一种甲醛废液处理装置的制作方法

1.本技术涉及废水处理技术领域，具体而言，涉及一种甲醛废液处理装置。


背景技术：

2.在化工合成领域，byd(1，4-丁炔二醇)是生产bdo(1，4-丁二醇)的原料，byd反应器中乙炔、甲醛在乙炔铜催化剂上反应生成byd。在byd反应器下，会积累甲醛废液，需要定期排出，此部分甲醛废液浓度在3000～5000mg/l。甲醛会使微生物体内蛋白质失活，导致微生物的活性受到抑制或直接死亡。若直接将含高浓度的甲醛废液排污生化处理系统，会使活性污泥中毒或死亡，导致整个生化系统效率降低或者崩溃。因此需要对甲醛废液先进行脱毒处理，将废水中的甲醛转化为易于被微生物吸收降解的葡萄糖类，再排入生化系统进行处理。
3.现有甲醛脱毒工艺主要有以下几种：1、缩聚反应；2、亲核加成反应；3、铁碳/强化铁碳微电解；4、氨化反应；5、脲醛缩聚反应。
4.亚硫酸氢钠亲核反应、h2o2强化铁碳微电解、脲醛缩聚反应联用h2o2强化铁碳微电解三种技术能够保证出水甲醛浓度在40mg/l以下，技术上具有可行性，但吨水药剂成本较高，经济上不具有可行性；单独的铁碳微电解、naclo强化铁碳微电解、单独的氯化铵亲核反应对甲醛的去除率只有25～50％左右，技术上不具有可行性。
5.缩聚反应对甲醛废液的适应性强，能够保证出水甲醛浓度控制在40mg/l以下，技术上具有可行性，吨水药剂成本不高，适合做甲醛脱毒工程化的技术路线，但是现有的缩聚反应装置大部分通过增加ca(oh)2的投加量来控制ph，导致废水中ca
2
浓度较高，钙离子浓度过高不仅会导致反应池内设备及管道结垢，还会使生化污泥失去活性甚至失效，另外，现有废水在反应过程中通过直通蒸汽的形式，难以保证废水的反应温度，且蒸汽热量利用率低。


技术实现要素：

6.本技术实施例的目的在于提供一种甲醛废液处理装置，用以减少废水中的ca
2
浓度，提高蒸汽热量利用率。
7.本实用新型提供了一种甲醛废液处理装置，包括：混合单元、碱加药单元以及催化剂制备单元；
8.所述碱加药单元及所述催化剂制备单元分别与所述混合单元通过管道连接，所述碱加药单元用于向所述混合单元投加naoh溶液，所述催化剂制备单元用于向所述混合单元投加ca(oh)2溶液；
9.所述混合单元的底部设置有蒸汽管道，所述蒸汽管道包括蜿蜒设置的蛇形管，所述蛇形管上布设有多个供蒸汽向下排出的蒸汽口。
10.在可选的实施方式中，所述碱加药单元包括碱加药计量泵，所述碱加药计量泵与所述混合单元通过管道连接。
反应单元搅拌机；31-排泥口；311-排泥管；312-长条排泥孔；32-排泥泵；33-澄清单元中心筒；41-出水口；42-排水泵；61-碱加药计量泵；62-碱加药罐；71-酸加药计量泵；72-酸加药罐；9-蒸汽管道；91-蛇形管；92-蒸汽口。
具体实施方式
31.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
34.参见图1-图2，本技术提供的甲醛废液处理装置，包括：混合单元1、碱加药单元6以及催化剂制备单元5；所述碱加药单元6及所述催化剂制备单元5分别与所述混合单元1通过管道连接，所述碱加药单元6用于向所述混合单元投加naoh溶液，所述催化剂制备单元5用于向所述混合单元1投加ca(oh)2溶液；所述混合单元1的底部设置有蒸汽管道9，所述蒸汽管道9包括蜿蜒设置的蛇形管91，所述蛇形管91上布设有多个供蒸汽向下排出的蒸汽口92。
35.本技术中的甲醛废液处理装置，主要应用于甲醛脱毒中的石灰-液碱复合缩聚反应中，通过碱加药单元6向混合单元1投加naoh溶液调节甲醛废液在混合单元1中的ph值，相较于现有技术中将石灰乳溶液同时作为反应催化剂及ph调节剂，能够有效降低甲醛废液的ca
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浓度，减少进入后续生化系统的ca
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浓度。
36.蜿蜒设置的蒸汽管道9，能够增大蒸汽在混合单元1中的补入覆盖范围，相较于专门设置的独立加热管道，蒸汽管道9的引入更加贴合于现场的公用管网，更加便于实际管道的连接。
37.结合在蛇形管91上的多个供蒸汽向下排出的蒸汽口92，能够使蒸汽分布地更加均匀，保证蒸汽通入时能够更加充分地以气态形式进入甲醛废液中，提高加热效率，改善加热工况。
38.甲醛在水溶液中经过ca(oh)2为碱性催化剂的缩合反应得到的糖类混合物称为甲聚糖(formose)，这种反应称为甲聚糖反应。formose聚糖反应具有靶向作用，能够有效的去除废水中的甲醛，出水甲醛浓度能够控制在40mg/l以下；干扰因素相对较少、抗甲醛负荷能力强，加药量及去除效果不受甲醛浓度波动的影响；产物为多糖类和糖醇类化合物能够作为后续生物氧化系统的碳源；ca(oh)2的投加量小，一般n(ca(oh)2：hcho)≥0.2，反应的ph控制在11～12之间，技术经济可行，可适当强化，适应性和实用性强。
39.单独的formose聚糖反应是通过增加ca(oh)2的投加量来控制ph，导致废水中ca
2
浓度较高，本实用新型中的甲醛废液处理装置，不同于单独的formose聚糖反应，通过添加少量naoh来调节ph，最大限度的减少了ca(oh)2的投加量，不仅保留了formose聚糖反应自身的优点，而且最大限度的降低了废水中的ca
2
浓度，减小进入后续生化系统的ca
2
浓度。钙离子对微生物的生长至关重要，但钙离子过高不仅会导致池内设备及管道结垢，还会使生化污泥失去活性甚至失效。一般控制进入生化系统的ca
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浓度在500mg/l以下。
40.甲醛废液处理装置主要由混合单元1、反应单元2、澄清单元3、出水单元4、加药单元以及催化剂制备单元5组成。
41.加药单元具体包括碱加药单元6及酸加药单元7，其中碱加药单元6包括碱加药计量泵61及碱加药罐62，碱加药计量泵61与混合单元1通过管道连接，用于向混合单元1投加naoh溶液，通过碱加药计量泵61能够控制naoh溶液的投加量。naoh溶液在投加时根据进水水量及ph值，将ph值调至10左右，混合单元1包括用于检测甲醛废液ph值的在线ph计，在线ph计与碱加药计量泵61构成控制回路，利用在线ph计进行naoh溶液投加量的控制。
42.酸加药单元7包括酸加药计量泵71及酸加药罐72，酸加药计量泵71与反应单元2通过管道连接，用于调节反应单元2中甲醛废液的ph值。通过酸加药计量泵71能够控制盐酸或者硫酸的投加量。酸溶液在投加时反应单元2末端根据出水对ph的要求进行回调废水的ph值，使甲醛废液的ph值控制在11-12之间。反应单元2包括用于检测甲醛废液ph值的在线ph计，在线ph计与酸加药计量泵71构成控制回路，利用在线ph计进行酸溶液投加量的控制。
43.本实用新型中的甲醛废液处理装置采用石灰乳溶液即ca(oh)2溶液作为催化剂，催化剂制备单元5主要是进行熟石灰的溶解，制备3～5％的石灰乳溶液，包括石灰乳制备罐以及石灰乳加药泵8，石灰乳加药泵8通过管道与所述混合单元1连接，熟化完成的石灰乳溶液经过石灰乳加药泵8，定量泵送到混合单元1，向混合单元1投加ca(oh)2溶液。ca(oh)2溶液与甲醛废液完全混合，进行下一步反应。
44.澄清单元3及出水单元4依次设置在反应单元2的下游，混合单元1、反应单元2、澄清单元3以及出水单元4成撬组装，集成设置在甲醛废液处理装置的壳体内，通过成撬布置的各个区域，能够使甲醛废液处理装置的整体结构更加紧凑，装置设计简单，功能单元紧凑，节约占地，投资成本低。
45.甲醛废液在进行石灰-液碱复合缩聚的反应过程中，需要维持在70-80℃的温度中，为了保证加热效果，蛇形管91在相同水平面平行折返，能够扩大蒸汽补入的覆盖范围，同时为了增大蒸汽在混合单元1中的补入量，蒸汽口92包括开设在蛇形管91下半圆管壁上的两排，能够使蒸汽更加充分地与甲醛废液进行混合，改善蒸汽与甲醛废液的传质工况，从而增强加热效果。
46.结合图3-图5，两排蒸汽口92分布在蛇形管91的两侧，且蒸汽口92相对蛇形管91竖向中心的开口角度相同。具体地，蛇形管91包括平行折返的多段，两排蒸汽口92分布在每段蛇形管91竖向中心的左右两侧，蒸汽口92相对蛇形管91竖向中心的开口角度相同，对称分布在蛇形管91的两侧，优先地，蒸汽口92的中心线与蛇形管91竖向中心线之间的夹角α为45
°
，通过该种设置方式，能够保证蒸汽处于倾斜的喷射方向，进一步保证蒸汽与甲醛废液的充分接触。
47.每排蒸汽口92包括沿每段蛇形管91延伸方向间隔布设的多个蒸汽孔，蒸汽孔的延
伸方向与蛇形管91的延伸方向相同，两排蒸汽孔在每段蛇形管91上相对交错。蒸汽口92的孔径为4mm，通过相对交错的蒸汽孔，能够保证蒸汽与废水均匀混合，提高加热效率。
48.本实施例中的蒸汽管道9连接有蒸汽进口12，在蒸汽进口12上连接有电磁阀，混合单元1包括用于检测甲醛废液温度的温度传感器，温度传感器能够实时监测甲醛废液的温度，并将温度信号传送到控制单元，控制单元同时与电磁阀电连接，能够形成温度传感器、控制单元以及电磁阀之间的控制回路，控制单元根据温度信号控制电磁阀的开启，从而控制蒸汽是否补入。
49.澄清单元3包括排泥泵32，排泥泵32与混合单元1之间连接有回流管道。甲醛废液在澄清单元3底部产生沉淀污泥，污泥在底部v型槽收集浓缩，通过排泥口31排出，其中2％～3％含催化剂污泥可经过排泥泵32回流至混合单元1，通过回收催化剂的形式减少石灰乳溶液的补入，进一步减少ca
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浓度。
50.本实施例中的混合单元1主要是调节从进水口11进入的甲醛废液，利用碱加药装置中的碱加药计量泵61投加naoh溶液至混合单元1，调节ph值在11～12范围之间。混合单元1内部设置有混合单元搅拌机13，以对混合单元1中的甲醛废液进行搅拌。从蒸汽进口12通入蒸汽，通过底部的蒸汽管道9对甲醛废水进行加热，将水温维持在70℃-80℃，在混合单元1中的甲醛废液中投加3～5％石灰乳溶液，投加量控制在n(ca(oh)2：hcho)≥0.05，利用反应单元搅拌机21的搅拌下混合均匀，混合时间在0.5-1.0h小时。
51.反应单元2主要是进行石灰-液碱复合缩聚反应，甲醛废液在ph在11～12之间，温度在70℃-80℃之间环境中，并在ca(oh)2作为催化剂的催化条件下，迅速反应生成甲聚糖，使甲醛废液脱毒，反应时间控制在1-1.5小时。
52.澄清单元3主要经过澄清单元中心筒33布水，污泥在底部v型槽收集浓缩，通过排泥口31排出，其中2％～3％含催化剂污泥可经过排泥泵32回流至混合单元1，剩余污泥排至厂区污泥处理装置，上清液经过堰板排入出水单元4。
53.参见图6-图7，排泥口31与排泥管311相连接，排泥管311下半圆上开设两排长条排泥孔312，长条排泥孔312孔中心与排泥管311竖直中心线角度β为45
°
，两排长条排泥孔312在排泥管311上相对交错。长条排泥孔312目的是为了均匀收集沉淀于v型槽底部的污泥，通过排泥管311排出。
54.出水单元4主要是储存甲醛脱毒后的废水，利用排水泵42通过出水口41排出，至污水处理系统。
55.催化剂制备单元5主要是进行熟石灰的溶解，制备3～5％的石灰乳溶液。熟化完成的石灰乳溶液经过石灰乳加药泵8，定量泵送到混合单元1，与甲醛废液完全混合，进行下一步反应。
56.碱加药单元6由碱加药计量泵61和碱加药罐62组成，主要向混合单元1投加naoh溶液，调节溶液ph。
57.酸加药单元7由酸加药计量泵71和酸加药罐72组成，主要是在反应单元2末端根据出水对ph的要求进行回调废水ph。
58.本实用新型中的甲醛废液处理装置经过石灰-液碱复合缩聚反应，不仅保留了formose聚糖反应自身的优点，而且最大限度的降低了废水中的ca
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浓度，这是因为单独的formose聚糖反应是通过增加ca(oh)2的投加量来控制ph，导致废水中ca
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浓度较高，而石
灰-液碱复合缩聚反应不同于单独的formose聚糖反应，此反应是通过添加少量naoh来调节ph，最大限度的减少了ca(oh)2的投加量，从而降低了废水中ca
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浓度。
59.甲醛废液在通过处理装置后可以稳定地将高含甲醛废液(甲醛浓度在3000～5000mg/l)降低至40mg/l以下，去除率可达到99％以上。
60.本实用新型中的甲醛废液处理装置设计简单，功能单元紧凑，节约占地，投资成本低；投加药剂为价格低廉的熟石灰、液碱、盐酸或硫酸，药剂用量小，运行费用低。通过采用撬装一体化结构，便于工厂加工以及运输，缩短工期，可根据实际工程项目水量大小进行合理化设计，增强应用灵活性。
61.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例中的特征可以相互结合。
62.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。