專利名稱：一種制備新型催化臭氧化固體催化劑的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于廢水處理技術(shù)和環(huán)境功能材料技術(shù)領(lǐng)域。涉及利用城市污水廠生化處理產(chǎn)生的污泥與芬頓類氧化法產(chǎn)生金屬泥來制備用于催化臭氧化的污泥基活性炭固體催化劑的裝置。
背景技術(shù)：
城市污水廠生化處理法是在人工充氧條件下，對污水和各種微生物群體進(jìn)行連續(xù)混合培養(yǎng)，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機(jī)污染物。然后使污泥與水分離，大部分污泥再回流到曝氣池，多余部分則排出活性污泥系統(tǒng)。因?yàn)槠浼夹g(shù)成熟，程序簡單，成本低廉而成為目前應(yīng)用最廣泛的污水好氧生物處理技術(shù)。污泥是城市污水處理廠生產(chǎn)中不可避免的副產(chǎn)物。目前，可行的污泥處理處置技術(shù)有土地利用、填埋、焚燒、建材利用等幾種。芬頓類氧化工藝是近年來逐步推廣的一種催化氧化技術(shù)，利用酸性條件下二價鐵和三價鐵(典型芬頓氧化法)或者其他過渡金屬(類芬頓氧化法)催化雙氧水產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基將廢水中的難降解成分礦化。芬頓類氧化反應(yīng)在常溫常壓下即可進(jìn)行，工藝流程簡單，具有巨大的工業(yè)化推廣潛力。如今普遍采用的均相芬頓技術(shù)不可避免的產(chǎn)生大量含鐵污泥，如何處置這些污泥將決定芬頓工藝在未來工程化推廣的可行性。芬頓類氧化技術(shù)作為一種新型廢水深度處理技術(shù)還處于工業(yè)化的初級階段，因其產(chǎn)生的芬頓金屬泥處理問題是生產(chǎn)過程中急需解決的問題。催化臭氧化法降解水中的有機(jī)物已經(jīng)投入實(shí)踐，根據(jù)催化方式的不同，催化臭氧化可分為兩種方式:一種是利用溶液中金屬離子催化作用的均相催化臭氧化，金屬離子的介入能夠加速臭氧的分解，催化產(chǎn)生自由基等活性中間體以提高臭氧的氧化能力，也大大增強(qiáng)了臭氧的利用率，缺陷是存在處理后水中金屬離子的難以回收問題，使催化劑的利用率降低，還造成二次污染，且運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高。另一種是利用固態(tài)金屬氧化物和活性炭等載體負(fù)載金屬氧化物催化作用的非均相催化臭氧化，該法穩(wěn)定性好，金屬不容易流失，不引入二次污染，無需后續(xù)處理，催化劑可再生重復(fù)使用。將污水生化處理產(chǎn)生的剩余污泥與芬頓氧化法產(chǎn)生的金屬泥等多源污泥資源化
利用，制備含有金屬氧化物的污泥基活性炭，用作催化劑催化臭氧處理有機(jī)工業(yè)廢水。這種
方法把污泥的處置與催化劑的制備過程有機(jī)的結(jié)合起來，變廢為寶，即處理了多余的污泥，
一定程度上解決了活性污泥法和芬頓氧化法發(fā)展中的限制因素；又能用較低的成本制備
催化臭氧過程中的催化劑，使臭氧的利用效率得到提高，有效地去除了一般方法所難去除
的難降解有機(jī)物。此方法制得的污泥基活性炭催化劑在有機(jī)工業(yè)廢水的臭氧化處理過程，
對廢水化學(xué)需氧量(COD)的去除和色度的脫除都有顯著效果，有較高的催化活性與穩(wěn)定性，
且成本低廉，操作設(shè)備與方法簡單，催化劑方便回收與再生使用。將多源污泥資源化利用制
備污泥基活性炭催化劑，用來催化臭氧化處理有機(jī)工業(yè)廢水，有較好的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效.、
Mo發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要目的是建立一套制備催化臭氧化催化劑的裝置，適用于催化臭氧化處理工業(yè)廢水。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種制備新型催化臭氧化固體催化劑的裝置，其特征在于，包括離心脫水機(jī)1、污泥活化釜2、干燥機(jī)3、球磨機(jī)4、篩分器5、混合釜6、熱解炭化爐7、洗滌釜8和尾氣吸收池9 ;其中離心脫水機(jī)I上設(shè)有污泥第一進(jìn)口、污泥第二進(jìn)口，污泥第一出口、污泥第二出口，芬頓金屬泥進(jìn)口、芬頓金屬泥出口 ；污泥活化釜2上設(shè)有污泥進(jìn)口、活化劑進(jìn)口、污泥出口和攪拌設(shè)備，污泥活化釜2的污泥進(jìn)口與離心脫水機(jī)I的第一污泥出口相連，污泥活化釜2的污泥出口與離心脫水機(jī)I的第二污泥進(jìn)口相連；干燥機(jī)3上設(shè)有進(jìn)口、出口和排氣口，干燥機(jī)3的進(jìn)口與離心脫水機(jī)I的第二污泥出口相連；球磨機(jī)4上設(shè)有進(jìn)口和出口，球磨機(jī)的進(jìn)口與干燥機(jī)的出口相連；篩分器5上設(shè)有進(jìn)口和出口 ；篩分器的進(jìn)口與球磨機(jī)的出口相連；混合釜6上設(shè)有污泥進(jìn)口、污泥出口和攪拌設(shè)備，金屬泥進(jìn)口，混合釜的污泥進(jìn)口與篩分器的出口相連，混合爸的金屬泥進(jìn)口與離心機(jī)的金屬泥出口相連，混合爸污泥出口也和離心脫水機(jī)的污泥第二進(jìn)口相連；熱解炭化爐7上設(shè)有進(jìn)口、出口和排氣口，熱解炭化爐的進(jìn)口也和干燥機(jī)污泥出口相連，熱解炭化爐上的排氣口通入尾氣吸收池，熱解炭化爐的出口也和球磨機(jī)的進(jìn)口相連；洗滌釜8上設(shè)有進(jìn)口、出口和攪拌設(shè)備，洗滌釜的進(jìn)口和篩分器的出口相連。本實(shí)用新型公開的制備新型催化臭氧化固體催化劑的裝置更加詳細(xì)的技術(shù)內(nèi)容如下:主要包括離心脫水機(jī)1、污泥活化釜2、干燥機(jī)3、球磨機(jī)4、篩分器5、混合釜6、熱解炭化爐7、洗滌釜8和尾氣吸收池9 ；在離心脫水機(jī)I上分別設(shè)有污泥第一進(jìn)口、污泥第二進(jìn)口，污泥第一出口、污泥第二出口，芬頓金屬泥進(jìn)口、芬頓金屬泥出口 ；生化剩余污泥由離心脫水機(jī)I的污泥第一進(jìn)口進(jìn)入離心機(jī)，污泥離心脫水后，從離心脫水機(jī)I的污泥第一出口排出；污泥活化釜2上設(shè)有污泥進(jìn)口、活化劑進(jìn)口、污泥出口和攪拌設(shè)備；污泥活化釜2的污泥進(jìn)口與離心脫水機(jī)I的第一污泥出口相連；離心脫水后污泥和活化劑分別由活化釜2污泥進(jìn)口和活化劑進(jìn)口進(jìn)入污泥活化釜2中，攪拌活化后，污泥從污泥活化釜2的污泥出口排出；離心脫水機(jī)I的第二污泥進(jìn)口與污泥活化釜2的污泥出口相連，活化后污泥由離心脫水機(jī)I污泥第二進(jìn)口進(jìn)入離心脫水機(jī)1，再脫水后，從離心脫水機(jī)I的污泥第二出口排出； 干燥機(jī)3上設(shè)有進(jìn)口、出口和排氣口 ；干燥機(jī)3的進(jìn)口與離心脫水機(jī)I的第二污泥出口相連，再脫水后污泥由干燥機(jī)3的進(jìn)口進(jìn)入干燥機(jī)3中干燥，干燥后污泥從干燥機(jī)3的出口排出，干燥機(jī)3上的排氣口排空；球磨機(jī)4上設(shè)有進(jìn)口和出口 ；球磨機(jī)4的進(jìn)口與干燥機(jī)3的出口相連，干燥后污泥由球磨機(jī)4的進(jìn)口進(jìn)入球磨機(jī)4中球磨，球磨后污泥從球磨機(jī)4的出口排出；篩分器5上設(shè)有進(jìn)口和出口；篩分器5的進(jìn)口與球磨機(jī)4的出口相連，篩分后污泥由篩分器5的進(jìn)口進(jìn)入篩分器5中篩分，篩分后污泥顆粒從篩分器5的出口排出；混合釜6上設(shè)有污泥進(jìn)口、污泥出口和攪拌設(shè)備，金屬泥進(jìn)口 ；混合釜6的污泥進(jìn)口與篩分器5的出口相連，篩分后污泥顆粒由浸潰釜6的污泥進(jìn)口進(jìn)入混合釜6 ；芬頓金屬泥經(jīng)離心脫水機(jī)I的金屬泥進(jìn)口進(jìn)入離心脫水機(jī)I中離心，脫水后，從離心脫水機(jī)I的金屬泥出口排出；混合爸6的金屬泥進(jìn)口與離心脫水機(jī)I的金屬泥出口相連，脫水后金屬泥由浸潰釜6的金屬泥進(jìn)口進(jìn)入混合釜6，在帶攪拌的混合釜6中，污泥顆粒與金屬泥混合12h ；離心脫水機(jī)I的污泥第二進(jìn)口還和混合釜6污泥出口相連；混合后污泥由離心脫水機(jī)I的污泥第二進(jìn)口進(jìn)入離心機(jī)脫水至15%后，由離心脫水機(jī)I的污泥第二出口排出，再經(jīng)干燥機(jī)3的進(jìn)口進(jìn)入干燥機(jī)干燥后，由干燥機(jī)3的出口排出；熱解炭化爐7上設(shè)有進(jìn)口、出口和排氣口，熱解炭化爐7的進(jìn)口也和干燥機(jī)3污泥出口相連，干燥后污泥顆粒由熱解炭化爐7的進(jìn)口進(jìn)入熱解炭化爐7中熱解炭化，炭化后從熱解炭化爐7的出口排出；熱解炭化爐7上的排氣口通入尾氣吸收池9，；球磨機(jī)4的進(jìn)口還和熱解炭化爐7的出口相連，污泥經(jīng)炭化后再進(jìn)入球磨機(jī)4球磨磨，進(jìn)入篩分器5篩分后，選取粒徑為I 2mm顆粒；洗滌釜8上設(shè)有進(jìn)口、出口和攪拌設(shè)備，洗滌釜8的進(jìn)口和篩分器5的出口相連，用清水將篩選好的顆粒洗滌數(shù)次，晾干即得到所制備的固體催化劑。本實(shí)用新型公開的制備新型催化臭氧化固體催化劑的裝置的工作原理:(一)發(fā)明原理:本實(shí)用新型將廢水活性污泥法產(chǎn)生的剩余污泥與芬頓類氧化法產(chǎn)生的金屬泥等多源污泥資源化利用，用來制備富含金屬氧化物的污泥基活性炭催化劑。本實(shí)用新型將制備污泥基活性炭工藝和制備負(fù)載型活性炭催化劑工藝合為一體，建立一套利用多源污泥制備臭氧化催化劑的裝置。脫水后污泥經(jīng)過活化、混合、干燥、焙燒等步驟，制備出骨架為污泥基活性炭，表層富含金屬氧化物的固體催化劑。(二)方法步驟:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，現(xiàn)以典型芬頓氧化后鐵泥為例對固體催化劑的制備方法加以描述:W脫水:城市污水廠生化處理剩余污泥經(jīng)離心機(jī)脫水，使含水率在40 50%左右；芬頓氧化后鐵泥離心機(jī)中脫水，使含水率在20 30%左右；活化:將脫水后污泥，粉碎的玉米芯(每Kg含水污泥加固體量約為100 150g)混合，活化劑1.5moL/L KOH溶液(每Kg含水污泥加KOH固體量約為300 400g)或2mol/L ZnCl2溶液(每Kg含水污泥加ZnCl2固體量約為150 200g)依次加入到帶攪拌設(shè)備的活化爸中，攪拌活化6 8h ;Q)干燥:活化后污泥再進(jìn)入離心機(jī)中脫水，使污泥含水率在10%左右，然后在真空干燥機(jī)中105°C干燥3h左右，得干燥固體，并將干燥污泥在球磨機(jī)中研磨，篩分器中過篩，選取粒徑在1_左右干燥污泥體顆粒備用；W混合:將干燥后污泥顆粒和含水率在20 30%左右的芬頓鐵泥加到帶攪拌設(shè)備的混合釜中(每Kg含水鐵泥加干污泥顆粒量約為500 700g)，攪拌混合6 8h ;m再干燥:在離心機(jī)中將上一步混合體系離心機(jī)中脫水，使污泥含水率在5 10%左右，在真空干燥機(jī)中100 120°C干燥3h左右，得干燥固體；15)炭化:氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣(流量為10L/h)，管式電阻爐中，20°C /min的速率程序升溫，590 610°C溫度下熱解炭化3 4h，炭化過程產(chǎn)生的廢氣通入裝有堿液的尾氣吸收池；將焙燒后固體冷卻至室溫后，在球磨機(jī)中研磨，篩分器中過篩，選取粒徑在I 2mm細(xì)顆粒；hi洗滌:篩分好的催化劑顆粒在洗滌釜中清水洗滌數(shù)次，晾干即得到所制備的固體催化劑。 催化劑再生:將失活后催化劑加到洗滌釜中，用5%Na0H溶液洗滌，清水洗滌至中性，然后再進(jìn)行UM5)17!的步驟，即得再生后固體催化劑。采用本實(shí)用新型裝置所制備的固體催化劑的性質(zhì):
權(quán)利要求1.一種制備新型催化臭氧化固體催化劑的裝置，其特征在于，包括離心脫水機(jī)(1)、污泥活化釜(2)、干燥機(jī)(3)、球磨機(jī)(4)、篩分器(5)、混合釜(6)、熱解炭化爐(7)、洗滌釜(8)和尾氣吸收池(9);其中 離心脫水機(jī)(1)上設(shè)有污泥第一進(jìn)口、污泥第二進(jìn)口，污泥第一出口、污泥第二出口，芬頓金屬泥進(jìn)口、芬頓金屬泥出口 ； 污泥活化釜⑵上設(shè)有污泥進(jìn)口、活化劑進(jìn)口、污泥出口和攪拌設(shè)備，污泥活化釜(2)的污泥進(jìn)口與離心脫水機(jī)(I)的第一污泥出口相連，污泥活化釜(2)的污泥出口與離心脫水機(jī)(I)的第二污泥進(jìn)口相連； 干燥機(jī)(3)上設(shè)有進(jìn)口、出口和排氣口，干燥機(jī)(3)的進(jìn)口與離心脫水機(jī)(I)的第二污泥出口相連； 球磨機(jī)⑷上設(shè)有進(jìn)口和出口，球磨機(jī)⑷的進(jìn)口與干燥機(jī)⑶的出口相連； 篩分器(5)上設(shè)有進(jìn)口和出口 ；篩分器(5)的進(jìn)口與球磨機(jī)(4)的出口相連； 混合釜(6)上設(shè)有污泥進(jìn)口、污泥出口和攪拌設(shè)備，金屬泥進(jìn)口，混合釜￠)的污泥進(jìn)口與篩分器(5)的出口相連，混合爸(6)的金屬泥進(jìn)口與離心脫水機(jī)(I)的金屬泥出口相連，混合釜(6)污泥出口也和離心脫水機(jī)(I)的污泥第二進(jìn)口相連； 熱解炭化爐(7)上設(shè)有進(jìn)口、出口和排氣口，熱解炭化爐(7)的進(jìn)口也和干燥機(jī)(3)污泥出口相連，熱解炭化爐(7)上的排氣口通入尾氣吸收池(9)，熱解炭化爐(7)的出口也和球磨機(jī)⑷的進(jìn)口相連； 洗滌釜⑶上設(shè)有進(jìn)口、出口和攪拌設(shè)備，洗滌釜⑶的進(jìn)口和篩分器(5)的出口相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種制備新型催化臭氧化固體催化劑的裝置。包括離心脫水機(jī)、污泥活化釜、干燥機(jī)、球磨機(jī)、篩分器、混合釜、熱解炭化爐、洗滌釜和尾氣吸收池；利用城市污水廠活性污泥法產(chǎn)生的剩余污泥和廢水芬頓類氧化法產(chǎn)生的金屬泥等多源污泥，通過添加有機(jī)質(zhì)、活化、脫水、烘干、混合、焙燒等步驟，制備出骨架為污泥基活性炭，表層富含金屬氧化物的固體催化劑。此催化劑用于催化臭氧處理工業(yè)廢水，具有較高的催化活性與穩(wěn)定性。
文檔編號B01J37/00GK203002385SQ20122068898
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者游洋洋, 許丹宇, 盧學(xué)強(qiáng), 鄭先強(qiáng), 楊昂, 宋薇薇 申請人:天津市聯(lián)合環(huán)保工程設(shè)計有限公司