CN103466849B - 一种处理硝基苯类废水的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于硝基苯类废水的处理的技术领域，具体涉及一种吸附还原氧化降解硝基苯类废水的装置，解决了现有硝基苯类废水处理存在的问题。其旋转填料床的旋转床主体包括上下两部分：集气室和主腔室，主腔室内设有可高速逆向旋转的填料转子，旋转填料床的进气管连接臭氧发生器，进液管连接微电解槽的液体进口，排液管连接微电解槽的液体出口，排气管连接KI吸收液。本发明具有如下有益效果：工艺流程简单，操作方便，把三种技术耦合，最大程度的发挥各种技术的优点，达到以废治废的目的，最大限度的减少了处理成本。
Description
技术领域
本发明属于硝基苯类废水处理的技术领域，具体涉及一种吸附还原氧化降解处理硝基苯类废水的装置。
背景技术
例如中国专利201310083327.5，其公开了一种吸附还原氧化降解硝基苯类废水的方法和装置，但是其由于采用的旋转填料床的转子均为整体式结构，即转子内的填料由单一转轴带动旋转，首个超重力旋转床方面的专利由英国帝国化学工业公司（ICI）于1979年提出，专利号为EP0002568，随后在国内外陆续公开的专利也基本延续了这种转子结构。2001年，Sandilya等人研究发现，旋转填料床中进行的气相传质过程，其传质系数比填料塔中的还要低，原因是气体进入填料后受摩擦力作用，与填料间的相对滑移速度非常小，气相界面得不到快速更新，同时填料内液相分布不均的现象会使传质速率进一步降低。
研究结果显示：与填料塔相比，液膜传质系数kL提高了2～8倍，液相的总体积传质系数KLa提高的更为显著，达1～2个数量级，这些表明超重力作用对液膜控制的气液传质过程的强化效果显著；同时也发现：气相的总体积传质系数KGa也增大了（但远不及KLa），但气膜传质系数kG却变化甚微，这些表明超重力作用对气膜控制的气液传质过程的强化效果不佳，之所以气相的总体积传质系数增大了，主要的贡献在于采用高比表面积a的填料所致。那么对于气膜控制过程（臭氧法处理废水、水吸收NH3或HCl气体、碱液吸收HCl或H2S或SO2气体等）能否像强化液膜传质控制那样，使得气相传质系数也得以实质性的大幅度提高？这是化学工程技术新领域——超重力化工技术面临的新课题。
基于上，本发明的目的在于解决上述现有超重力设备技术中存在的难题，提供一种高效的气流逆向剪切旋转填料床设备，能适用于通量大、处理要求高的场合。
发明内容
本发明的发明目的：为了解决上述现有技术中存在的不足。
本发明采用如下的技术方案实现：
吸附还原氧化降解硝基苯类废水的装置，包括旋转填料床，所述的旋转填料床包括旋转床主体、设备支架和传动装置，旋转床主体包括上下两部分：集气室和主腔室，主腔室内设有可高速逆向旋转的填料转子，主腔室上部连接进气管，主腔室底部连接排液管，填料转子中心设置液体分布器，液体分布器连接进液管，集气室顶部连接排气管，填料转子顶部开孔与集气室连通，旋转填料床的进气管连接臭氧发生器，进液管连接微电解槽的液体进口，排液管连接微电解槽的液体出口，排气管连接KI吸收液。
所述的旋转填料床的填料转子包括分别独立旋转的上转盘和下转盘，上转盘底部和下转盘顶部分别安装有若干同心环状填料支撑，填料支撑内部装有填料形成填料环，上、下转盘上的填料环互相嵌套，相邻填料环之间留有间隙，上转盘顶部与实心轴连接，下转盘底部与空心轴连接，空心轴顶部连接液体分布器，空心轴底部连接进液管。
所述的旋转填料床的上转盘底部和下转盘顶部分别设置有若干同心环状的槽，填料环固定于槽内，填料环的自由端伸入另一转盘的槽内、并与另一转盘的槽底留有间隙。
主腔室和集气室通过隔板隔离，隔板中心位置开孔并设置筒形结构，便于实心轴穿过隔板与上转盘连接。
所述的旋转填料床的填料支撑为筒状不锈钢圈或网孔板，周向密布开孔，填料支撑的外缘设置有若干形体阻力件，所述的形体阻力件为金属片状突起、外形为矩形或三角形等，垂直安装于填料支撑的外缘周向。
所述的旋转填料床的空心轴与进液管之间使用旋转接头连接。
所述的旋转填料床的进气管穿过集气室连接主腔室。
所述的旋转填料床的填料转子顶部开孔与集气室连通的部位设置密封结构，密封结构包括上下设置的上密封盖和下密封盖，上密封盖套于筒形结构，下密封盖与上转盘连接，下密封盖中心均布设置若干扇形孔，上、下密封盖上设有迷宫环，上、下密封盖的迷宫环相嵌在一起，迷宫环的最外圈设置油封毡圈。
旋转填料床的整个旋转床主体及电机均安装在设备支架上，旋转床主体通过卡座固定于支架中心处，电机固定于支架上下部位的T形槽内，电机固定螺栓可在T形槽内滑动，所述传动装置包括空心轴、实心轴、皮带轮、皮带和电机组成，空心轴和实心轴外端都装有被动皮带轮，通过皮带与电机相连接。
与现有技术相比，本发明处理效率提高25%以上，反应时间缩短32%，臭氧利用率提高30%，大大的减少了处理成本。
本发明具有如下有益效果：工艺流程简单，操作方便，把三种技术耦合，最大程度的发挥各种技术的优点，达到以废治废的目的，最大限度的减少了处理成本。可应用于处理各种有机工业废水如含重金属废水、***废水、染料废水、石化企业废水、洗涤剂废水等。
附图说明
图1是利用吸附还原氧化降解硝基苯类废水的工艺流程图；
图2为旋转填料床结构示意图
图3是本发明形体阻力件一种结构示意图；
图4是本发明形体阻力件另一种结构示意图；
图5是本发明上下转盘上填料环的组装示意图；
图6是旋转填料床内部结构示意图，
图中：1-旋转填料床，2-氧气罐或空气，3-臭氧发生器，4-气体流量计，5-变频器，6-电机，7-液体流量计，8-液泵，9-微电解槽，10-搅拌器，11-KI吸收液；
1.1-进气管，1.2-排气管，1.3-旋转床主体，1.4-排液管，1.5-旋转接头，1.6-皮带，1.7-设备支架，1.8-T型槽，1.9-电机，1.10-皮带轮，1.11-主腔室，1.12-填料环，1.13-吸收器液体分布器，1.14-空心轴，1.15-轴承，1.16-轴套Ⅰ，1.17-下转盘，1.18-上转盘，1.19-上密封盖，1.20-集气室，1.21-轴套Ⅱ，1.22-实心轴，1.23-油封，1.24-下密封盖，1.25-隔板。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
吸附还原氧化降解硝基苯类废水的装置，包括旋转填料床1，旋转填料床包括旋转床主体1.3、设备支架1.7和传动装置，旋转床主体1.3包括上下两部分：集气室1.20和主腔室1.11，主腔室1.11内设有可高速逆向旋转的填料转子，主腔室1.11上部连接进气管1.1，主腔室1.11底部连接排液管1.4，填料转子中心设置液体分布器1.13，液体分布器1.13连接进液管，集气室1.20顶部连接排气管1.2，填料转子顶部开孔与集气室1.20连通，旋转填料床1的进气管连接臭氧发生器3，进液管连接微电解槽9的液体进口，排液管连接微电解槽9的液体出口，排气管连接KI吸收液11。
旋转填料床1的进液管经换热器7与贫液循环泵6相连，旋转填料床吸收器1的排液管1.4与富液储槽3相连，旋转填料床吸收器1的进气管1.1与含硫烟气相连，排气管1.2与烟囱相连；旋转填料床解吸器2液体进口2.8与贫液循环泵6相连、中间,经换热器7，旋转填料床解吸器2液体出口2.11与贫液储槽4相连，旋转填料床解吸器2气体出口2.7与冷凝器8相连，旋转填料床解吸器2气体进口2.5与水蒸汽来源相连，旋转填料床解吸器2的外壳设有保温夹套。
旋转填料床1的填料转子包括分别独立旋转的上转盘1.18和下转盘1.17，上转盘1.18底部和下转盘1.17顶部分别安装有若干同心环状填料支撑，填料支撑内部装有填料形成填料环1.12，上、下转盘上的填料环互相嵌套，相邻填料环之间留有间隙，上转盘1.18顶部与实心轴1.22连接，下转盘1.17底部与空心轴1.14连接，空心轴1.14顶部连接液体分布器1.13，空心轴1.14底部连接进液管。
旋转填料床1的上转盘1.18底部和下转盘1.17顶部分别设置有若干同心环状的槽，填料环1.12固定于槽内，填料环的自由端伸入另一转盘的槽内、并与另一转盘的槽底留有间隙。
主腔室1.11和集气室1.20通过隔板1.25隔离，隔板1.25中心位置开孔并沿孔周设置筒形结构，筒形结构底部与填料转子顶部开孔的孔周连接，实心轴1.22穿过筒形结构与上转盘1.18连接。
旋转填料床1的填料支撑为筒状不锈钢圈，周向密布开孔，填料支撑的外缘设置有若干形体阻力件，所述的形体阻力件为金属片状突起、外形为矩形或三角形，垂直安装于填料支撑的外缘。
旋转填料床1的空心轴1.14与进液管之间使用旋转接头1.5连接。
旋转填料床1的进气管1.1穿过集气室1.20连接主腔室1.11。
旋转填料床1的填料转子顶部开孔与集气室连通的部位设置密封结构，所述的密封结构包括上下设置的上密封盖1.19和下密封盖1.24，上密封盖1.19套于筒形结构，下密封盖1.24与上转盘1.18连接，下密封盖1.24中心均布设置若干扇形孔，上、下密封盖上设有迷宫环，上、下密封盖的迷宫环相嵌在一起，迷宫环的最外圈设置油封毡圈。
旋转填料床1的整个旋转床主体1.3及电机1.9均安装在设备支架1.7上，旋转床主体1.3通过卡座固定于支架1.7中心处，电机1.9固定于支架1.7上下部位的T形槽1.8内，电机固定螺栓可在T形槽1.8内滑动，所述传动装置包括空心轴1.14、实心轴1.22、皮带轮1.10、皮带1.6和电机1.9组成，空心轴1.14和实心轴1.22外端都装有被动皮带轮，通过皮带1.6与电机1.9相连接。
吸附还原氧化降解硝基苯类废水的工艺方法，步骤如下：
1、用酸性化合物将微电解槽内的硝基苯类废水的pH值调节至2~3，酸性化合物可采用稀硫酸或稀盐酸；
2、废水在微电解槽12中进行充分的微电解还原预处理，微电解槽内的搅拌装置的搅拌作用可使固液充分接触，加速原电池反应；在此过程中完成硝基苯类化合物的加氢还原反应，将硝基苯类物质转化为苯胺类物质。上述微电解所采用的原电池材料为还原性铁粉与活性炭，搅拌装置为电动搅拌器，转速为200~800rpm。
3、臭氧从臭氧发生器3通过气体流量计5计量后进入旋转填料床7，微电解后的废水在液泵11的作用下经液体流量计9计量后由液体进口进入旋转填料床7，废水从吸收器液体分布器的小孔沿径向喷出，进入高速旋转的填料，受到多层逆向旋转填料的切割、捕集、聚并成为微米级的液膜、液滴和液丝，臭氧由进气管输送到旋转床主腔室，在压力的推动下沿转子的外缘穿过填料，经多层逆向旋转填料和形体阻力件反复剪切、分散，极大增加气相的湍动，与废水在多次剪切、分散过程中进行多级逆流接触，湍动能增大，加快了相界面更新速率，废水与臭氧充分接触反应，在此过程中完成预处理还原生成的苯胺类物质及未还原硝基苯类化合物的氧化降解，其中部分臭氧溶解于废水中，微电解的电极反应产生大量的Fe2+及[H]，而废水中的Fe2+可催化臭氧产生氧化性更强的·OH，同时部分废水中的污染物被臭氧、·OH氧化分解为小分子物质。废水在微电解槽与旋转填料床间循环处理，气液完成反应后，剩余的臭氧气体从顶部排出进入KI吸收液17中完成臭氧的吸收。
实施例1：处理火***厂废水中的二硝基甲苯（DNT）。废水中二硝基甲苯初始浓度为190mg/L，采用微电解对2.5L的废水进行处理，在pH=3，铁粉加入量为28g/L，铁碳质量比Fe：C=1：1，反应时间为1.5h，搅拌器搅拌速度为200r/min的条件下，80%以上的硝基化合物转化为苯胺类物质，微电解出水与臭氧的液气体积比为400L/m3，臭氧浓度为50mg/L，旋转填料床的转速为500rpm，降解60min后，其污染物去除率达98%以上；而未采用微电解预处理的废水，在处理量不变，臭氧浓度不变的情况下，其硝基化合物的去除率仅有50%。微电解预处理可显著提高废水的可生化降解性，反应时间缩短22%，臭氧利用率提高26%，节约后续的处理成本。
实施例2：处理TNT废水。废水中的***的浓度为16mg/L，用稀硫酸调节pH值至3.0。取水样2L，采用微电解对的废水进行处理预处理，铁粉加入量为10g/L，铁碳质量比为1:1.5，搅拌速度为400r/min，反应时间为1.5h条件下，90%以上的硝基化合物转化为苯胺类物质，微电解出水与臭氧的液气比为100L/m3，臭氧浓度为25mg/L，旋转填料床高度为18cm，直径为12cm，转速1200rpm，反应30min后，废水中的有机污染物的去除率几乎达100%。而微电解/臭氧工艺在液气比、臭氧浓度、搅拌速度、反应时间等不变的情况下其污染物去除率仅有40%左右超重力技术将臭氧利用率提高25%，反应时间缩短22%，可有效的强化气液传质，提高反应效率，节约反应时间，降低处理成本。
实施例3：处理硝基苯废水。废水中硝基苯的浓度为100mg/L，调节pH值至1.5。取水样3.5L，采用微电解对硝基苯废水进行预处理，反应时间为1h，搅拌速度为600r/min，铁粉加入量为20g/L，铁碳质量比为3:1的条件下，其还原率达96%以上，微电解出水与臭氧的液气比为50L/m3，臭氧浓度为40mg/L，旋转填料床高度为18cm，直径为12cm，转速2000rpm，反应1h后，废水中的有机污染物的去除率几乎达100%。单独臭氧技术在相同的液气比、臭氧浓度及反应时间的条件下，硝基化合物去除率仅有20%。而微电解/臭氧工艺在液气比、臭氧浓度、反应时间等不变的情况下其污染物去除率在50%左右。微电解-臭氧-超重力技术的联用提高了处理效率，处理时间缩短32%，臭氧利用率提高30%，大大降低了废水处理成本。
Claims (9)
1.一种处理硝基苯类废水的装置，其特征在于包括旋转填料床（1），旋转填料床包括旋转床主体（1.3）、设备支架（1.7）和传动装置，旋转床主体（1.3）包括上下两部分：集气室（1.20）和主腔室（1.11），主腔室（1.11）内设有可高速逆向旋转的填料转子，主腔室（1.11）上部连接进气管（1.1），主腔室（1.11）底部连接排液管（1.4），填料转子中心设置液体分布器（1.13），液体分布器（1.13）连接进液管，集气室（1.20）顶部连接排气管（1.2），填料转子顶部开孔与集气室（1.20）连通，旋转填料床（1）的进气管连接臭氧发生器（3），进液管连接微电解槽（9）的液体进口，排液管连接微电解槽（9）的液体出口，排气管连接KI吸收液（11）。
2.根据权利要求1所述的处理硝基苯类废水的装置，其特征在于所述的旋转填料床（1）的填料转子包括分别独立旋转的上转盘（1.18）和下转盘（1.17），上转盘（1.18）底部和下转盘（1.17）顶部分别安装有若干同心环状填料支撑，填料支撑内部装有填料形成填料环（1.12），上、下转盘上的填料环互相嵌套，相邻填料环之间留有间隙，上转盘（1.18）顶部与实心轴（1.22）连接，下转盘（1.17）底部与空心轴（1.14）连接，空心轴（1.14）顶部连接液体分布器（1.13），空心轴（1.14）底部连接进液管。
3.根据权利要求2所述的处理硝基苯类废水的装置，其特征在于所述的旋转填料床（1）的上转盘（1.18）底部和下转盘（1.17）顶部分别设置有若干同心环状的槽，填料环（1.12）固定于槽内，填料环的自由端伸入另一转盘的槽内、并与另一转盘的槽底留有间隙。
4.根据权利要求2或3所述的处理硝基苯类废水的装置，其特征在于主腔室（1.11）和集气室（1.20）通过隔板（1.25）隔离，隔板（1.25）中心位置开孔并设置筒形结构，便于实心轴（1.22）穿过隔板与上转盘（1.18）连接。
5.根据权利要求4所述的处理硝基苯类废水的装置，其特征在于所述的旋转填料床（1）的填料支撑为筒状不锈钢圈或网孔板，周向密布开孔，填料支撑的外缘设置有若干形体阻力件，所述的形体阻力件为金属片状突起、外形为矩形或三角形，垂直安装于填料支撑的外缘周向。
6.根据权利要求5所述的处理硝基苯类废水的装置，其特征在于所述的旋转填料床（1）的空心轴（1.14）与进液管之间使用旋转接头（1.5）连接。
7.根据权利要求6所述的处理硝基苯类废水的装置，其特征在于所述的旋转填料床（1）的进气管（1.1）穿过集气室（1.20）连接主腔室（1.11）。
8.根据权利要求7所述的处理硝基苯类废水的装置，其特征在于所述的旋转填料床（1）的填料转子顶部开孔与集气室连通的部位设置密封结构，密封结构包括上下设置的上密封盖（1.19）和下密封盖（1.24），上密封盖（1.19）套于筒形结构，下密封盖（1.24）与上转盘（1.18）连接，下密封盖（1.24）中心均布设置若干扇形孔，上、下密封盖上设有迷宫环，上、下密封盖的迷宫环相嵌在一起，迷宫环的最外圈设置油封毡圈。
9.根据权利要求8所述的处理硝基苯类废水的装置，其特征在于所述的旋转填料床（1）的整个旋转床主体（1.3）及电机（1.9）均安装在设备支架（1.7）上，旋转床主体（1.3）通过卡座固定于支架（1.7）中心处，电机（1.9）固定于支架（1.7）上下部位的T形槽（1.8）内，电机固定螺栓可在T形槽（1.8）内滑动，所述传动装置包括空心轴（1.14）、实心轴（1.22）、皮带轮（1.10）、皮带（1.6）和电机（1.9）组成，空心轴（1.14）和实心轴（1.22）外端都装有被动皮带轮，通过皮带（1.6）与电机（1.9）相连接。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |