申請日2013.09.29

　　公開(公告)日2014.04.09

　　IPC分類號C02F1/78; C02F9/04

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種串聯(lián)催化氧化處理工業(yè)有機廢水工藝，屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的串聯(lián)催化氧化處理工業(yè)有機廢水工藝，是對預(yù)處理后的工業(yè)有機廢水采用催化臭氧化和催化雙氧水化的串聯(lián)與協(xié)同的方式，實現(xiàn)了氧化劑間的協(xié)同和對復(fù)雜有機污染物的快速處理。第一個催化氧化過程中，由臭氧催化氧化生成大量羥基自由基，對廢水中的有機物進行氧化分解;余下的臭氧與剩余的有機污染物進入第二個雙氧水催化分解過程，降解有機污染物并活化了雙氧水與臭氧的降解作用，達到快速降解有機污染物的目的。本發(fā)明不僅提高了處理難降解有機污染物的處理能力，而且提高了氧化劑的利用效率，可以有效降低運行成本。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種串聯(lián)催化氧化處理工業(yè)有機廢水工藝，它包括一種對工業(yè)有機廢水進行預(yù)處理和催化氧化處理方法;其特征在于：對經(jīng)預(yù)處理過程后的有機廢水采用的催化氧化處理方式分為一級催化氧化與二級協(xié)同催化氧化，所述一級催化氧化指工業(yè)有機廢水進入第一級催化氧化池體，池體中按質(zhì)量比水：一級催化劑=1000:1放置催化劑，進水完成后加入臭氧，臭氧加入量為100～800g/T·h，反應(yīng)時間為30分鐘，池內(nèi)廢水第一級催化氧化內(nèi)循環(huán)，循環(huán)過程持續(xù)40分鐘，使廢水與催化進充分接觸反應(yīng)，第一級催化氧化反應(yīng)結(jié)束。

　　2.所述二級協(xié)同催化氧化是指經(jīng)一級催化反應(yīng)后的工業(yè)有機廢水從第一級反應(yīng)池排至第二級循環(huán)池，池體中按質(zhì)量比水：二級催化劑=1100:1放置催化劑，并將未反應(yīng)的臭氧收集，曝氣入第二級催化氧化池體，泵入濃度為20%雙氧水100～700g/T·h，停留處理30分鐘，期間進行內(nèi)循環(huán)，循環(huán)過程持續(xù)30分鐘，第二級催化氧化反應(yīng)結(jié)束。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)催化氧化處理工業(yè)有機廢水工藝，其特征在于，所述一級催化劑為以活性炭為載體，表面復(fù)合含錳金屬離子，復(fù)合量為3g/kg。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)催化氧化處理工業(yè)有機廢水工藝，其特征在于，所述二級催化劑為以活性炭為載體，表面復(fù)合含鐵金屬離子，復(fù)合量為5g/kg。

　　說明書

　　一種串聯(lián)催化氧化脫色降解工業(yè)有機廢水工藝

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種串聯(lián)催化氧化脫色降解工業(yè)有機廢水工藝，屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　工業(yè)園區(qū)的廢水是較難處理的廢水，其來源成分復(fù)雜，其中的有機污染物常為難生物降解有機物，處理難度大。這部分的COD 常大于2000mg/L，帶有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，性質(zhì)穩(wěn)定的有機污染物占有比例較大，因此增加了處理的難度。目前，工業(yè)園區(qū)廢水采用單一氧化劑處理方法：H2O2的催化氧化法或者O3催化氧化法，將廢水中的有機物氧化分解為小分子有機物或CO2和H2O，從而去除廢水中的有機污染物。傳統(tǒng)的化學(xué)氧化法僅靠氧化劑的氧化能力往往不能達到理想的氧化效果，所以使用一些輔助手段以提高氧化效率。出現(xiàn)了UV/O3、UV/H2O2、Fenton法等催化氧化法，改進了化學(xué)氧化法的處理效率。同時也出現(xiàn)了其它處理辦法如濕式催化氧化等方法，如1958年F.J.Zimmermann提出的濕式氧化技術(shù)(WAO)是以空氣或純氧作氧化劑，在高溫(150～350℃)、高壓(0.5MPa～28MPa)條件下，將廢水中的難降解有機物氧化分解為小分子有機物或CO2和H2O。由于在WAO技術(shù)中使用了較高的溫度與壓力，因此給設(shè)備的制造、運行操作都帶來了相當(dāng)大的困難。高溫高壓的運行條件一直是這種技術(shù)不能推廣的主要原因。1894年Fenton發(fā)現(xiàn)二價鐵和雙氧水混合后會產(chǎn)生羥基自由基(-OH)，.OH因其具有極高的氧化電位(2.8V)，其氧化能力極強，與大多數(shù)有機污染物都可以發(fā)生快速的鏈式反應(yīng)，無選擇性地把有害物質(zhì)氧化成CO2、H2O或礦物鹽，無二次污染。Fenton試劑解決了催化氧化技術(shù)在常溫常壓下使用的問題。顯著提高處理效率。20世紀80年代后，臭氧及雙氧水的催化水處理技術(shù)在工業(yè)廢水中的應(yīng)用逐漸成為工業(yè)廢水提高可生化性、有效降低污染濃度的主要方法。在使用的過程中，單純利用催化劑催化氧化處理復(fù)雜有機污染物時會因為氧化劑對不同有機污染物的處理活性不同，導(dǎo)致處理種類受限等問題。工業(yè)有機廢水，特別是工業(yè)園區(qū)的有機廢水，其來源成分復(fù)雜，其中的有機污染物常為難生物降解有機物，處理難度大，是難降解有機廢水。這部分的COD常大于2000mg/L，帶有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，性質(zhì)穩(wěn)定的有機污染物占有比例較大，因此增加了處理的難度。

　　所以，將多種氧化方法聯(lián)用進行處理的方法逐漸在工業(yè)實際應(yīng)用中得到了應(yīng)用，如在前期加入FeSO4，脫色沉淀，然后再進行氧化劑氧化的工藝，但是對于考慮不同氧化劑之間的協(xié)同作用，提高氧化劑利用率，提高處理效果的工藝，還沒有見到報道。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對上述存在問題，本發(fā)明的目的在于提供一種串聯(lián)催化氧化脫色降解工業(yè)有機廢水工藝，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：一種串聯(lián)催化氧化處理工業(yè)有機廢水工藝，對經(jīng)預(yù)處理過程后的有機廢水采用的催化氧化處理方式為一級催化氧化與二級協(xié)同催化氧化，所述一級催化氧化指工業(yè)有機廢水進入第一級催化氧化池體，池體中按質(zhì)量比水：一級催化劑=1000:1放置催化劑，進水完成后加入臭氧，臭氧加入量為100～800g/T·h，反應(yīng)時間為30分鐘，池內(nèi)廢水第一級催化氧化內(nèi)循環(huán)，循環(huán)過程持續(xù)40分鐘，使廢水與催化進充分接觸反應(yīng)，第一級催化氧化反應(yīng)結(jié)束;

　　所述二級協(xié)同催化氧化是指經(jīng)一級催化反應(yīng)后的工業(yè)有機廢水從第一級反應(yīng)池排至第二級循環(huán)池，在該池體中按質(zhì)量比水：二級催化劑=1100:1放置催化劑，并將未反應(yīng)的臭氧收集，曝氣入第二級催化氧化池體，泵入濃度為20%雙氧水100～700g/T·h，停留處理30分鐘，期間進行內(nèi)循環(huán)，循環(huán)過程持續(xù)30分鐘，第二級催化氧化反應(yīng)結(jié)束。

　　所述一級催化劑為以活性炭為載體，表面復(fù)合含錳金屬離子，復(fù)合量為3g/kg。

　　所述二級催化劑為以活性炭為載體，表面復(fù)合含鐵金屬離子，復(fù)合量為5g/kg。

　　所述催化劑，其制備方法采用浸漬法，其步驟是：首先配制含有相應(yīng)濃度金屬離子成分的鹽溶液，將活性炭放入鹽溶液中浸漬一段時間，之后將溶液蒸發(fā)干燥、焙燒即得成品催化劑。

　　由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明的串聯(lián)催化氧化處理工業(yè)有機廢水工藝，采用催化臭氧化和催化雙氧水化的串聯(lián)與協(xié)同的方式，將多種氧化劑催化方法串聯(lián)，實現(xiàn)了氧化劑間的協(xié)同，所述串聯(lián)催化氧化工藝是在常溫、常壓條件下，第一催化劑在第一個催化氧化過程中為臭氧催化氧化過程：使用固定化催化劑催化分解臭氧，生成大量羥基自由基(OH)，利用·OH氧化還原電位和親電性打斷有機污染物分子結(jié)構(gòu)中的生色基團，使水中的帶色有機污染物快速脫色，并且使廢水中高分子氧化物的a位C-H鍵、β-C鍵、γ-C鍵、C-C斷裂成為低分子化合物，從而對廢水中的有機物進行氧化分解，快速降解有機物COD。余下的臭氧與剩余的有機污染物進入第二個催化分解過程。在此過程中，采用第二催化劑催化分解雙氧水，產(chǎn)生羥基自由基降解氧化剩余有機污染物，由于進入該過程中的臭氧與雙氧水發(fā)生鏈式反應(yīng)，產(chǎn)生更多的自由基，強化了雙氧水與臭氧的降解作用，增強了協(xié)同效應(yīng)，達到快速降解有機污染物的目的。

　　本發(fā)明所述串聯(lián)催化氧化處理工業(yè)有機廢水工藝，不僅提高了理難降解有機污染物的處理效率，而且提高了氧化劑的利用率;可以有效降低運行成本，擴展工藝的應(yīng)用領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有工業(yè)有機廢水單一采用雙氧水或者臭氧的催化氧化處理法受廢水種類限制、運行成本高、操作運行復(fù)雜的問題。本發(fā)明應(yīng)用在同等運行條件下，可以大幅度提高工業(yè)有機廢水處理效率，降低設(shè)備投資成本與運行成本，使之適用于更廣泛的工業(yè)有機廢水，如造紙廢水、紡織印染廢水或農(nóng)藥廢水等種類的處理。