一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置论文和设计

全文摘要

本实用新型提供了一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，属于废水处理领域。它解决了现有的湿式催化氧化装置，催化剂和废水不能充分接触反应，反应效果差等问题，一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，包括废水储存罐、高压泵、预热管、电加热装置、第一曝气装置和反应器，反应器包括多根反应柱，反应柱内填充有催化剂，反应柱底部设置有进水口，反应柱顶部设置有出水口，多根反应柱之间通过连接管串联，连接管的一端连接在进水口处，连接管的另一端连接在出水口处，最末端反应柱的出水口和预热管之间通过返流管连接，返流管用于将反应器处理后的高温水返流至预热管。本实用新型具有反应效率高等优点。

主设计要求

1.一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，其特征在于，包括废水储存罐(1)、高压泵(2)、预热管(3)、电加热装置(4)、第一曝气装置(5)和反应器(6)，所述的第一曝气装置(5)用于混合氧气和废水，所述的反应器(6)包括多根反应柱(7)，所述反应柱(7)内填充有催化剂，所述的反应柱(7)底部设置有进水口(8)，所述反应柱(7)顶部设置有出水口(9)，所述多根反应柱(7)之间通过连接管(35)串联，所述连接管(35)的一端连接在进水口(8)处，所述连接管(35)的另一端连接在出水口(9)处，所述最末端反应柱(7)的出水口(9)和预热管(3)之间通过返流管(10)连接，所述返流管(10)用于将反应器(6)处理后的高温水返流至预热管(3)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，其特征在于，所述的反应柱(7)的出水口(9)设置有筛网(11)，所述的筛网(11)用于防止催化剂随水流从出水口(9)流出。

3.根据权利要求1所述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，其特征在于，所述反应柱(7)的进水口(8)设置有防止水倒流的单向阀(12)。

4.根据权利要求1所述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，其特征在于，所述反应柱(7)的顶部设置有添加催化剂的加料口(13)，所述反应柱(7)的底部设置有排出催化剂的出料口(14)，所述的出料口(14)设置有阀门(15)。

5.根据权利要求1所述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，其特征在于，所述反应柱(7)和第一曝气装置(5)之间通过水管(16)连接，所述的水管(16)设置有调节水流速度的流量调节阀(17)。

6.根据权利要求1所述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，其特征在于，所述连接管(35)设置有第二曝气器(18)，所述的第二曝气器(18)将空气冲入废水中。

7.根据权利要求6所述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，其特征在于，所述第一曝气装置(5)包括壳体(19)和第一曝气器(20)，所述的第一曝气器(20)包括第一曝气头(21)和第一曝气管道(22)，所述的第一曝气管道(22)连接有氧气压缩机(23)，所述的氧气压缩机(23)连接有氧气瓶(24)，所述的氧气压缩机(23)用于压缩氧气，并使氧气通过第一曝气头(21)冲入壳体(19)内，所述的第一曝气头(21)位于壳体(19)的内部。

8.根据权利要求7所述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，其特征在于，所述第二曝气器(18)包括第二曝气头(25)和第二曝气管道(26)，所述的第二曝气管道(26)连接有曝气风机(27)，所述的曝气风机(27)用于将空气鼓入第二曝气管道(26)，并使空气通过第二曝气头(25)冲入连接管(35)内，所述的第一曝气头(21)和第二曝气头(25)均设有曝气孔(28)。

9.根据权利要求1所述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，其特征在于，所述的预热管(3)包括废水管(29)和高温水管(30)，所述的高温水管(30)套设在废水管(29)的外部，所述的废水管(29)设置有进液口(31)和出液口(32)，所述的进液口(31)和高压泵(2)连接，所述的出液口(32)和电加热装置(4)连接，废水在所述废水管(29)中流过，所述的高温水管(30)设置有进高温水口(33)和出低温水口(34)，所述的进高温水口(33)和返流管(10)连接，高温水在所述高温水管(30)中流过，并将热量传递给废水至出低温水口(34)流出。

10.根据权利要求1所述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，其特征在于，所述的预热管(3)呈螺旋状。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于废水处理领域，特别涉及一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置。

背景技术

工业废水中包含有大量的有机污染物，尤其是化工厂和制药厂，其中有机污染物包括芳香族类化合物和杂环化合物。若不经过处理直接排放，会造成许多危害，一是需氧性危害:由于生物降解作用，高浓度有机废水会使水体缺氧甚至厌氧，多数水生物将死亡，从而产生恶臭，恶化水质和环境。二是感观性污染:高浓度有机废水不但使水体失去使用价值，更严重影响水体附近人民的正常生活。三是致毒性危害:超高浓度有机废水中含有大量有毒有机物，会在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存，最后进入人体，危害人体健康。

湿式催化氧化法是指在高温(200～280℃)、高压(2～8MPa)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呼吸反应，使废水中的有机物及含N、S等毒物氧化成CO2、N2、SO2、H2O，达到净化之目的。对高化学含氧量或含生化法不能降解的化合物的各种工业有机废水，COD及NH3-N去除率达到99％以上，不再需要进行后处理，只经一次处理即可达排放标准。

湿式催化氧化法是将污水通过贮存罐由高压泵打入热交换器，与反应后的高温氧化液体换热，使温度上升到接近于反应温度后进入反应器。反应所需的氧气或含氧气体由压缩机打入反应器。在反应器内，污水中的有机物与氧发生放热反应。在较高温度下将污水中的有机物氧化成二氧化碳和水，或低级有机酸等中间产物。反应后高温水经热交换器预热进料，回收热能。

故将湿式催化氧化法应用到有机废水的处理中具有十分重要的意义。现有的湿式催化氧化装置，由于其催化氧化大多在大容积的罐体内进行，催化剂填装在罐内，废水流经罐体后，从出水口流出，废水和催化剂进行单级反应，催化剂和废水不能充分接触反应，反应效果差，反应效率低。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，其特征在于，包括废水储存罐、高压泵、预热管、电加热装置、第一曝气装置和反应器，所述的废水储存罐用于储存污水，所述的高压泵用于对废水进行加压，所述的预热管用于将经反应器处理后的高温水的热量传递给未经处理的废水，所述的电加热装置用于对预热后的废水进行加热，所述的第一曝气装置用于混合氧气和废水，所述的反应器包括多根反应柱，所述反应柱内填充有催化剂，废水在所述反应柱内发生催化氧化反应，所述的反应柱底部设置有进水口，所述反应柱顶部设置有出水口，所述多根反应柱之间通过连接管串联，所述连接管的一端连接在进水口处，所述连接管的另一端连接在出水口处，所述最末端反应柱的出水口和预热管之间通过返流管连接，所述返流管用于将反应器处理后的高温水返流至预热管。

本实用新型的工作原理：废水储存在废水储存罐中，废水经高压泵后，被加压，在高压下流入预热管中，预热管对废水进行预热，将经反应器处理后的高温水的热量传递给未经处理的废水，预热后的废水进入电加热装置，电加热装置将废水加热到反应所需的温度，然后进入第一曝气装置，第一曝气装置使得氧气和废水充分混合，然后废水进入反应柱，在催化剂的存在下，废水中的有机物被氧气氧化成二氧化碳和水，或低级有机酸等中间产物。由于废水从反应柱的底部进入，由下而上，与催化剂接触反应，故其能与催化剂充分接触，并且，废水在流经多个反应柱时，每一个反应柱内均填充有催化剂，废水能一级接着一级的进行反应，进行多级反应，从最末端流出来的为充分净化后的高温水，高温水返流至预热管，将其热量传递给未经处理的废水，最后净化后的水从预热管中流出。本实用新型废水以一定的流速流经反应柱时，与催化剂一级接着一级的充分接触反应，废水与催化剂进行多级反应，反应效果好，反应速率高。

在上述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置中，所述的反应柱的出水口设置有筛网，所述的筛网用于防止催化剂随水流从出水口流出。

在上述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置中，所述反应柱的进水口设置有防止水倒流的单向阀。

在上述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置中，所述反应柱的顶部设置有添加催化剂的加料口，所述反应柱的底部设置有排出催化剂的出料口，所述的出料口设置有阀门。

在上述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置中，所述反应柱和第一曝气装置之间通过水管连接，所述的水管设置有调节水流速度的流量调节阀。

在上述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置中，所述连接管设置有第二曝气器，所述的第二曝气器将空气冲入废水中。

在上述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置中，所述第一曝气装置包括壳体和第一曝气器，所述的第一曝气器包括第一曝气头和第一曝气管道，所述的第一曝气管道连接有氧气压缩机，所述的氧气压缩机连接有氧气瓶，所述的氧气压缩机用于压缩氧气，并使氧气通过第一曝气头冲入壳体内，所述的第一曝气头位于壳体的内部。

在上述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置中，所述第二曝气器包括第二曝气头和第二曝气管道，所述的第二曝气管道连接有曝气风机，所述的曝气风机用于将空气鼓入第二曝气管道，并使空气通过第二曝气头冲入连接管内，所述的第一曝气头和第二曝气头均设有曝气孔。

在上述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置中，所述的预热管包括废水管和高温水管，所述的高温水管套设在废水管的外部，所述的废水管设置有进液口和出液口，所述的进液口和高压泵连接，所述的出液口和电加热装置连接，废水在所述废水管中流过，所述的高温水管设置有进高温水口和出低温水口，所述的进高温水口和返流管连接，高温水在所述高温水管中流过，并将热量传递给废水至出低温水口流出。

在上述的一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置中，所述的预热管呈螺旋状。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型由于废水从反应柱的底部进入，由下而上，与催化剂接触反应，故其能与催化剂充分接触，并且，废水在流经多个反应柱时，每一个反应柱内均填充有催化剂，废水能一级接着一级的进行反应，进行多级反应，从最末端流出来的为充分净化后的高温水，高温水返流至预热管，将其热量传递给未经处理的废水，最后净化后的水从预热管中流出。本实用新型废水以一定的流速流经反应柱时，与催化剂一级接着一级的充分接触反应，废水与催化剂进行多级反应，反应效果好，反应速率高。

2.本实用新型反应柱的出水口设置有筛网，筛网用于防止催化剂随水流从出水口流出。在水流动的过程中，筛网可以阻挡催化剂随着水流一起从出水口流出。

3.本实用新型反应柱的进水口设置有防止水倒流的单向阀。单向阀保证了水只能单向的流动，不能倒流。

4.本实用新型反应柱的顶部设置有添加催化剂的加料口，反应柱的底部设置有排出催化剂的出料口，出料口设置有阀门。催化剂使用较长的时间后需要更换，将旧的催化剂从出料口移出，重新处理使其恢复催化性能，往反应柱的加料口中加入新的催化剂。

5.本实用新型反应柱和第一曝气装置之间通过水管连接，水管设置有调节水流速度的流量调节阀。流量调节阀使水按照一定的流速流经反应柱。

6.本实用新型连接管设置有第二曝气器，第二曝气器将空气冲入废水中。第一曝气装置包括壳体和第一曝气器，第一曝气器包括第一曝气头和第一曝气管道，第一曝气管道连接有氧气压缩机，氧气压缩机连接有氧气瓶，氧气压缩机用于压缩氧气，并使氧气通过第一曝气头冲入壳体内，第一曝气头位于壳体的内部。第二曝气器包括第二曝气头和第二曝气管道，第二曝气管道连接有曝气风机，曝气风机用于将空气鼓入第二曝气管道，并使空气通过第二曝气头冲入连接管内，第一曝气头和第二曝气头均设有曝气孔。氧气作为氧化剂需要需废水充分混合，氧气瓶内的氧气通过氧气压缩机抽取，并经过压缩后经第一曝气管道和第一曝气头冲入壳体内和壳体内的废水充分混合，混合氧气后的废水进入反应柱，在催化剂的作用下，废水中的有机物被氧化分解。在废水流经反应柱的过程中，由于不断的反应，废水中的氧气会减少，从成本角度考虑，曝气风机鼓入空气，将空气中的氧气和废水充分混合，使其在催化剂的作用下，有机物被氧化分解。此时，鼓入空气，使空气中的氧和废水充分混合，是起到了一个补充氧的作用，因为第一曝气装置已经将纯氧气体和废水进行充分混合，故后续鼓入空气是为了起到补充的作用，不仅大大节省了成本，而且可以很好的使废水得到净化。

7.本实用新型预热管包括废水管和高温水管，高温水管套设在废水管的外部，废水管设置有进液口和出液口，进液口和高压泵连接，出液口和电加热装置连接，废水在废水管中流过，高温水管设置有进高温水口和出低温水口，进高温水口和返流管连接，高温水在高温水管中流过，并将热量传递给废水口至出低温水口流出。预热管呈螺旋状。热量的传递在预热管中进行，高温水在高温水管流动的过程中，由于热量的传递，高温水的温度降低，废水管中废水的温度升高，最后温度降低后的净化后的水从低温水口流出，废水温度升高后进入电加热装置，再进行加热，加热到反应所需的温度，高温水的热量传递给废水的过程中，有效的利用了热能，电加热装置也不用从低温开始加热废水，有效的节省能源。螺旋状的预热管长度较长，但占的空间体积较小，有效的利用了空间，且热能传递效率高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型第一曝气装置和反应柱的结构示意图；

图3是本实用新型预热管的结构示意图；

图4是本实用新型第二曝气器的结构示意图。

图中，1、废水储存罐；2、高压泵；3、预热管；4、电加热装置；5、第一曝气装置；6、反应器；7、反应柱；8、进水口；9、出水口；10、返流管；11、筛网；12、单向阀；13、加料口；14、出料口；15、阀门；16、水管；17、流量调节阀；18、第二曝气器；19、壳体；20、第一曝气器；21、第一曝气头；22、第一曝气管道；23、氧气压缩机；24、氧气瓶；25、第二曝气头；26、第二曝气管道；27、曝气风机；28、曝气孔；29、废水管；30、高温水管；31、进液口；32、出液口；33、进高温水口；34、出低温水口；35、连接管。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1-4所示，一种利用湿式催化氧化法的废水处理装置，包括废水储存罐1、高压泵2、预热管3、电加热装置4、第一曝气装置5和反应器6，废水储存罐1用于储存污水，高压泵2用于对废水进行加压，预热管3用于将经反应器6处理后的高温水的热量传递给未经处理的废水，电加热装置4用于对预热后的废水进行加热，第一曝气装置5用于混合氧气和废水，反应器6包括多根反应柱7，反应柱7内填充有催化剂，废水在反应柱7内发生催化氧化反应，反应柱7底部设置有进水口8，反应柱7顶部设置有出水口9，多根反应柱7之间通过连接管35串联，连接管35的一端连接在进水口8处，连接管35的另一端连接在出水口9处，最末端反应柱7的出水口9和预热管3之间通过返流管10连接，返流管10用于将反应器6处理后的高温水返流至预热管3。废水储存罐1、高压泵2、预热管3、电加热装置4、第一曝气装置5和反应器6依次连接，最末端反应柱7的出水口9和预热管3之间通过返流管10连接，使水返流至预热管3预热未经处理的水。

进一步细说，反应柱7的出水口9设置有筛网11，筛网11用于防止催化剂随水流从出水口9流出。在水流动的过程中，筛网11可以阻挡催化剂随着水流一起从出水口9流出。

进一步细说，反应柱7的进水口8设置有防止水倒流的单向阀12。单向阀12保证了水只能单向的流动，不能倒流。

进一步细说，反应柱7的顶部设置有添加催化剂的加料口13，反应柱7的底部设置有排出催化剂的出料口14，出料口14设置有阀门15。催化剂使用较长的时间后需要更换，将旧的催化剂从出料口14移出，重新处理使其恢复催化性能，往反应柱7的加料口13中加入新的催化剂。

进一步细说，反应柱7和第一曝气装置5之间通过水管16连接，水管16设置有调节水流速度的流量调节阀17。流量调节阀17使水按照一定的流速流经反应柱7。

进一步细说，连接管35设置有第二曝气器18，第二曝气器18将空气冲入废水中。第一曝气装置5包括壳体19和第一曝气器20，第一曝气器20包括第一曝气头21和第一曝气管道22，第一曝气管道22连接有氧气压缩机23，氧气压缩机23连接有氧气瓶24，氧气压缩机23用于压缩氧气，并使氧气通过第一曝气头21冲入壳体19内，第一曝气头21位于壳体19的内部。第二曝气器18包括第二曝气头25和第二曝气管道26，第二曝气管道26连接有曝气风机27，曝气风机27用于将空气鼓入第二曝气管道26，并使空气通过第二曝气头25冲入连接管35内，第一曝气头21和第二曝气头25均设有曝气孔28。氧气作为氧化剂需要需废水充分混合，氧气瓶24内的氧气通过氧气压缩机23抽取，并经过压缩后经第一曝气管道22和第一曝气头21冲入壳体19内和壳体19内的废水充分混合，混合氧气后的废水进入反应柱7，在催化剂的作用下，废水中的有机物被氧化分解。在废水流经反应柱7的过程中，由于不断的反应，废水中的氧气会减少，从成本角度考虑，曝气风机27鼓入空气，将空气中的氧气和废水充分混合，使其在催化剂的作用下，有机物被氧化分解。此时，鼓入空气，使空气中的氧和废水充分混合，是起到了一个补充氧的作用，因为第一曝气装置5已经将纯氧气体和废水进行充分混合，故后续鼓入空气是为了起到补充的作用，不仅大大节省了成本，而且可以很好的使废水得到净化。

进一步细说，预热管3包括废水管29和高温水管30，高温水管30套设在废水管29的外部，废水管29设置有进液口31和出液口32，进液口31和高压泵2连接，出液口32和电加热装置4连接，废水在废水管29中流过，高温水管30设置有进高温水口33和出低温水口34，进高温水口33和返流管10连接，高温水在高温水管30中流过，并将热量传递给废水至出低温水口34流出。预热管3呈螺旋状。热量的传递在预热管3中进行，高温水在高温水管30流动的过程中，由于热量的传递，高温水的温度降低，废水管29中废水的温度升高，最后温度降低后的净化后的水从低温水口流出，废水温度升高后进入电加热装置4，再进行加热，加热到反应所需的温度，高温水的热量传递给废水的过程中，有效的利用了热能，电加热装置4也不用从低温开始加热废水，有效的节省能源。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了废水储存罐1、高压泵2、预热管3、电加热装置4、第一曝气装置5、反应器6、反应柱7、进水口8、出水口9、返流管10、筛网11、单向阀12、加料口13、出料口14、阀门15、水管16、流量调节阀17、第二曝气器18、壳体19、第一曝气器20、第一曝气头21、第一曝气管道22、氧气压缩机23、氧气瓶24、第二曝气头25、第二曝气管道26、曝气风机27、曝气孔28、废水管29、高温水管30、进液口31、出液口32、进高温水口33、出低温水口34、连接管35等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

设计图

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