申请日2012.02.21
公开(公告)日2012.07.18
IPC分类号C02F1/00; C07C1/20; C07C9/04
摘要
本发明公开了一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法与装置，具有如下工艺步骤：首先，将有机废水加热后进料至催化反应塔，在催化剂、温度、压力的作用下，废水中的各种有机物质经催化甲烷化反应生成甲烷与二氧化碳气体，所述催化剂的活性成分选自钌、钯、铑、铂、铱、镍、钴、锰、铈中的至少一种，或者至少一种上述金属形成的不溶于水或难溶于水的化合物;将反应生成的二氧化碳脱除;最后，流体进入气液分离器内，分离后富含甲烷的气体进行收集储存，液相外排进入到后续处理工序。该方法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。
权利要求书
1.一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法，其特征在于：具有如下工艺步骤：首先，将有机废水加热后进料至催化反应塔，在催化剂、温度、压力的作用下，废水中的各种有机物质经催化甲烷化反应生成甲烷与二氧化碳气体，所述催化剂的活性成分选自钌、钯、铑、铂、铱、镍、钴、锰、铈中的至少一种，或者至少一种上述金属形成的不溶于水或难溶于水的化合物;将反应生成的二氧化碳脱除;最后，流体进入气液分离器内，分离后富含甲烷的气体进行收集储存，液相外排进入到后续处理工序。
2.根据权利要求1所述的一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法，其特征在于：所述有机废水进入催化反应塔前，首先进入澄清池作沉降处理，去除颗粒物质。
3.根据权利要求1所述的一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法，其特征在于：所述流体在进入气液分离器之前还包括将其冷凝的步骤。
4.根据权利要求1所述的一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法，其特征在于：催化反应时间1～60min，催化反应温度为270～300℃，催化反应压力为90～100kg/cm2。
5.根据权利要求1所述的一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法，其特征在于：反应过程中产生的二氧化碳气体通过碱液进行吸收脱除。
6.根据权利要求5所述的一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法，其特征在于：所述碱液选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法，其特征在于：所述催化剂为复合型催化剂，包括载体，所述载体为氧化锆、二氧化钛、氧化铝、硅石、二氧化钛-锆石、氧化铝-硅石或氧化铝-硅石-锆石。
8.根据权利要求7所述的一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法，其特征在于：所述催化剂的活性成分占载体重量的0.01～10%，或者0.1～3%。
9.根据权利要求7所述的一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法，其特征在于：所述催化剂的形状是球状、弹丸状、圆柱状、粉末状或蜂巢状;所述蜂巢状构造的催化剂的构造体开口部分为四角形、六角形、或圆形。
10.根据权利要求9所述的一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法，其特征在于：所述催化剂的等效体积粒径为3～50mm，或者5～25mm;催化剂填充的单位体积面积为200～800m2/m3，孔隙率为40～80%。
11.根据权利要求1所述的一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法，其特征在于：所述二氧化塔的吸附在二氧化碳吸收塔内进行，所述吸收塔内的填料为陶瓷或不锈钢材料，其外形为球形、环状、或柱形，所述填料颗粒的最大粒径为10～50mm。
12.一种用于处理如权利要求1所述的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大颗粒催化剂载体;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。
13.根据权利要求12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1/10～1/3。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：还包括和催化反应塔连接的二氧化碳吸收塔，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。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述催化反应塔、二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。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：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，在二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。
说明书
一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法与装置
技术领域
本发明涉及一种热化学法处理高浓度有机废水的方法，属于环保技术领域，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方法与装置。
背景技术
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，尤其对于工业废水， 这种现象比较普遍，而且，当对工业废水进行处理时，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。
发明内容
为了克服生物法处理有机废水的缺点，本发明提供了一种处理高浓度有机废水并生 产甲烷气体的方法与装置，该方法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;该方法具有高效、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。
本发明的技术方案是：一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法，具有如下工 艺步骤：首先，将有机废水加热后进料至催化反应塔，在催化剂、温度、压力的作用下， 废水中的各种有机物质经催化甲烷化反应生成甲烷与二氧化碳气体，所述催化剂的活性成 分选自钌、钯、铑、铂、铱、镍、钴、锰、铈中的至少一种，或者至少一种上述金属形成 的不溶于水或难溶于水的化合物;将反应生成的二氧化碳脱除;最后，流体进入气液分离 器内，分离后富含甲烷的气体进行收集储存，液相外排进入到后续处理工序。
优选的是，所述有机废水进入催化反应塔前，首先进入澄清池作沉降处理，去除颗粒 物质。
优选的是，所述流体在进入气液分离器之前还包括将其冷凝的步骤。
优选的是，催化反应时间1～60min，催化反应温度为270～300℃，催化反应压力为 90～100kg/cm2。
优选的是，反应过程中产生的二氧化碳气体通过碱液进行吸收脱除。
优选的是，所述碱液选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
优选的是，所述催化剂为复合型催化剂，包括载体，所述载体为氧化锆、二氧化钛、 氧化铝、硅石、二氧化钛-锆石、氧化铝-硅石或氧化铝-硅石-锆石。
优选的是，所述催化剂的活性成分占载体重量的0.01～10%，或者0.1～3%。
优选的是，所述催化剂的形状是球状、弹丸状、圆柱状、粉末状或蜂巢状;所述蜂 巢状构造的催化剂的构造体开口部分为四角形、六角形、或圆形。
优选的是，所述催化剂的等效体积粒径为3～50mm，或者5～25mm;催化剂填充的 单位体积面积为200～800m2/m3，孔隙率为40～80%。
优选的是，所述二氧化塔的吸附在二氧化碳吸收塔内进行，所述吸收塔内的填料为 陶瓷或不锈钢材料，其外形为球形、环状、或柱形，所述填料颗粒的最大粒径为10～50mm。
本发明提供的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 撑架上的大颗粒催化剂载体;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1/10～1/3。
优选的是，还包括和催化反应塔连接的二氧化碳吸收塔，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、二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，在二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。
该方法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。
该方法具有高效、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，便于在工厂内安装运行。
