CN216236397U - 双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统，包括原水储罐和双氧水储罐，分别用于存储废水原水和一定浓度的双氧水，原水储罐通过管道依次和原水提升泵、预热换热器、加热换热器、双氧水混合器、臭氧吸入混合器以及湿式氧化反应器连通，而双氧水储罐通过管道依次和双氧水计量泵以及双氧水混合器连通，经过处理后的废水通过降温后输送至后续处理装置。本实用新型能够同时投加双氧水和臭氧作为氧化剂，提高废水湿式氧化反应的反应速率，较少反应时间，能够有效去除废水中的有机物，设备的投资以及运行成本低。

Description

双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统

技术领域

本实用新型涉及一种废水处理系统，具体地说是一种双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统。

背景技术

医药、化工、农药等领域生产的废水有机物含量高，有毒有害性成分多，生物处理难度很大，若不能完全氧化，会给水环境及其生态平衡造成严重危害。

湿式氧化技术是从20世纪50年代发展起来的一种高级氧化技术，该技术是在高温（120~350℃）和高压（0.5~2.0MPa）的操作条件下，在液相中用氧气或空气作为氧化剂，氧化降解水中呈溶解态或悬浮态的有机物以及还原态的无机物的一种处理方法。

当温度小于100℃时，氧气的溶解度与温度呈负相关的关系，即随着温度的升高而溶解度降低；而当温度大于150℃时，氧气和有机物的溶解度均与温度呈正相关的关系，即温度越高，溶解度越大，与此同时液体的粘度减小，有助于氧气的传质与有机物的氧化。但同时不可避免地是温度的升高将导致压力的增大，需要更多的动力消耗，以及对大型反应器的制作要求也更高，导致投资成本和运行成本过高。

国内最早研究湿式氧化技术的是中国科学院大连物理化学研究所，使用空气作为氧化剂，为减少反应时间，研究并筛选了催化剂，用在头孢类废水的处理上，取得了较好的效果，但由于空气中氧气浓度低，造成运行成本较高。

随着湿式氧化技术的发展，现在较多的是采用双氧水作为氧化剂，但是双氧水最近反应条件为pH3~4，需要预先投加无机酸调整pH值，无形中增加了药剂的费用，同时在酸性反应情况下，反应釜在设计时需要考虑防腐蚀，又增加了设备的投资。

并且现有的湿式氧化技术氧化剂单一，想要得到较好的处理效果，需要耗费较高的运行费用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统，以解决现有湿式氧化技术效果差、对设备防腐性要求高、投资成本和运行成本高的问题。

本实用新型是这样实现的：一种双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统，包括：

原水储罐，用于存储待处理的废水原水；

原水提升泵，通过管道和原水储罐的出水口连通，用于将原水储罐中的废水原水向前泵送；

加热换热器，通过管道和和原水提升泵的出水口连通，用于对废水原水进行加热；

双氧水储罐，用于存储双氧水；

双氧水计量泵，通过管道和双氧水储罐连通，用于将双氧水储罐中的双氧水向前泵送；

双氧水混合器，通过管路同时和加热换热器以及双氧水计量泵连通，用于将加热后的废水原水与双氧水混合；

臭氧吸入混合器，设置于湿式氧化反应的入口端，通过管道和双氧水混合器连通，并和臭氧管路连通，用于将臭氧与废水原水混合；

湿式氧化反应器，和臭氧吸入混合器连通，用于对混合有双氧水和过氧化氢的废水原水进行湿式氧化反应处理；以及

降温换热器，通过管道和湿式氧化反应器的出口连通，用于将处理后的废水降温，并通过管道输送至后续处理装置。

进一步地，本实用新型还包括预热换热器，所述预热换热器设置于所述原水提升泵和所述加热换热器之间的管道上，用于对废水原水进行预热，且所述湿式氧化反应器输出的处理后的废水作为热媒输入所述预热换热器，处理后的废水从所述预热换热器输出后流入所述降温换热器。

进一步地，所述湿式氧化反应器共有两个，通过阀门控制两个湿式氧化反应器并联或串联连接。

进一步地，所述双氧水混合器为管道混合器。

进一步地，所述臭氧吸入混合器为射流器。

进一步地，在所述原水提升泵与所述双氧水混合器之间的管道上设置有流量调节阀，在所述湿式氧化反应器上设置有反应器液位传感器，所述流量调节阀和所述反应器液位传感器之间信号连接，通过所述湿式氧化反应器内液位高低控制所述流量调节阀的开度。

进一步地，所述加热换热器的热媒入口和饱和蒸汽管道连通，在所述饱和蒸汽管道上设置有蒸汽管道调节阀，所述蒸汽管道调节阀和安装在所述加热换热器的出口端的温度计信号连接。

进一步地，在所述湿式氧化反应器内设置有碳基贵金属催化剂。

进一步地，在所述湿式氧化反应器上设置有泄压调节阀和安全阀。

本实用新型采用双氧水协同臭氧作为氧化剂，氧化能力优于空气和氧气，能够提高反应速率、减少反应时间并减小湿式氧化反应器的体积，降低所需的反应温度。并且采用臭氧作为主要的氧化剂，不需要将废水调至酸性，减少酸碱用量，并减少酸性废水对设备的腐蚀，从而降低设备投资成本以及运行成本。

使用臭氧吸入混合器，能够将接近常压的臭氧气体引入高压的湿式氧化反应器，减少臭氧的增压环节，降低了设备的运行风险并且减少能源消耗。

两个湿式氧化反应器能够灵活切换串、并联方式，可以对不同的废水进行处理。

将湿式氧化反应器处理后的废水先对原水进行预热，将废水原水加热的同时降低湿式氧化处理后废水的温度，从而减少了用于加热废水原水的蒸汽的用量以及后期冷却湿式氧化处理后废水所需要的循环水用量，进一步降低了设备的运行成本。

本实用新型能够同时投加双氧水和臭氧作为氧化剂，提高废水湿式氧化反应的反应速率，较少反应时间，能够有效去除废水中的有机物，设备的投资以及运行成本低。

附图说明

图1是本实用新型的工艺流程图。

图中：1、原水储罐；2、双氧水储罐；3、双氧水计量泵；4、原水提升泵；5、预热换热器；6、加热换热器；7、降温换热器；8、双氧水混合器；9、臭氧吸入混合器；10、湿式氧化反应器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括原水储罐1和双氧水储罐2，分别用于存储废水原水和一定浓度的双氧水，原水储罐1通过管道依次和原水提升泵4、加热换热器6、双氧水混合器8、臭氧吸入混合器9以及湿式氧化反应器10连通，而双氧水储罐2通过管道依次和双氧水计量泵3以及双氧水混合器8连通，湿式氧化反应器10的出水口和降温换热器7连通。

加热换热器6的饱和蒸汽由厂区的饱和蒸汽管路提供，降温换热器7的循环水由厂区的循环水管路提供，臭氧吸入混合器9和厂区的臭氧管路连通。

在原水提升泵4和加热换热器6之间的管道上还设置有预热换热器5，用于对从原水提升泵4输送至加热换热器6的废水原水进行预热，而预热所需的热媒采用的是湿式氧化反应器10输出的处理后的废水，从湿式氧化反应器10出水口输出的处理后的废水温度较高，需要降温后输送至下一工序进行后续的处理。而利用处理后的废水的热量对废水原水进行预热，经过预热的废水原水温度初步地升高，减少后续加热换热器6所需的热量，处理后的废水在废水原水的冷却作用下，温度初步降低，减少后续降温换热器7所需的冷却循环水，从而降低能量和资源的消耗。

其中，湿式氧化反应器10共有两个，通过阀门控制两个湿式氧化反应器10并联或串联连接，通过两个湿式氧化反应器10并联或串联连接，能够适应于不同的废水的湿式氧化反应处理。

在湿式氧化反应器10的顶部设置有泄压调节阀和安全阀，泄压调节阀和安全阀和废气处理装置连通，当湿式氧化反应器10内压力过大时，自动或手动将湿式氧化反应器10内气体排出至废气处理装置，以保证湿式氧化反应器10的运行安全。

在原水提升泵4与双氧水混合器8之间的管道上设置有流量调节阀，在湿式氧化反应器10上设置有反应器液位传感器，流量调节阀和反应器液位传感器之间信号连接，通过湿式氧化反应器10内液位高低控制流量调节阀的开度。

在饱和蒸汽管路上设置有蒸汽管道调节阀，蒸汽管道调节阀和安装在加热换热器6的出口端的温度计信号连接，通过对加热换热器6出口的温度控制蒸汽管道调节阀的开度，保证输入湿式氧化反应器10的废水原水的温度符合要求。

在原水储罐1上安装有原水液位传感器，原水液位传感器和原水提升泵4之间信号连接，当原水储罐1内的液位过低时，控制原水提升泵4停止运行。

其中，原水提升泵4共有两个，两个原水提升泵4并联，其中一个原水提升泵4备用。

在双氧水储罐2上安装有双氧水液位传感器，双氧水液位传感器和双氧水计量泵3信号连接，当双氧水储罐2内的液位过低时，控制双氧水计量泵3停止运行。

双氧水计量泵3也有两个，两个双氧水计量泵3并联，其中一个双氧水计量泵3备用。

双氧水混合器8为管道混合器，直接安装在两段管道之间，将27.5%的工业用双氧水和废水原水混合。

臭氧吸入混合器9为射流器，通过射流器将臭氧管路内的臭氧吸入并充分和废水原水混合，并由废水原水携带进入湿式氧化反应器10。

在湿式氧化反应器10内设置有碳基贵金属催化剂，同时以双氧水协同臭氧作为氧化剂，湿式氧化反应速率快，所需温度低，能够有效去除废水中的有机物。

本实用新型中的各种换热器可以为列管换热器或板式换热器等。

存储在原水储罐1的废水原水由原水提升泵4向前输送，废水原水依次经过预热换热器5和加热换热器6，从而将废水原水加热，然后来到双氧水混合器8，废水原水和一定浓度的过氧化氢混合，然后被输送至臭氧吸入混合器9，通过射流器的远离将接近常压的臭氧气体引入湿式氧化反应器10内，并与臭氧混合，混合有过氧化氢和臭氧的废水原水在湿式氧化反应器10内，在高温（150℃）高压（0.5MPa）条件下进行湿式氧化反应，有效去除废水中的有机物，经过处理的废水排出后先通过预热换热器5对废水原水加温且自身降温，然后再经过降温换热器7将废水降温至30℃以下，排出系统以便进行后续的处理。

废水原水先加热后和过氧化氢混合，能够避免在升温过程中过氧化氢的受热分解，提高过氧化氢的利用率。

本实用新型采用双氧水协同臭氧作为氧化剂，氧化能力优于空气和氧气，臭氧（电极电势数值2.076）＞H₂O₂（电极电势数值1.776）＞氧气（电极电势数值1.23），能够提高反应速率、减少反应时间并减小湿式氧化反应器10的体积，降低所需的反应温度。并且采用臭氧作为主要的氧化剂，不需要将废水调至酸性，减少酸碱用量，并减少酸性废水对设备的腐蚀，从而降低设备投资成本以及运行成本。

使用臭氧吸入混合器9，能够将接近常压的臭氧气体引入高压的湿式氧化反应器10，减少臭氧的增压环节，降低了设备的运行风险并且减少能源消耗。

两个湿式氧化反应器10能够灵活切换串、并联方式，可以对不同的废水进行处理。

将湿式氧化反应器10处理后的废水先对原水进行预热，将废水原水加热的同时降低湿式氧化处理后废水的温度，从而减少了用于加热废水原水的蒸汽的用量以及后期冷却湿式氧化处理后废水所需要的循环水用量，进一步降低了设备的运行成本。

本实用新型能够同时投加双氧水和臭氧作为氧化剂，提高废水湿式氧化反应的反应速率，较少反应时间，能够有效去除废水中的有机物，设备的投资以及运行成本低。

Claims (9)

1.一种双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统，其特征在于，包括：

原水储罐，用于存储待处理的废水原水；

原水提升泵，通过管道和原水储罐的出水口连通，用于将原水储罐中的废水原水向前泵送；

加热换热器，通过管道和和原水提升泵的出水口连通，用于对废水原水进行加热；

双氧水储罐，用于存储双氧水；

双氧水计量泵，通过管道和双氧水储罐连通，用于将双氧水储罐中的双氧水向前泵送；

双氧水混合器，通过管路同时和加热换热器以及双氧水计量泵连通，用于将加热后的废水原水与双氧水混合；

臭氧吸入混合器，设置于湿式氧化反应的入口端，通过管道和双氧水混合器连通，并和臭氧管路连通，用于将臭氧与废水原水混合；

湿式氧化反应器，和臭氧吸入混合器连通，用于对混合有双氧水和过氧化氢的废水原水进行湿式氧化反应处理；以及

降温换热器，通过管道和湿式氧化反应器的出口连通，用于将处理后的废水降温，并通过管道输送至后续处理装置。

2.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统，其特征在于，还包括预热换热器，所述预热换热器设置于所述原水提升泵和所述加热换热器之间的管道上，用于对废水原水进行预热，且所述湿式氧化反应器输出的处理后的废水作为热媒输入所述预热换热器，处理后的废水从所述预热换热器输出后流入所述降温换热器。

3.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统，其特征在于，所述湿式氧化反应器共有两个，通过阀门控制两个湿式氧化反应器并联或串联连接。

4.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统，其特征在于，所述双氧水混合器为管道混合器。

5.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统，其特征在于，所述臭氧吸入混合器为射流器。

6.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统，其特征在于，在所述原水提升泵与所述双氧水混合器之间的管道上设置有流量调节阀，在所述湿式氧化反应器上设置有反应器液位传感器，所述流量调节阀和所述反应器液位传感器之间信号连接，通过所述湿式氧化反应器内液位高低控制所述流量调节阀的开度。

7.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统，其特征在于，所述加热换热器的热媒入口和饱和蒸汽管道连通，在所述饱和蒸汽管道上设置有蒸汽管道调节阀，所述蒸汽管道调节阀和安装在所述加热换热器的出口端的温度计信号连接。

8.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统，其特征在于，在所述湿式氧化反应器内设置有碳基贵金属催化剂。

9.根据权利要求1所述的双氧水协同臭氧催化湿式氧化反应系统，其特征在于，在所述湿式氧化反应器上设置有泄压调节阀和安全阀。

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