CN217418414U - 协同式湿式氧化废水处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种协同式湿式氧化废水处理设备，包括废水储罐、第一气泡发生器、第一微波湿式氧化反应釜、第二气泡发生器、第二微波湿式氧化反应釜以及气液分离器。第一气泡发生器用于将空气与工业有机废水混合；第一微波湿式氧化反应釜用于对带有微细收缩气泡的工业有机废水进行微波湿式氧化；第二气泡发生器用于将空气与微波湿式氧化产物混合；第二微波湿式氧化反应釜用于对带有微细收缩气泡的微波湿式氧化产物进行微波湿式氧化；气液分离器用于接收催化氧化产物，进行气液分离。本实用新型提供的协同式湿式氧化废水处理设备，旨在能够解决现有催化湿式氧化技术成本高、氧利用率低的问题。

Description

协同式湿式氧化废水处理设备

技术领域

本实用新型属于废水处理技术领域，具体涉及一种协同式湿式氧化废水处理设备。

背景技术

工业有机废水主要来源于医药、化工、纺织和印染等，此类废水通常盐浓度、有机物浓度高，难以直接利用生化的工艺进行处理。针对这种废水通常使用物理化学的方法进行预处理，降低其COD浓度和提高其生化性后再进行生化处理。

现有技术中，发明专利CN105600909B(催化湿式氧化处理有机废水的方法)公开了一种使用湿式催化氧化处理丙烯腈生产精制系统废水的方法，具有工艺路线简单、处理效率高等优点。但是该方法使用Ru、Pd、Pt、Au或Rh等贵金属作为催化剂，价格昂贵。

发明专利CN101423261A(微波强化催化湿式氧化降解污染物方法及装置)公开了一种反应条件温和且快速、高效降解污染物的微波强化催化湿式氧化方法，具有反应条件温和、微波加热提高处理效率等优点。该方法使用了微波代替传统的加热方式，能够催化降低体系的反应能，但是氧化剂为过氧化氢，成本高。另外催化剂为MnO₂，吸收微波机制单一，容易失活，对微波的利用率不高，造成了能量浪费。

多数废水处理通常使用催化湿式氧化对废水进行预处理，湿式氧化法是一种处理中高浓度有机废水的方法。其特点是在高温(125～320℃)、高压(0.5～20MPa)条件下，以空气或纯氧为氧化剂，在液相中将有机污染物氧化为CO2和水等无机物或小分子有机物，是一种绿色节能环保的有机废水处理方法。但是采用常规单一的催化湿式氧化技术氧利用率低、催化剂昂贵、运行条件要求高，实用性较差。

实用新型内容

本实用新型提供一种协同式湿式氧化废水处理设备，旨在能够解决现有催化湿式氧化技术成本高、氧利用率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种协同式湿式氧化废水处理设备，包括：

废水储罐，具有进液口和出液口；

第一气泡发生器，与所述废水储罐的出液口相连通，所述第一气泡发生器具有用于向所述第一气泡发生器中通入空气的第一进气口，所述第一气泡发生器用于将空气与由所述废水储罐导入的工业有机废水混合，并形成带有微细收缩气泡的工业有机废水；

第一微波湿式氧化反应釜，与所述第一气泡发生器的出料口相连通，用于对由所述第一气泡发生器导入的带有微细收缩气泡的工业有机废水进行微波湿式氧化；

第二气泡发生器，与所述第一微波湿式氧化反应釜的出料口相连通，所述第二气泡发生器具有用于向所述第二气泡发生器中通入空气的第二进气口，所述第二气泡发生器用于将空气与由所述第一微波湿式氧化反应釜导入的微波湿式氧化产物混合，并形成带有微细收缩气泡的微波湿式氧化产物；

第二微波湿式氧化反应釜，与所述第二气泡发生器的出料口相连通，用于对由所述第二气泡发生器导入的带有微细收缩气泡的微波湿式氧化产物进行微波湿式氧化；

气液分离器，与所述第二微波湿式氧化反应釜的出料口相连通，用于接收由所述第二微波湿式氧化反应釜导入的催化氧化产物，并进行气液分离。

在一种可能的实现方式中，还包括换热器，具有冷媒进口、冷媒出口、热媒进口及热媒出口；所述废水储罐的出液口与所述冷媒进口相连通；所述第一气泡发生器的进料口与冷媒出口相连通；所述第二微波湿式氧化反应釜的出料口与所述热媒进口相连通；所述气液分离器的进料口与所述热媒出口相连通。

在一种可能的实现方式中，所述换热器为固定管板式换热器。

在一种可能的实现方式中，在所述废水储罐的出液口设有压力泵。

在一种可能的实现方式中，所述协同式湿式氧化废水处理设备还包括空气泵，所述空气泵具有两个气门，两个所述气门分别与所述第一气泡发生器、所述第二气泡发生器相连通。

在一种可能的实现方式中，所述第一气泡发生器为第一微细收缩气泡发生器；所述第二气泡发生器为第二微细收缩气泡发生器。

本实用新型提供的协同式湿式氧化废水处理设备的有益效果在于：与现有技术相比，通过第一气泡发生器将工业有机废水与空气进行混合处理，从而形成微细收缩气泡，第二气泡发生器将空气与由第一微波湿式氧化反应釜导入的微波湿式氧化产物进行混合，并形成微细收缩气泡，微细收缩气泡具有上升速度慢、自身增压溶解的特点，使得微细收缩气泡在缓慢的上升过程中逐步缩小成纳米级，最后消减湮灭溶入水中，从而能够大大提高气体(空气、氧气等)在水中的溶解度，从而增加氧的利用率。将微波湿式氧化与气泡发生技术相结合，大部分微细收缩气泡在高温下溃灭产生大量羟基自由基并产生局部高温，既可以初步处理工业有机废水中的有机物，还可以降低有机物氧化的反应能，从而进一步提高废水中有机物的去除效率。通过第一气泡发生器、第一微波湿式氧化反应釜、第二气泡发生器与第二微波湿式氧化反应釜依次对工业有机废水进行处理，避免单一的催化湿式氧化过程，提升了工业有机废水的处理效果，在本申请中，引入微细收缩气泡和微波，所以不必使用氧气或者臭氧，从而降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的协同式湿式氧化废水处理设备的结构示意图。

附图标记说明：

10、废水储罐；20、第一气泡发生器；30、第一微波湿式氧化反应釜；40、第二微波湿式氧化反应釜；50、气液分离器；51、排气口；52、排液口；60、第二气泡发生器；70、空气泵；80、控制阀；90、换热器。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”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。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，现对本实用新型提供的协同式湿式氧化废水处理设备进行说明。所述协同式湿式氧化废水处理设备，包括废水储罐10、第一气泡发生器20、第一微波湿式氧化反应釜30、第二气泡发生器60、第二微波湿式氧化反应釜40以及气液分离器50。废水储罐10具有进液口和出液口。第一气泡发生器20与废水储罐10的出液口相连通。第一气泡发生器20具有用于向第一气泡发生器20中通入空气的第一进气口，第一气泡发生器20用于将空气与有废水储罐10导入的工业有机废水进行混合，并形成微细收缩气泡。第一微波湿式氧化反应釜30与第一气泡发生器20的出料口相连通，用于对由第一气泡发生器20导入的带有微细收缩气泡的工业有机废水进行微波湿式氧化。第二气泡发生器60与第一微波湿式氧化反应釜30的出料口相连通。第二气泡发生器60具有用于向第二气泡发生器60中通入空气的第二进气口。第二气泡发生器60用于将空气与由第一微波湿式氧化反应釜30导入的微波湿式氧化产物进行混合，并形成微细收缩气泡。第二微波湿式氧化反应釜40与第二气泡发生器60的出料口相连通，用于对由第二气泡发生器60导入的带有微细收缩气泡的微波湿式氧化产物进行微波湿式氧化。气液分离器50与第二微波湿式氧化反应釜40的出料口相连通，用于接收第二微波湿式氧化反应釜40导入的催化氧化产物，并对催化氧化产物进行气液分离。

本实用新型实施例提供的协同式湿式氧化废水处理设备，与现有技术相比，通过第一气泡发生器将工业有机废水与空气进行混合处理，从而形成微细收缩气泡，第二气泡发生器将空气与由第一微波湿式氧化反应釜导入的微波湿式氧化产物进行混合，并形成微细收缩气泡，微细收缩气泡具有上升速度慢、自身增压溶解的特点，使得微细收缩气泡在缓慢的上升过程中逐步缩小成纳米级，最后消减湮灭溶入水中，从而能够大大提高气体(空气、氧气等)在水中的溶解度，从而增加氧的利用率。将微波湿式氧化与气泡发生技术相结合，大部分微细收缩气泡在高温下溃灭产生大量羟基自由基并产生局部高温，既可以初步处理工业有机废水中的有机物，还可以降低有机物氧化的反应能，从而进一步提高废水中有机物的去除效率。通过第一气泡发生器、第一微波湿式氧化反应釜、第二气泡发生器与第二微波湿式氧化反应釜依次对工业有机废水进行处理，避免单一的催化湿式氧化过程，提升了工业有机废水的处理效果，在本申请中，引入微细收缩气泡和微波，所以不必使用氧气或者臭氧，从而降低了成本。

在一些实施例中，第一微波湿式氧化反应釜30对带有微细收缩气泡的工业有机废水进行一级微波湿式氧化，第二微波湿式氧化反应釜40对带有微细收缩气泡的微波湿式氧化产物进行二级微波湿式氧化，分为两级处理，处理效果更加彻底。

在一些实施例中，通过第一微波湿式氧化反应釜30对第一气泡发生器20中的带有微细收缩气泡的工业有机废水进行微波湿式氧化。在微波场中，高强度短脉冲微波辐射聚集到水相的催化剂表面上，使某些表面点位选择性地被很快加热至很高温度，高能的活性位点能够催化水中的氧化剂及溶解氧生成具有高氧化能力的羟基自由基(具有高氧化电位)，自由基对水中的有机物有极强的氧化能力，可以有效促进对有机污染物的降解，具有加热速率快、降解效率高、产物单一等特点。

在一些实施例中，请参阅图1，本实用新型实施例提供的协同式湿式氧化废水处理设备还包括两个控制阀80。两个控制阀80分别用于控制第一进气口及第二进气口的通断。

在一些实施例中，请参阅图1，本实用新型实施例提供的协同式湿式氧化废水处理设备还包括换热器90。换热器90具有冷媒进口、冷媒出口、热媒进口及热媒出口。废水储罐10的出液口与冷媒进口相连通。第一气泡发生器20的进料口与冷媒出口相连通。第二微波湿式氧化反应釜40的出料口与热媒进口相连通，气液分离器50的进料口与热媒出口相连通。本实施例中，通过换热器90将气液分离器50中的催化氧化产物与废水储罐10中导入第一气泡发生器20中的工业有机废水进行换热，实现余热利用，不用再使用蒸汽或者电能进行加热，节约成本。

在一些实施例中，换热器90为固定管板式换热器90。固定管板式换热器90结构简单，占用空间小，传热系数高，而且成本低廉，降低工业废水催化氧化过程的成本。

在一些实施例中，请参阅图1，废水储罐10的出液口设有压力泵，通过压力泵将工业废水导入第一气泡发生器20中。

在一些实施例中，请参阅图1，本实用新型实施例提供的协同式湿式氧化废水处理设备还包括空气泵70。空气泵70具有两个气门，两个气门分别与第一气泡发生器20、第二气泡发生器60相连通。可选地，协同式湿式氧化废水处理设备还包括压力表、液位计、流量计和若干调节阀。本实施例中，通过空气泵70向第一气泡发生器20和第二气泡发生器60中通入空气作为氧化剂，节约成本。

在一些实施例中，请参阅图1，空气泵70还与第一微波湿式氧化反应釜30相连通，用于向第一微波湿式氧化反应釜30中通入空气，空气作为氧化剂，节约成本。

在一些实施例中，第一气泡发生器20为第一微细收缩气泡发生器，第二气泡发生器60为第二微细收缩气泡发生器。

本实用新型实施例提供的协同式湿式氧化废水处理设备的一种具体实施方式为：

S100、废水储罐10中的工业有机废水通过压力泵导入换热器90中，在换热器90中经换热加热到120℃，然后经加热后的工业有机废水流入第一气泡发生器20中；

S200、第一气泡发生器20将空气与由废水储罐10导入的工业有机废水混合，并形成微细收缩气泡，微细收缩气泡进入第一微波湿式氧化反应釜30中，第一气泡发生器20和第一微波湿式氧化反应釜30的连接管路还与空气泵70相连通，用于向第一微波湿式氧化反应釜30中鼓进空气，以补充氧化剂；

S300、第一微波湿式氧化反应釜30中的微波湿式氧化产物通过第二气泡发生器60后进入第二微波湿式氧化反应釜40中；

S400、第一微波湿式氧化反应釜30和第二微波湿式氧化反应釜40中设有具有吸波功能的湿式氧化催化剂，反应温度控制在150℃-200℃，压力控制在0.5MPa-2MPa，微波功率控制在400w-700w；

S500、将步骤S300所得催化氧化产物导入换热器90中，并与步骤S100中废水储罐10导出的工业有机废水进行换热；

S600、催化氧化产物流经换热器90的后进入气液分离器50中；

S700、气液分离器50中的液体通过排液口52进行后续处理单元，废气通过排气口51排放。

其中，步骤S100中，第一气泡发生器20上设有第一进气口，空气通过管道与第一气泡发生器20上的第一进气口相连接，空气与工业有机废水在第一气泡发生器20中混合，气液混合物再经过第一气泡发生器20内特有结构的切割作用产生丰富的微细收缩气泡，气液比为1:30～1:20。

步骤S200-S400中，第一微波湿式氧化反应釜30和第二微波湿式氧化反应釜40均配备了作用于釜体的1200w/2450Hz磁控管，加热速度可达到常规加热方式的10-100倍。另第一微波湿式氧化反应釜30的顶层布置了固定的催化床用于催化和分离反应釜底部的催化剂。

步骤S400中，湿式氧化催化剂为具有磁性的过度金属氧化物，具体为Ni-MnO₂。进一步的MnO₂与Ni结合的方式为化学镀镍，具体的是无钯化学镀镍，镍层厚度10um-30um。

实施例一、常规的湿式氧化，COD去除率为20％。(COD，是指水体中能被氧化的物质进行化学氧化时消耗氧的量，一般以每升水消耗氧的毫克数来表示，是水质监测的基本综合指标。COD值越大，表示水体受污染越严重)

实施例二、在实施例一的基础上打开微波发生装置，功率调节为600w，并加入MnO₂催化剂，COD去除率为57％。

实施例三、在实施例一的基础上增加了微细收缩气泡发生装置，在此条件下，COD去除率为46％。

实施例四、在实施例一的基础上同时增加了微波和微细收缩气泡，COD去除率为71％。

实施例五、在实施例四的基础上对催化剂MnO₂进行了镀镍处理，引入了磁性，此时COD去除率为86％。

各实施例的COD去除率对比表：

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.协同式湿式氧化废水处理设备，其特征在于，包括：

废水储罐，具有进液口和出液口；

第一气泡发生器，与所述废水储罐的出液口相连通，所述第一气泡发生器具有用于向所述第一气泡发生器中通入空气的第一进气口，所述第一气泡发生器用于将空气与由所述废水储罐导入的工业有机废水混合，并形成带有微细收缩气泡的工业有机废水；

第一微波湿式氧化反应釜，与所述第一气泡发生器的出料口相连通，用于对由所述第一气泡发生器导入的带有微细收缩气泡的工业有机废水进行微波湿式氧化；

第二气泡发生器，与所述第一微波湿式氧化反应釜的出料口相连通，所述第二气泡发生器具有用于向所述第二气泡发生器中通入空气的第二进气口，所述第二气泡发生器用于将空气与由所述第一微波湿式氧化反应釜导入的微波湿式氧化产物混合，并形成带有微细收缩气泡的微波湿式氧化产物；

第二微波湿式氧化反应釜，与所述第二气泡发生器的出料口相连通，用于对由所述第二气泡发生器导入的带有微细收缩气泡的微波湿式氧化产物进行微波湿式氧化；

气液分离器，与所述第二微波湿式氧化反应釜的出料口相连通，用于接收由所述第二微波湿式氧化反应釜导入的催化氧化产物，并进行气液分离。

2.如权利要求1所述的协同式湿式氧化废水处理设备，其特征在于，还包括换热器，具有冷媒进口、冷媒出口、热媒进口及热媒出口；所述废水储罐的出液口与所述冷媒进口相连通；所述第一气泡发生器的进料口与冷媒出口相连通；所述第二微波湿式氧化反应釜的出料口与所述热媒进口相连通；所述气液分离器的进料口与所述热媒出口相连通。

3.如权利要求2所述的协同式湿式氧化废水处理设备，其特征在于，所述换热器为固定管板式换热器。

4.如权利要求1所述的协同式湿式氧化废水处理设备，其特征在于，在所述废水储罐的出液口设有压力泵。

5.如权利要求1所述的协同式湿式氧化废水处理设备，其特征在于，所述协同式湿式氧化废水处理设备还包括空气泵，所述空气泵具有两个气门，两个所述气门分别与所述第一气泡发生器、所述第二气泡发生器相连通。

6.如权利要求5所述的协同式湿式氧化废水处理设备，其特征在于，所述第一气泡发生器为第一微细收缩气泡发生器；所述第二气泡发生器为第二微细收缩气泡发生器。

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