一種紫外光耦合觸媒臭氧分解煉化廠反滲透水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境工程煉化廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紫外光耦合觸媒臭氧分解煉化廠反滲透水的方法。具體而言是一種紫外光耦合觸媒強(qiáng)化高壓臭氧分解煉化廠反滲透濃水的方法
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)煉化企業(yè)為了節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，通常采用以超濾(UF)和反滲透(RO)為主的雙膜工藝對(duì)生化出水進(jìn)行深度處理。在回用優(yōu)質(zhì)反滲透產(chǎn)水的同時(shí)，還產(chǎn)生了占總水量約25%的反滲透濃水。通常，濃水中COD在130?250mg/L、石油類在8?13mg/L、TDS在5?llg/L、B/C小于0.1，這種高含鹽、難生化的廢水處理難度極大。因此在煉化企業(yè)中，反滲透濃水的處理是生化出水深度處理與回用能否實(shí)施的關(guān)鍵，也是制約雙膜工藝推廣的瓶頸。
[0003]針對(duì)煉化廠反滲透濃水，常規(guī)的物理化學(xué)方法有著對(duì)污染物去除效果不佳、操作繁瑣、處理成本昂貴等一些不足。比如:Fenton氧化法性能較好，但受pH影響較大，同時(shí)要產(chǎn)生大量鐵泥，這種固體廢棄物處理與處置困難；濕式氧化法操作條件苛刻，帶有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，而且處理成本偏高；蒸發(fā)濃縮法只是污染物與水分離，并沒有實(shí)現(xiàn)污染物的真正去除，而且產(chǎn)生的殘?jiān)盥窕蚍贌?，處理成本高；活性碳吸附法的材料吸附容量有限，活性炭吸附飽和后再生困難，處理成本高。因此，迫切需要開發(fā)一種煉化廠反滲透濃水的處理方法，解決雙膜工藝在煉化廠生化出水深度處理與回用中的瓶頸問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)對(duì)污染物去除效果不佳、操作繁瑣、處理成本高等諸多不足，提供一種方法能夠高效的，低成本的分解煉化廠反滲透濃水，使分解后出水達(dá)到排放要求。
[0005]采用紫外光耦合觸媒兩階段強(qiáng)化高壓臭氧與濃水中污染物的氧化分解反應(yīng)，使臭氧易于分解為高活性的羥基自由基，同時(shí)降低羥基自由基與污染物反應(yīng)的活化能。紫外光強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)可看作高壓臭氧對(duì)污染物的預(yù)氧化分解，用于長鏈脂肪族大分子和稠環(huán)芳香族大分子化學(xué)鍵的活化，使大分子發(fā)生初級(jí)的開環(huán)、斷鏈；然后通過觸媒強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)的主氧化分解反應(yīng)，使活化后發(fā)生初級(jí)開環(huán)、斷鏈的分子進(jìn)行深度開環(huán)、斷鏈，氧化分解后最終另煉化廠反滲透濃水達(dá)到排放要求。
[0006]紫外光能夠強(qiáng)化高壓臭氧與長鏈脂肪族大分子和稠環(huán)芳香族大分子的氧化分解反應(yīng)，是因?yàn)椴粌H臭氧會(huì)對(duì)紫外光有強(qiáng)烈吸收(即臭氧紫外吸收檢測法的原理)，而且長鏈脂肪族大分子和稠環(huán)芳香族大分子中的不飽和鍵對(duì)紫外光也有強(qiáng)烈吸收(濃水進(jìn)行紫外光掃描，可見明顯吸收峰)，可認(rèn)為是紫外光能夠活化整個(gè)反應(yīng)體系，從而起到強(qiáng)化作用。
[0007]本發(fā)明為一種紫外光耦合觸媒臭氧分解煉化廠反滲透水的方法，其特征在于:
[0008]針對(duì)煉化廠反滲透濃水，所用氧化劑臭氧是高壓狀態(tài)；所用強(qiáng)化措施是紫外光耦合觸媒由下向上依次設(shè)置于一體化反應(yīng)罐內(nèi)；所用流體操作模式為氣液并流向上在反應(yīng)罐內(nèi)流動(dòng)，灌頂流出物流經(jīng)背壓閥后靠氣液分離器實(shí)現(xiàn)氣水分離；
[0009]包括如下工藝過程:煉化廠反滲透濃水經(jīng)過調(diào)節(jié)罐I均質(zhì)均量后，由水泵4泵入反應(yīng)罐5的底部，濃水在反應(yīng)罐內(nèi)與臭氧壓縮機(jī)3制備的高壓臭氧并流向上流動(dòng)，依次通過紫外光強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)6和觸媒強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)7，反應(yīng)罐頂流出的氣水混合物流經(jīng)背壓閥8后，在氣液分離器9內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣水分離，分離后出水流入清水罐11儲(chǔ)存，尾氣由氣體凈化器10凈化后排放。
[0010]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其特征在于:所述所用強(qiáng)化措施是紫外光耦合觸媒由下向上依次設(shè)置于一體化反應(yīng)罐內(nèi)；是指強(qiáng)化措施不是單一的紫外光或者觸媒，而是由紫外光和觸媒兩者耦合構(gòu)成紫外光強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)6和觸媒強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)7，兩個(gè)反應(yīng)區(qū)由下向上依次設(shè)置在一體化反應(yīng)罐之內(nèi)；高壓臭氧和濃水并流向上在反應(yīng)罐內(nèi)流動(dòng)；
[0011]所用氧化劑臭氧是高壓狀態(tài)，表壓力0.2?0.9Mpa ;臭氧投加量用加入濃水中的臭氧與濃水COD的質(zhì)量比表示為0.5?1.0，濃水在氧化罐5內(nèi)的停留時(shí)間控制在20?70min ；
[0012]氧化罐5內(nèi)紫外光強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)6采用浸沒式紫外光源，紫外光的波長范圍是200 ?280nm ；
[0013]氧化罐5內(nèi)觸媒強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)7裝填固體催化劑，該催化劑是無定形氧化鋁粉與羥基氧化鐵粉的焙燒復(fù)合物。
[0014]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其特征在于:反應(yīng)罐5內(nèi)系統(tǒng)壓力由背壓閥8控制；流經(jīng)背壓閥8的氣水混合物在氣液分離器9內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣水分離。
[0015]本發(fā)明實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是:針對(duì)煉化廠反滲透濃水，所用氧化劑臭氧采用高壓臭氧；所用強(qiáng)化措施是紫外光耦合固體催化劑觸媒由下向上依次設(shè)置于一體化反應(yīng)罐內(nèi)；所用流體操作模式為氣液并流向上在反應(yīng)罐內(nèi)流動(dòng)，灌頂流出物流經(jīng)背壓閥后靠氣液分離器實(shí)現(xiàn)氣水分離。
[0016]所述高壓臭氧由臭氧壓縮機(jī)制備，制備方法詳見本公司中國海洋石油總公司專利【CN 103864198 A】。在臭氧壓縮機(jī)中，靠液態(tài)水來壓縮常壓臭氧。工藝過程是:用真空泵將臭氧壓縮機(jī)的壓縮罐抽真空，然后將常壓臭氧充滿臭氧壓縮機(jī)的壓縮罐，接著用高壓水泵將液態(tài)水注入臭氧壓縮機(jī)的壓縮罐，獲得所需壓力和濃度的高壓臭氧儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐中。該臭氧壓縮機(jī)工藝流程短，設(shè)備簡單不易出故障，不需要水蒸氣、吸附劑和脫附劑，只需要廉價(jià)的液態(tài)水且液態(tài)水可循環(huán)使用。制備的高壓臭氧可以達(dá)到所需的壓力和與壓力對(duì)應(yīng)的濃度。
[0017]氧化罐5內(nèi)觸媒強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)7裝填的固體催化劑，其制備方法詳見本公司中國海洋石油總公司專利【CN 101982237 B】。該催化劑是將無定形氧化鋁粉與羥基氧化鐵粉按干重比100:1?30混合，經(jīng)滾動(dòng)造粒、養(yǎng)護(hù)、烘干、焙燒等步驟制成復(fù)合催化劑成品。催化劑制備工藝簡單，適宜工業(yè)化放大。該催化劑活性組分粒徑小，分布均勻，且催化劑的比表面積和孔容較大，具有良好吸附催化活性，特別適用于煉化廠反滲透濃水中污染物的高效去除。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明紫外光耦合觸媒強(qiáng)化高壓臭氧分解煉化廠反滲透濃水的工藝流程示意圖。
[0019]其中，I是調(diào)節(jié)罐、2是常壓臭氧發(fā)生器、3是臭氧壓縮機(jī)、4是供水泵、5是反應(yīng)罐、6是紫外光強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、7是觸媒強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、8是背壓閥、9是氣液分離器、10是氣體凈化器、11是儲(chǔ)水鍾。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例一:
[0021]浙江省某煉化公司主要煉制、加工渤海灣產(chǎn)高酸重質(zhì)稠油，由此產(chǎn)生的煉化廢水由以“二級(jí)氣浮+SBR+生物接觸氧化+沉淀+超濾+反滲透”為主的組合工藝處理，會(huì)產(chǎn)生大量的反滲透濃水。該濃水具有含鹽量高、污染物成分復(fù)雜多變、難生物降解等特點(diǎn)，靠傳統(tǒng)的處理工藝很難使最終出水達(dá)到排放要求。針對(duì)該煉化公司反滲透濃水中污染物成分復(fù)雜多變的特點(diǎn)，采用了紫外光耦合觸媒強(qiáng)化高壓臭氧分解反滲透濃水工藝，進(jìn)出水的水質(zhì)指標(biāo)如下:
[0022]1、進(jìn)水中COD為150mg/L，石油類濃度為9mg/L，進(jìn)水臭氧投加量為0.55，進(jìn)水在反應(yīng)罐內(nèi)的停留時(shí)間為22min。處理后出水中COD為39mg/L，石油類濃度為0.9mg/L。出水水質(zhì)滿足達(dá)標(biāo)排放的要求。
[0023]2、進(jìn)水中COD為190mg/L，石油類濃度為10mg/L，進(jìn)水臭氧投加量為0.72，進(jìn)水在反應(yīng)罐內(nèi)的停留時(shí)間為37min。處理后出水中COD為48mg/L，石油類濃度為1.lmg/L。出水水質(zhì)滿足達(dá)標(biāo)排放的要求。
[0024]3、進(jìn)水中COD為240mg/L，石油類濃度為llmg/L，進(jìn)水臭氧投加量為0.89，進(jìn)水在反應(yīng)罐內(nèi)的停留時(shí)間為65min。處理后出水中COD為46mg/L，石油類濃度為1.0mg/L。出水水質(zhì)滿足達(dá)標(biāo)排放的要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種紫外光耦合觸媒臭氧分解煉化廠反滲透水的方法，其特征在于: 針對(duì)煉化廠反滲透濃水，所用氧化劑臭氧是高壓狀態(tài)；所用強(qiáng)化措施是紫外光耦合觸媒由下向上依次設(shè)置于一體化反應(yīng)罐內(nèi)；所用流體操作模式為氣液并流向上在反應(yīng)罐內(nèi)流動(dòng)，灌頂流出物流經(jīng)背壓閥后靠氣液分離器實(shí)現(xiàn)氣水分離； 包括如下工藝過程:煉化廠反滲透濃水經(jīng)過調(diào)節(jié)罐(I)均質(zhì)均量后，由水泵(4)泵入反應(yīng)罐(5)的底部，濃水在反應(yīng)罐內(nèi)與臭氧壓縮機(jī)(3)制備的高壓臭氧并流向上流動(dòng)，依次通過紫外光強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)(6)和觸媒強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)(7)，反應(yīng)罐頂流出的氣水混合物流經(jīng)背壓閥(8)后，在氣液分離器(9)內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣水分離，分離后出水流入清水罐(11)儲(chǔ)存，尾氣由氣體凈化器(10)凈化后排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述所用強(qiáng)化措施是紫外光耦合觸媒由下向上依次設(shè)置于一體化反應(yīng)罐內(nèi)；是指強(qiáng)化措施不是單一的紫外光或者觸媒，而是由紫外光和觸媒兩者耦合構(gòu)成紫外光強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)(6)和觸媒強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)(7)，兩個(gè)反應(yīng)區(qū)由下向上依次設(shè)置在一體化反應(yīng)罐之內(nèi)；高壓臭氧和濃水并流向上在反應(yīng)罐內(nèi)流動(dòng)； 所用氧化劑臭氧是高壓狀態(tài)，表壓力0.2?0.9Mpa ;臭氧投加量用加入濃水中的臭氧與濃水COD的質(zhì)量比表示為0.5?1.0，濃水在氧化罐(5)內(nèi)的停留時(shí)間控制在20?70min ； 氧化罐(5)內(nèi)紫外光強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)(6)采用浸沒式紫外光源，紫外光的波長范圍是200 ?280nm ； 氧化罐(5)內(nèi)觸媒強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)(7)裝填固體催化劑，該催化劑是無定形氧化鋁粉與羥基氧化鐵粉的焙燒復(fù)合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:反應(yīng)罐(5)內(nèi)系統(tǒng)壓力由背壓閥(8)控制；流經(jīng)背壓閥(8)的氣水混合物在氣液分離器(9)內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣水分離。
【專利摘要】本發(fā)明為一種紫外光耦合觸媒臭氧分解煉化廠反滲透水的方法。特征在于：所用氧化劑是高壓臭氧；強(qiáng)化措施是紫外光耦合觸媒由下向上依次設(shè)置于一體化反應(yīng)罐內(nèi)；所用流體操作為氣液并流向上在反應(yīng)罐內(nèi)流動(dòng)，灌頂流出物流經(jīng)背壓閥后靠氣液分離器實(shí)現(xiàn)氣水分離。工藝過程包括：煉化廠反滲透濃水經(jīng)過調(diào)節(jié)罐(1)均質(zhì)均量后，由水泵(4)泵入反應(yīng)罐(5)的底部，濃水在反應(yīng)罐內(nèi)與臭氧壓縮機(jī)(3)制備的高壓臭氧并流向上流動(dòng)，依次通過紫外光強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)(6)和觸媒強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)(7)，反應(yīng)罐頂流出的氣水混合物流經(jīng)背壓閥(8)后，在氣液分離器(9)內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣水分離，分離后出水流入清水罐(11)儲(chǔ)存，尾氣由氣體凈化器(10)凈化后排放。
【IPC分類】C02F1-78, C02F1-32
【公開號(hào)】CN104692517
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510101137
【發(fā)明人】李立峰, 于海斌, 孫彥民, 張艷芳, 滕厚開, 鄭書忠
【申請(qǐng)人】中國海洋石油總公司, 中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院, 中海油能源發(fā)展股份有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月6日