蘭炭廢水是指煤在中低溫干餾(約650℃)加工過程中產(chǎn)生的廢水，含有酚、焦油及氨等難降解的有機(jī)污染物，其成分類似于焦化廢水。近年來，有很多關(guān)于焦化廢水的治理研究，如焚燒法、電化學(xué)氧化法、混凝法、吸附法及利用煙道氣處理焦化廢水等，但都由于昂貴的費(fèi)用或可操作性差而使廠家望而止步。目前，工廠廣泛使用的是普通生化處理工藝，但其出水指標(biāo)并未完全達(dá)標(biāo)。因此，我們采用高效處理高濃度、難降解有機(jī)廢水的方法---催化濕式氧化法(Catalytic W et A ir Ox idation，簡稱CWAO)。催化濕式氧化是指在一定溫度(125 ~320℃)、壓力(0. 5 ~ 20MPa) 和催化劑的作用下，經(jīng)空氣或氧氣氧化，使廢水中的有機(jī)物及氨分別氧化分解成CO2、H2O及N2 等無害物質(zhì)。該技術(shù)具有占地面積小、氧化速度快、處理效率高及無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，有很廣泛的應(yīng)用前景。

本研究采用催化濕式氧化技術(shù)處理蘭炭廢水,使用自制催化劑處理廢水、考察了各反應(yīng)條件參數(shù)對(duì)處理效果的影響。

圖1 催化濕式氧化實(shí)驗(yàn)裝置

1 實(shí)驗(yàn)部分

1. 1 廢水來源及性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)水樣取自陜北某蘭炭生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)廢水，CODcr = 26780mg /L，pH 值= 8。

1. 2 實(shí)驗(yàn)裝置

圖1 催化濕式氧化實(shí)驗(yàn)裝置

1. 3 催化劑的制備

將經(jīng)過預(yù)處理的催化劑載體2~3mm 的γ-A l2O3 投入到一定量的Cu、Mn和C e的硝酸鹽水溶液中，在室溫條件下浸漬12h，然后將其放于烘箱中在105℃下干燥12 h，最后在600℃下焙燒4. 5h，便得到CuO-MnO2-C eO2/γ- Al2O3 催化劑。

1. 4 CWAO實(shí)驗(yàn)方法

將廢水和一定量催化劑加入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，通入一定量N2 保護(hù)升溫，達(dá)到設(shè)定溫度后，開動(dòng)攪拌器，通入反應(yīng)所需要的氧氣，此時(shí)作為反應(yīng)的“零時(shí)刻”。反應(yīng)一定時(shí)間后，測定出水CODcr。

2 結(jié)果與討論

2. 1 濕式氧化與催化濕式氧化的比較

為考察CuO-MnO2-CeO2 /γ- Al2O3催化劑對(duì)蘭炭廢水的催化活性，我們對(duì)比了濕式氧化和催化濕式氧化處理蘭炭廢水的效果。在反應(yīng)溫度為150℃，氧分壓為1. 6MPa，進(jìn)水pH = 8，催化劑投加量為10g/L的條件下反應(yīng)，結(jié)果如圖2所示。

圖2 WAO與CWAO的處理效果

由圖2可以看出，在相同反應(yīng)條件下，催化濕式氧化效果遠(yuǎn)大于濕式氧化，從濕式氧化的17. 3%提高到CuO-MnO2 - CeO2 /γ- Al2O3 催化濕式氧化的77. 8%，說明此催化劑處理蘭炭廢水時(shí)表現(xiàn)出較好的催化活性。

從圖2還可得，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，前30min內(nèi)CODcr去除率急劇上升，而后去除率緩慢上升，反應(yīng)120min后去除率可達(dá)77. 8% 。

2. 2 反應(yīng)溫度對(duì)CWAO反應(yīng)的影響

反應(yīng)溫度是影響反應(yīng)速度的重要因素。在P(O2)= 1. 6MPa，pH 值= 8，催化劑投加量為10g /L,不同反應(yīng)溫度下反應(yīng)90m in后，CODcr的去除率如圖3所示。

圖3 反應(yīng)溫度對(duì)CODcr去除率的影響

由圖3可得，反應(yīng)溫度對(duì)催化效果影響顯著，提高溫度有利于加快氧化速率。雖然高溫有利于反應(yīng)，但考慮到設(shè)備承受力和經(jīng)濟(jì)性，溫度不宜過高。

2. 3 氧氣分壓對(duì)CWAO反應(yīng)的影響

系統(tǒng)總壓對(duì)氧化反應(yīng)沒有直接的影響，它與溫度耦合。氧分壓在一定范圍內(nèi)對(duì)氧化速度有一定的影響，在T = 150℃，pH 值= 8，催化劑投加量為10g/L，不同氧氣分壓條件下反應(yīng)90m in后CODcr的去除率如圖4所示。

圖4 氧氣分壓對(duì)CODcr去除率的影響

由圖4可得，在相同條件下隨著氧氣分壓的增大，CODcr去除率增大，這是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)隨著P(O2)的升高，氧的溶解度增大，有利于氧化反應(yīng)的進(jìn)行。

2. 4 進(jìn)水pH 對(duì)CWAO反應(yīng)的影響

在T= 150℃，P(O2)= 1. 6MPa，催化劑投加量為10g /L條件下，不同進(jìn)水pH 的廢水反應(yīng)90m in后，測定其出水CODcr，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可得，酸性條件下有利于CODcr的去除;但與此同時(shí)，酸性條件下催化劑中的Cu 流失較嚴(yán)重。因此，平衡二者，選擇原水的pH 值= 8。

圖5 進(jìn)水pH 值對(duì)CODc r去除率的影響

2. 4 催化劑投加量對(duì)CWAO反應(yīng)的影響

在T=150℃，P(O2)= 1. 6MPa，進(jìn)水pH 值=8，加入不同劑量的催化劑，反應(yīng)120m in后，取水測定其CODcr，結(jié)果如圖6所示。

圖6 催化劑投加量對(duì)CODcr去除率的影響

從圖6可以看出，隨著催化劑投加量的增大,CODcr去除率逐漸增大，當(dāng)投加量大于10g /L 時(shí),CODcr去除率趨于穩(wěn)定，過多的催化劑則會(huì)造成資源浪費(fèi)，增加處理成本，因此選擇最佳催化劑投加量為10g/L。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論

(1)將CuO- MnO2 - CeO2 /γ- Al2O3 催化劑用于CWAO 處理蘭炭廢水是可行的，CODcr去除率從濕式氧化的17. 3%提高到77. 8%。

(2)隨著反應(yīng)溫度、氧氣分壓、催化劑投加量的增大，CODcr去除率增大; 催化劑投加量最佳選為10g/L。

(3)隨著進(jìn)水pH 值的減小，CODcr的去除率增大; 但酸性條件下，催化劑中的Cu流失較嚴(yán)重。因此，平衡二者，pH 值選擇原水的pH 值= 8。