一種吹脫氧化降解含高濃度硝基苯廢水的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于含高濃度硝基苯廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種吹脫氧化降解含 高濃度硝基苯廢水的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 火炸藥工業(yè)廢水中常常含有較高濃度的易揮發(fā)且具有生物毒性的硝基苯化合物， 其具有較強(qiáng)的致癌致突變性，如果不經(jīng)處理直接排放，會(huì)對(duì)人體及環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。
[0003] 空氣吹脫一般是在水處理的底部放有曝氣裝置，風(fēng)機(jī)送來的空氣被分散成微小的 氣泡，在廢水主體中形成氣液兩相，廢水中的揮發(fā)性有機(jī)物從液相轉(zhuǎn)移到氣相中，隨氣泡離 開液相主體。根據(jù)氣液平衡理論，當(dāng)液相中揮發(fā)性有機(jī)物濃度較高時(shí)，傳質(zhì)推動(dòng)力大，有利 于有機(jī)物從液相進(jìn)入氣相。但當(dāng)濃度降低到一定程度時(shí)，傳質(zhì)推動(dòng)力變小，處理效率降低。 同時(shí)傳統(tǒng)曝氣反應(yīng)中的液體端動(dòng)程度低，造成液相深處有機(jī)物無法快速到達(dá)氣液相界面， 傳質(zhì)效果差。由于硝基苯沸點(diǎn)較高，自然條件下的蒸發(fā)速度較慢，單一傳統(tǒng)曝氣吹脫裝置或 填料塔中氣液端動(dòng)程度低、氣液接觸面積小，處理效果并不明顯。如果加大氣液接觸面積和 氣液端動(dòng)程度，可大大提高硝基苯去除率。
[0004] 超重力技術(shù)利用旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子將液體破碎成細(xì)小的液滴或液膜、液絲，其尺度都是 在幾十微米數(shù)量級(jí)，只有填料塔的幾分之一，該就意味著僅在該一點(diǎn)上，質(zhì)量傳遞速率就將 數(shù)倍于填料塔。另外，在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中，液體在離屯、力的作用下流動(dòng)，而高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子提 供的離屯、力是促使填料塔中液體流動(dòng)的重力的幾百倍。該使得液體可W克服表面張力的作 用，W極高的速度、極小的尺度，在高比表面的填料中運(yùn)動(dòng)。填料彎曲的孔道促使了液體表 面的迅速更新，大大增加了液體的端動(dòng)。該兩點(diǎn)結(jié)合在一起，使得在超重力設(shè)備中的傳質(zhì)速 率較在填料塔中的同樣過程提高了 1~3個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0005] 超重力-臭氧高級(jí)氧化法是常用的廢水氧化處理方法，結(jié)合超重力技術(shù)可有效提 高臭氧利用率和氧化效率，處理效果良好。專利化200910073666. 9公開了一種將超重力旋 轉(zhuǎn)填料床與臭氧法相禪合降解含硝基苯類廢水的方法及裝置，但此專利方法和裝置針對(duì)的 是含低濃度硝基苯類化合物(濃度小于lOOmg/L)的廢水。公開文獻(xiàn)《RPB-O3/H2O2法處理硝 基苯模擬廢水》偉C亮等，環(huán)境工程學(xué)報(bào)，第8卷第12期，2014)報(bào)道了一種超重力-臭氧/ 過氧化氨氧化法處理硝基苯廢水的方法，公開報(bào)道了對(duì)300mg/L含硝基苯廢水具有很好的 處理效果。如果直接利用此法處理含高濃度揮發(fā)性有機(jī)廢水，雖然也可達(dá)到預(yù)期去除效果， 但臭氧消耗量明顯升高，水處理成本顯著提高。該主要是因?yàn)?，在臭氧氧化降解有機(jī)化合物 的過程中，生成的中間產(chǎn)物會(huì)使廢水水質(zhì)發(fā)生變化，哲基自由基生成速率降低，同時(shí)生成的 中間產(chǎn)物如小分子酸、醇會(huì)與目標(biāo)污染物競(jìng)爭(zhēng)與臭氧和哲基自由基反應(yīng)，使得氧化處理效 果明顯下降。當(dāng)有機(jī)物含量高時(shí)，生成的中間產(chǎn)物就多，廢水水質(zhì)變的更差，氧化效果就明 顯降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了解決臭氧高級(jí)氧化法處理含高濃度硝基苯廢水成本高的問題，提供了 一種吹脫氧化降解含高濃度硝基苯廢水的方法及裝置。
[0007] 本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)；一種吹脫氧化降解含高濃度硝基苯廢水的方 法，步驟如下；將含高濃度硝基苯廢水與新鮮空氣在超重力設(shè)備中充分接觸，完成吹脫傳質(zhì) 過程降低高濃度硝基苯廢水中硝基苯的含量；吹脫傳質(zhì)完成后的廢水送入儲(chǔ)液槽中，在儲(chǔ) 液槽中與過氧化氨混合，然后在超重力設(shè)備中與臭氧氣體充分接觸反應(yīng)，廢水中剩余有機(jī) 物在臭氧和&〇2協(xié)同作用下降解。
[0008] 高濃度硝基苯廢水中硝基苯濃度> 500 mg/L;吹脫后的廢水中硝基苯含量為 80~lOOmg/L ;吹脫階段新鮮空氣與高濃度硝基苯廢水在超重力設(shè)備中的氣液比為200~600 L/m3。完成吹脫傳質(zhì)過程后超重力設(shè)備內(nèi)的廢水中&〇2濃度為0. 1~2. 9 mmol/L。臭氧和過氧 化氨協(xié)同反應(yīng)過程超重力設(shè)備中廢水與臭氧的液氣比為0. 5~2. 0 L/m3,臭氧濃度為10~30 mg/L。所述超重力設(shè)備為超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，包括填料床、折流式或螺旋通道形式的超重力 旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器，填料層中的填料包括金屬材料和非金屬材料的絲網(wǎng)、多孔板、波紋板、泡沫 材料或規(guī)整填料；超重力設(shè)備的轉(zhuǎn)速為300~700 rpm。
[0009] 本發(fā)明所述的超重力設(shè)備是已經(jīng)公開的超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，包括填料床、折 流式、螺旋通道等形式的超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器(參考申請(qǐng)?zhí)?1109255. 2、91111028. 3、 01268009. 5、200520100685. 3、02114174. 6 和 200510032296. 6)，優(yōu)選超重力旋轉(zhuǎn)填料床， 填料層中的填料包括，但不限于；金屬材料和非金屬材料的絲網(wǎng)、多孔板、波紋板、泡沫材料 或規(guī)整填料。
[0010] 一種實(shí)現(xiàn)如上所述的吹脫氧化降解含高濃度硝基苯廢水方法的裝置，包括設(shè)有進(jìn) 氣口、出氣口、進(jìn)液口、出液口的旋轉(zhuǎn)填料床，旋轉(zhuǎn)填料床的進(jìn)氣口通過氣體流量計(jì)I和氣 體流量計(jì)II分別與風(fēng)機(jī)和臭氧發(fā)生器出口連接；臭氧發(fā)生器進(jìn)口連接風(fēng)機(jī)；旋轉(zhuǎn)填料床出 氣口連接尾氣處理裝置；旋轉(zhuǎn)填料床進(jìn)液口通過液累與廢水儲(chǔ)槽和儲(chǔ)液槽連接，旋轉(zhuǎn)填料 床進(jìn)液口與液累之間設(shè)有液體流量計(jì)；旋轉(zhuǎn)填料床出液口連接廢水儲(chǔ)槽和儲(chǔ)液槽，儲(chǔ)液槽 連接過氧化氨儲(chǔ)液罐。尾氣處理裝置內(nèi)的填充物為活性炭。
[0011] 將含高濃度硝基苯廢水在超重力設(shè)備中與新鮮空氣充分接觸，完成吹脫傳質(zhì)過程 降低廢水中有機(jī)物含量。吹脫后的氣體通過裝有活性炭的尾氣處理裝置回收硝基苯。吹脫 后的廢水(硝基苯含量在80~lOOmg/L)進(jìn)入儲(chǔ)液槽，添加均相催化劑馬〇2,然后將混合有均 相催化劑&化的廢水與臭氧氣體在超重力設(shè)備中充分接觸反應(yīng)，使得廢水中剩余硝基苯在 臭氧和&化協(xié)同作用下得到降解。氧化降解階段廢水在超重力設(shè)備中循環(huán)處理，達(dá)國家排 放標(biāo)準(zhǔn)。
[0012] W超重力設(shè)備為吸收及反應(yīng)裝置，&〇2作為均相催化劑與臭氧相結(jié)合，使溶解于廢 水中的臭氧快速分解，產(chǎn)生大量哲基自由基，從而使硝基苯染物快速分解。&化的催化機(jī)理 見下式：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種吹脫氧化降解含高濃度硝基苯廢水的方法，其特征在于：步驟如下：將含高濃 度硝基苯廢水與新鮮空氣在超重力設(shè)備中充分接觸，完成吹脫傳質(zhì)過程降低高濃度硝基苯 廢水中硝基苯的含量；吹脫傳質(zhì)完成后的廢水送入儲(chǔ)液槽中，在儲(chǔ)液槽中與過氧化氫混合， 然后在超重力設(shè)備中與臭氧氣體充分接觸反應(yīng)，廢水中剩余有機(jī)物在臭氧和H2O2協(xié)同作用 下降解。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吹脫氧化降解含高濃度硝基苯廢水的方法，其特 征在于：高濃度硝基苯廢水中硝基苯濃度多500mg/L;吹脫后的廢水中硝基苯含量為 80~100mg/L;吹脫階段新鮮空氣與廢水在超重力設(shè)備中的氣液比為200~600L/m3。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吹脫氧化降解含高濃度硝基苯廢水的方法，其特征在 于：完成吹脫傳質(zhì)過程后超重力設(shè)備內(nèi)的廢水中H2O2濃度為0. 1~2. 9mmol/L。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吹脫氧化降解含高濃度硝基苯廢水的方法，其特征在 于：臭氧和過氧化氫協(xié)同反應(yīng)過程超重力設(shè)備中廢水與臭氧的液氣比為〇. 5~2. 0L/m3,臭 氧濃度為10~30mg/L。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吹脫氧化降解含高濃度硝基苯廢水的方法，其特征在 于：所述超重力設(shè)備為超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，包括填料床、折流式或螺旋通道形式的超重力旋 轉(zhuǎn)床反應(yīng)器，填料層中的填料包括金屬材料和非金屬材料的絲網(wǎng)、多孔板、波紋板、泡沫材 料或規(guī)整填料；超重力設(shè)備的轉(zhuǎn)速為300~700rpm。
6. -種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1~5所述的吹脫氧化降解含高濃度硝基苯廢水方法的裝置，其 特征在于：包括設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)液口、出液口的旋轉(zhuǎn)填料床（6)，旋轉(zhuǎn)填料床（6)的 進(jìn)氣口通過氣體流量計(jì)I(2)和氣體流量計(jì)II(4)分別與風(fēng)機(jī)（1)和臭氧發(fā)生器（3)出口 連接；臭氧發(fā)生器（3)進(jìn)口連接風(fēng)機(jī)（1);旋轉(zhuǎn)填料床（6)出氣口連接尾氣處理裝置（5);旋 轉(zhuǎn)填料床（6)進(jìn)液口通過液泵（10)與廢水儲(chǔ)槽（9)和儲(chǔ)液槽（7)連接，旋轉(zhuǎn)填料床（6)進(jìn) 液口與液泵（10 )之間設(shè)有液體流量計(jì)（11);旋轉(zhuǎn)填料床（6 )出液口連接廢水儲(chǔ)槽（9 )和儲(chǔ) 液槽（7 )，儲(chǔ)液槽（7 )連接過氧化氫儲(chǔ)液罐（8 )。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種實(shí)現(xiàn)吹脫氧化降解含高濃度硝基苯廢水方法的裝置，其 特征在于：尾氣處理裝置（5)內(nèi)的填充物為活性炭。
【專利摘要】本發(fā)明屬于含高濃度硝基苯廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，為了解決臭氧高級(jí)氧化法處理含高濃度硝基苯廢水成本高的問題，提供一種吹脫氧化降解含高濃度硝基苯廢水的方法及裝置。含高濃度硝基苯廢水與新鮮空氣在超重力設(shè)備中接觸，完成吹脫傳質(zhì)過程；吹脫傳質(zhì)完成后廢水送入儲(chǔ)液槽與過氧化氫混合，然后在超重力設(shè)備中與臭氧氣體接觸反應(yīng)，廢水中剩余有機(jī)物在臭氧和H2O2協(xié)同作用下降解。提高臭氧氧化效率，縮短處理時(shí)間，用吹脫法使廢水中的污染物含量減少后進(jìn)行氧化反應(yīng)，最大限度減少廢水水質(zhì)變化降低中間產(chǎn)物生成量，使臭氧和羥基自由基消耗物生成量減少，臭氧氧化效率提高65~75%，處理時(shí)間縮短80%，臭氧用量減少70%，處理成本節(jié)約50%。
【IPC分類】C02F9-04, C02F101-38
【公開號(hào)】CN104724852
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510093419
【發(fā)明人】劉有智, 焦緯洲, 張巧玲, 祁貴生, 袁志國, 高璟, 羅瑩, 栗秀萍, 申紅艷, 郭亮
【申請(qǐng)人】中北大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月3日