一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的装置，包括催化反应塔，所述催化反应塔内从下至上依次分成四个区间：下部空塔区、负载层区、催化剂层区、上部空塔区；所述下部空塔区的顶部安装金属网状支撑架，所述负载层区为填充在金属网状支撑架上的催化剂载体；所述催化剂层区为负载层区上部填充的催化剂；所述催化剂层上部安装金属网，金属网的孔径小于催化剂颗粒的粒径。该装置在高效净化废水中有机类物质的同时，生产甲烷气体，实现了废水的资源化利用，有助于降低废水处理的总体成本。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种热化学法处理高浓度有机废水的装置，属于环保
，更准确地说，涉及到一种催化处理含高浓度有机物废水，同时生产甲烷气体的装置。
技术介绍
在中国，2009年废水的排放量已经达到600亿吨，COD接近1300万吨；同时，社会的发展对环保的要求日益提高。废水尤其是高浓度有机废水的高效处理成为目前社会关注的焦点。高浓度有机物废水的处理方法主要有物化法、化学法、生物法等几种。物化法主要指电解法；化学法主要指化学氧化法；生物法包括好氧生物法与厌氧生物法。虽然，物化法与化学法对废水处理比较彻底，但是这两类方法处理废水的基本原理是对有机物质进行分解、矿化，因此，废水中的有机物质得不到利用；生物法是目前应用比较多的废水处理方法，此种方法在经济上具有一定的优势，不过存在菌体中毒的问题，尤其对于エ业废水，这种现象比较普遍，而且，当对エ业废水进行处理时，还需要额外添加营养物质以维持微生物的生长，处理过程还容易受水质波动的影响，污泥的后续处理也是个问题。
技术实现思路
为了克服生物法处理有机废水的缺点，本技术提供了一种处理高浓度有机废水并生产甲烷气体的装置，该装置在高效净化废水中的有机物质的同时，生产甲烷气体，最终实现废水处理的资源化，降低废水处理的总体成本；该装置具有高效、清洁的特点，运行稳定且不存在污泥的后续处理问题；装置安装占地面积小，自动化控制程度高。本技术的技术方案是一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的装置，包括催化反应塔，所述催化反应塔内从下至上依次分成四个区间下部空塔区、负载层区、催化剂层区、上部空塔区；所述下部空塔区的顶部安装金属网状支撑架，所述负载层区为填充在金属网状支撑架上的催化剂载体；所述催化剂层区为负载层区上部填充的催化剂；所述催化剂层上部安装金属网，金属网的孔径小于催化剂颗粒的粒径。优选的是，所述上、下部空塔区的高度等于催化反应塔的塔径；所述负载层区与催化剂层区的高度比例为1/1(Γ /3。优选的是，还包括和催化反应塔连接的ニ氧化碳吸收塔，所述吸收塔内分成三个区间下部空塔区、中部填料区、上部空塔区；所述下部空塔区顶部安装金属网状支撑架，所述中部填料区为设置在金属网状支撑架上的填料。优选的是，所述催化反应塔、ニ氧化碳吸收塔的材质为不锈钢，塔内与有机废水接触的表面、金属网外表面加衬有钛材。优选的是，还包括用于上料的进料泵，所述进料泵为耐酸碱腐蚀的正位移泵；在催化反应塔之前还设有加热器，在ニ氧化碳吸收塔之后还依次设有冷凝器和气液分离器，所述加热器、冷凝器、气液分离器的材质为不锈钢，其内部与有机废水接触的表面加衬有钛材。该装置在高效净化废水中有机类物质的同时，生产甲烷气体，实现了废水的资源化利用，有助于降低废水处理的总体成本。该装置具有高效、清洁的特点，运行稳定且不存在污泥的后续处理问题；装置安装占地面积小，自动化控制程度高，便于在エ厂内安装运行。附图说明图I示出了本技术的エ艺流程图。图2示出了本技术催化反应塔内的结构示意图。图3示出了本技术ニ氧化碳吸收塔的结构示意图。图4示出了本技术操作温度对催化反应影响的测试结果图。图5示出了本技术操作压カ对催化反应影响的测试结果图。图中标号1沉降池，2进料泵，3加热器，4催化反应塔，5 ニ氧化碳吸收塔，6冷凝器，7气液分离器，8碱液储罐，9金属网，10金属网状支架，11催化剂层区，12负载层区，13中部填料层区。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式做进ー步说明。本技术首先提供ー种催化处理有机废水生产甲烷气体的方法，该方法的原理是，在催化剂的作用下，同时提供一定的温度、压カ条件，废水中的有机物进行催化甲烷化反应，废水得以净化的同时，收获甲烷等燃料气体。下面以部分エ业废水中存在的几种醇类有机物质催化甲烷化反应为例来说明该方法净化废水的原理CH3OH — 3/4CH4+l/4C02+l/2H20C2H5OH — 3/2CH4+1/2C02C3H7OH+1/2H20 — 9/4CH4+3/4C02C4H90H+H20 — 3CH4+C02可以看出，通过上述反应醇类物质完全转变为甲烷与ニ氧化碳，从而能够实现废水的净化处理。同时，在催化反应塔中，大分子的有机物的长链被打断，在重新组合的过程中，CO、C02、H2等气体，还有另外的基团在催化剂的作用下发生甲烷化反应，生成甲烷。參考图1，该方法的基本エ艺流程如下所述。首先，高浓度有机废水经汇集后进入沉降池1，废水中的固体颗粒物进行沉降；上清液经进料泵2送入加热器3，随后进入催化反应塔4，在一定的压力、温度条件下进行催化反应，废水中的有机物质反应生成甲烷与ニ氧化碳气体；反应后的流体进入到ニ氧化碳气体吸收塔5，将反应生成的ニ氧化碳脱除；而后，进入到冷凝器6，流体温度冷凝到常温；最后，进入到气液分离器7，气液发生分离，分离后富含甲烷的气体进行收集储存，出水外排后进入到后续的处理工序。本方法所用催化剂为复合型催化剂，活性成分为，钌、钯、铑、钼、铱、镍、钴、锰、铈中的至少ー种，或者至少ー种上述金属物质形成的不溶于水或难溶于水的化合物；载体为氧化锆、ニ氧化钛、氧化铝、硅石等，或者为复合金属氧化物，比如，ニ氧化钛-锆石、氧化铝-硅石、氧化铝-硅石-锆石等。催化剂活性成分的量占载体重量的O. Ol 10%，最好为O. I 3%。本技术对于催化剂的形状不做特别限定，可以是球状、弾丸状、圆柱状、粉末状、蜂巣状等形状。催化剂的等体积粒径通常采用3 50mm，最好采用5 25mm ;若采用蜂巢状构造的催化剂，构造体开ロ部分可以为四角形、六角形、圆形等任意形状；催化剂填充的单位体积面积、孔隙率不做特别限定，通常単位体积面积为200 800m2/m3，孔隙率为40 80%。载体和活性成分之间的配合方式采用静置涂覆的方法，属于现有的技术，在此不再具体说明。參考图4、图5，通过实验研究确定了本技术最佳催化反应温度为27(T300°C， 最佳催化反应压カ为9(Tl00kg/Cm2，根据废水水质的不同，催化反应时间在f60min之间不坐寸ο催化反应后的废水进入到ニ氧化碳吸收塔5，与进入到塔内的碱液混合，混合过程中ニ氧化碳气体被吸收；用于吸收ニ氧化碳的溶液可以为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾等碱液中的ー种或多种的混合溶液。本エ艺流程中所用的进料泵2为耐酸碱腐蚀的正位移泵，其出ロ压カ不应低于90kg/cm2，功率可以根据实际废水的处理量确定。參考图2，本エ艺流程中所用催化反应器为塔式结构，材质为不锈钢，内层与废水接触的部分加衬有钛材料。整个催化反应塔4内部被分成四个不同区间下部空塔区，负载层区12、催化剂层区11、上部空塔区。其中上、下部空塔区的高度近似等于塔径；下部空塔区顶部安装金属网状支撑架10，其上填充的载体，颗粒的粒径l(Tl5mm，构成负载层区12，金属网状支撑架10的孔径小于载体粒径；负载层区12上部填充催化剂，构成催化剂层区11 ;催化剂层上部安装有金属网9，金属网9的孔径小于催化剂颗粒粒径；负载层区12与催化剂层区11的高度比例为1/1(Γ /3。催化反应塔4的外部最好包裹有保温层；整个催化反应塔4的高度要根据废水处理量以及废水的停留时间进行确定。參考图3，本エ艺流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的装置，其特征在于：包括催化反应塔，所述催化反应塔内从下至上依次分成四个区间：下部空塔区、负载层区、催化剂层区、上部空塔区；所述下部空塔区的顶部安装金属网状支撑架，所述负载层区为填充在金属网状支撑架上的催化剂载体；所述催化剂层区为负载层区上部填充的催化剂；所述催化剂层上部安装金属网，金属网的孔径小于催化剂颗粒的粒径。

【技术特征摘要】
1.一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的装置，其特征在于包括催化反应塔，所述催化反应塔内从下至上依次分成四个区间下部空塔区、负载层区、催化剂层区、上部空塔区；所述下部空塔区的顶部安装金属网状支撑架，所述负载层区为填充在金属网状支撑架上的催化剂载体；所述催化剂层区为负载层区上部填充的催化剂；所述催化剂层上部安装金属网，金属网的孔径小于催化剂颗粒的粒径。2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于所述上、下部空塔区的高度等于催化反应塔的塔径；所述负载层区与催化剂层区的高度比例为1/1(Γ /3。3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于还包括和催化反应塔连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国文，苏贞峰，郭春生，张学辉，胡彦龙，
申请(专利权)人：北京纬纶华业环保科技股份有限公司，
类型：实用新型
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