趙國方¹，趙紅斌²
（1.江蘇啟東計經(jīng)委，江蘇 啟東 226200；2.江蘇啟東制藥廠，江蘇 啟東226200）

　　摘　要：一種集反應、循環(huán)和供熱于一體的濕式空氣氧化反應器。用于有機廢液的處理，具有簡化流程、節(jié)省投資、節(jié)約能源、反應效率高、設備運行可靠等優(yōu)點。
　　關鍵詞：廢水處理；濕式空氣氧化；反應器
　　中圖分類號：X703.5
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009－2455（2002）03－0046－02

　　早期的濕式空氣氧化反應曾使用單筒式反應器，使用表明，由于廢水濕式空氣氧化反應是一個強烈的放熱反應，隨著反應的進行，反應物的溫度不斷升高，使反應物料出口端達到很高的溫度，對設備材質的要求很苛刻，設備造價昂貴^[1]。其次，這種結構的反應器不能直接利用反應熱加熱被處理的廢水，廢水要求預先加熱至氧化反應的起始溫度后才進入氧化反應器，故處理系統(tǒng)要增加廢水預熱器，增加了廢水處理流程的復雜性，同時也增加了設備的故障率，使廢水處理成本上升。
　　為了克服單筒式反應器的上述不足之處，發(fā)展了一種雙筒式反應器，也沒有任何活動部件，它不但使整個反應器內(nèi)的物料溫度均勻，而且還能有效地利用反應熱直接加熱進人的廢水和利用高壓空氣的壓頭實現(xiàn)反應物在反應器內(nèi)進行循環(huán)、提高了反應效率及處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
　　這種雙層筒式濕式空氣氧化反應器的簡圖如圖1所示。
　　采用這種雙層筒式反應器，被處理的廢水由進口管8進入反應器內(nèi)外簡之間的空間，向下流至底部，與底部從壓縮空氣進口管15進入的高壓空氣混合，由于高壓空氣的噴射作用使氣液混合物在內(nèi)簡內(nèi)迅速上升至內(nèi)筒頂端與上封頭之間的自由空間，然后轉向外筒與內(nèi)簡之間的空間再與進入的廢水混合，下流至內(nèi)簡下端（如圖1中箭頭所示），形成循環(huán)。在循環(huán)過程中反應產(chǎn)生的反應熱直接加熱被處理的廢水。循環(huán)的次數(shù)將視處理的要求而定。因而，這種反應器具有混合完全、溫度均勻，反應效率高，熱回收效率高，設備體積小，造價低，運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。

　　為了實現(xiàn)上述目的，反應器的設計頗為重要，反應器的設計要點如下：
　?、賰?nèi)外筒直徑的確定
　　為了確保處理物料能夠形成循環(huán)，混合完全、溫度均勻，充分回收反應熱。廢水的上升空間及其下降空間的截面積有一定要求，要適當選擇。通常物料的上升空間與下降空間的截面積之比為3.5：1至1：3。如果物料的下降空間過于狹窄，則流體阻力增大，物料的循環(huán)量減少，熱交換效率下降，難以將進入的廢水加熱到氧化反應的起始溫度，將導致氧化反應難以繼續(xù)進行。相反，如果廢水的上升空間過于狹窄，則由反應器底部高壓空氣噴射作用產(chǎn)生的微小空氣粒子會結合成大顆粒，減少了廢水氧化反應所必須的氣液接觸面積，也會妨礙氧化反應的繼續(xù)進行和氧化效率的提高。
　?、趦?nèi)筒上下端面的位置
　　內(nèi)筒上下端面的位置也有一定的要求。通常，內(nèi)筒上端面位于外筒上封頭法蘭端面之下一定距離，而內(nèi)筒的下端面要與外筒下封頭法蘭端面對齊或法蘭端面以上一定距離，這樣才能保證內(nèi)筒頂端以上和內(nèi)簡下端以下的自由空間，以保證物料的循環(huán)量。
　?、蹚U水進口管的位置
　　廢水進口管的位置要位于內(nèi)筒頂端面以下一定距離。如果距離不夠，則廢水進入反應器后不是往下流進行循環(huán)，而會向上流至反應物的出口，使被處理廢水走短路，導致處理失敗。④壓縮空氣進口管出口位置壓縮空氣進口管的出口位置要位于內(nèi)簡下端面以上一定距離，以便利用其噴嘴的噴射力作為物料混合和循環(huán)的動力，使物料在內(nèi)筒內(nèi)迅速上升，保證物料的混合和循環(huán)的順利進行。
　　⑤蒸汽進口管出口位置
　　蒸汽出口管出口位置要低于壓縮空氣進口管出口位置，一般要低50mm左右。
　　按照上述設計要點設計的雙層筒式氧化反應器，曾使用1400kPa的壓縮空氣對國內(nèi)某煉油廠的廢堿液進行氧化處理，其處理效果如表1所示。

表1 某煉油廠廢堿液的處理結果 廢水 工藝條件 污染物 進水/（mg.L^-1) 出水/（mg.L^-1) 去除率/% 煉廠廢堿液 150℃，900kPa CODcr 270000 40000 85.2 停留時間2h 揮發(fā)酚 90000 6000 93.3 處理能力2t/h 硫化物 90000 10 99.99

　　由此可知，這種雙層筒式氧化反應器是集氧化反應、物料循環(huán)和物料換熱于一體的。它完全適用于石油、化工、制藥等行業(yè)含有難降解的有機廢水的濕式空氣氧化處理，值得推廣使用。

參考文獻：

　　[1] 王誠信.廢堿液濕式空氣氧化處理的現(xiàn)狀與進展[J].石油化工環(huán)境保護，1995，（1）：29－33.

　　作者簡介：趙國方（1932－），男，江蘇啟東人，教授級高工，原啟東市經(jīng)委總工程師，電話（0531）3317060；趙紅斌（1975－），男，江蘇啟東人，工程師，現(xiàn)為啟東市計算機總廠技術員，電話（0513）3325617。