公布日：2022.03.11
申請(qǐng)日：2022.02.14
分類號(hào)：C02F9/10(2006.01)I;C02F1/72(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種水熱過硫酸鹽催化氧化高效降解廢水有機(jī)物的方法，包括步驟：向廢水中加入過硫酸鹽，攪拌設(shè)定時(shí)長，直至過硫酸鹽溶解；將廢水的pH值調(diào)控到設(shè)定范圍；將加入過硫酸鹽并且經(jīng)過pH值調(diào)節(jié)的廢水先經(jīng)過外部熱源進(jìn)行預(yù)熱活化反應(yīng)；將廢水溫度保持在預(yù)熱溫度設(shè)定時(shí)長；向進(jìn)行預(yù)熱活化反應(yīng)后的廢水中加入水熱催化劑，進(jìn)行催化氧化反應(yīng)。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過熱活化過硫酸鹽快速產(chǎn)生硫酸根自由基，將難降解有機(jī)物進(jìn)行快速的斷鏈處理，再利用熱態(tài)下加快了催化氧化的反應(yīng)速度，同時(shí)在鋁基、碳基、硅基等大比表面積催化劑的作用下的強(qiáng)吸附和催化的有機(jī)結(jié)合，加速了水中有機(jī)物的降解和礦化。
權(quán)利要求書
1.一種水熱過硫酸鹽催化氧化高效降解廢水有機(jī)物的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、向廢水中加入過硫酸鹽，攪拌設(shè)定時(shí)長，直至過硫酸鹽溶解；過硫酸鹽的加藥量M與進(jìn)出水有機(jī)物濃度差∆TOC的比例為（6：1）～（12:1）；步驟2、檢測步驟1所得已加入過硫酸鹽的廢水的pH，檢測已加入過硫酸鹽的廢水中二氧化硅或硅酸根離子的含量、COD值或TOC值、鈣離子含量、鎂離子含量和碳酸根離子含量；調(diào)整已加入過硫酸鹽的廢水的pH值，將廢水的pH值調(diào)控到設(shè)定范圍；調(diào)控廢水的pH值至4～11；步驟3、將加入過硫酸鹽并且經(jīng)過pH調(diào)節(jié)的廢水先經(jīng)過外部熱源進(jìn)行預(yù)熱活化反應(yīng)；將廢水溫度保持在預(yù)熱溫度設(shè)定時(shí)長；外部熱源進(jìn)行預(yù)熱活化反應(yīng)的溫度為60℃～120℃，預(yù)熱活化反應(yīng)的壓力為0.02Mpa～0.2Mpa；將廢水溫度保持在預(yù)熱溫度10～30min；步驟4、向進(jìn)行預(yù)熱活化反應(yīng)后的廢水中加入水熱催化劑，進(jìn)行催化氧化反應(yīng)；水熱催化劑包括鐵、鈷、鎳、錳、銅和銀的金屬氧化物負(fù)載的鋁基催化劑、鋁碳基催化劑、鋁硅基催化劑、碳基催化劑、碳硅基催化劑、陶基催化劑和硅基催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述水熱過硫酸鹽催化氧化高效降解廢水有機(jī)物的方法，其特征在于：步驟2中調(diào)控廢水的pH值至5～10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述水熱過硫酸鹽催化氧化高效降解廢水有機(jī)物的方法，其特征在于：步驟3中外部熱源進(jìn)行預(yù)熱活化反應(yīng)的溫度為65℃～100℃，預(yù)熱活化反應(yīng)的壓力為0.025MPa～0.1MPa；將廢水溫度保持在預(yù)熱溫度10～25min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述水熱過硫酸鹽催化氧化高效降解廢水有機(jī)物的方法，其特征在于：步驟3中外部熱源為熱蒸氣或電加熱器；若選用熱蒸氣作為外部熱源，則熱蒸氣的流量和溫度由預(yù)活化水流量和水溫決定；若選用電加熱器作為外部熱源，則電加熱器的功率取決于預(yù)活化的水流量和水溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述水熱過硫酸鹽催化氧化高效降解廢水有機(jī)物的方法，其特征在于：步驟3中預(yù)熱活化反應(yīng)出水的水溫和壓力由預(yù)活化出口的TOC決定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述水熱過硫酸鹽催化氧化高效降解廢水有機(jī)物的方法，其特征在于：步驟4中催化氧化反應(yīng)的溫度為60℃～120℃，催化氧化反應(yīng)的壓力為0.02Mpa～0.2Mpa；催化氧化反應(yīng)的時(shí)間為30min～90min。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種水熱過硫酸鹽催化氧化高效降解廢水有機(jī)物的方法。
這種水熱過硫酸鹽催化氧化高效降解廢水有機(jī)物的方法，包括以下步驟：
步驟1、向廢水中加入過硫酸鹽，攪拌設(shè)定時(shí)長，直至過硫酸鹽溶解；
步驟2、檢測步驟1所得已加入過硫酸鹽的廢水的pH值，檢測已加入過硫酸鹽的廢水中二氧化硅或硅酸根離子的含量、COD值或TOC值、鈣離子含量、鎂離子含量和碳酸根離子含量；調(diào)整已加入過硫酸鹽的廢水的pH值，將廢水的pH值調(diào)控到設(shè)定范圍；
步驟3、將加入過硫酸鹽并且經(jīng)過pH值調(diào)節(jié)的廢水先經(jīng)過外部熱源進(jìn)行預(yù)熱活化反應(yīng)；將廢水溫度保持在預(yù)熱溫度設(shè)定時(shí)長；熱活化的自由基產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)方程為：
S2O8-2+heat2SO4-
步驟4、向進(jìn)行預(yù)熱活化反應(yīng)后的廢水中加入水熱催化劑，進(jìn)行催化氧化反應(yīng)。
作為優(yōu)選，步驟1中過硫酸鹽的加藥量由廢水中有機(jī)物含量及處理后出水有機(jī)物濃度來確定，有機(jī)物含量用化學(xué)耗氧量COD或總有機(jī)碳TOC來計(jì)算；過硫酸鹽的加藥量M與進(jìn)出水有機(jī)物濃度差∆TOC的比例為（5：1）～（15:1）；對(duì)過硫酸鹽和廢水的混合物攪拌10～25min。
作為優(yōu)選，步驟2中調(diào)控廢水的pH值至4～11。
作為優(yōu)選，步驟1中過硫酸鹽的加藥量M與進(jìn)出水有機(jī)物濃度差∆TOC的比例為（6：1）～（12:1）；步驟2中調(diào)控廢水的pH值至5～10。
作為優(yōu)選，步驟3中外部熱源進(jìn)行預(yù)熱活化反應(yīng)的溫度為60℃～120℃，預(yù)熱活化反應(yīng)的壓力為0.02Mpa～0.2Mpa；將廢水溫度保持在預(yù)熱溫度10～30min。
作為優(yōu)選，步驟3中外部熱源進(jìn)行預(yù)熱活化反應(yīng)的溫度為65℃～100℃，預(yù)熱活化反應(yīng)的壓力為0.025MPa～0.1MPa；將廢水溫度保持在預(yù)熱溫度10～25min。
作為優(yōu)選，步驟3中外部熱源為熱蒸氣或電加熱器；若選用熱蒸氣作為外部熱源，則熱蒸氣的流量和溫度由預(yù)活化水流量和水溫決定；若選用電加熱器作為外部熱源，則電加熱器的功率取決于預(yù)活化的水流量和水溫。
作為優(yōu)選，步驟3中預(yù)熱活化反應(yīng)出水的水溫和壓力由預(yù)活化出口的TOC決定。
作為優(yōu)選，步驟4中水熱催化劑包括鐵、鈷、鎳、錳、銅和銀的金屬氧化物負(fù)載的鋁基催化劑、鋁碳基催化劑、鋁硅基催化劑、碳基催化劑、碳硅基催化劑、陶基催化劑和硅基催化劑；催化劑的填充量根據(jù)進(jìn)水的有機(jī)污染物濃度和期望出水的有機(jī)物含量差、處理流量、停留時(shí)間綜合后確定，也可以根據(jù)實(shí)際水樣進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來確定。
作為優(yōu)選，步驟4中催化氧化反應(yīng)的溫度為60℃～120℃，催化氧化反應(yīng)的壓力為0.02Mpa～0.2Mpa；催化氧化反應(yīng)接觸時(shí)間根據(jù)進(jìn)出水COD去除率、進(jìn)水COD、催化劑的粒徑和填充量、處理流量等綜合考慮確定；催化氧化反應(yīng)的時(shí)間為30min～90min。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的方法用于處理高含鹽量難降解的有機(jī)廢水；本發(fā)明將加入過硫酸鹽的有機(jī)廢水先經(jīng)過很少的外部熱源進(jìn)行熱活化，保持在預(yù)熱溫度，再進(jìn)行硫酸鹽熱催化氧化，可以大幅度提高水中溶解性有機(jī)物的降解效率；
通過熱活化過硫酸鹽快速產(chǎn)生硫酸根自由基，將難降解有機(jī)物進(jìn)行快速的斷鏈處理，再利用熱態(tài)下加快了催化氧化的反應(yīng)速度，同時(shí)在鋁基、碳基、硅基等大比表面積催化劑的作用下的強(qiáng)吸附和催化的有機(jī)結(jié)合，加速了水中有機(jī)物的降解和礦化；
在不同組合條件下，廢水TOC去除率可以達(dá)到50～95%不等；本發(fā)明是一種針對(duì)不同進(jìn)水TOC含量，根據(jù)實(shí)際需要和能耗自由組合反應(yīng)條件，從而使廢水在溫和的反應(yīng)條件下，在較短的時(shí)間內(nèi)就能高效地達(dá)到目標(biāo)去除含量；本方法可在工程中實(shí)施，操控方便。
（發(fā)明人：秦剛?cè)A;劉春紅;高強(qiáng)生;徐顏軍;祁志福;董瑩;卓佐西;蔣書涵;胡晨暉）
