一种亚临界水氧化工艺用氧化塔填料的制作方法

1.本实用新型属于污水处理技术领域，尤其涉及一种亚临界水氧化工艺用的氧化塔填料。


背景技术：

2.污水处理是一种为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。亚临界水氧化工艺是污水处理过程的一种方法，是通过高压状态下将污水升温到150-320℃，和空气中的氧气进行反应，将有机物完全氧化为清洁的h2o、co2和n2等物质，s、p等转化为最高价盐的稳定化合物，以达到污水净化，最终达标排放的目的。工业上采用氧化塔作为亚临界水氧化工艺反应的主要设备，并在氧化塔中设置填料，增大气液接触面积，加速传质量效果，使得水中的有机物与氧气充分反应。
3.由于亚临界水氧化处于高温高压的环境，且处理的工业污水腐蚀性很强。对填料的要求也相当高，工业上常用的塑料填料，如聚乙烯、聚丙烯甚至是聚四氟乙烯都无法承受亚临界氧化的150-320℃的高温。目前，常用的填料类型有两种：钛（锆）材散堆填料、二氧化钛（锆）陶瓷材料。钛材特别是锆材散堆填料价格很高，而且不能保证绝对没有腐蚀。二氧化钛（锆）陶瓷材料虽然保证了腐蚀性，但是由于陶瓷脆、经常在氧化塔中碎裂，造成塔内气液分布不均甚至堵塞设备。且由于二氧化钛（锆）填料孔隙率小、堆积密度大，极大的降低了气液接触面积，对反应速率的提升效果甚微。同时由于该类填料很重，使得氧化塔的填料支撑件需要承受很大的力，填料支撑件的造价变得十分高昂。
4.因此，市场上急需一种能承受高温、耐腐蚀且廉价的亚临水氧化塔用填料。聚醚醚酮（peek）是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料。其主要特点是，能够稳定在260℃左右工作，短时间能承受350℃的高温。具有优良的热稳定性，受热前后，尺寸基本不变。我公司将其做成亚临界水氧化塔填料，经过各方面的实验和工程测试。该填料几乎能够承受所有水的腐蚀，相对于传统的填料，有着更大的孔隙率和堆积密度。在亚临界水氧化工艺的工况下，没有任何形变，且相对于传统填料具有一定的价格优势。因此，peek填料是一种优良的亚临界氧化塔用填料。
5.此外，传统的氧化塔填料结构比表面积较低，这样附着在其上的cod与空气接触不充分，降解效率低，所以市场上急需一种比表面积大可以辅助亚临界水氧化工艺实现快速降解cod的填料。
6.公开号为cn112225309a，公开日为2021.01.15的中国发明专利公开了一种污水处理用聚氨酯/陶瓷复合生物填料，该发明通过将阴离子型扩链剂、异氰酸酯和聚乙二醇混合，加入三乙烯二胺液体催化剂反应制得聚氨酯预聚体；加入适量的丙酮，然后降温，加入三乙胺和丙交酯搅拌，制得具有水性的聚氨酯；将城市污泥经预处理后与天然硅酸镁铝、氧化铝混合，干球磨后进行处理得到丰富多孔结构的陶瓷。
7.虽然该发明制备的多孔陶瓷填料机械强度高、生物亲和性好并且挂膜容易；但是该发明堆积密度太大，孔隙率太小导致比表面积较低，如用于水氧化工艺中则对cod降解速
率不高。


技术实现要素：

8.本实用新型目的是提供一种亚临界水氧化工艺用的氧化塔填料，本实用新型通过筒体，设置在筒体上的环体单元，以及设置在筒体上的流通口单元起到了提高填料比表面积的技术效果。本实用新型具有结构简单，安装方便，支撑板进一步提高了套筒单元的比表面积可吸附污水中更多的待处理污染物，并且筒体侧面设有若干个窗孔便于液体流动降低填料可能造成的阻塞现象，同时采用peek材料有着更大的孔隙率和堆积密度且价格低廉，以及填料耐废水长时间腐蚀的优点。
9.本实用新型解决上述问题采用的技术方案是：一种亚临界水氧化工艺用氧化塔填料，包括筒体，设置在所述筒体上的环体单元，以及设置在所述筒体上的流通口单元。
10.进一步优选的技术方案在于：还包括设置在所述筒体内侧面上的支撑板单元。
11.进一步优选的技术方案在于：所述环体单元包括设置在所述筒体上的上环体，以及设置在所述筒体上并位于所述上环体下方的中环体。
12.进一步优选的技术方案在于：所述流通口单元包括设置在所述筒体上且位于所述上环体和所述中环体之间的上流通口。
13.进一步优选的技术方案在于：所述环体单元还包括设置在所述筒体上并位于所述中环体下方的下环体。
14.进一步优选的技术方案在于：所述流通口单元还包括设置在所述筒体上且位于所述中环体与所述下环体之间的下流通口。
15.进一步优选的技术方案在于：所述上流通口在所述筒体上并位于所述上环体和所述中环体之间设置2个或4个。
16.进一步优选的技术方案在于：所述下流通口在所述筒体上并位于所述中环体和所述之间下环体设置2个或4个。
17.进一步优选的技术方案在于：所述支撑板单元包括横板，以及设置在所述横板上的竖板。
18.进一步优选的技术方案在于：所述支撑板单元还包括设置在所述横板和所述竖板上的流通槽。
19.本实用新型通过筒体，设置在筒体上的环体单元，以及设置在筒体上的流通口单元起到了提高填料比表面积的技术效果。本实用新型具有结构简单，安装方便，支撑板进一步提高了套筒单元的比表面积可吸附污水中更多的待处理污染物，并且筒体侧面设有若干个窗孔便于液体流动降低填料可能造成的阻塞现象，同时采用peek材料有着更大的孔隙率和堆积密度且价格低廉，以及填料耐废水长时间腐蚀的优点。
附图说明
20.图1为本实用新型中亚临界水氧化工艺用氧化塔填料整体的结构示意图。
具体实施方式
21.以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的范围进行限定。
22.实施例：如附图1所示，一种亚临界水氧化工艺用氧化塔填料，包括筒体1，设置在所述筒体1上的环体单元2，以及设置在所述筒体1上的流通口单元3。
23.在本实施例中，所述筒体1的环外径等于高度，沿所述筒体1环壁上开出两排带有内伸舌片的所述流通口单元3，这种结构改善了气液分布，充分利用了环的内表面，在实际工况中增大了填料的比表面积，可以吸附更多污水中的污染物质，便于亚临界水氧化工艺的进行，与传统填料相比，处理量可大50%以上，而压降低一半，并且相对于传统的填料，有着更大的孔隙率和堆积密度，在亚临界水氧化工艺的工况下，没有任何形变，且相对于传统填料具有一定的价格优势，
24.此外，所述筒体1、环体单元2均采用聚醚醚酮peek制备而成，聚醚醚酮peek是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料。能够稳定在260℃左右工作，短时间能承受350℃的高温。具有优良的热稳定性，受热前后尺寸不变。且由于peek属于饱和醚类聚合物，几乎能经受所有污水的腐蚀。完全能够适应亚临界水氧化的工作环境。由peek制备的填料几乎能够承受所有水的腐蚀，相比于钛锆填料具有更大的孔隙率、更小的堆积密度。经工程实际检验：对提升亚临界水氧化反应的反应效果更加明显。同时该填料几乎能够承受所有水的腐蚀，耐腐蚀性明显优于钛锆填料。相比于二氧化钛锆陶瓷填料，该填料孔隙率远大于二氧化钛锆陶瓷填料而堆积密度则远小于二氧化钛锆陶瓷填料。经工程实际检验：相对于二氧化钛锆陶瓷填料亚临界水氧化的氧化率有明显的提升。
25.此外，所述筒体1采用热压成型工艺制作，塑料受热软化后，用高压将材料压入模具，冷却成形后，制得填料。此工艺制作的填料具有更高的强度，更高的热稳定性。极大降低材料软化、变型的风险，提高使用年限。
26.此外，所述筒体1环外径40-80mm、内径30-70mm、高度40-80mm。
27.此外，在实际应用中，采用tio2陶瓷填料和peek材料做了对比。实验结果显示：在280℃，7.9mpa，20%氯化钠的亚临界氧化环境中，采用peek填料后，cod降解率从64%提高到了78%。连续运行15天后，peek填料未出现任何变型，而且强度有所增强。证明peek能够适应亚临界水氧化的环境，且能够提升氧化效果。
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各种填料参数及价格对比表
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各填料优缺点对比表
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还包括设置在所述筒体1内侧面上的支撑板单元4。
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在本实施例中，所述支撑板单元4设置在所述筒体1环壁内侧面上，起到了支撑所述筒体1的作用。
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所述环体单元2包括设置在所述筒体1上的上环体201，以及设置在所述筒体1上并位于所述上环体201下方的中环体202。
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在本实施例中，所述上环体201和所述中环体202分别提升了所述筒体1边缘以及中央的力学强度，避免在堆积过程中被挤压产生形变。
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所述流通口单元3包括设置在所述筒体1上且位于所述上环体201和所述中环体202之间的上流通口301。
[0037]
在本实施例中，所述上流通口301用于改善所述筒体1气液分布，便于废水流经并冲刷所述筒体1的内壁使得污染物附着在所述筒体1内侧面上。
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所述环体单元2还包括设置在所述筒体1上并位于所述中环体202下方的下环体203。
[0039]
在本实施例中，所述提升了所述筒体1下端边缘的力学强度。
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所述流通口单元3还包括设置在所述筒体1上且位于所述中环体202与所述下环体203之间的下流通口302。
[0041]
在本实施例中，所述下流通口302改善所述筒体1气液分布，便于废水流经并冲刷所述筒体1的内壁使得污染物附着在所述筒体1内侧面上然后流出。
[0042]
所述上流通口301在所述筒体1上并位于所述上环体201和所述中环体202之间设置2个或4个。
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所述下流通口302在所述筒体1上并位于所述中环体202和所述之间下环体203设置2个或4个。
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在本实施例中，优选的情况下，所述上流通口301和所述下流通口302上下各设置4个，这样在提高流动性的同时尽量保留所述筒体1内侧面的表面积大小，此时吸附效果最佳。
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所述支撑板单元4包括横板401，以及设置在所述横板401上的竖板402。
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在本实施例中，所述横板401和竖板402组成了一个十字型
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所述支撑板单元4还包括设置在所述横板401和所述竖板402上的流通槽403。
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在本实施例中，所述流通槽403为梯形槽，设置在所述横板401和所述竖板402下方，目的是避免阻挡水流，并且同时提高所述筒体1内侧面与废水的可接触面积。
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上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。