统具有工艺流程短，操作简单，所涉及的设备是市场上销售的产品或易于加工和制造，本系统将均相催化剂进行回收利用，杜绝了传统的非均相催化系统中废催化剂的排放，降低了处理成本，实现清洁生产，通过本实用新型系统处理的废水，可以实现达标排放。

以该系统处理环氧氯丙烷生产过程中产生的废水处理前后的对比，如下表1。

表1

项目	处理前TOC(mg/L)	处理后TOC(mg/L)
			甘油法环氧氯丙烷废水	2080	3.78
丙烯法环氧氯丙烷废水	9420	9.36

实施例2

以该系统处理环氧树脂生产过程中产生的废水，处理前后的对比如下表2。

表2

项目	处理前TOC(mg/L)	处理后TOC(mg/L)
			固体环氧树脂废水	2260	2.60
液体环氧树脂废水	6180	4.21

实施例3

以该系统处理其他化工废水，处理前后的对比如下表3。

表3

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水处理用均相催化湿式氧化系统，其特征在于，包括：热交换系统、氧化系统和催化剂回收系统；其中，

所述热交换系统用于将待处理废水加热；

所述氧化系统用于将加热后的待处理废水进行催化氧化；

所述催化剂回收系统包括依次连接的pH调节罐、固液分离机构和离子交换塔组；所述pH调节罐用于接收经催化氧化后的废水溶液，所述pH调节罐用于调节废水溶液的pH值，以使催化剂沉淀析出。

2.根据权利要求1所述的水处理用均相催化湿式氧化系统，其特征在于，所述pH调节罐内设置有搅拌组件。

3.根据权利要求2所述水处理用均相催化湿式氧化系统，其特征在于，所述固液分离机构设置为离心机、板框式压滤机、卧螺离心机中的至少一种。

4.根据权利要求3所述水处理用均相催化湿式氧化系统，其特征在于，所述离子交换塔组用于吸附废水溶液中的重金属。

5.根据权利要求4所述水处理用均相催化湿式氧化系统，其特征在于，所述离子交换塔组包括串联的第一离子交换树脂塔和第二离子交换树脂塔，所述第一离子交换树脂塔与所述固液分离机构的液体排出端连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述水处理用均相催化湿式氧化系统，其特征在于，所述热交换系统包括第一回热器、第二回热器和加热器；其中，

所述第二回热器上的废水进口连接待处理废水源，所述第二回热器的废水出口和所述第一回热器的废水进口通过第一废水管连接，所述第一回热器的废水出口和所述加热器的废水进口通过第二废水管连接，所述加热器的废水出口和所述氧化系统的废水进口通过第三废水管连接；

所述氧化系统的废水出口与所述第一回热器的热源进口通过第一回热管连接，所述第一回热器的热源出口与所述第二回热器的热源进口通过第二回热管连接，所述第二回热器的热源出口与所述pH调节罐的废水溶液进口连接。

7.根据权利要求6所述水处理用均相催化湿式氧化系统，其特征在于，所述第二回热器的废水进口与待处理废水源之间设置有高压泵。

8.根据权利要求7所述水处理用均相催化湿式氧化系统，其特征在于，所述第一回热器和第二回热器均设置为缠绕管式换热器或板式换热器。

9.根据权利要求8所述水处理用均相催化湿式氧化系统，其特征在于，所述氧化系统由一个或多个串联的反应器组成，所述反应器上设置有含氧气体进口。

10.根据权利要求9所述水处理用均相催化湿式氧化系统，其特征在于，所述反应器为塔式反应器，具有塔内件。

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