RU2081838C1 - Method for purification of sewage against organic compounds - Google Patents
Method for purification of sewage against organic compounds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2081838C1 RU2081838C1 RU94005460A RU94005460A RU2081838C1 RU 2081838 C1 RU2081838 C1 RU 2081838C1 RU 94005460 A RU94005460 A RU 94005460A RU 94005460 A RU94005460 A RU 94005460A RU 2081838 C1 RU2081838 C1 RU 2081838C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inert material
- layer
- steam
- catalyst
- purified
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к методам очистки сточных вод от органических соединений и может быть использовано в при очистке технологических стоков химических, нефтехимических или других предприятий. The invention relates to methods for treating wastewater from organic compounds and can be used in the treatment of process effluents of chemical, petrochemical or other enterprises.
Известен ряд способов очистки сточных вод, основанных на окислении органических примесей кислородом с образованием CO2 и воды в присутствии катализатора.A number of known methods of wastewater treatment based on the oxidation of organic impurities by oxygen with the formation of CO 2 and water in the presence of a catalyst.
Так, известен способ очистки сточных вод [1] (фиг. 1), в котором испарение исходных сточных вод и разогрев паров до температуры протекания реакции окисления ведут в рекуперативном теплообменнике (1 на фиг. 1), затем смешивают с воздухом и подают для окисления в реактор (2), содержащий слой катализатора, в котором токсичные органические примеси окисляются с образованием безвредных соединений: диоксида углерода и паров воды. После реактора очищенные пары охлаждают и конденсируют в теплообменнике 1, используя тепло, выделяемое при конденсации, на испарение очищаемых сточных вод. Thus, a known method of wastewater treatment [1] (Fig. 1), in which the evaporation of the source wastewater and heating the vapor to the temperature of the oxidation reaction is carried out in a regenerative heat exchanger (1 in Fig. 1), then mixed with air and fed for oxidation into a reactor (2) containing a catalyst bed in which toxic organic impurities are oxidized to form harmless compounds: carbon dioxide and water vapor. After the reactor, the cleaned vapors are cooled and condensed in the heat exchanger 1, using the heat generated during condensation to evaporate the treated wastewater.
Описанный способ очистки достаточно эффективен, но для его реализации требуется большая поверхность теплообмена в теплообменнике 1, обусловленная низким значением коэффициента теплопередачи газ-газ (при нагреве очищаемых паров до температуры реакции выходящими из реактора очищенными парами). Кроме того, разбавление очищаемого пара воздухом фактически снижает температуру конденсации очищенных паров, что весьма существенно снижает эффективность теплообмена конденсирующийся пар кипящая жидкость. Большой размер теплообменника также приводит к росту теплопотерь в окружающую среду. Таким образом, указанные факторы приводят к громоздкости и высокой стоимости оборудования, необходимого для реализации этого способа, а также к тому, что он может быть применен для очистки сточных вод только с высокой концентрацией окисляемых органических примесей (обеспечивающей высокое тепловыделение при протекании реакции окисления), либо при использовании существенного дополнительного подвода энергии. The described cleaning method is quite effective, but its implementation requires a large heat transfer surface in the heat exchanger 1, due to the low value of the gas-gas heat transfer coefficient (when the cleaned vapors are heated to the reaction temperature, the cleaned vapors leaving the reactor). In addition, the dilution of the cleaned steam with air actually reduces the condensation temperature of the cleaned vapors, which very significantly reduces the heat transfer efficiency of the condensing vapor boiling liquid. The large size of the heat exchanger also leads to an increase in heat loss to the environment. Thus, these factors lead to the bulkiness and high cost of equipment necessary for the implementation of this method, as well as to the fact that it can be used for wastewater treatment only with a high concentration of oxidizable organic impurities (providing high heat during the oxidation reaction), or when using a substantial additional energy supply.
Известен также более экономичный способ очистки сточных вод [2] (фиг. 2). В этом способе испарение исходных сточных вод и разогрев паров до температуры начала реакции ведут в предварительно нагретом первом слое инертного материала, затем полученные пары смешивают с воздухом и подают в слой катализатора, где происходит окисление органических примесей. Выходящие из слоя катализатора пары охлаждают и конденсируют во втором слое инертного материала. После охлаждения первого слоя инертного материала направление подачи сточных вод изменяют таким образом, что очищаемые сточные воды подают сначала во второй слой инертного материала, где они испаряются за счет тепла, накопленного им в предыдущем цикле. Такой способ позволяет перерабатывать сточные воды с невысоким содержанием органических примесей без дополнительного подвода энергии, либо с меньшими энергозатратами, чем в способе [1] Однако, для эффективной работы установки очистки по этому способу требуется большой объем инертного материала, служащего регенератором тепла, так как в процессе работы он должен запасать значительное количество тепла, достаточное для испарения очищаемых сточных вод и разогрева получаемого пара до температуры начала реакции окисления примесей. Так, при изменении направления подачи очищаемых сточных вод на противоположное каждые 5 минут требуемое соотношение объем инертного материала объем катализатора составляет 3-20:1. Таким образом, этот способ требует так же как и способ [1] громоздкого оборудования и не лишен значительных теплопотерь в окружающую среду. Also known is a more economical method of wastewater treatment [2] (Fig. 2). In this method, evaporation of the initial wastewater and heating of the vapors to the temperature of the beginning of the reaction is carried out in a preheated first layer of inert material, then the resulting vapors are mixed with air and fed into the catalyst layer, where organic impurities are oxidized. Vapors leaving the catalyst bed are cooled and condensed in a second layer of inert material. After cooling the first layer of inert material, the direction of the wastewater supply is changed so that the wastewater to be treated is supplied first to the second layer of inert material, where they evaporate due to the heat accumulated by it in the previous cycle. This method allows you to process waste water with a low content of organic impurities without additional energy supply, or with lower energy consumption than in the method [1] However, for the effective operation of the treatment plant by this method requires a large amount of inert material that serves as a heat regenerator, since during operation, it must store a significant amount of heat sufficient to evaporate the treated wastewater and heat the resulting steam to the temperature at which the oxidation of impurities begins. So, when the direction of supply of the treated wastewater is reversed every 5 minutes, the required ratio is the volume of inert material, the volume of catalyst is 3-20: 1. Thus, this method requires, as well as the method [1] of bulky equipment and is not without significant heat loss to the environment.
Разбавление паровой смеси воздухом также приводит к снижению температуры конденсации и, соответственно, степени использования тепла конденсации. Таким образом, способ [2] как и способ [1] не исключает необходимости подвода энергии при переработке сточных вод с низким содержанием примесей. Dilution of the vapor mixture with air also leads to a decrease in the condensation temperature and, accordingly, the degree of use of the heat of condensation. Thus, the method [2] as well as the method [1] does not exclude the need for energy supply during the processing of wastewater with a low content of impurities.
Кроме того, часть исходных неочищенных сточных вод остается в капельном виде в слое инертного материала, в котором после переключения направления подачи начинается конденсация очищенных паров. При этом происходит загрязнение конденсата остатками неочищенных сточных вод, что снижает фактическую степень очистки. In addition, part of the raw untreated wastewater remains in a droplet form in a layer of inert material, in which, after switching the supply direction, condensation of the purified vapors begins. At the same time, condensate is contaminated with residues of untreated wastewater, which reduces the actual degree of purification.
По наибольшему количеству сходных признаков описанный выше способ принят за прототип предлагаемого изобретения. According to the greatest number of similar features, the method described above is adopted as a prototype of the invention.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи снижения энергоемкости процесса очистки сточных вод, повышения степени очистки и, основное уменьшения габаритов установки, реализующей предлагаемый способ. Схема заявляемого способа приведена на фиг. 3. The present invention is aimed at solving the problem of reducing the energy intensity of the wastewater treatment process, increasing the degree of purification and, mainly, reducing the size of the installation that implements the proposed method. The scheme of the proposed method is shown in FIG. 3.
Очищаемые сточные воды испаряются в рекуперативном теплообменнике 3. Образовавшийся пар с температурой 100-130oC смешивают с воздухом или кислородом, и пропускают через реактор 4, содержащий слой подходящего катализатора и по его торцам два слоя инертного проницаемого материала и работающий в режиме поочередного пропускания паровоздушной смеси через слои катализатора и инертного материала в прямом и обратном направлениях. В первом по ходу газа слое инертного материала происходит разогрев очищаемого пара до температуры начала реакции окисления органических веществ 250-400oC. Затем разогретый пар поступает в слой катализатор, где органические примеси окисляются с образованием диоксида углерода и паров воды. Очищенный пар проходит через второй слой инертного материала, где охлаждается до температуры не ниже 120oC.Purified wastewater is evaporated in a
Для компенсации разбавления паров воздухом и увеличения степени использования тепла конденсации очищенный горячий пар компримируют в компрессоре 5 до избыточного давления 0,1-2 ати. Компримирование до давления менее 0,1 ати нецелесообразно, так как не обеспечивает эффективной конденсации паров, а до давления более 2 ати так как приводит к росту энергозатрат. To compensate for the dilution of vapors with air and increase the degree of use of condensation heat, the purified hot steam is compressed in
Далее пар подают в рекуперативный теплообменник 3, где конденсируется очищенный от примесей пар. Выделяющееся при конденсации тепло используют для испарения очищаемой воды. Реактор 2 перед началом работы разогревают до температуры начала реакции окисления органических примесей и далее он работает в автотермичном режиме. Next, the steam is fed into a
Заявляемый способ позволяет эффективно использовать:
а) высокое значение коэффициента теплопередачи: испаряющаяся жидкость - конденсирующийся пар путем использования рекуперативного теплообменника 3 только при испарении и конденсации;
б) высокую поверхность теплообмена на единицу объема оборудования в слоях инертного материала путем их поочередного использования только для нагрева паров до температуры протекания реакции окисления и охлаждения выходящих из слоя катализатора паров;
в) тепло конденсации выходящих из реактора паров для испарения сточных вод за счет компримирования очищенных паров.The inventive method allows you to effectively use:
a) high value of the heat transfer coefficient: evaporating liquid - condensing steam by using a
b) a high heat transfer surface per unit volume of equipment in inert material layers by their alternate use only for heating the vapor to the temperature of the oxidation reaction and cooling the vapor leaving the catalyst layer;
c) the condensation heat of the vapors leaving the reactor for the evaporation of wastewater by compressing the purified vapors.
Иными словами, технический результат, достигаемый заявленным изобретением состоит в исключении неэффективных испарения/конденсации в слоях инертного материала и нагрева/охлаждения пара в рекуперативном теплообменнике. In other words, the technical result achieved by the claimed invention consists in eliminating ineffective evaporation / condensation in the inert material layers and heating / cooling the steam in a regenerative heat exchanger.
Благодаря существенно меньшему по сравнению с прототипом количеству тепла, которое необходимо аккумулировать в слоях инертного материала для осуществления процесса с продолжительностью цикла между переключениями потока не менее 5-15 минут (за счет того, что количество энергии, необходимой для испарения жидкости на единицу массы существенно ниже количества энергии, необходимого для разогрева пара), в заявляемом способе можно использовать слои инертного материала существенно меньшего объема, чем в прототипе. Соотношение объемов слоев катализатора и инертного материала в заявляемом способе составляет 1: 1-3. Использование соотношения более 1:1 нецелесообразно, так как приводит к необходимости вести процесс при продолжительности цикла менее 5 минут, что приводит к росту потерь степени очистки при переключениях, а использование соотношения менее 1:3 также нецелесообразно, поскольку ведет к большим загрузкам инертного материала и, соответственно, к увеличению габаритов регенераторов тепла и громоздкости установки. Due to the significantly lower amount of heat compared to the prototype, which must be accumulated in inert material layers for the process with a cycle time between flow switchings of at least 5-15 minutes (due to the fact that the amount of energy required to evaporate the liquid per unit mass is significantly lower the amount of energy required to heat the steam), in the inventive method, it is possible to use layers of inert material of a significantly smaller volume than in the prototype. The ratio of the volumes of the layers of the catalyst and inert material in the present method is 1: 1-3. Using a ratio of more than 1: 1 is impractical, since it leads to the need to conduct the process with a cycle time of less than 5 minutes, which leads to an increase in losses of the degree of purification during switching, and the use of a ratio of less than 1: 3 is also impractical, since it leads to large loads of inert material and , respectively, to increase the dimensions of heat regenerators and the bulkiness of the installation.
Пример 1. На очистку подают сточные воды производства фенолформальдегидных смол, содержащие фенол в количестве 20 г/л. Расход сточных вод 1 м3/час. Нагрев сточных вод до температуры кипения и испарение воды и фенола производят в трубном пространстве кожухотрубного рекуперативного теплообменника (Т-1 на фиг. 3) с поверхностью теплообмена 15 м2. Выходящие из теплообменника пары с температурой 110-120oC смешивают с необходимым количеством воздуха (около 200 м3/час) и подают в реактор Р-1, содержащий слой катализатора (объем слоя катализатора 200 л), расположенный между двумя слоями инертного материала (объем каждого слоя инертного материала 500 л соотношение объемом слоев катализатор/инерт 1:2,5). В первом по ходу пара слое инертного материала паро-воздушная смесь за счет теплообмена с нагретой насадкой нагревается до 250-400oC и поступает в слой катализатора, где происходит окисление фенола до диоксида углерода и воды с выделением тепла. Степень превращения фенола при этом составляет 99,5-99,9% Выходящие из слоя катализатора пары нагревают второй слой инертного материала, при этом сами охлаждаются до 120-200oC. Пары компримируют до избыточного давления 1,0 ати и подают в межтрубное пространство рекуперативного теплообменника для конденсации. Полученный конденсат сливают в канализацию. Средняя степень очистки сточных вод не ниже 99% По мере охлаждения первого слоя инертного материала направление движения паров в реакторе Р-1 с помощью переключающих клапанов изменяют на противоположное, чем обеспечивается непрерывная работа установки.Example 1. For treatment serves wastewater production of phenol-formaldehyde resins containing phenol in an amount of 20 g / l. Wastewater consumption 1 m 3 / hour. Wastewater is heated to boiling point and water and phenol are evaporated in the tube space of a shell-and-tube recuperative heat exchanger (T-1 in Fig. 3) with a heat exchange surface of 15 m 2 . Vapors leaving the heat exchanger with a temperature of 110-120 o C are mixed with the required amount of air (about 200 m 3 / h) and fed into the reactor R-1 containing a catalyst layer (catalyst bed volume 200 l) located between two layers of inert material ( the volume of each layer of inert material is 500 l; the ratio of the volume of the catalyst / inert layers is 1: 2.5). In the first layer of inert material along the steam, the steam-air mixture is heated to 250-400 ° C due to heat exchange with a heated nozzle and enters the catalyst bed, where phenol is oxidized to carbon dioxide and water with heat evolution. The degree of phenol conversion in this case is 99.5-99.9%. The vapors leaving the catalyst bed heat the second layer of inert material, while they themselves are cooled to 120-200 o C. The vapors are compressed to an excess pressure of 1.0 ati and fed into the annulus recuperative heat exchanger for condensation. The resulting condensate is drained into the sewer. The average degree of wastewater treatment is at least 99%. As the first layer of inert material cools, the direction of vapor movement in the R-1 reactor with the help of switching valves is reversed, which ensures continuous operation of the installation.
Для пуска процесса требуются стартовые затраты топлива на разогрев слоев инертного материала и катализатора в количестве около 40 кг условного топлива (примерно 1 раз в несколько месяцев). Энергозатраты на компримирование и прокачку пара составляют 50 кВт. To start the process, starting fuel costs are required to heat up layers of inert material and catalyst in an amount of about 40 kg of standard fuel (about 1 time in several months). Energy consumption for compression and steam pumping is 50 kW.
При введении очистки сточных вод по схеме, изображенной на фиг. 1, для осуществления процесса требуется рекуперативный теплообменник с поверхностью теплообмена около 200 м2 (т.е. в 30 раз больше, чем в заявляемом способе). Кроме того, требуется подвод энергии при осуществлении процесса в количестве около 900 Квт.With the introduction of wastewater treatment according to the scheme depicted in FIG. 1, for the implementation of the process requires a regenerative heat exchanger with a heat exchange surface of about 200 m 2 (i.e., 30 times more than in the present method). In addition, an energy input of about 900 kW is required during the process.
При ведении очистки сточных вод по схеме прототипа (фиг. 2) необходимо использовать регенеративные теплообменники с объемом каждого слоя инертного материала (при соотношении катализатор/инерт 1:15 [2]), равным 3 м3, что приводит к росту объема реактора в 4,2-4,5 раза по сравнению с заявляемым способом. При этом общие энергозатраты на ведение процесса (на прокачку пара и компенсацию возросших теплопотерь) составляют оценочно около 70 кВт.When conducting wastewater treatment according to the prototype scheme (Fig. 2), it is necessary to use regenerative heat exchangers with a volume of each layer of inert material (with a catalyst / inert ratio of 1:15 [2]) equal to 3 m 3 , which leads to an increase in reactor volume of 4 , 2-4.5 times compared with the claimed method. At the same time, the total energy consumption for the process (for pumping steam and compensating for increased heat loss) is estimated at about 70 kW.
Пример 2. То же, что и в п. 1. Компримирование паров ведут до давления 0,05 ати. Процесс затухает в результате снижения эффективности использования тепла конденсации для испарения сточных вод. Example 2. The same as in paragraph 1. Compression of vapors is carried out to a pressure of 0.05 MPa. The process decays as a result of a decrease in the efficiency of the use of condensation heat for evaporation of wastewater.
Пример 3. То же, что и в п. 1. Компримирование паров ведут до давления 2.5 ати. Энергозатраты на компримирование возрастают до 90 кВт. Example 3. The same as in paragraph 1. Compression of vapors lead to a pressure of 2.5 MPa. Energy consumption for compression increases to 90 kW.
Пример 4. То же, что и в п. 1. Процесс ведут при соотношении объемов слоев катализатор/инерт 1:0.5. За счет уменьшения количества инертного материала процесс осуществляют при малой продолжительности цикла между переключениями (3 мин.). За счет потерь при переключениях степень очистки сточных вод снижается до 98%
Пример 5. То же, что и в п. 1. Процесс ведут при соотношении объемов слоев катализатор/инерт. Рост загрузки инертного материала приводит к увеличению габаритов реактора в 1,6 раза, а также к росту энергозатрат на прокачку пара за счет роста гидравлического сопротивления.Example 4. The same as in paragraph 1. The process is conducted with a ratio of the volume of the layers of the catalyst / inert 1: 0.5. By reducing the amount of inert material, the process is carried out at a short cycle time between shifts (3 min.). Due to losses during switching, the degree of wastewater treatment is reduced to 98%
Example 5. The same as in paragraph 1. The process is conducted with a ratio of the volumes of the layers of the catalyst / inert. An increase in the loading of inert material leads to an increase in the dimensions of the reactor by 1.6 times, as well as to an increase in energy consumption for pumping steam due to an increase in hydraulic resistance.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94005460A RU2081838C1 (en) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | Method for purification of sewage against organic compounds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94005460A RU2081838C1 (en) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | Method for purification of sewage against organic compounds |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94005460A RU94005460A (en) | 1996-01-10 |
| RU2081838C1 true RU2081838C1 (en) | 1997-06-20 |
Family
ID=20152568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94005460A RU2081838C1 (en) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | Method for purification of sewage against organic compounds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2081838C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623752C1 (en) * | 2016-06-28 | 2017-06-29 | Андрей Владиславович Курочкин | Method for purifying wastewater from volatile organic compounds |
-
1994
- 1994-02-15 RU RU94005460A patent/RU2081838C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 718376, кл. С 02 F 1/72, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР N 1568460, кл. С 02 F 1/72, 1987. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623752C1 (en) * | 2016-06-28 | 2017-06-29 | Андрей Владиславович Курочкин | Method for purifying wastewater from volatile organic compounds |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shah et al. | Opportunities for heat exchanger applications in environmental systems | |
| KR19980082082A (en) | Evaporative Regenerative Incineration System of Organic Wastewater | |
| DE2726302A1 (en) | PROCESS AND SYSTEM FOR WASTE WATER CLEANING | |
| DE2642836C2 (en) | Process for evaporation of liquid media | |
| RU2145573C1 (en) | Method and apparatus for vaporization and concentration drying | |
| RU2081838C1 (en) | Method for purification of sewage against organic compounds | |
| CN110407385A (en) | A kind of coal chemical industrial wastewater processing system and its processing method | |
| US3433717A (en) | Multistage flash still with vapor compression plant | |
| GB2034684A (en) | Wet Oxidation Treatment | |
| JP4019272B2 (en) | Method and apparatus for treating waste water containing low boiling point organic substances | |
| JP2007038098A (en) | Apparatus and method for treating organic waste liquid | |
| KR102235341B1 (en) | Complex system for resource recovery from organic waste water and separation of organic acids | |
| CN211972063U (en) | Flameless torch device | |
| CN208814821U (en) | A kind of waste water containing boron processing unit of zero-emission | |
| CN103420439A (en) | Treatment method for realizing leachate pollutant zero-discharge and recycling | |
| CN107188329A (en) | A kind of combined purifying method of technique waste water and distillation residual liquid in Industrial Process of Aniline | |
| KR950700105A (en) | IMPROVED EXHAUST VAPOUR DISPOSAL PROCESS DURING OVERHEATED STEAM DRYING | |
| KR100477049B1 (en) | Method and apparatus for separating volatile components from a liquid | |
| JP2001145860A (en) | Apparatus for treating residue of animal and plant by hydrothermal reaction | |
| CN220223672U (en) | Novel energy-saving and emission-reducing ammonia nitrogen wastewater treatment system | |
| CN214528615U (en) | Wastewater treatment system with heat recovery function | |
| CN108328838A (en) | A kind of fluorine-contained wastewater treatment system and its treatment process | |
| CN1266820A (en) | Process for treating industrial sewage containing nitrobenzenes compounds by adsorption method | |
| JP4465786B2 (en) | Method and apparatus for treating human waste and / or septic tank sludge | |
| SU1695968A1 (en) | Method of cleaning conversion gas from carbon dioxide |