基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的系統和方法技術方案

本發明專利技術公開了一種基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的系統，包括彼此連接的臭氧發生部分和主反應部分，臭氧發生部分是臭氧發生器，主反應部分包括氣液混合氣泡發生器、雙氧水投加系統、以及主反應罐，氣液混合氣泡發生器的進水口連接到待降解的工業廢水，臭氧發生器的臭氧出口和氣液混合氣泡發生器的進氣口、以及主反應罐連接，雙氧水投加系統和氣液混合氣泡發生器的出口連接，氣液混合氣泡發生器的出口和主反應罐的進口連接。本發明專利技術能夠解決現有芬頓工藝需要投加酸堿，導致額外增加了廢水鹽分的技術問題，以及由于產生固廢，導致其處置需要投入額外的成本儲藏和處置，并會很大程度上增加了企業的安全和環保負擔的技術問題。

【技術實現步驟摘要】
基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的系統和方法
本專利技術屬于廢水處理
，更具體地，涉及一種基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的系統和方法。
技術介紹
高濃度有機廢水一般是指由制藥、造紙、皮革、印染、及食品等行業排出的COD在2000mg/L以上的廢水。這些廢水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白質、纖維素等難降解有機物，有的甚至含有部分有毒物質，可生化性較差。目前除了較低濃度的部分工業廢水利用混凝沉淀法進行預處理外，大部分高濃度工業有機廢水都需要利用高級氧化法處理。高級氧化法最顯著的特點是以羥基自由基為主要氧化劑與有機物發生反應，反應中生成的有機自由基可以繼續參加羥基自由基的鏈式反應，或者通過生成有機過氧化自由基后進一步氧化分解，將有機物碳化。目前國內利用的高級氧化技術主要為芬頓氧化法(如圖1所示)、電解氧化法和單純的臭氧氧化工藝，其中芬頓氧化法應用較為普遍，芬頓氧化法主要有普通芬頓工藝、電芬頓法、光芬頓法、FSR法等。然而，現有的芬頓氧化法都存在一些不可忽略的技術缺陷：第一、其需要將原水的PH調整至3-3.5，反應之后再加堿回調PH至7-8，期間需要投加酸堿，而且額外增加了廢水的鹽分；第二、這些方法都要基于芬頓試劑進行，但凡有芬頓試劑，就會有固廢的產出，其處置需要投入額外的成本儲藏和轉運，因此會很大程度上增加了企業的安全和環保負擔。
技術實現思路
針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術提供了一種基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的系統和方法，其目的在于，解決現有芬頓工藝需要投加酸堿，導致從而額外增加了廢水的鹽分的技術問題，以及由于產生固廢，導致其處置需要投入額外的成本儲藏和轉運，并會很大程度上增加了企業的安全和環保負擔的技術問題。為實現上述目的，按照本專利技術的一個方面，提供了一種基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的系統，包括彼此連接的臭氧發生部分和主反應部分，臭氧發生部分是臭氧發生器；主反應部分包括氣液混合氣泡發生器、雙氧水投加系統、以及主反應罐；氣液混合氣泡發生器的進水口連接到待降解的工業廢水；臭氧發生器的臭氧出口和氣液混合氣泡發生器的進氣口、以及主反應罐連接；雙氧水投加系統和氣液混合氣泡發生器的出口連接；氣液混合氣泡發生器的出口和主反應罐的進口連接。優選地，待降解的工業廢水中有機物的總量與臭氧發生器每小時產生臭氧的質量的比例為60：1至100：1，優選為80：1。雙氧水投加系統包括順次連接的藥劑儲箱、加藥計量泵、以及加藥管道；加藥計量泵的流量和待降解工業廢水的流量比例為0.5：1000至1.5：1000，優選為1：1000。優選地，主反應罐包括主罐體、催化劑床體、催化劑、以及臭氧曝氣裝置；臭氧曝氣裝置置于主罐體底部；催化劑床體置于主罐體底部往上二分之一處；催化劑置于催化劑床體之上。催化劑是通過將鐵和錳附載在活性炭上形成的鐵錳復合催化劑。按照本專利技術的另一方面，提供了一種基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的方法，是基于上述系統實現，包括以下步驟：(1)對待降解的工業廢水進行預處理，并將氧氣通入臭氧發生器，以產生臭氧；(2)將產生的一部分臭氧通過氣液混合氣泡發生器與預處理后的待降解工業廢水充分混合，以產生微納米氣泡；(3)將雙氧水通過雙氧水投加系統、連同微納米氣泡一起通入主罐體，從而得到第一混合溶液；(4)將剩余的所有臭氧通過臭氧曝氣裝置通入主反應罐進行曝氣處理，以使臭氧和預處理后的待降解工業廢水充分攪拌混合，從而得到第二混合溶液；(5)利用催化劑對步驟(3)得到的第一混合溶液、以及步驟(4)得到的第二混合溶液進行混合反應，以得到羥基自由基；優選地，步驟(1)中，對待降解的工業廢水進行預處理，是將其PH值調節到5.5到6.5之間，優選為6.0；如果待降解的工業廢水的PH值小于5.5，則需要使用液堿進行預處理，如果待降解的工業廢水的PH值大于6.5，則需要使用硫酸或鹽酸進行預處理；步驟(2)中通入氣液混合氣泡發生器的臭氧占臭氧發生器產生的全部臭氧的比例是10％到20％，優選為15％。優選地，步驟(3)中使用的雙氧水的濃度為25％到35％之間，優選為30％；步驟(3)中使用的雙氧水的投加量，與預處理后的待降解工業廢水流量比例為0.5：1000至1.5：1000，優選為1：1000。步驟(5)中混合反應時的溫度是20度到35度之間，優選為25度；步驟(5)中混合反應的持續時間是2到3小時，優選為2.5小時。按照本專利技術的又一方面，提供了一種基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的方法，是基于上述系統實現，包括以下步驟：(1)將氧氣通入臭氧發生器，以產生臭氧；(2)將產生的一部分臭氧通過氣液混合氣泡發生器與待降解的工業廢水充分混合，以產生微納米氣泡；(3)將雙氧水通過雙氧水投加系統、連同微納米氣泡一起通入主罐體，從而得到第一混合溶液；(4)將剩余的所有臭氧通過曝氣盤通入主反應罐進行曝氣處理，以使臭氧和待降解的工業廢水充分攪拌混合，從而得到第二混合溶液；(5)對第二混合溶液進行預處理，以得到預處理后的第二混合溶液；(6)利用催化劑對步驟(3)得到的第一混合溶液、以及步驟(5)得到的第二混合溶液進行混合反應，以得到羥基自由基；優選地，步驟(2)中通入氣液混合氣泡發生器的臭氧占臭氧發生器產生的全部臭氧的比例是10％到20％，優選為15％；步驟(3)中使用的雙氧水，其濃度為25％到35％之間，優選為30％。步驟(3)中使用的雙氧水的投加量，與待降解的工業廢水流量比例為0.5：1000至1.5：1000，優選1：1000。優選地，步驟(5)是將其PH值調節到5.5到6.5之間，優選為6.0；如果第二混合溶液的PH值小于5.5，則需要使用液堿進行預處理，如果第二混合溶液的PH值大于6.5，則需要使用硫酸或鹽酸進行預處理。優選地，步驟(6)中混合反應時的溫度是20度到35度之間，優選為25度；步驟(6)中混合反應的持續時間是2到3小時，優選為2.5小時。總體而言，通過本專利技術所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：(1)本專利技術的原廢水不需要調酸，同時處理之后也不需要回調堿，因此能夠解決現有芬頓工藝需要額外投加酸堿、且額外增加了廢水鹽分的技術問題；(2)本專利技術在處理過程中不產生任何固廢；(3)本專利技術處理之后的廢水無任何色度，而傳統的芬頓工藝由于投加了硫酸亞鐵和雙氧水，經過處理之后廢水的顏色呈現淡黃色；(4)本專利技術對于有機物的去除效率能夠完全高于傳統芬頓工藝的有機物去除率，并能夠取得不低于其他高級氧化技術對于污染物的去除效果；(5)本專利技術相比于芬頓工藝而言，操作及運行維護簡單。附圖說明圖1是傳統芬頓工藝的示意圖；圖2是本專利技術基本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的系統，包括彼此連接的臭氧發生部分和主反應部分，其特征在于，/n臭氧發生部分是臭氧發生器；/n主反應部分包括氣液混合氣泡發生器、雙氧水投加系統、以及主反應罐；/n氣液混合氣泡發生器的進水口連接到待降解的工業廢水；/n臭氧發生器的臭氧出口和氣液混合氣泡發生器的進氣口、以及主反應罐連接；/n雙氧水投加系統和氣液混合氣泡發生器的出口連接；/n氣液混合氣泡發生器的出口和主反應罐的進口連接。/n

【技術特征摘要】
1.一種基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的系統，包括彼此連接的臭氧發生部分和主反應部分，其特征在于，
臭氧發生部分是臭氧發生器；
主反應部分包括氣液混合氣泡發生器、雙氧水投加系統、以及主反應罐；
氣液混合氣泡發生器的進水口連接到待降解的工業廢水；
臭氧發生器的臭氧出口和氣液混合氣泡發生器的進氣口、以及主反應罐連接；
雙氧水投加系統和氣液混合氣泡發生器的出口連接；
氣液混合氣泡發生器的出口和主反應罐的進口連接。


2.根據權利要求1所述的基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的系統，其特征在于，
待降解的工業廢水中有機物的總量與臭氧發生器每小時產生臭氧的質量的比例為60：1至100：1，優選為80：1。
雙氧水投加系統包括順次連接的藥劑儲箱、加藥計量泵、以及加藥管道；
加藥計量泵的流量和待降解工業廢水的流量比例為0.5：1000至1.5：1000，優選為1：1000。


3.根據權利要求1或2所述的基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的系統，其特征在于，
主反應罐包括主罐體、催化劑床體、催化劑、以及臭氧曝氣裝置；
臭氧曝氣裝置置于主罐體底部；
催化劑床體置于主罐體底部及往上二分之一處；
催化劑置于催化劑床體之上。
催化劑是通過將鐵和錳附載在活性炭上形成的鐵錳復合催化劑。


4.一種基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的方法，是基于根據權利要求1至3中任意一項所述的系統實現，其特征在于，包括以下步驟：
(1)對待降解的工業廢水進行預處理，并將氧氣通入臭氧發生器，以產生臭氧；
(2)將產生的一部分臭氧通過氣液混合氣泡發生器與預處理后的待降解工業廢水充分混合，以產生微納米氣泡；
(3)將雙氧水通過雙氧水投加系統、連同微納米氣泡一起通入主罐體，從而得到第一混合溶液；
(4)將剩余的所有臭氧通過臭氧曝氣裝置通入主反應罐進行曝氣處理，以使臭氧和預處理后的待降解工業廢水充分攪拌混合，從而得到第二混合溶液；
(5)利用催化劑對步驟(3)得到的第一混合溶液、以及步驟(4)得到的第二混合溶液進行混合反應，以得到羥基自由基。


5.根據權利要求4所述的基于多相催化氧化工藝處理難降解工業廢水的方法，其特征在于，
步驟(1)中，對待降解的工業廢水進行預處理，是將其PH值調節到5.5到6.5之間，優選為6.0；如果待降解的工業廢水的PH值小于5.5，則需要使用液堿進行預處理，如果待降解的工業廢水的PH值大于6.5，則需要使用硫酸或鹽酸進行...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊萬達，鐘來鵬，岳林峰，
申請(專利權)人：武漢希泰環保工程有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42