專利名稱：一種催化濕式氧化處理高濃度cod廢水的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護有機廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著石油化工、造紙、印染、制藥等工業(yè)大迅速發(fā)展，廢水中難降解有機化合物種類日益繁多，使得這些廢水呈現(xiàn)出污染物種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、COD濃度高、毒性大、難生物降解成分多等特點，對人類健康和自然界的生態(tài)系統(tǒng)形成巨大威脅。因此，這類高濃度工業(yè)有機廢水的凈化處理問題已成為國內(nèi)外環(huán)保領(lǐng)域中的難題之一，越來越受到人們的關(guān)注。按照黨中央、國務(wù)院要求，“十二五”期間化學(xué)需氧量總量按指標(biāo)削減是必須完成的約束性指標(biāo)，必須千方百計確保完成。在這樣一種社會歷史環(huán)境下，開發(fā)一種新技術(shù)處理高濃度難降解有機廢水具有十分重要的意義。
催化濕式氧化技術(shù)(Catalytic Wet Oxidation)對于許多高濃度、生物難降解的污染物有著很好的處理效果。該技術(shù)與其它傳統(tǒng)化學(xué)氧化處理廢水技術(shù)相比，具有效率高、 無二次污染等突出的優(yōu)點。但該技術(shù)存在的最大問題是氧化反應(yīng)條件要求苛刻，必須在高溫(150-3500C )和高壓(2-25Mpa)條件下進行，并且目前大多數(shù)的實驗研究都采用高壓反應(yīng)釜作為反應(yīng)器，通過機械攪拌槳或是磁力攪拌實現(xiàn)氣液混合，很難真正實現(xiàn)氣液充分混合，同時也導(dǎo)致在降低溫度壓力情況下無法達到較高的去除率，COD去除率僅能達到60%左右，這些都使得該項技術(shù)的應(yīng)用和推廣受到了極大地限制。因此，如何降低工藝要求，促使反應(yīng)可以在溫和條件下實現(xiàn)同時保證較高的處理效率顯得尤為重要。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置及方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決催化濕式氧化反應(yīng)條件苛刻的問題，使反應(yīng)得以在較溫和工況條件下實現(xiàn)，同時進一步提高污染物處理效率。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置，包括反應(yīng)器、氧氣源、減速閥和溫控器，在反應(yīng)器的一側(cè)設(shè)有氣液混合器，反應(yīng)器的底部通過管路與磁力泵入口相連，磁力泵出口經(jīng)管路與氣液混合器的進水口相連，氧氣源經(jīng)管路與氣液混合器的進氣口相連，氣液混合器的出口與反應(yīng)器的循環(huán)口相連。
所述反應(yīng)器頂端設(shè)有氣體返回通道。
一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的方法，以過渡金屬鹽作為反應(yīng)催化劑， 在反應(yīng)體系中采用氣液混合器，實現(xiàn)氧化性氣體的循環(huán)利用，反應(yīng)在溫度110 150°C和氧氣分壓O. 25 IMPa下進行，反應(yīng)時間1. 5 2. 5小時，氧氣與污水在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積比為(10 15) 1，催化劑的投加量按過渡金屬離子摩爾數(shù)與污水體積之比為O. 006 O.06mol/L。`
所述過渡金屬鹽為硫酸銅、硫酸高鐵、硫酸亞鐵、硫酸錳或醋酸鈷中的一種。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是I)通過在反應(yīng)體系內(nèi)增加氣液混合器，使得污水和氧化性氣體得到充分混合，并且實現(xiàn)了氣體的循環(huán)利用，同時使反應(yīng)條件趨于溫和，反應(yīng)溫度降低至Iio 150°C，氣體分壓下降至O. 25 IMPa，污水COD去除率可達到 90%以上。
2)能有效地對石油化工以及制藥等行業(yè)排放的高濃度、難降解、有毒有害廢水進行無害化處理，本發(fā)明對于早日實現(xiàn)催化濕式氧化處理廢水的工業(yè)化具有非常重要的意義，具備良好的市場前景。


圖1是本發(fā)明廢水處理裝置實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-氧氣源 2-減速閥 3-壓力表 4-溫控器 5-流量計 6_磁力泵 7_加熱裝置8-氣液混合器9-反應(yīng)器10-氣體返回通道具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步說明
如圖1，是本發(fā)明一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置實施例結(jié)構(gòu)示意圖，包括反應(yīng)器9、氧氣源1、減速閥2和溫控器4，在反應(yīng)器9的一側(cè)設(shè)有氣液混合器8，反應(yīng)器9的底部通過管路與磁力泵6入口相連，磁力泵6出口經(jīng)管路與氣液混合器8的進水口相連，氧氣源I經(jīng)管路與氣液混合器8的進氣口相連，氣液混合器8的出口與反應(yīng)器9的循環(huán)口相連。反應(yīng)器9、磁力泵6入口管路及氣液混合器8與反應(yīng)器9的循環(huán)口之間的管路上分別設(shè)有加熱裝置7。
廢水通過磁力 泵6在反應(yīng)體系中循環(huán)，氧氣與廢水通過氣液混合器8充分混合，反應(yīng)溫度通過加熱裝置7和溫控器4來保證，氧氣分壓由減速閥2及壓力表3控制，反應(yīng)器9 頂端設(shè)有氣體返回通道10，返回到氣液混合器可以實現(xiàn)氧氣的循環(huán)利用，氧氣循環(huán)量由流量計5顯示。
本發(fā)明一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的方法，以過渡金屬鹽作為反應(yīng)催化劑，在反應(yīng)體系中采用氣液混合器，實現(xiàn)氧化性氣體的循環(huán)利用，反應(yīng)在溫度110 150°C和氧氣分壓O. 25 IMPa下進行，反應(yīng)時間1. 5 2. 5小時，氧氣與污水在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積比為(10 15) 1，催化劑的投加量按過渡金屬離子摩爾數(shù)與污水體積之比為 O. 006 O. 06mol/Lo所述過渡金屬鹽為硫酸銅、硫酸高鐵、硫酸亞鐵、硫酸猛或醋酸鈷中的一種。
實施例1
利用催化濕式氧化技術(shù)處理高濃度COD廢水，廢水COD值為17000mg/L，反應(yīng)溫度 150°C，氧氣分壓為IMpa，氣液原料標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積比為15 I的條件下，采用硫酸高鐵作為催化劑，以Fe3+計算其催化劑投加量為O. 006mol/L。
具體操作步驟是1)將催化劑完全溶解于廢水中后由反應(yīng)器頂端加入，啟動磁力泵使廢水在反應(yīng)裝置中開始循環(huán)，然后通過減速閥控制，向反應(yīng)體系中通入氧氣，當(dāng)整個體系內(nèi)氧氣分壓為IMpa時，停止通氧，啟動加熱裝置以及溫控器，保證體系內(nèi)溫度達到150°C，停止升溫并且維持反應(yīng)溫度，同時開始計時正式反應(yīng)1. 5h ；
2)采用COD快速測定儀(連華科技5B-3C型)對反應(yīng)1. 5h后的樣品進行分析測定， 結(jié)果表明，處理后出水COD為430 mg/L，其去除率可達到97. 32%，處理后廢水的B0D5/C0Dra 從O. 19提高到O. 91，從而表明經(jīng)過本發(fā)明處理后的廢水極其容易配合生化處理技術(shù)或者其他深度處理技術(shù)從而實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。
實施例2
利用催化濕式氧化技術(shù)處理高濃度COD廢水試驗中，廢水COD值為17000mg/L，反應(yīng)溫度130°C，氧氣分壓0.5Mpa，氣液原料標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積比為10 I的條件下，采用硫酸銅作為催化劑，按Cu2+計算其催化劑投加量為O. 06 mol /L。處理方法與實施例1相同，結(jié)果表明，經(jīng)過1. 5h后出水COD為870 mg/L,去除率達到94. 88%，并且其B0D5/C0Dcr從O. 19 提聞到O. 8。
實施例3
利用催化濕式氧化技術(shù)處理高濃度COD廢水試驗中，廢水COD值為17000mg/L，反應(yīng)溫度110°c，氧氣分壓O. 25Mpa，氣液原料標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積比為12 I的條件下，采用硫酸錳作為催化劑，以Mn2+計算其催化劑投加量為O. 05 mol /L0處理方法與實施例1相同， 結(jié)果表明，經(jīng)過2. 5h后出水COD為978 mg/L，去除率達到93. 57%，并且其BOD5ADDra從O. 19 提高到O. 74。
實施例4
利用催化濕式氧化技術(shù)處理高濃度COD廢水試驗中，廢水COD值為17000mg/L，反應(yīng)溫度150°C，氧氣分壓IMpa，氣液原料標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積比為13 I的條件下，采用硫酸亞鐵作為催化劑，按Fe2+計算其催化劑投加量為O. 02 mol /L。處理方法與實施例1相同，結(jié)果表明，經(jīng)過1. 5h后出水COD為1068 mg/L,去除率達到93. 49%，并且其B0D5/C0Dcr從O. 19 提聞到O. 7ο
實施例5
利用催化濕式氧化技術(shù)處理高濃度COD廢水試驗中，廢水COD值為17000mg/L，反應(yīng)溫度150°C，氧氣分壓IMpa，氣液原料標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積比為14 I的條件下，采用醋酸鈷作為催化劑，按Co2+計算其催化劑投加量為O. 04 mol /L0處理方法與實施例1相同，結(jié)果表明， 經(jīng)過2h后出水COD為2000 mg/L，去除率達到90. 39%，并且其B0D5/C0Dcr從O. 19提高到O. 67。
權(quán)利要求
1.一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置，包括反應(yīng)器、氧氣源、減速閥和溫控器，其特征在于，在反應(yīng)器的一側(cè)設(shè)有氣液混合器，反應(yīng)器的底部通過管路與磁力泵入口相連，磁力泵出口經(jīng)管路與氣液混合器的進水口相連，氧氣源經(jīng)管路與氣液混合器的進氣口相連，氣液混合器的出口與反應(yīng)器的循環(huán)口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器頂端設(shè)有氣體返回通道。
3.一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的方法，其特征在于，以過渡金屬鹽作為反應(yīng)催化劑，在反應(yīng)體系中采用氣液混合器，實現(xiàn)氧化性氣體的循環(huán)利用，反應(yīng)在溫度110 150°C和氧氣分壓O. 25 IMPa下進行，反應(yīng)時間1. 5 2. 5小時，氧氣與污水在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積比為(10 15) 1，催化劑的投加量按過渡金屬離子摩爾數(shù)與污水體積之比為O.006 O. 06mol/Lo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的方法，其特征在于，所述過渡金屬鹽為硫酸銅、硫酸高鐵、硫酸亞鐵、硫酸錳或醋酸鈷中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境保護有機廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置及方法，其特征在于，以過渡金屬鹽作為反應(yīng)催化劑，在反應(yīng)體系中采用氣液混合器，實現(xiàn)氧化性氣體的循環(huán)利用，反應(yīng)在溫度110～150℃和氧氣分壓0.25～1MPa下進行，反應(yīng)時間1.5~2.5小時，氧氣與污水在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積比為(10～15)∶1，催化劑的投加量按過渡金屬離子摩爾數(shù)與污水體積之比為0.006～0.06mol/L。所述過渡金屬鹽為硫酸銅、硫酸高鐵、硫酸亞鐵、硫酸錳或醋酸鈷中的一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)溫度降低，氣體分壓下降，污水COD去除率可達到90%以上。
文檔編號C02F1/74GK103043774SQ201210583629
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者季維慶, 王守凱, 安路陽, 王鐘歐 申請人:中唯煉焦技術(shù)國家工程研究中心有限責(zé)任公司