公布日：2023.12.29
申請日：2023.11.07
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/20(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，屬于火炸藥廢水資源化利用領(lǐng)域。本發(fā)明包括調(diào)節(jié)池、催化濕式空氣氧化裝置CWAO、中間水槽、膜吸收裝置、硫酸銨收集槽、出水槽、生化系統(tǒng)、蒸發(fā)裝置和泵。將TATB生產(chǎn)廢水自流入調(diào)節(jié)池，均質(zhì)均量后，用泵提升入沉淀槽，去除懸浮物后，用泵提升入催化濕式空氣氧化裝置CWAO。在高溫高壓條件下，在催化劑的催化下，廢水中甲苯和苯胺類有機(jī)物被降解，得到含有微量溶劑的高氨氮廢水，催化濕式空氣氧化裝置CWAO出水流入中間水槽，中間水槽出水用泵通過管道送入膜吸收裝置。利用氣相膜分離和硫酸吸收將氨氮與廢水分離，得到飽和硫酸銨溶液和B/C≥0.25的廢水，可達(dá)標(biāo)排放。
權(quán)利要求書
1.一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，其特征在于：包括調(diào)節(jié)池、催化濕式空氣氧化裝置CWAO、中間水槽、膜吸收裝置、硫酸銨收集槽、出水槽、生化系統(tǒng)、蒸發(fā)裝置和泵；將TATB生產(chǎn)廢水自流入調(diào)節(jié)池，均質(zhì)均量后，用泵提升入沉淀槽，去除懸浮物后，用泵提升入催化濕式空氣氧化裝置CWAO；在高溫高壓條件下，在催化劑的催化下，廢水中甲苯和苯胺類有機(jī)物被降解，得到含有微量溶劑的高氨氮廢水，催化濕式空氣氧化裝置CWAO出水流入中間水槽，中間水槽出水用泵通過管道送入膜吸收裝置；利用氣相膜分離和硫酸吸收將氨氮與廢水分離，得到飽和硫酸銨溶液和B/C≥0.25的廢水。
2.如權(quán)利要求1所述的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，其特征在于：針對TATB生產(chǎn)廢水，催化濕式空氣氧化裝置CWAO采用催化濕式空氣氧化鈣鈦礦型自再生催化劑進(jìn)行催化；高效鈣鈦礦型催化劑具有多功能位點，采用如下三種措施提高CWAO降解有機(jī)物的反應(yīng)速率及催化劑的穩(wěn)定性：a.引入高價態(tài)且離子半徑較大的離子來減少無機(jī)鹽對活性原子的毒化，通過空間位阻效應(yīng)有效保護(hù)活性原子，提高羥基自由基的產(chǎn)率，提高有機(jī)污染物分子的降解效率；b.通過調(diào)控引入的惰性離子和活性離子的比例來調(diào)控活性離子的氧化還原電勢，提高TOC的去除率；c.通過活性組分原位脫溶實現(xiàn)活性金屬納米粒子在催化劑表面的高分散性、限域性以提高電子轉(zhuǎn)移能力及催化劑穩(wěn)定性；所述限域性指不易團(tuán)聚、流失。
3.如權(quán)利要求2所述的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，其特征在于：鈣鈦礦型自再生催化劑為CaMO3型鈣鈦礦，M為Mn、Fe、Co、Ni、Ti、Zr、Ru、Pt、Pd中的兩種及以上。
4.如權(quán)利要求3所述的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，其特征在于：CaMO3型鈣鈦礦自再生催化劑為CaFexRuyZr1-x-yO3-δ系列。
5.如權(quán)利要求4所述的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，其特征在于：CaFexRuyZr1-x-yO3-δ系列鈣鈦礦型自再生催化劑采用共沉淀法制備，x＝0.01～0.1、y＝0.001～0.1。
6.如權(quán)利要求5所述的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，其特征在于：CaFe0.05Ru0.05Zr0.9O3-δ催化劑對甲苯、苯胺混合廢水的COD去除率為80％以上、甲苯去除率99％以上。
7.如權(quán)利要求6所述的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，其特征在于：CaFe0.05Ru0.05Zr0.9O3-δ催化劑，經(jīng)過1000h長周期運行，催化劑失活率＜0.01％。
8.如權(quán)利要求7所述的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，其特征在于：CaFe0.05Ru0.05Zr0.9O3-δ催化劑對甲苯、苯胺混合廢水的COD去除率為80％以上、甲苯去除率99％以上。
9.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，其特征在于：將TATB生產(chǎn)廢水自流入調(diào)節(jié)池，均質(zhì)均量后，用泵提升入沉淀槽，去除懸浮物后，用泵提升入催化濕式空氣氧化裝置(CWAO)，CWAO裝置由儲送單元、換熱單元、反應(yīng)單元和氣液分離單元組成；在高溫高壓條件下，在催化劑的催化下，以空氣為氧化劑，將甲苯及苯胺類物質(zhì)氧化分解為無機(jī)物或小分子有機(jī)物，得到含有微量溶劑的高氨氮廢水，CWAO出水自流入中間水槽，中間水槽出水用泵通過管道送入膜吸收裝置，膜吸收裝置由膜吸收系統(tǒng)主要由PTFE中空纖維膜組件、加堿系統(tǒng)、酸循環(huán)系統(tǒng)、銨鹽處置系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)組成，膜腔內(nèi)為CWAO出水，膜外側(cè)為H2SO4吸收液，通過調(diào)節(jié)廢水pH，使廢水中的離子態(tài)NH4+轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)揮發(fā)性NH3；在膜內(nèi)外側(cè)NH3濃度差的推動下，廢水中的NH3在廢水—微孔膜界面揮發(fā)；氣態(tài)的NH3沿膜微孔向膜另一側(cè)擴(kuò)散，在吸收液—微孔膜界面上被H2SO4溶液吸收，快速反應(yīng)生成不揮發(fā)的硫酸銨而被回收，硫酸銨溶液飽和后排入硫酸銨儲槽，得到飽和硫酸銨和B/C≥0.25的廢水；飽和硫酸銨進(jìn)入蒸發(fā)裝置，經(jīng)蒸發(fā)后得到固體硫酸銨，廢水經(jīng)后續(xù)生化處理后達(dá)標(biāo)排放。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置；通過該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)TATB生產(chǎn)廢水的高濃度氨氮有效回收利用及廢水處理，能夠得到飽和硫酸銨溶液，外排廢水B/C≥0.25，飽和硫酸銨溶液經(jīng)蒸發(fā)處理后可得到硫酸銨固體，外排廢水經(jīng)生化處理后，可達(dá)標(biāo)排放。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)問題實現(xiàn)的。
本發(fā)明公開的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，包括調(diào)節(jié)池、催化濕式空氣氧化裝置CWAO、中間水槽、膜吸收裝置、硫酸銨收集槽、出水槽、生化系統(tǒng)、蒸發(fā)裝置和泵。
將TATB生產(chǎn)廢水自流入調(diào)節(jié)池，均質(zhì)均量后，用泵提升入沉淀槽，去除懸浮物后，用泵提升入催化濕式空氣氧化裝置CWAO。在高溫高壓條件下，在催化劑的催化下，廢水中甲苯和苯胺類有機(jī)物被降解，得到含有微量溶劑的高氨氮廢水，催化濕式空氣氧化裝置CWAO出水流入中間水槽，中間水槽出水用泵通過管道送入膜吸收裝置。利用氣相膜分離和硫酸吸收將氨氮與廢水分離，得到飽和硫酸銨溶液和B/C≥0.25的廢水。
進(jìn)一步的，針對TATB生產(chǎn)廢水，催化濕式空氣氧化裝置CWAO采用催化濕式空氣氧化鈣鈦礦型自再生催化劑進(jìn)行催化。高效鈣鈦礦型催化劑具有多功能位點，采用如下三種措施提高CWAO降解有機(jī)物的反應(yīng)速率及催化劑的穩(wěn)定性：a.引入高價態(tài)且離子半徑較大的離子來減少無機(jī)鹽對活性原子的毒化，通過空間位阻效應(yīng)有效保護(hù)了活性原子，提高羥基自由基的產(chǎn)率，提高有機(jī)污染物分子的降解效率；b.通過調(diào)控引入的惰性離子和活性離子的比例來調(diào)控活性離子的氧化還原電勢，提高TOC的去除率；c.通過活性組分原位脫溶實現(xiàn)活性金屬納米粒子在催化劑表面的高分散性、限域性(不易團(tuán)聚、流失)以提高電子轉(zhuǎn)移能力及催化劑穩(wěn)定性。所述限域性指不易團(tuán)聚、流失。
作為優(yōu)選，鈣鈦礦型自再生催化劑為CaMO3型鈣鈦礦，M為Mn、Fe、Co、Ni、Ti、Zr、Ru、Pt、Pd中的兩種及以上。
作為進(jìn)一步優(yōu)選，CaMO3型鈣鈦礦自再生催化劑優(yōu)選為CaFexRuyZr1-x-yO3-δ系列。
作為優(yōu)選，CaFexRuyZr1-x-yO3-δ系列鈣鈦礦型自再生催化劑采用共沉淀法制備，優(yōu)選x＝0.01～0.1、y＝0.001～0.1。
CaFe0.05Ru0.05Zr0.9O3-δ催化劑對甲苯、苯胺混合廢水的COD去除率為80％以上、甲苯去除率99％以上；催化劑穩(wěn)定性很好，經(jīng)過1000h長周期運行，催化劑失活率＜0.01％。
本發(fā)明公開的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置的工作方法為：將TATB生產(chǎn)廢水自流入調(diào)節(jié)池，均質(zhì)均量后，用泵提升入沉淀槽，去除懸浮物后，用泵提升入催化濕式空氣氧化裝置(CWAO)，CWAO裝置由儲送單元、換熱單元、反應(yīng)單元和氣液分離單元組成。在高溫高壓條件下，在催化劑的催化下，以空氣為氧化劑，將甲苯及苯胺類物質(zhì)氧化分解為無機(jī)物或小分子有機(jī)物，得到含有微量溶劑的高氨氮廢水，CWAO出水自流入中間水槽，中間水槽出水用泵通過管道送入膜吸收裝置，膜吸收裝置由膜吸收系統(tǒng)主要由PTFE中空纖維膜組件、加堿系統(tǒng)、酸循環(huán)系統(tǒng)、銨鹽處置系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)組成，膜腔內(nèi)為CWAO出水，膜外側(cè)為H2SO4吸收液，通過調(diào)節(jié)廢水pH，使廢水中的離子態(tài)NH4+轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)揮發(fā)性NH3。在膜內(nèi)外側(cè)NH3濃度差的推動下，廢水中的NH3在廢水—微孔膜界面揮發(fā)。氣態(tài)的NH3沿膜微孔向膜另一側(cè)擴(kuò)散，在吸收液—微孔膜界面上被H2SO4溶液吸收，快速反應(yīng)生成不揮發(fā)的硫酸銨而被回收，硫酸銨溶液飽和后排入硫酸銨儲槽，得到飽和硫酸銨和B/C≥0.25的廢水。飽和硫酸銨進(jìn)入蒸發(fā)裝置，經(jīng)蒸發(fā)后得到固體硫酸銨，廢水經(jīng)后續(xù)生化處理后達(dá)標(biāo)排放。
本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理，本裝置處理后，可得到飽和硫酸銨溶液，外排廢水B/C≥0.25。飽和硫酸銨溶液經(jīng)蒸發(fā)處理后可得到硫酸銨固體，外排廢水經(jīng)生化處理后，可滿足《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T31962-2015)標(biāo)準(zhǔn)要求。
有益效果：
1.本發(fā)明公開的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，采用CWAO裝置對TATB生產(chǎn)廢水進(jìn)行預(yù)處理，降低廢水中甲苯濃度，而維持氨氮濃度基本不變，可避免甲苯對膜吸收裝置中PTFE中空纖維膜的腐蝕，提高膜組件的使用壽命，降低運行成本。
2.本發(fā)明公開的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，含甲苯的高氨氮廢水可以實現(xiàn)經(jīng)裝置處理后，得到飽和硫酸銨溶液，經(jīng)蒸發(fā)處理后可得到固體硫酸銨。
3.本發(fā)明公開的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，廢水經(jīng)處理后B/C由0.01提升至0.25以上，可生化性大大提高，可滿足后續(xù)生化處理條件。
4.本發(fā)明公開的一種TATB生產(chǎn)廢水資源化利用和處理裝置，TATB生產(chǎn)廢水達(dá)標(biāo)處理要求，廢水經(jīng)處理后，可滿足污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T31962-2015)標(biāo)準(zhǔn)要求。
（發(fā)明人：武春艷;衛(wèi)皇瞾;姜鑫;李先如;邵天華;程倩穎;毋文莉;王衛(wèi)星;劉波;劉璐;林毅）
