CN101306898A - 微波协同铁酸盐催化剂氧化降解高浓度有机废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波协同铁酸盐催化剂氧化降解高浓度有机废水的方法。包括：将高浓度有机废水或经处理的酸性高浓度有机废水放入矩形微波反应槽内进行降解反应；絮凝沉降后的废水流经反应槽，调节其流速，使其在反应槽中的停留时间控制在30s～30分钟；在废水流过反应槽时，微波发射管每开启0.5～1.5分钟后间歇0.5～1.5分钟，并通入空气、氧气或臭氧；在反应槽的入口和出口进行取样，检测降解效果，调节废水流量、微波发射管的运行时间和通入气体的流量，使废水达标排放或回用。本发明的具有操作条件温和，运行费用低，催化剂价格便宜，快速高效的优点。适用于印染、造纸、制革和印刷线路板等行业废水的催化氧化降解。
Description
技术领域
本发明涉及难降解有机质废水的处理技术，尤其涉及一种微波协同铁酸盐催化剂氧化降解高浓度有机废水的方法。
背景技术
进入环境、特别是水体中的污染物种类和数量越来越多，其主要来源是造纸、印染、染料、制药、农药、制革和印刷线路等行业的生产废水，这些难降解有机物成分复杂，如不经处理或处理未达标排放，不仅污染水体，直接危害人类健康，而且毒害水生动植物，破坏水体、土壤生态系统，往往引起环境生态系统的不可逆损害。
目前用于处理难降性有机废水的方法有吸附法、萃取法、光催化法及湿式催化氧化法等。传统的处理技术如萃取法及吸附法等物理处理方法，仅仅是“污染物转移”，会产生严重的二次污染；上世纪八十年代发展起来的湿式催化氧化方法，是在贵金属催化剂作用下，在高温高压条件下将污水中的有机物氧化成CO2、H2O等无害物质，以达到净化的目的；但该法需要在高温、高压条件下进行，所用催化剂的成本高，反应条件苛刻，难以普遍推广使用。光催化氧化法对高浓度的废水，处理效果也不甚理想。目前我国造纸、印染、制药、石化等行业及垃圾场仍有大量的有毒有机废水缺乏高效的、彻底的处理方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种微波协同铁酸盐催化剂氧化降解高浓度有机废水的方法。
包括如下步骤：
1)在呈酸性的待处理高浓度有机废水中，加入氢氧化钙、氧化钙或碳酸钙调节pH值，使其pH值不小于7，导入沉淀池，经絮凝沉降去除悬浮颗粒物；
2)将高浓度有机废水或经处理的呈酸性的高浓度有机废水放入矩形微波反应槽内进行降解反应；
3)絮凝沉降后的废水流经反应槽，调节其流速，使其在反应槽中的停留时间控制在30s～30分钟；
4)在废水流过反应槽时，微波发射管每开启0.5～1.5分钟后间歇0.5～1.5分钟，并通入空气、氧气或臭氧；
5)在反应槽的入口和出口进行取样，检测降解效果，调节废水流量、微波发射管的运行时间和通入气体的流量，使废水达标排放或回用。
所述的矩形微波反应槽的宽度和深度各30～50厘米，长度3～10米，沿长度方向每隔30～50厘米设有折流板，折流板之间设置一个功率为800W的微波发射管，微波发射管距离废水液面5～15厘米，槽的底部每隔30～50厘米有进气口，进气口上部设有气体分布板，槽的两端有进水管和排水管，槽的四周有微波屏蔽罩。催化剂是铁酸锰、铁酸钴、铁酸镍或铁酸锌中的一种或数种。气流分布板的筛孔孔径为1～3.0mm，开孔率为10～60％。微波屏蔽罩是焊接在一起并接有地线的金属板。
本发明由于铁酸盐类化合物对有机物污染物具有优良的吸附能力和吸收微波的功能，本发明利用微波电磁能的热效应和非热效应使有机污染物在铁酸盐催化剂和氧化剂的协同作用下，可大大加快难降解废水中有机物的氧化降解速率，同时还具有杀菌功能。与传统高浓度有机废水处理技术相比，本发明的微波协同铁酸盐催化剂快速氧化降解高浓度有机废水的方法，具有操作简单、条件温和，运行费用低，催化剂价格便宜，快速高效的优点。适用于印染、造纸、制革和印刷线路板等行业废水的催化氧化降解，也适用于领域其它氧化～还原反应的催化。
附图说明
图1是本发明的矩形微波反应槽俯视图；
图2是本发明的矩形微波反应槽侧视图。
图中：反应槽体1、催化剂2、折流板3、微波发射管4、进气口5、气体分布板6、进水管7、排水管8、微波屏蔽罩9。
具体实施方式
本发明提出的废水处理方法适用于处理各类难降解的高浓度有机废水。包括调节pH值、絮凝沉降、微波协同铁酸盐催化降解、(催化剂回收循环使用)等工艺过程。
由于铁酸盐催化剂在酸性条件下不稳定，因此若待处理废水呈酸性，则需使用碳酸钙(石灰岩)、氧化钙(生石灰)或氢氧化钙(熟石灰)调节pH值，使废水pH值提高到7以上。使用氢氧化钙中和反应条件易控制，且成本低廉；碱性废水无需调节pH值。在进入微波反应槽进行催化降解前，需对废水进行絮凝沉降，以除去悬浮颗粒。
废水的降解反应在长方形反应槽体1内进行，其宽度和深度各30～50厘米，长度3～10米。槽内盛有铁酸盐催化剂2，可以是铁酸锰、铁酸钴、铁酸镍或铁酸锌中的一种或数种。按固-液质量比为1∶10～1∶200的比例将催化剂与有机废水混合，从性价比角度考虑，建议优先使用铁酸锰。反应槽内设置折流板，使废水在槽内的流径呈S型。悬挂在反应槽上方、两隔板之间的微波发射管4为微波发射管，微波发射管为工业或民用微波炉的发射管，微波发射管距离废水液面5～15厘米。反应槽的底部每隔30～50厘米有进气口5，用于鼓入空气、氧气或臭氧。鼓入气体的种类由待处理废水的性质决定，优先使用空气，如使用氧气或臭氧，可提高降解效率。进气口上部有气体分布板6，其筛孔孔径为1～3.0mm，开孔率在10～45％之间，鼓入的气体经过气体分布板后形成均匀分布的小气泡，增加了反应体系中气液固三相的接触面积。反应槽的两端有进水管7和排水管8，加装调节阀门以调节废水的流量。反应槽、气体分布板和折流板均为塑料材质，可选用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或尼龙、聚四氟乙烯。反应槽的四周设有微波屏蔽罩9，它是焊接再一起的金属板，并接有地线，其作用是防止微波泄漏对操作人员造成伤害。
在废水流过反应槽时，微波发射管每开启0.5～1.5分钟间歇0.5～1.5分钟，并鼓入空气、氧气或臭氧进行降解。通过取样分析降解效果，调节废水流量、微波发射管的运行时间和通入氧化剂的流量，控制降解反应的速度，使出水达到排放或回用标准。
本发明结合以下实例作进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
实施例1：印染废水的处理
取某印染厂含活性艳红染料废水，废水初始CODcr为140mg/L，色度1200倍，先用氢氧化钙调节废水的pH值为7.0，经自然沉降去除悬浮颗粒物，泵入放置有催化剂铁酸锰的微波反应槽中，铁酸锰用量为废水重量的10％，并通入废水重量0.001％的臭氧，同时启动微波发射管，微波管每开启0.5分钟后间歇0.5分钟，控制废水在反应槽中的停留时间控制在30秒，出水脱色率为100％，CODCr去除率85％，处理后的废水达到国家规定的排放标准。
实施例2：制革废水处理
取某制革企业的制革污水，其初始CODcr为4070mg/L，用碳酸钙调节废水的pH值为10.0，加入0.1ppm的聚丙烯酰胺絮凝沉降去除悬浮颗粒物，泵入放置有催化剂铁酸钴的微波反应槽中，铁酸钴用量为废水重量的0.5％，并通入废水重量0.08％的空气，同时启动微波发射管，微波管每开启1.5分钟后间歇1.5分钟，控制废水在反应槽中的停留时间控制在30分钟，出水CODCr去除率90％。
实施例3：造纸废水处理
某造纸厂废水，处理前pH＝13，CODcr为2860mg/L，无需调节pH值，加入1ppm的聚丙烯酰胺絮凝沉降去除悬浮颗粒物，泵入放置有催化剂铁酸镍的微波反应槽中，铁酸镍用量为废水重量的1％，并通入废水重量0.005％的纯氧，同时启动微波发射管，微波管每开启1分钟后间歇1分钟，控制废水在反应槽中的停留时间控制在20分钟，出水CODCr去除率80％。
实施例4：印刷电路退膜显影废液的处理
某印刷电路板厂的印刷电路退膜显影废液，处理前pH＝2，CODcr为2480mg/L，用氧化钙调节废水的pH值为9.0，加入1ppm的聚丙烯酰胺絮凝沉降去除悬浮颗粒物，泵入放置有催化剂铁酸锌的微波反应槽中，铁酸锌用量为废水重量的3％，并通入废水重量0.5％的空气，同时启动微波发射管，微波管每开启1分钟后间歇1分钟，控制废水在反应槽中的停留时间控制在6分钟，出水CODCr去除率75％。
Claims (5)
1.一种微波协同铁酸盐催化剂氧化降解高浓度有机废水的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)在呈酸性的待处理高浓度有机废水中，加入氢氧化钙、氧化钙或碳酸钙调节pH值，使其pH值不小于7，导入沉淀池，经絮凝沉降去除悬浮颗粒物；
2)将高浓度有机废水或经处理的酸性高浓度有机废水放入矩形微波反应槽内进行降解反应；
3)絮凝沉降后的废水流经反应槽，调节其流速，使其在反应槽中的停留时间控制在30s～30分钟；
4)在废水流过反应槽时，微波发射管每开启0.5～1.5分钟后间歇0.5～1.5分钟，并通入空气、氧气或臭氧；
5)在反应槽的入口和出口进行取样，检测降解效果，调节废水流量、微波发射管的运行时间和通入气体的流量，使废水达标排放或回用。
2、根据权利要求1所述的一种微波协同铁酸盐催化剂氧化降解高浓度有机废水的方法，其特征在于所述的矩形微波反应槽(1)的宽度和深度各30～50厘米，长度3～10米，沿长度方向每隔30～50厘米设有折流板(3)，折流板之间设置一个功率为800W的微波发射管(4)，微波发射管距离废水液面5～15厘米，槽的底部每隔30～50厘米有进气口(5)，进气口上部设有气体分布板(6)，槽的两端有进水管(7)和排水管(8)，槽的四周有微波屏蔽罩(9)。
3.根据权利要求3所述的一种微波协同铁酸盐催化剂氧化降解高浓度有机废水的方法，其特征在于所述的催化剂是铁酸锰、铁酸钴、铁酸镍或铁酸锌中的一种或数种。
4.根据权利要求1所述的一种微波协同铁酸盐催化剂氧化降解高浓度有机废水的方法，其特征在于所述的气流分布板的筛孔孔径为1～3.0mm，开孔率为10～60％。
5.根据权利要求1所述的一种微波协同铁酸盐催化剂氧化降解高浓度有机废水的方法，其特征在于所述的微波屏蔽罩是焊接在一起并接有地线的金属板。
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