申請日2010.08.05

　　公開(公告)日2011.01.26

　　IPC分類號C02F9/12; C02F1/30; C02F1/72; C02F1/461

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種處理效率高、時間短、能耗小、設(shè)備條件要求不高的利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法，包括如下步驟：一、預(yù)處理：用物理方法將含有有機污染物的廢水中的懸浮物及其它顆粒雜質(zhì)去除;并根據(jù)廢水情況調(diào)節(jié)廢水的pH值到5-9的范圍;二、將預(yù)處理后的廢水輸入到內(nèi)部裝有吸磁復(fù)合材料的微波反應(yīng)器內(nèi)，廢水與吸磁復(fù)合材料發(fā)生內(nèi)電解反應(yīng)，由微波反應(yīng)器中的微波發(fā)生器對吸磁復(fù)合材料進行微波處理;對吸磁復(fù)合材料進行微波處理可以促使廢水與吸磁復(fù)合材料更好地發(fā)生內(nèi)電解反應(yīng);三、后處理：對經(jīng)過微波反應(yīng)器處理后的廢水采用物化的方法進一步處理，并可根據(jù)廢水處理的要求，再進行后續(xù)生化處理。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法，其特征在于：包括如下步驟：一、預(yù)處理：用物理方法將含有有機污染物的廢水中的懸浮物及其它顆粒雜質(zhì)去除;并根據(jù)廢水情況調(diào)節(jié)廢水的pH值到5-9的范圍;二、將預(yù)處理后的廢水輸入到內(nèi)部裝有吸磁復(fù)合材料的微波反應(yīng)器內(nèi)，廢水與吸磁復(fù)合材料發(fā)生內(nèi)電解反應(yīng)，由微波反應(yīng)器中的微波發(fā)生器對吸磁復(fù)合材料進行微波處理;對吸磁復(fù)合材料進行微波處理可以促使廢水與吸磁復(fù)合材料更好地發(fā)生內(nèi)電解反應(yīng);三、后處理：對經(jīng)過微波反應(yīng)器處理后的廢水采用物化的方法進一步處理，并可根據(jù)廢水處理的要求，再進行后續(xù)生化處理。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法，其特征在于：所述的吸磁復(fù)合材料可再生，經(jīng)過一段時間的廢水處理，吸磁復(fù)合材料的吸附及電解能力有所下降，此時，在不通入廢水的情況下開啟微波發(fā)生器，使其處于一個高溫缺氧狀態(tài)，使吸附在吸磁復(fù)合材料上的有機物一部分氧化成為二氧化碳和水蒸氣排出，另一部分碳化，形成類似活性炭的物質(zhì)，使吸磁復(fù)合材料恢復(fù)對廢水的處理功能，實現(xiàn)對吸磁復(fù)合材料的再生。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法，其特征在于：所述的吸磁復(fù)合材料再生時，可根據(jù)吸磁復(fù)合材料的損耗及吸附能力情況，再加入一定量的活性碳或硅藻土，單質(zhì)鐵、鐵氧體或稀土金屬，通入惰性氣體，進行吸磁復(fù)合材料的二次再生。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法，其特征在于：所述的惰性氣體為氮氣。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法，其特征在于：所述的微波發(fā)生器連續(xù)可調(diào)，其頻率為2.45GHz，功率為輻射功率為0.5KW至5KW，在對所述的吸磁復(fù)合材料進行再生時，微波發(fā)生器的輻射時間為30秒至10分鐘，使吸磁復(fù)合材料的溫度達到150℃至1050℃。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法，其特征在于：所述的物理方法為：沉降、過濾或氣浮，控制廢水中的懸浮物及其它顆粒雜質(zhì)的懸浮濃度，使其小于70mg/l。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法，其特征在于：所述的廢水與吸磁復(fù)合材料發(fā)生內(nèi)電解反應(yīng)時，廢水在微波反應(yīng)器內(nèi)的停留時間為30秒至50分鐘。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法，其特征在于：所述的微波反應(yīng)器結(jié)構(gòu)包括：微波發(fā)生器，設(shè)置在設(shè)置微波發(fā)生器內(nèi)的管道，分別設(shè)置在管道兩端的進水口和出水口，吸磁復(fù)合材料設(shè)置在管道內(nèi);所述的管道是由透波材料制成，所述的透波材料可以是聚苯乙烯、聚四氟乙烯、石英、玻璃或陶瓷等材料，所述的微波發(fā)生器的外殼體是由具有磁屏蔽性能的鋼化材料制成。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法，其特征在于：所述的吸磁復(fù)合材料是由吸附性能良好的活性碳或硅藻土與單質(zhì)鐵、鐵氧體或稀土金屬制成，吸磁復(fù)合材料的形狀為：顆粒體、纖維體或圓柱形的過濾棒。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法，其特征在于：所述的吸磁復(fù)合材料的形狀為：顆粒體，顆粒體的粒徑范圍為1.0～4.0mm。

　　說明書

　　利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種廢水處理中的高級氧化技術(shù)，尤其涉及一種利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法。

　　背景技術(shù)

　　隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，會有有大量有毒有害、生物難以降解的污染物廢水排入環(huán)境，造成嚴重的環(huán)境污染，而常規(guī)的水處理方法，如物理化學(xué)法和生物處理方法，對于化工、印染、醫(yī)藥、染料顏料等難降解、可生化性差、排放值(COD)值高、色度高的廢水，采用傳統(tǒng)的生化處理方法已經(jīng)不能滿足處理要求，這類廢水一旦進入到環(huán)境系統(tǒng)中將會造成極其嚴重的后果，往往會引起環(huán)境系統(tǒng)不可逆的損害。 因此，高級氧化技術(shù)這類污染物的處理方法受到國內(nèi)外環(huán)境工程界的高度重視，所以研發(fā)高效新型的處理技術(shù)已成為水處理領(lǐng)域的熱點之一，也是難點之一。高級化學(xué)氧化技術(shù)，是對傳統(tǒng)水處理技術(shù)中的經(jīng)典化學(xué)氧化法在改革的基礎(chǔ)上應(yīng)運而生的一種新技術(shù)方法，它由Glaze W.H.等人于1987年提出。高級氧化技術(shù)(Advanced Oxidation Processes，簡稱AOPs，或Advanced Oxidation Technologies，簡稱AOTs)，是指通過化學(xué)或物理化學(xué)的方法，使污水中的污染物直接礦化為CO2和H2O及其它無機物，或?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)化為低毒、易生物降解的小分子物質(zhì)。AOPs通常被認為是利用其過程中產(chǎn)生的化學(xué)活性極強的羥基自由基(OH)將污染物氧化的，由于這一技術(shù)具有高效、徹底、適用范圍廣、無二次污染等優(yōu)點而備受關(guān)注。目前，高級氧化技術(shù)主要包括化學(xué)氧化、光催化氧化、濕式氧化、超臨界水氧化及其聯(lián)用技術(shù)等。但與傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比，還存在反應(yīng)條件要求較高、處理成本偏高等問題。隨著污染排放標準的日益嚴格，人們在不斷地努力探索、研究，通過優(yōu)化工藝參數(shù)、提高處理效率、降低成本，使高級氧化技術(shù)在水處理領(lǐng)域會的應(yīng)用前景越來越廣泛。

　　內(nèi)電解法是70年代初開始隨著鐵在廢水處理中的應(yīng)用而逐漸發(fā)展起來的一種廢水處理方法，基本原理是利用鐵屑中的鐵和碳組分分別構(gòu)成微小原電池的正極和負極，以污水為電解質(zhì)溶液，發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，形成原電池。在反應(yīng)中，鐵和碳構(gòu)成了完整的回路，在它的表面上，電流在成千上萬細小的微電池內(nèi)流動。在內(nèi)電解過程中，電極反應(yīng)生成H、新生態(tài)的Fe以及氫氧化鐵等具有較高化學(xué)活性的產(chǎn)物，與污水中許多污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使大分子物質(zhì)分解為二氧化碳和水，或小分子的中間體;使某些難生化降解的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成容易生化處理的物質(zhì)，提高污水的可生化性。同時，在原電池周圍電場的作用下，污水中帶電膠粒和雜質(zhì)通過靜電引力和表面能的作用附集、凝聚。因此，內(nèi)電解法是集電化學(xué)吸附、絮凝-氧化還原反應(yīng)等于一體的綜合方法。鑄鐵是由純鐵和碳化鐵及一些雜質(zhì)制成的合金，碳化鐵和雜質(zhì)以極小的顆粒分散在鑄鐵內(nèi)，當鑄鐵浸入電解質(zhì)溶液時，構(gòu)成了無數(shù)個腐蝕微電池，在微電池中，純鐵為陽極，碳化鐵為陰極，當體系中有活性碳等宏觀陰極材料存在時，又可以制成宏觀腐蝕電池.基本電極反應(yīng)如下：

　　陽極 Fe FeO+2e

　　陰極 2H++2e→2H→H2 酸性介質(zhì)

　　O2+2H2O+4e→4OH- 堿性介質(zhì)

　　電極反應(yīng)生成的新生態(tài)Fe2+及進一步氧化生成的Fe和它們的水合物具有較強的吸附-絮凝活性，吸附廢水中微小顆粒、金屬粒子及有機分子，而絮凝沉降下來，使水體凈化.在中性或偏酸性的介質(zhì)中，鑄鐵電極本身及電極反應(yīng)所產(chǎn)生的新生態(tài)H、Fe2+等能與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，降低其毒性。

　　微波的主要特點是它的似光性、穿透性和非電離性。似光性指它與頻率較低的無線電波相比，更能像光線一樣地傳播和集中;穿透性指它與紅外線相比，照射介質(zhì)時更易深入物質(zhì)內(nèi)部;非電離性指它的量子能量還不夠大，與物質(zhì)相互作用時雖能改變其運動狀態(tài)，但還不足以改變物質(zhì)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或分子間的鍵。微波的這些特點，使它有著廣泛的應(yīng)用，最重要的應(yīng)用是雷達和通信，此外，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)以及人民生活等方面都有廣泛的應(yīng)用。在廢水處理方面的研究，近年來又有了新的進展，特別是殺菌、加熱、與其它氧化技術(shù)(如：芬頓氧化、活性碳、光催化氧化等)聯(lián)用處理廢水，有了新的進展，但目前工業(yè)化的技術(shù)應(yīng)用，還不多見，尤其微波與內(nèi)電解的聯(lián)用技術(shù)，還沒有工業(yè)化的應(yīng)有及相關(guān)文獻報道。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種處理效率高、時間短、能耗小、設(shè)備條件要求不高的利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法。

　　為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法，包括如下步驟：一、預(yù)處理：用物理方法將含有有機污染物的廢水中的懸浮物及其它顆粒雜質(zhì)去除;并根據(jù)廢水情況調(diào)節(jié)廢水的pH值到5-9的范圍;二、將預(yù)處理后的廢水輸入到內(nèi)部裝有吸磁復(fù)合材料的微波反應(yīng)器內(nèi)，廢水與吸磁復(fù)合材料發(fā)生內(nèi)電解反應(yīng)，由微波反應(yīng)器中的微波發(fā)生器對吸磁復(fù)合材料進行微波處理;對吸磁復(fù)合材料進行微波處理可以促使廢水與吸磁復(fù)合材料更好地發(fā)生內(nèi)電解反應(yīng);三、后處理：對經(jīng)過微波反應(yīng)器處理后的廢水采用物化的方法進一步處理，并可根據(jù)廢水處理的要求，再進行后續(xù)生化處理。

　　為了更好地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述的吸磁復(fù)合材料可再生，經(jīng)過一段時間的廢水處理，吸磁復(fù)合材料的吸附及電解能力有所下降，此時，在不通入廢水的情況下開啟微波發(fā)生器，使其處于一個高溫缺氧狀態(tài)，使吸附在吸磁復(fù)合材料上的有機物一部分氧化成為二氧化碳和水蒸氣排出，另一部分碳化，形成類似活性炭的物質(zhì)，使吸磁復(fù)合材料恢復(fù)對廢水的處理功能，實現(xiàn)對吸磁復(fù)合材料的再生。

　　為了更好地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述的吸磁復(fù)合材料再生時，可根據(jù)吸磁復(fù)合材料的損耗及吸附能力情況，再加入一定量的活性碳或硅藻土，單質(zhì)鐵、鐵氧體或稀土金屬，通入惰性氣體，進行吸磁復(fù)合材料的二次再生。

　　為了更好地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述的惰性氣體為氮氣。

　　為了更好地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述的微波發(fā)生器連續(xù)可調(diào)，其頻率為2.45GHz，功率為輻射功率為0.5KW至5KW，在對所述的吸磁復(fù)合材料進行再生時，微波發(fā)生器的輻射時間為30秒至10分鐘，使吸磁復(fù)合材料的溫度達到150℃至1050℃。

　　為了更好地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述的物理方法為：沉降、過濾或氣浮，控制廢水中的懸浮物及其它顆粒雜質(zhì)的懸浮濃度，使其小于70mg/l。

　　為了更好地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述的廢水與吸磁復(fù)合材料發(fā)生內(nèi)電解反應(yīng)時，廢水在微波反應(yīng)器內(nèi)的停留時間為30秒至50分鐘。

　　為了更好地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述的微波反應(yīng)器結(jié)構(gòu)包括：微波發(fā)生器，設(shè)置在設(shè)置微波發(fā)生器內(nèi)的管道，分別設(shè)置在管道兩端的進水口和出水口，吸磁復(fù)合材料設(shè)置在管道內(nèi);所述的管道是由透波材料制成，所述的透波材料可以是聚苯乙烯、聚四氟乙烯、石英、玻璃或陶瓷等材料，所述的微波發(fā)生器的外殼體是由具有磁屏蔽性能的鋼化材料制成。

　　為了更好地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述的吸磁復(fù)合材料是由吸附性能良好的活性碳或硅藻土與單質(zhì)鐵、鐵氧體或稀土金屬制成，吸磁復(fù)合材料的形狀為：顆粒體、纖維體或圓柱形的過濾棒。

　　為了更好地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述的吸磁復(fù)合材料的形狀為：顆粒體，顆粒體的粒徑范圍為1.0～4.0mm。

　　本發(fā)明的優(yōu)點是：上述利用微波和內(nèi)電解的協(xié)同作用降解廢水中有機污染物的方法是一種處理效率高、時間短、能耗小、設(shè)備條件要求不高的廢水高級氧化處理方法，該方法將微波作用和內(nèi)電解作用及復(fù)合吸磁材料的吸附作用有機結(jié)合，適用范圍廣，可對幾乎所有含機污染物的廢水進行處理，對廢水的酸堿性沒有特定的要求，能在中性條件下有良好的處理效果，特別是對化工、醫(yī)藥、印染等行業(yè)產(chǎn)生的廢水有特殊的凈化、消減效果，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，便于操作和管理。