处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统技术方案

本发明专利技术属于有机废物处理技术领域，并具体公开了一种处理中小规模有机废物的可控湿式催化氧化推流式紊态管式反应系统，包括管式反应器，所述管式反应器处理有机废物的合适规模为30～150吨/天，所述管式反应器的内部直径与高度的比值≤1:5，立式或卧式放置。本发明专利技术可以用于

【技术实现步骤摘要】
处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统


[0001]本专利技术属于有机废物处理
，具体涉及一种处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统。

技术介绍

[0002]有机物主要包括以下三大类主要成份：(一)易降解有机物，如糖类、脂类、蛋白质、中小分子量有机物、毒性有机物等；(二)难降解有机物，如木质纤维素(含木质素、半纤维素、纤维素)、高分子(数万分子量以上)有机物等；(三)极难降解有机物，如塑料、橡胶、织物等。处理有机物和有机物资源化利用的方式，主要为预先分拣出第(三)类成份，将第(一)类成份完全或部分降解/去除，第(二)类成份部分氧化制取有机肥/营养土/建筑材料等。
[0003]现行的城市废弃物如垃圾、餐厨、污泥、园林废弃物、水肥等的主流处理处置及回收的方法包括焚烧发电、堆肥、填埋及其填埋沼气回收、厌氧发酵等方法。而农村或农业区的废弃物如畜禽粪污、秸秆、病死畜禽等则大都采用厌氧发酵、生化堆肥或焚烧法处理。其他方法，例如热解气化法、热解炼油法、湿氧化的物料或能源回收法等亦被建议采用过。但在无害化及资源化的过程上述诸法仍存在许多缺陷。这些方法的总体经济效益一般也很低或无经济效益。在废弃物处理企业化的过程也需政府补助处理费才能生存。
[0004]目前盛行的制有机肥法主要为生物化学法，使用好氧菌(例如传统堆肥法)、或厌氧菌(例如厌氧发酵法)，经由有机固体废弃物的发酵及腐熟以制有机肥，生化法制有机肥的发酵期一般需数周，腐熟则需数周至数月，依菌种、物料特性、处理操作参数及操作方法而定。此生物化学法需时长，所需空间大，处理过程时常产生恶臭，且无法充分去除废弃物中的有毒有害物。例如废弃物中常含有的重金属、有毒有机物(如PCB、二恶英、抗生素等)、病毒病菌、杂草种子也常无法去除或去除不完全。传统由废弃物产生的肥料产品一般品质低劣，农民不喜欢使用。有机肥功能也难在传统产品体现，例如持水、持肥、团具颗粒等功能皆不高。高品质有机肥中所含的植物生长促进剂，如腐植酸、黄腐酸之含量甚低，且难以生产经济价值更高的液态水溶肥。故经济效益不高。
[0005]对于高浓度、高毒性以及难生物降解的有机废水，采用常规的物化或生化法处理同样无法达到对此类废水净化的技术及经济要求，应用机械热化学原理，即湿式催化氧化法，可避免上述物化或生化法处理有机废弃物的缺陷。对于城市污水处理厂剩余污泥的无害化、减量化处理，采用干化、堆肥等方法在无害化、减量化上均存在缺陷，采用湿式催化氧化法可以避免此类缺陷。
[0006]湿式氧化(WAO)是指在高温(125～320℃)和高压(0.5～10MPa)条件下，以空气中的氧气(或其他氧化剂，如臭氧或过氧化氢等)为氧化剂，在液相中将有机污染物氧化为CO2和H2O等无机物或小分子有机废物的方法。1958年F.J.Zimmermann首次采用WAO处理造纸黑液废水，在反应温度为150～350℃，压力为5～20MPa条件下，废水COD降解率达90％以上.目前在欧洲大约有90家工厂采用WAO处理石油、化工、制药工业废水、城市污泥、活性炭再生和垃圾渗漏液等。
[0007]由于湿式氧化(WAO)技术需要在高温、高压下进行，因此，设备费用高以及反应条件苛刻限制了它的应用。而且对某些有机物(如多氯联苯、小分子羧酸等)的降解效果不理想，难以完全氧化，有时，还会产生有毒性的中间产物，因此，自70年代以后湿式催化氧化技术(catalytic wet air oxidation，简称CWAO)很快在美国、日本、欧共体等国家得到广泛深入的研究。它是在WAO的基础上，在反应过程中加入适宜的催化剂，使反应温度和压力降低，能有效提高氧化分解能力，加快反应速度，缩短反应时间，而且降低了成本，因此，湿式催化氧化技术已受到普遍的关注。
[0008]在WAO过程中，加入适宜的催化剂，可使反应在更低温度、压力和更短的时间内完成，因此，近年来催化剂的研究已成为CWAO的一个研究热点，每年都有大量新型催化剂专利发表。目前应用于CWAO中的催化剂主要包括过渡金属及其氧化物、复合氧化物和盐类，根据催化剂的状态可分为均相和非均相催化剂。
[0009]CWAO技术是目前处理高浓度难降解废水最有效的手段之一，也是水处理行业的前沿技术。它适用于治理焦化、染料、农药、印染、石化、皮革等工业中产生的含高浓度COD或高浓度难生物降解化合物(如氨氮、多环芳烃、致癌物)的有机废水。目前，该技术只有少数发达国家实现了工业应用。我国是从20世纪90年代后期开始开发该技术。
[0010]通过湿式催化氧化技术(CWAO)处理有机废弃物(包括高浓度有机废水)，以往的做法是通过多个化学反应釜来完成，例如：吕正雄2009年提出的一种高速堆肥法及装置(中国专利技术专利200910131605.3，简称HiSAP1方法)，2014年提出的一种用于处理有机固体废弃物的方法和装置(中国专利技术专利201410317274.3，简称HiSAP2方法)，以及2017年提出一种用活性氧及活化操作高速处理有机固体废弃物的方法和装置(中国专利技术专利201710974726.9，简称HiSAP3方法)。上述三种方法的(HiSAP1方法、HiSAP2方法和HiSAP3方法)主要工艺路线都是将有机废弃物进行预处理后，分别进入到热化反应釜进行热化水解反应，再进入后续的催化氧化反应釜中进行催化氧化反应，完成后将物料排出，排出后的物料可以通过热交换器对新进物料进行热传递，起到对物料预热的效果。
[0011]但是，在上述三种方法(HiSAP1方法、HiSAP2方法和HiSAP3方法)的反应过程中，往往要涉及到大量的化工装置和设备，导致整个湿式催化氧化要用到的装置和设备的数量庞大，并且各个装置和设备占地面积大，热化水解釜与稳定釜之间须设泵加压输送物料，该泵用于输送高温高压浆料，维修量甚大，因此，当某个装置遭到损坏并要进行维修时，要对整个系统进行排查，工作量巨大。由于上述三种方法主要用于处理餐厨垃圾、畜禽粪污、高浓度有机废水、污泥等物料，系统中管道多、阀门多、易堵塞，化学装置和设备中的工况环境较差，导致维修困难。
[0012]因此，为克服上述工艺存在的设备制作成本高、占地面积大、管路多、泵和阀门多、热量回收装置过多、设备维修周期短、费用高、频率高等缺陷，利用湿式催化氧化原理处理有机废弃物(包括高浓度有机废水)，亟需研发一种可替代上述HiSAP1方法、HiSAP2方法和HiSAP3方法的工艺技术。该工艺技术须具有占地面积更小、设备成本更低、管路及阀门少、运行成本更低和维修成本更低等功能。

技术实现思路

[0013]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术目的在于提供处理有机废物的可控湿
式催化氧化推流式管式反应系统。
[0014]本专利技术所采用的技术方案为：
[0015]一种处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，包括管式反应器，所述管式反应器适合处理中小规模有机废物，处理有机废物的合适规模为30～150吨/天，所述管式反应器的内部直径与高度的比值≤1:5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：包括管式反应器，所述管式反应器适合处理中小规模有机废物，处理有机废物的合适规模为30～150吨/天，所述管式反应器的内部直径与高度的比值≤1:5，立式或卧式放置。2.根据权利要求1所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述管式反应器包括热化水解段和催化氧化段，所述催化氧化段设在热化水解段的后端，所述热化水解段和催化氧化段长度比为1:1，或者，所述热化水解段和催化氧化段长度比根据处理物料的性质和不同的产品需求进行调整。3.根据权利要求2所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述管式反应器的前端设有进料口(1)，后端设有出料口(2)，出料口(2)处设有安全阀口(21)，物料由进料口(1)输入后，在反应器中沿长度方向作推流运动，由前往后依次经过热化水解段和催化氧化段，物料中的有机物进行热化水解反应及催化氧化反应后，全部从出料口排出。4.根据权利要求3所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述进料口(1)设有流量计和流量调节阀，所述流量计能够显示物料进入的流速，所述流量调节阀能够调节物料的进料量，所述管式反应器物料的流速为5～10m/h。5.根据权利要求4所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：还包括混合装置(3)，所述混合装置(3)为径向混合式桨叶，以使得管式反应器内为径向紊流状态，搅拌轴与桨叶均采用耐腐蚀材料制作。6.根据权利要求5所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述催化氧化段设有蜂窝状催化剂填料，填料表面以及该段反应器内表面都均匀附着催化氧化反应所需的催化剂，以降低物料氧化的温度与压力。7.根据权利要求6所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述热化水解段靠近进料口(1)处设有第一温度计(5)，所述第一温度计(5)能够测量热化水解段物料的温度，所述催化氧化段上靠近出料口(2)处设有第二温度计(6)，所述第二温度计(6)能够测量催化氧化段物料的温度。8.根据权利要求7所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述催化氧化段上设有多个空气进气口(81)、陶瓷微孔布气头(7)及布气系统，通过空压机(8)供气。9.根据权利要求8所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述空压机进气口(82)上设置空气流量计，用于测量及控制空气进气量。10.根据权利要求9所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：还包括热交换器(9)、闪蒸罐(10)、浆料罐(11)和冷却槽(12)，所述出料口(2)与所述热交换器(9)相连，所述热交换器...

【专利技术属性】
技术研发人员：周迪文，
申请(专利权)人：广州茂华环境发展有限公司，
类型：发明
国别省市：