CN217895233U - 高效管道式湿氧化制药废水处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效管道式湿氧化制药废水处理设备，其结构包括依次连通的引发剂混合罐、双向螺旋板换热器、蒸汽喷射加热系统、降解反应器以及旋流式引发剂分离罐，所述引发剂混合罐的出水口与所述双向螺旋板换热器的冷水进口连通，所述双向螺旋板换热器的冷水出口和所述蒸汽喷射加热系统的进水口连通，所述降解反应器的出水口和所述双向螺旋板换热器的热水进口连通，所述双向螺旋板换热器的热水出口和所述旋流式引发剂分离罐的进水口连通，所述旋流式引发剂分离罐底部的排料口与所述引发剂混合罐的进料口连通。本实用新型集成化程度高、占地面积小，安全性好，能够高效回收利用引发剂。

Description

高效管道式湿氧化制药废水处理设备

技术领域

本实用新型涉及一废水处理设备，具体地说是一种高效管道式湿氧化制药废水处理设备。

背景技术

对于制药化工废水而言，其有机物含量高、难生物降解、具有一定的毒性，不经过彻底处理，一旦排入环境，并在环境中不断累积，将带来巨大的安全隐患。针对此类废水，多采用氧化处理，现有的高级氧化法有多种，湿式催化氧化法、电催化氧化、光催化氧化、臭氧催化氧化及芬顿法等。各种方法均有自己的优缺点，其中湿式催化氧化法因其反应效率高，降解效果好，近些年来备受关注。

湿式催化氧化法是指在高温(200～280℃)、高压(2～8 MPa)条件下，以富氧气体或氧气为氧化剂，利用催化剂的催化作用，加快废水中有机物与氧化剂间的反应，使废水中的有机物及含N、S等毒物氧化成CO2、N2、SO2、H2O，达到去除有机物的目的。但现有的湿式催化氧化设备集成化程度低、占地面积大，安全性较差，并且催化剂会随水流进入下一工序，催化剂难以进行分离与回收。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种高效管道式湿氧化制药废水处理设备，以解决现有的湿式催化氧化设备集成化程度低、占地面积大，安全性较差，催化剂会随水流进入下一工序，催化剂分离与回收困难的问题。

本实用新型是这样实现的：一种高效管道式湿氧化制药废水处理设备，包括依次连通的引发剂混合罐、双向螺旋板换热器、蒸汽喷射加热系统、降解反应器以及旋流式引发剂分离罐，所述引发剂混合罐的出水口与所述双向螺旋板换热器的冷水进口连通，所述双向螺旋板换热器的冷水出口和所述蒸汽喷射加热系统的进水口连通，所述降解反应器的出水口和所述双向螺旋板换热器的热水进口连通，所述双向螺旋板换热器的热水出口和所述旋流式引发剂分离罐的进水口连通，所述旋流式引发剂分离罐底部的排料口与所述引发剂混合罐的进料口连通。

还包括均质调节罐，用于收集废水并对废水进行均质调节，所述均质调节罐通过管路和所述引发剂混合罐的进水口连通。

所述降解反应器为竖管式降解反应器或盘管式降解反应器。

所述竖管式降解反应器包括若干平行设置的反应管道，所述反应管道依次连通，在所述反应管道的外壁上设置有蒸汽隔层，相邻的蒸汽隔层之间通过蒸汽管道连通，在两端的反应管道上分别设有进水口和出水口，在两端的蒸汽隔层上分别设有蒸汽进口和蒸汽出口。

所述盘管式降解反应器包括壳体，在所述壳体内螺旋布置有反应管道，在所述壳体上设置有蒸汽进口和蒸汽出口，在所述反应管道的两端分别设有进水口和出水口，进水口和出水口穿过所述壳体的外壁。

所述蒸汽喷射加热系统包括连接管，在所述连接管的尾端设有依次连通的接受室、混合室以及扩压室，从所述连接管的首端插接有蒸汽喷射管，在所述蒸汽喷射管尾端设有喷射口，所述混合室的直径小于所述连接管的直径，所述接受室和扩压室为圆锥形，所述喷射口正对所述接受室，在所述连接管的侧壁上设有进水口，在所述扩压室的末端设有出水口。

在所述蒸汽喷射加热系统和所述降解反应器之间通过管路连通有氧化剂储罐，用于向蒸汽喷射加热系统输出的废水中混入氧化剂。

本实用新型用于废水的湿式催化氧化处理，废水在引发剂混合罐中与引发剂混合，然后经过双向螺旋板换热器进行初步加热，双向螺旋板换热器的热量来自于降解反应器，经过初步加热的废水通过蒸汽喷射加热系统以进一步快速加至设定温度，加热后的废水进入降解反应器中进行反应，降解反应器的出水通过双向螺旋板换热器作为热源对废水进行初步加热，同时使出水降温，然后出水进入到旋流式引发剂分离罐内，通过旋流分离，出水中的引发剂沉积并从旋流式引发剂分离罐底部的排料口排出，清液从旋流式引发剂分离罐的顶部排出并流至下一工序。

本实用新型中使用的引发剂能够有效地回收利用，损失率很小，只需少量的补充，混合有引发剂的废水由降解反应器的出水进行初步加热，充分利用出水的热量，降低了系统的能耗，然后废水再通过蒸汽喷射加热系统，蒸汽喷射加热系统能够快速将废水加热到所需温度。加热到所需温度的废水在降解反应器内进行反应，采用管道式反应器，反应器总体积小，管道蛇形布置或螺旋布置，占地小，易于保温。反应器的出水在旋流式引发剂分离罐中利用离心力实现引发剂的高效连续分离、回收，并将回收的引发剂重新与废水混合利用。

本实用新型集成化程度高、占地面积小，安全性好，能够高效回收利用引发剂。

附图说明

图1是本实用新型的示意图。

图2是本实用新型竖管式降解反应器的结构图。

图3是本实用新型盘管式降解反应器的结构图，其中(a)为内部结构图，(b)为外部结构图。

图4是本实用新型蒸汽喷射加热系统的结构图。

图中：1、均质调节罐；2、引发剂混合罐；3、旋流式引发剂分离器；4、双向螺旋板换热器；5、蒸汽喷射加热系统；6、降解反应器；7、氧化剂储罐；5-1、连接管；5-2、接受室；5-3、混合室；5-4、扩压室；5-5、蒸汽喷射管；5-6、喷射口；6-1、反应管道；6-2、蒸汽隔层；6-3、蒸汽管道；6-4、壳体。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括依次连通的引发剂混合罐2、双向螺旋板换热器4、蒸汽喷射加热系统、降解反应器6以及旋流式引发剂分离罐，引发剂混合罐2的出水口与双向螺旋板换热器4的冷水进口连通，双向螺旋板换热器4的冷水出口和蒸汽喷射加热系统的进水口连通，降解反应器6的出水口和双向螺旋板换热器4的热水进口连通，双向螺旋板换热器4的热水出口和旋流式引发剂分离罐的进水口连通，旋流式引发剂分离罐底部的排料口与引发剂混合罐2的进料口连通。

本实用新型还包括均质调节罐1，工厂和企业产生的废水首先进入均质调节罐1，在均质调节管内采用曝气管方式进行废水的混合，均质调节罐1通过管路和引发剂混合罐2的进水口连通，将均质调节罐1内的废水泵送至引发剂混合罐2。

在引发剂混合罐2内废水充分和引发剂混合，引发剂为微小颗粒，以陶土、活性炭为载体，包含铁、锰、铜、镍、钴等的氧化物，外形近似为球形，表面相对比较光滑，流动性好。通过筛分法测定，成品颗粒粒径在1.5-1.6mm之间的颗粒占98%以上，经机械强度检测，颗粒引发剂抗碎强度＞1.5MPa。

混合引发剂的水进入螺旋板换热器，与降解反应器6的出水进行逆流换热，换热后的温度为140-145℃。螺旋板换热器材质为316L，采用整张板卷制而成，过流宽度5mm，支撑材料通过焊接方式均布在板材表面。由于板材本身无焊接、无损伤，不会发生穿孔和内漏。板材经过表面洁净处理，因此换热器的抗腐蚀、抗结垢能力强，且适合于含固量较高的介质。

一次换热完成后，废水温度提升至140-145℃，经过蒸汽喷射加热系统5二次提温，温度上升至155-160℃。如图4所示，蒸汽喷射加热系统5包括连接管5-1，在连接管5-1的尾端设有依次连通的接受室5-2、混合室5-3以及扩压室5-4，从连接管5-1的首端插接有蒸汽喷射管5-5，在蒸汽喷射管5-5尾端设有喷射口5-6，混合室5-3的直径小于连接管5-1的直径，接受室5-2和扩压室5-4为圆锥形，喷射口5-6正对接受室5-2，在连接管5-1的侧壁上设有进水口，在扩压室5-4的末端设有出水口。

废水从进水口进入连接管5-1内，高压蒸汽与蒸汽喷射管5-5连接，并从喷射口5-6喷出，喷出的高压蒸汽与废水混合并携带废水经过接受室5-2、混合室5-3以及扩压室5-4后喷出，在经过接受室5-2时，由于直径逐渐变小压力逐渐变大，在混合室5-3中蒸汽与废水充分混合并将废水快速加热，然后经过扩压室5-4，直径逐渐变大压力逐渐变小，最终由出水口排出加热后的废水。

蒸汽与水直接混合，给水升温，充分利用了蒸汽的汽化潜热，热效率非常高，且由于蒸汽高速流动，与水迅速充分混匀，不会造成局部过热闪蒸现象。

在蒸汽喷射加热系统和降解反应器6之间通过管路连通有氧化剂储罐7，用于向蒸汽喷射加热系统输出的废水中混入氧化剂。其中，氧化剂可以为过硫酸钾。

二次蒸汽直接升温后，水温升至155-160℃，此时混入过硫酸钾水溶液，进入降解反应器6。

降解反应器6为竖管式降解反应器6或盘管式降解反应器6。废水和引发剂在管道反应器中的停留时间为5-7s，过硫酸钾在引发剂和温度的双重作用下，迅速发生自由基链式反应，氧化废水中的有机物。

如图2所示，竖管式降解反应器6包括若干平行设置的反应管道6-1，反应管道6-1依次连通形成蛇型连接，在反应管道6-1的外壁上设置有蒸汽隔层6-2，相邻的蒸汽隔层6-2之间通过蒸汽管道6-3连通，在两端的反应管道6-1上分别设有进水口和出水口，在两端的蒸汽隔层6-2上分别设有蒸汽进口和蒸汽出口。管道内径为50mm，长度为1000mm。由蒸汽隔层6-2为反应管道6-1提供温度进行保温，以保证反应管道6-1内反应的正常进行。

如图3所示，图中（a）为内部盘管结构，（b）为外部壳体6-4结构，盘管式降解反应器6包括壳体6-4，在壳体6-4内螺旋布置有反应管道6-1，在壳体6-4上设置有蒸汽进口和蒸汽出口，在反应管道6-1的两端分别设有进水口和出水口，进水口和出水口穿过壳体6-4的外壁。管道内径为30mm，长度为2500mm。通过向壳体6-4内输入高温蒸汽维持反应管道6-1的反应温度。

反应结束后，降解反应器6的出水进入螺旋板换热器，与进水换热，进出水温差＜20℃。出水进入旋流式引发剂分离器3，上层清液作为处理完水排入下一处理单元，回收的引发剂再次进入引发剂混合罐2内与废水混合后进入处理系统。旋流式引发剂分离器3的圆柱形分离段与圆锥形固相收集段平滑连接，采用切向进料，废水中心向上出料，颗粒引发剂锥底出料的方式，利用离心力实现高效连续分离、回收，此结构流道通畅，不易堵塞，耐磨性强，分离效率高。

由于引发剂颗粒的主要来源于旋流式引发剂分离器3，混匀后的引发剂占水量的体积为5%，当引发剂量降至总水量体积的3%时，一次补充至5%，平均日补充量为1‰。颗粒引发剂通过高速柱塞泵泵入废水，迅速实现流化态，与废水均匀高速进入换热器。

经本套装备处理后，废水中COD去除率为60~80%，可生化性提升30-50%，可并入生化系统进行后续处理。

本实用新型用于废水的湿式催化氧化处理，废水在引发剂混合罐2中与引发剂混合，然后经过双向螺旋板换热器4进行初步加热，双向螺旋板换热器4的热量来自于降解反应器6，经过初步加热的废水通过蒸汽喷射加热系统5以进一步快速加至设定温度，加热后的废水进入降解反应器6中进行反应，降解反应器6的出水通过双向螺旋板换热器4作为热源对废水进行初步加热，同时使出水降温，然后出水进入到旋流式引发剂分离罐内，通过旋流分离，出水中的引发剂沉积并从旋流式引发剂分离罐底部的排料口排出，清液从旋流式引发剂分离罐的顶部排出并流至下一工序。

本实用新型中使用的引发剂能够有效地回收利用，损失率很小，只需少量的补充，混合有引发剂的废水由降解反应器6的出水进行初步加热，充分利用出水的热量，降低了系统的能耗，然后废水再通过蒸汽喷射加热系统5，蒸汽喷射加热系统5能够快速将废水加热到所需温度。加热到所需温度的废水在降解反应器6内进行反应，采用管道式反应器，反应器总体积小，管道蛇形布置或螺旋布置，占地小，易于保温。采用管道式反应器，单位时间内，反应物料体积小，安全性大大提升。反应器的出水在旋流式引发剂分离罐中利用离心力实现引发剂的高效连续分离、回收，并将回收的引发剂重新与废水混合利用。

Claims (7)

1.一种高效管道式湿氧化制药废水处理设备，其特征在于，包括依次连通的引发剂混合罐、双向螺旋板换热器、蒸汽喷射加热系统、降解反应器以及旋流式引发剂分离罐，所述引发剂混合罐的出水口与所述双向螺旋板换热器的冷水进口连通，所述双向螺旋板换热器的冷水出口和所述蒸汽喷射加热系统的进水口连通，所述降解反应器的出水口和所述双向螺旋板换热器的热水进口连通，所述双向螺旋板换热器的热水出口和所述旋流式引发剂分离罐的进水口连通，所述旋流式引发剂分离罐底部的排料口与所述引发剂混合罐的进料口连通。

2.根据权利要求1所述的高效管道式湿氧化制药废水处理设备，其特征在于，还包括均质调节罐，用于收集废水并对废水进行均质调节，所述均质调节罐通过管路和所述引发剂混合罐的进水口连通。

3.根据权利要求1所述的高效管道式湿氧化制药废水处理设备，其特征在于，所述降解反应器为竖管式降解反应器或盘管式降解反应器。

4.根据权利要求3所述的高效管道式湿氧化制药废水处理设备，其特征在于，所述竖管式降解反应器包括若干平行设置的反应管道，所述反应管道依次连通，在所述反应管道的外壁上设置有蒸汽隔层，相邻的蒸汽隔层之间通过蒸汽管道连通，在两端的反应管道上分别设有进水口和出水口，在两端的蒸汽隔层上分别设有蒸汽进口和蒸汽出口。

5.根据权利要求3所述的高效管道式湿氧化制药废水处理设备，其特征在于，所述盘管式降解反应器包括壳体，在所述壳体内螺旋布置有反应管道，在所述壳体上设置有蒸汽进口和蒸汽出口，在所述反应管道的两端分别设有进水口和出水口，进水口和出水口穿过所述壳体的外壁。

6.根据权利要求1所述的高效管道式湿氧化制药废水处理设备，其特征在于，所述蒸汽喷射加热系统包括连接管，在所述连接管的尾端设有依次连通的接受室、混合室以及扩压室，从所述连接管的首端插接有蒸汽喷射管，在所述蒸汽喷射管尾端设有喷射口，所述混合室的直径小于所述连接管的直径，所述接受室和扩压室为圆锥形，所述喷射口正对所述接受室，在所述连接管的侧壁上设有进水口，在所述扩压室的末端设有出水口。

7.根据权利要求1所述的高效管道式湿氧化制药废水处理设备，其特征在于，在所述蒸汽喷射加热系统和所述降解反应器之间通过管路连通有氧化剂储罐，用于向蒸汽喷射加热系统输出的废水中混入氧化剂。

Images