一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于含酚废水处理技术领域，为了解决现有催化湿式氧化处理含酚废水时存在吸附物质在吸附剂表面吸附速率慢，催化速率慢，产物不易移走等问题，提供了一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法及装置，含酚废水由进液管送入超重力旋转填料床内，在液体分布器作用下进行初始分布，随后在转子的带动下进入负载催化剂的吸附剂表面，同时与氧化剂在催化剂和超重力双重作用下完成含酚废水的降解，最后经出液管排入储液槽中。该过程具有处理量大，设备体积小，实现了吸附和降解一体化，极大的降低了传统湿式氧化法中的传质阻力和催化速率较低等问题，本发明专利技术适用于处理各种含酚废水，如焦化废水和气化废水等。

Method and device for catalytic wet oxidation of phenol containing wastewater by high gravity

The invention belongs to the technical field of treating phenol wastewater. In order to solve the problems of slow adsorption rate of adsorbant surface, slow catalytic rate and uneasy migration of products when the existing catalytic wet oxidation treatment of phenol containing wastewater, a method and device for super gravity catalytic wet oxidation of phenol waste water is provided. The inlet pipe is sent into the supergravity rotating packed bed, the initial distribution is carried out under the action of the liquid distributor, then the adsorbent surface of the supported catalyst is entered under the drive of the rotor. At the same time, the degradation of the phenol wastewater is completed under the dual action of the catalyst and the supergravity with the oxidizing agent. Finally, the liquid pipe is discharged into the liquid storage tank. The process has large amount of treatment, small volume of equipment, integration of adsorption and degradation, which greatly reduces the problem of mass transfer resistance and low catalytic rate in traditional wet oxidation process. The invention is suitable for treating various phenolic wastewater, such as coking wastewater and gasification wastewater.

【技术实现步骤摘要】
一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法及装置
本专利技术属于含酚废水处理
，具体涉及一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法及装置。
技术介绍
含酚废水由于其具有高的致毒性，被列为重点解决的有害废水之一。已有多名研究者在超重力环境下采用活性炭作为吸附剂进行有害物质的脱除，并取得了显著效果，然而其存在吸附剂需要进一步脱附，工艺过程较为复杂等缺点。而重力场下催化湿式氧化过程中存在吸附物质在吸附剂表面吸附速率和催化速率较慢、产物不易移走等问题。目前针对超重力环境下的催化湿式氧化尚属空白。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有催化湿式氧化处理含酚废水时存在吸附物质在吸附剂表面吸附速率慢，催化速率慢，产物不易移走等问题，提供了一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法及装置，一方面利用超重力强化液体分子在吸附剂表面的吸附和催化转化；另一方面，液体不断地清洗高速旋转的吸附剂表面，使得反应产物不断的分离，从而促进含酚物质的降解。本专利技术由如下技术方案实现的：一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法，含酚废水由进液管送入超重力旋转填料床内，在液体分布器作用下进行初始分布，随后在转子的带动下进入超重力旋转填料床，完成液滴的微元化，之后进入负载催化剂的吸附剂表面，同时与氧化剂在催化剂和超重力双重作用下完成含酚废水的降解，最后经出液管排入储液槽中。所述填料为普通鲍尔环、丝网、拉西环、波纹中的任意一种，所述吸附剂为活性炭、氧化铝、二氧化铈、沸石和分子筛中的任意一种，吸附剂用量为5-100g/l；所述催化剂为贵金属铂、过渡金属铁、铜，稀土金属铈中的任意一种，催化剂的用量为0.1-10wt%；所述氧化剂为气相氧化剂或液相氧化剂，气相氧化剂为5-100mg/l的臭氧、氧气或者空气中的任意一种，其中氧气分压为0.1-5MPa；液相氧化剂为浓度27.5%-80%，1-50mM/L的H2O2。所述含酚废水的浓度为100-1000mg/L，在超重力旋转填料床中的喷淋密度为0.5-3.0m3/m2/h；超重力因子为5-100。实现上述超重力催化湿式氧化含酚废水方法的装置，结构包括与电机相连接的超重力旋转填料床，超重力旋转填料床内设转子，转子上连接液体分布器，转子上向外设置填料层和反应层，填料层上填充填料，反应层上设负载催化剂的吸附剂；转子与电机的转轴连接，超重力旋转填料床上设进液口、出液口，进液口通过液泵连接储液槽，液泵与进液口之间设有液体流量计；出液口连接储液槽；超重力旋转填料床一侧设进气口，进气口连接气体发生器。所述催化剂在反应层上的负载区域为圆环形，大小为超重力旋转填料床内横截面面积的二十分之一到四分之三。催化剂均匀的负载到吸附剂表面，负载区域为圆环形状，大小为超重力旋转填料床内横截面面积的二十分之一到四分之三，其可以根据废水的浓度和氧化剂的选择等灵活调节其范围，可以有效的提高催化剂的利用率，降低催化剂的成本。其他区域填充普通的填料，可以有效的完成液体的进一步的微元化。当使用本专利技术所述装置和方法处理含酚废水时，含酚废水从储液槽中经过液泵进入超重力旋转填料床内部，在液体分布器的作用下完成初始分布，随后在转子的带动下，含酚废水的液滴被剪切成细小的液滴、液丝和液膜，随后吸附在吸附剂表面，与此同时与气体发生器产生的氧化剂混合，在催化剂的作用下完成催化转化，在此过程中吸附和催化过程得到强化。同时，液体不断冲洗高速旋转的吸附剂表面，有助于反应产物的移除，从而促进含酚废水的净化。超重力催化湿式氧化技术是利用强大的超重力场将液体剪切成微小的液体单元来强化催化湿式氧化过程一种新型废水处理技术。超重力可以有效的强化液体分子在吸附剂表面的吸附，有助于其扩散，进而加快催化反应速率，使得设备体积大幅度减小并且可以连续化生产。同时在超重力旋转填料（负载催化剂的吸附剂）上将吸附和催化二者有效的耦合，可以实现苯酚吸附降解的一体化，不必再进行脱附，此外，液体不断地冲洗高速旋转的催化剂表面，有利于反应产物地及时移走，极大的降低了传统湿式氧化法中的传质阻力和催化速率较低等问题，同时避免了超重力吸附过程中需要进一步脱附造成的工艺路线长，吸附效率不高等问题。本专利技术与现有技术相比具有如下特点：在超重力环境下实现了吸附和催化的耦合，实现了苯酚的降解一体化，提高了苯酚的降解率。高速旋转的吸附剂表面被液滴不断清洗，有助于反应产物的移走，具有较高的降解率。处理物料的范围广，可以用于焦化废水和气化废水等过程。附图说明图1是本专利技术所述的超重力旋转填料床催化湿式氧化含酚废水的工艺流程图；图2为超重力旋转填料床内催化剂的充填示意图。图中：1-电机；2-超重力旋转填料床；2.1-转子；2.2-进液口；2.3-出液口；2.4-进气口；3-液体分布器；4.1-填料层；4.2-催化剂层；5-液泵；6-储液槽；7-液体流量计；8-气体发生器；r1-转子内部空腔区域半径；r2-填料层至转子内部空腔区域半径；r3-催化剂层至转子内部空腔区域半径；r4-超重力旋转填料床内空腔区至转子内部空腔区域半径。具体实施方式为更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步地说明，本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。实施例1：一种超重力旋转填料床催化湿式氧化含酚废水的方法，含酚废水由进液管送入超重力旋转填料床内，在液体分布器作用下进行初始分布，随后在转子的带动下进入超重力旋转填料床，完成液滴的微元化，之后进入负载催化剂的吸附剂表面，同时与氧化剂在催化剂和超重力双重作用下完成含酚废水的降解，最后经出液管排入储液槽中。浓度为500mg/L含酚废水，喷淋密度为0.5m3/m2/h，从进液口2.2进入旋转填料床内，在液体分布器3作用下进行初始分布，随后在转子2.1的（超重力因子20）带动下，进入填料区（丝网填料）将含酚废水液体剪切成微小的液滴、液丝和液膜，之后进入负载铂的活性炭表面，活性炭用量为30g，催化剂负载量0.1wt%，催化剂负载区域为圆环，大小为超重力旋转填料床内横截面面积的十分之一，与气体发生器8产生的空气（氧气分压0.5MPa）混合，再在其作用下完成含酚废水的降解，随后液体排入储液槽6。在超重力的强化作用下，使得苯酚分子快速吸附在活性炭表面，随后在超重力和催化剂的双重作用下，加快催化反应速率，同时由于液体不断冲洗催化剂表面，使得反应产物不断的移走，从而进一步加快反应进行，研究结果表明在反应时间为30min后，苯酚降解率达90.5%，反应40min，苯酚几乎完全降解。较对比专利（一种超重力场中吸附降解含酚废水的方法和装置，CN105152264A），在相同时间内，降解率提高20%。在40min时几乎反应完全，而对比专利吸附1.5h仅为92%。此外，对比专利在吸附完还需要脱附，工艺路线较长，而本法的实现了吸附和催化降解一体化，不必再进一步脱附。相对传统的铂催化湿式氧化来说，在相同的处理条件下超重力可以减小吸附剂的用量45%，催化效率提高21%，利用率提高31%。实施例2：浓度为100mg/L含酚废水，喷淋密度为1m3/m2/h，从进液口2.2进入旋转填料床内，在液体分布器3作用下进行初始分布，随后在转子2.1的（超重力因子5）带动下进入填料区（鲍尔环填料）将含酚废水液体剪切成微小的液滴、液丝和液膜，之后进入负载铁的氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法，其特征在于：含酚废水由进液管送入超重力旋转填料床内，在液体分布器作用下进行初始分布，随后在转子的带动下进入超重力旋转填料床，完成液滴的微元化，之后进入负载催化剂的吸附剂表面，同时与氧化剂在催化剂和超重力双重作用下完成含酚废水的降解，最后经出液管排入储液槽中。

【技术特征摘要】
1.一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法，其特征在于：含酚废水由进液管送入超重力旋转填料床内，在液体分布器作用下进行初始分布，随后在转子的带动下进入超重力旋转填料床，完成液滴的微元化，之后进入负载催化剂的吸附剂表面，同时与氧化剂在催化剂和超重力双重作用下完成含酚废水的降解，最后经出液管排入储液槽中。2.根据权利要求1所述的一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法，其特征在于：所述填料为普通鲍尔环、丝网、拉西环、波纹中的任意一种；所述吸附剂为活性炭、氧化铝、二氧化铈、沸石和分子筛中的任意一种，吸附剂用量为5-100g/l；所述催化剂为贵金属铂、过渡金属铁、铜，稀土金属铈中的任意一种，催化剂的用量为0.1-10wt%；所述氧化剂为气相氧化剂或液相氧化剂，气相氧化剂为5-100mg/l的臭氧、氧气或者空气中的任意一种，其中氧气分压为0.1-5MPa；液相氧化剂为浓度27.5%-80%，1-50mM/L的H2O2。3.根据权利要求1所述的一种超重力催化湿式氧化含酚废水的方法，其特征在于：所述含酚废水的浓度为100-1000mg/L，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟伟，刘有智，祁贵生，焦纬洲，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14