公布日：2023.05.23

申請(qǐng)日：2023.04.24

分類號(hào)：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/02(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N

摘要

本發(fā)明公開了一種有機(jī)廢水的高效氧化處理方法，用于降低有機(jī)廢水的COD，該方法是將待處理有機(jī)廢水均質(zhì)、調(diào)酸后，先加入過氧化物氧化劑，然后預(yù)熱至一定溫度進(jìn)行氣液分離，排出的氣體冷凝后回收或生化處理，氣液分離后的廢水再加熱升溫，輸送至裝載有催化劑的反應(yīng)罐，充分催化氧化排出反應(yīng)罐，降溫后可進(jìn)行生化處理。本發(fā)明的氧化處理方法利用對(duì)有機(jī)廢水先加入氧化劑然后預(yù)熱進(jìn)行氣液分離再催化氧化的工藝，顯著提高了有機(jī)廢水COD的去除率，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)高COD有機(jī)廢水的高效處理，又能有效減少催化氧化階段氧化劑的用量以降低反應(yīng)罐的承壓風(fēng)險(xiǎn)，確保催化氧化反應(yīng)的安全性。

權(quán)利要求書

1.一種有機(jī)廢水的高效氧化處理方法，其特征在于，用于降低有機(jī)廢水的COD，所述氧化處理方法包括以下步驟：a、將待處理有機(jī)廢水均質(zhì)、調(diào)酸后，加入過氧化物氧化劑，然后預(yù)熱至120±5℃進(jìn)行氣液分離；所述調(diào)酸階段有機(jī)廢水的酸性調(diào)節(jié)至pH2.5以下；b、有機(jī)廢水在氣液分離階段，排出的氣體冷卻后回收或進(jìn)行生化處理，分離得到的液體經(jīng)過間壁式加熱，再輸送至裝載有催化劑的反應(yīng)罐，罐內(nèi)反應(yīng)溫度保持在150±10℃、反應(yīng)壓力維持在0.4~0.6MPa，有機(jī)廢水在罐內(nèi)被催化氧化后排出、降溫、進(jìn)行生化處理；對(duì)有機(jī)廢水的氣液分離處理是在頂部設(shè)置可調(diào)節(jié)開度的排氣閥的氣液分離器中進(jìn)行，用于將在預(yù)熱階段因氧化反應(yīng)產(chǎn)生的小分子、低沸點(diǎn)物質(zhì)以及待處理有機(jī)廢水中原始含有的低沸點(diǎn)污染物一同排出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述有機(jī)廢水的高效氧化處理方法，其特征在于：步驟a調(diào)酸階段有機(jī)廢水的酸性調(diào)節(jié)至pH1.0~2.2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述有機(jī)廢水的高效氧化處理方法，其特征在于：步驟a加入的氧化劑選用過氧化氫、過氧乙酸中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述有機(jī)廢水的高效氧化處理方法，其特征在于：步驟a對(duì)廢水的預(yù)熱，以步驟b反應(yīng)罐排出的催化氧化處理后廢水作為熱源，通過熱交換方式加熱待處理有機(jī)廢水。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述有機(jī)廢水的高效氧化處理方法，其特征在于：步驟b反應(yīng)罐內(nèi)選用的催化劑為負(fù)載型非均相催化劑，包括載體以及負(fù)載在載體上的活性組分；所述載體選用活性炭、陶粒、分子篩中的一種；活性成分包括錳、金、鉑、鈦和釕中的至少一種元素或者其化合物。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述有機(jī)廢水的高效氧化處理方法，其特征在于：待處理有機(jī)廢水COD為50000~100000mg/L時(shí)，氧化劑加入量為有機(jī)廢水量的0.75~2%，氧化處理過程COD去除率達(dá)到40%以上；待處理有機(jī)廢水COD為10000~50000mg/L時(shí)，氧化劑加入量不超過有機(jī)廢水量的1%，氧化處理過程COD去除率達(dá)到50%以上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述有機(jī)廢水的高效氧化處理方法，其特征在于：待處理有機(jī)廢水含有沸點(diǎn)低于120℃的污染物。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明開發(fā)出一種有機(jī)廢水的高效氧化處理方法，該方法利用對(duì)加入過氧化物氧化劑的有機(jī)廢水先預(yù)熱后進(jìn)行氣液分離再催化氧化的工藝，顯著提高了有機(jī)廢水中COD的去除率，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)高COD、難降解有機(jī)廢水的高效處理，又能有效減少催化氧化階段氧化劑的用量以降低反應(yīng)罐的承壓風(fēng)險(xiǎn)，確保催化氧化反應(yīng)的安全性，完成對(duì)有機(jī)廢水氧化處理方法的切實(shí)優(yōu)化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的有機(jī)廢水的高效氧化處理方法，用于降低有機(jī)廢水的COD，所述氧化處理方法包括以下步驟：

a、將待處理有機(jī)廢水均質(zhì)、調(diào)酸后，加入過氧化物氧化劑，然后預(yù)熱至120±5℃進(jìn)行氣液分離；所述調(diào)酸階段有機(jī)廢水的酸性調(diào)節(jié)至pH2.5以下；

b、有機(jī)廢水在氣液分離階段，排出的氣體冷卻后回收或進(jìn)行生化處理，分離得到的液體經(jīng)過間壁式加熱升溫后，輸送至裝載有催化劑的反應(yīng)罐，罐內(nèi)反應(yīng)溫度保持在150±10℃、反應(yīng)壓力維持在0.4~0.6MPa，有機(jī)廢水在罐內(nèi)被充分催化氧化后排出、降溫、進(jìn)行生化處理。

本發(fā)明的高效氧化處理方法，針對(duì)有機(jī)廢水的組成特性，形成向有機(jī)廢水先加入過氧化物氧化劑，然后預(yù)熱至120±5℃進(jìn)行氣液分離再催化氧化的處理工藝。在該處理過程，加有氧化劑的有機(jī)廢水在預(yù)熱階段會(huì)發(fā)生初步氧化，使廢水中易被氧化的物質(zhì)發(fā)生分子鏈斷裂，隨后在氣液分離階段將斷裂后的小分子物質(zhì)以及廢水中原始含有的低沸點(diǎn)污染物以氣體形式排出。一方面，小分子、低沸點(diǎn)物質(zhì)對(duì)于廢水COD具有一定貢獻(xiàn)，如丙酮1%含量對(duì)應(yīng)COD為16551mg/L左右、甲醇1%含量對(duì)應(yīng)COD為15000mg/L左右、乙酸乙酯1%含量對(duì)應(yīng)COD為18181mg/L左右，故氣液分離后的廢水COD會(huì)呈現(xiàn)大幅降低；另一方面廢水中的污染物經(jīng)過初步氧化發(fā)生斷鏈或開環(huán)后，能夠顯著提高待處理物質(zhì)在后續(xù)催化氧化階段的氧化效率，使大部分有機(jī)污染物被徹底氧化分解，從而在明顯降低COD的同時(shí)提高廢水的生化性。因此本發(fā)明的處理方法，通過氣液分離將在預(yù)熱初步氧化階段因斷鏈形成的小分子物質(zhì)和原始廢水含有的低沸點(diǎn)污染物一同排出，排出物質(zhì)如滿足直接生化要求可直接輸送至生化池或其它生化裝置進(jìn)行生化處理，也可經(jīng)冷卻后進(jìn)行回收，不產(chǎn)生二次污染；氣液分離后的廢水在初步氧化的基礎(chǔ)上，再輸送至反應(yīng)罐進(jìn)行高溫高壓催化氧化，既可以減少氧化劑用量，又能實(shí)現(xiàn)顯著降低COD、提高生化性的目的，在保證反應(yīng)安全性的同時(shí)完成對(duì)廢水COD的高效去除。最后將催化氧化排出的廢水排入生化池或其它生化裝置進(jìn)行生化處理，即可滿足達(dá)標(biāo)排放要求，克服了現(xiàn)有過氧化物氧化處理方法存在的不足和局限，形成在實(shí)際運(yùn)行過程具有明顯優(yōu)勢(shì)的有機(jī)廢水氧化處理方法，顯著提高了應(yīng)用價(jià)值。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的限定，步驟a調(diào)酸階段有機(jī)廢水的酸性調(diào)節(jié)至pH1.0~2.2，調(diào)酸劑可以使用一元酸、二元酸、三元酸的任何一種或多種組合，且不需限定調(diào)酸劑使用濃度。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的限定，步驟a加入的氧化劑選用過氧化氫、過氧乙酸中的至少一種。一般從運(yùn)行成本和原料采購(gòu)方面考慮，氧化劑常使用濃度約為27.5~50%的雙氧水。

進(jìn)一步限定處理方法中待處理有機(jī)廢水調(diào)酸后pH值的調(diào)控范圍，以及氧化劑選用的物質(zhì)，完善氧化處理方法，提高處理效果，使操作更便捷有效。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的限定，步驟a對(duì)廢水的預(yù)熱，以步驟b反應(yīng)罐排出的催化氧化處理后廢水作為熱源，通過熱交換方式加熱待處理有機(jī)廢水。

為使整個(gè)處理工藝更節(jié)能環(huán)保，對(duì)待處理有機(jī)廢水的預(yù)熱，可以充分利用從反應(yīng)罐排出的催化氧化處理后廢水的熱量，通過熱交換，使待處理有機(jī)廢水升溫至一定溫度，同時(shí)使反應(yīng)罐排出的廢水降溫至50℃左右，如后續(xù)需要，廢水可進(jìn)一步降溫至30℃左右，再排入生化系統(tǒng)進(jìn)行處理，防止反應(yīng)罐排出的廢水因溫度過高對(duì)生化系統(tǒng)造成沖擊。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的限定，步驟b對(duì)有機(jī)廢水的氣液分離處理是在頂部設(shè)置可調(diào)節(jié)開度的排氣閥的氣液分離器中進(jìn)行。

在氣液分離器頂部設(shè)置可調(diào)節(jié)開度大小的排氣閥或其它排氣裝置，利于在自控程序的控制下，根據(jù)溫度、壓力、進(jìn)水流量來調(diào)節(jié)排氣閥門的開度大小，進(jìn)而控制排氣的流量大小，將含有有機(jī)物的蒸汽（包括預(yù)熱階段初步氧化斷裂得到的小分子物質(zhì)以及廢水中含有的低沸點(diǎn)有機(jī)物等）排出系統(tǒng)并合理回收與處理，使進(jìn)入后續(xù)反應(yīng)罐的廢水COD有明顯降低，并助益后續(xù)催化氧化階段對(duì)廢水的處理效果。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的限定，步驟b反應(yīng)罐內(nèi)選用的催化劑為負(fù)載型非均相催化劑，包括載體以及負(fù)載在載體上的活性組分；所述載體選用活性炭、陶粒、分子篩中的一種；活性成分包括錳、金、鉑、鈦和釕中的至少一種元素或者其化合物。

進(jìn)一步限定處理方法中催化氧化階段催化劑選用的物質(zhì)，使氧化處理更行之有效。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的限定，待處理有機(jī)廢水COD為50000~100000mg/L時(shí)，氧化劑（按有效物計(jì)）加入量為有機(jī)廢水量的0.75~2%，氧化處理過程COD去除率達(dá)到40%以上；待處理有機(jī)廢水COD為10000~50000mg/L時(shí)，氧化劑（按有效物計(jì)）加入量不超過有機(jī)廢水量的1%，氧化處理過程COD去除率達(dá)到50%以上。

根據(jù)待處理有機(jī)廢水中污染物的組成情況，得到廢水不同COD范圍的氧化劑推薦使用量，在保證處理效率的前提下，有效減少氧化劑用量，保證反應(yīng)安全性。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的限定，待處理有機(jī)廢水含有沸點(diǎn)低于120℃的污染物。當(dāng)原始廢水中含有低沸點(diǎn)污染物，通過本發(fā)明的處理方法，可以使廢水的COD去除率更高。

綜上所述，本發(fā)明的有機(jī)廢水高效氧化處理方法具有以下優(yōu)勢(shì)：

1、本發(fā)明的氧化處理方法，是在現(xiàn)有過氧化物催化氧化處理廢水工藝的基礎(chǔ)上，通過向有機(jī)廢水先加入氧化劑然后預(yù)熱并增加氣液分離處理工序這一簡(jiǎn)單改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水處理效果的顯著提升，便于對(duì)現(xiàn)有處理設(shè)備的升級(jí)改造。在預(yù)熱階段，廢水發(fā)生初步氧化后增加氣液分離，使高濃度有機(jī)廢水的COD去除率能達(dá)到40%以上；而未加氣液分離處理，COD去除率＜20%，從而大幅提高處理效果和應(yīng)用價(jià)值。

2、本發(fā)明的氧化處理方法，通過預(yù)熱初步氧化后氣液分離，將小分子、低沸點(diǎn)物質(zhì)以氣體方式排出，既可以使氣液分離后廢水的COD顯著降低，也同時(shí)為后續(xù)廢水在反應(yīng)罐的催化氧化處理創(chuàng)造更有利的條件。具體而言，其一氣體提前排出，消除對(duì)反應(yīng)罐的壓力影響；其二提前排出了斷鏈開環(huán)后形成的小分子和原水中存在的低沸點(diǎn)物質(zhì)后，降低了廢水COD，大幅度減少催化氧化階段氧化劑的使用量；其三預(yù)熱階段對(duì)廢水中高沸點(diǎn)有機(jī)物的初步氧化處理，并將其開環(huán)斷鏈形成的小分子低沸點(diǎn)物質(zhì)排出，更利于廢水中剩余的高沸點(diǎn)物質(zhì)在后續(xù)催化氧化反應(yīng)中的徹底氧化。

3、本發(fā)明的氧化處理方法，在催化氧化反應(yīng)罐內(nèi)，過氧化物在催化劑作用下生成的羥基自由基對(duì)初步氧化后的廢水的氧化作用更有效，使用少量氧化劑就可將廢水中的有機(jī)污染物徹底開環(huán)斷裂，分解成二氧化碳、水、或者其它易于生化的小分子物質(zhì)，達(dá)到較好的處理效果，使催化氧化處理階段可以有效減少氧化劑的用量，同時(shí)由于氧化劑用量少，反應(yīng)放熱得到有效控制，從而顯著降低反應(yīng)罐的承壓風(fēng)險(xiǎn)，確保催化氧化反應(yīng)的安全性。

4、本發(fā)明的氧化處理方法，在廢水進(jìn)入催化氧化反應(yīng)罐前，采用間壁式加熱方式對(duì)廢水進(jìn)行再加熱，可以避免蒸汽直接加熱帶來的將蒸汽引入廢水而增加廢水處理量、降低催化氧化反應(yīng)中氧化劑濃度的弊端，提高催化氧化反應(yīng)率。

（發(fā)明人：趙少欣;吳海鷗;楊玉淮）