CN101333013B - 连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理方法及设备，属于废水处理工艺类技术领域。本发明的废水经过预处理后，然后通过一吸附剂反应床，发生微波诱导催化氧化反应，使废水中有机物快速分解为小分子无机物，并且反应床中的吸附剂通过一吸附剂再生系统循环利用；最后排放净化的废水。本专利采用微波辐射提高了吸附剂的吸附速率，吸附剂再生方式再生速度快、能耗低、无二次污染，实现了吸附剂的连续吸附、连续再生的连续过程，改变了传统吸附剂间歇式或序批式的运行处理模式，大大提高系统的处理能力。
Description
技术领域
本发明公开一种连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理方法，同时还公开一种无害化处理废水时用到的专用设备，属于废水处理工艺类技术领域。
背景技术
据中科院测算，目前由环境污染和生态破坏造成的损失已占到GDP总值的15％，这意味着环境问题，已经是影响到中国可持续发展的问题之一。其中，废水排放成为环境污染中一个重要的因素，据文献有关报道：中国平均1万元的工业增加值，需耗水330立方米，并产生230立方米污水；每创造1亿元GDP就要排放28.8万吨废水，还有大量的生活污水。其中80％以上未经处理，就直接排放进河道，造成河流水质的污染。
工业废水的排放问题在很多行业都是必须面对的问题：在膜分离系统中，膜分离透过水回用，减少了水的排放量，提高了水的利用率，但并没有减少污染物的排放量，它只是将水中的污染物浓缩，提高了浓缩水中污染物的浓度，节水但不减污，因此限制了膜分离技术在环保领域的应用。另外，在离子交换再生洗脱水的处理中，离子交换只是将污染物转移浓缩，但并没有消除污染物，当离子交换树脂再生时，污染物再次脱离树脂形成污染。
中国专利文献CN1629088公开微波-紫外光催化氧化-气浮协同处理工业废水的方法，该处理方法是应用于印染废水中的处理工艺，对废水中有机污染物降解、氧化后，利用氧化后的剩余空气产生的气浮作用，去除有机物而排放净化的工业废水。该工业废水处理工艺具有以下不足：
1.采用絮凝剂集结污染物，出水水质不稳定；
2.絮凝剂为消耗品，在运行中须不断投加，无法循环使用，运行成本高。
发明内容
针对现有处理废水技术的不足，本发明提供了一种连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理方法及设备，尤其是尤其适合膜分离系统浓缩水中有机物的处理及离子交换再生洗脱水的处理。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括以下工艺步骤：
1、预处理：去除废水中的杂质及其他杂质，并调节pH值5-8之间；
2、连续微波-紫外光诱导催化氧化处理：将上述废水通过一吸附剂反应床，反应床内发生微波诱导催化氧化反应，使废水中有机物快速分解为小分子无机物，并且反应床中的吸附剂通过一吸附剂再生系统循环利用；
3、排放净化的废水。
步骤2中，所述的吸附剂是活性炭吸附剂，活性炭为经铝或铁或其他具有磁性的过渡金属及其氧化物改性的活性炭。
步骤2中，反应床上的微波发生器发出短脉冲微波激发无极紫外光源产生紫外光，反应床底部通入空气，空气对系统的吸附床层进行搅动松动加强接触反应的同时，空气中带入的氧气与紫外光作用产生O3；活性炭上过渡金属及其氧化物附着在活性炭表面形成敏化剂，微波聚焦到敏化剂上，由于金属表面的金属点位与微波辐射能的强烈相互作用，使得表面点位被很快加热到较高的温度，并在其附近发生微波诱导催化氧化反应，使吸附在活性炭表面的有机物快速的氧化分解为CO2、H2O等小分子无机物。
步骤2中，所述的吸附剂自上而下的在反应床内移动，吸附剂在移动的过程中不断的吸附废水中的有机污染物，同时在微波和紫外光的催化氧化作用下，吸附在吸附剂上的污染物不断的被氧化分解脱附，使得吸附剂得到部分的再生，吸附饱和的吸附剂从反应床底部排出，进入吸附剂再生系统；经固液分离，在微波的辐射和超声波的共同作用下，吸附在吸附剂上的有机污染物被氧化分解脱附，使得吸附剂活性炭再生；再生后的吸附剂被提升到反应床顶部的加入口进入到反应床中，继续下一次循环。
步骤2中，发生氧化反应添加的氧化剂包括但不限于H2O2、ClO2、NaClO中的一种或几种的组合。根据不同水类添加的量有所不同，相差比较大，H2O2：3％～10％，ClO2：5～300ppm，NaClO：10～500ppm，以上数据是相对于废水量的添加量。
一种连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理设备，包括有：
CMIOP一体化处理系统，是一微波发生器和反应床，微波发生器安装在反应床的顶部，由顶部向底部辐射整个反应床，反应床内设有吸附剂，并且反应床顶部设有吸附剂加入口和净水排出口，其底部设有两个进入口和一个排出口；
吸附剂再生系统，包括固液分离器、微波辐射超声波源装置和循环输送装置，固液分离器与反应床的排出口相连通，固液分离器还设有固体排出口和液体排出口，固液分离器的固体排出口排出的吸附剂落到循环输送装置上，循环输送装置的另端延伸到反应床顶部的吸附剂加入口，并且在输送轨道上设有微波辐射超声波源装置。
上述的微波辐射超声波源装置包含有微波辐射器和超声波发生器，微波发生器安装在箱体的出口端，产生的微波自出口向进口方向辐射；超声波发生器安装在箱体的顶部，超声波自装置顶部向底部发射；箱体内贯穿有可承载吸附剂的输送装置。
上述的循环输送装置可以是皮带式传动也可以是其他的一切可承载物料的连续传动装置。
上述反应床的吸附剂加入口处设有高位加料槽。
本发明可以根据废水中有机污染物的浓度，可通过调节废水进入反应床的流量和控制废水在系统中的停留时间，达到最佳的吸附效果，保证系统的出水水质。另外可通过调节吸附剂再生系统的输送速度可控制吸附剂在微波辐射超声波源系统的停留时间，同时还可针对不同的吸附质调节系统的微波和超声波功率的大小，保证吸附剂的完全再生。
本发明具有如下有益的效果：
1、本发明采用微波辐射提高了吸附剂的吸附速率，同时由于微波辐射诱导催化氧化的作用，使得吸附在吸附剂上的污染物被部分的催化氧化，即吸附剂在吸附的同时被部分的脱附再生，提高了吸附剂的吸附量，即提高了吸附剂的使用效率。
2、本发明采用微波辐射和超声波共同作用再生吸附剂与传统的吸附剂再生方式相比具有以下特点：再生速度快；对吸附质的选择性低，即几乎适合所有有机物吸附质的脱附再生；吸附剂的再生率高；再生能耗低；无二次污染等。
3、本发明采用移动床的吸附形式和连续传动再生的传动方式，实现了吸附剂的连续吸附、连续再生的连续过程，改变了传统吸附剂间歇式或序批式的运行处理模式，大大提高系统的处理能力。
附图说明
图1是本发明工艺流程示意图；
图2是本发明的结构框图。
图中，1、CMIOP一体化处理系统
11、废水进水口 12、空气进气口
13、饱和吸附剂排出口 14、经吸附处理后的达标排放水出口
15、吸附剂加入口 2、固液分离器
21、固体排出口 22、液体排出口
3、微波辐射超声波源装置 4、传动装置
5、高位加料槽
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例：结构如图1所示，本发明包括以下工艺步骤：
1、预处理：去除废水中的杂质及其他杂质，并调节pH值5-8之间；可根据废水的类别、水量、污染物浓度等因素采用其中的一种或几种有机结合的预处理方法；
2、连续微波-紫外光诱导催化氧化处理：将上述废水通过一吸附剂反应床，反应床内发生微波诱导催化氧化反应，使废水中有机物快速分解为小分子无机物，并且反应床中的吸附剂通过一吸附剂再生系统循环利用；
3、排放净化的废水。
步骤2中，所述的吸附剂是活性炭吸附剂，活性炭为经铝或铁或其他具有磁性的过渡金属及其氧化物改性的活性炭。
步骤2中，反应床上的微波发生器发出短脉冲微波激发无极紫外光源产生紫外光，反应床底部通入空气，空气对系统进行搅动加强接触反应的同时，空气中带入的氧气与紫外光作用产生O3；活性炭上过渡金属及其氧化物附着在活性炭表面形成敏化剂，微波聚焦到敏化剂上，由于金属表面的金属点位与微波辐射能的强烈相互作用，使得表面点位被很快加热到较高的温度，并在其附近发生微波诱导催化氧化反应，使吸附在活性炭表面的有机物快速的氧化分解为CO2、H2O小分子无机物。
步骤2中，所述的吸附剂自上而下的在反应床内移动，吸附剂在移动的过程中不断的吸附废水中的有机污染物，同时在微波和紫外光的催化氧化作用下，吸附在吸附剂上的污染物不断的被氧化分解脱附，使得吸附剂得到部分的再生，吸附饱和的吸附剂从反应床底部排出，进入吸附剂再生系统；经固液分离，在微波的辐射和超声波的共同作用下，吸附在吸附剂上的有机污染物被氧化分解脱附，使得吸附剂活性炭再生；再生后的吸附剂被提升到反应床顶部的加入口进入到反应床中，继续下一次循环。
本发明同时提供了一种连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理设备，包括有：
CMIOP一体化处理系统1，是一微波发生器和反应床，微波发生器安装在反应床的顶部，由顶部向底部辐射整个反应床，反应床内设有吸附剂，并且反应床顶部设有吸入剂加入口15和经吸附处理后的达标排放水出口14，反应床的加入口15处设有高位加料槽5，其槽口与连续传动装置出料口相通。反应床底部设有进废水进水口11、空气进气口12和一个饱和吸附剂排出口13；
吸附剂再生系统，包括固液分离器2、微波辐射超声波源装置3和循环输送送装置，固液分离器与反应床的排出口相连通，固液分离器还设有固体排出口21和液体排出口22，固液分离器的固体排出口21排出的吸附剂落到循环输送装置上，循环输送装置的另端延伸到反应床顶部的加入口15，并且在输送轨道上设有微波辐射超声波源装置3。
微波辐射超声波源装置3是包含有微波辐射器和超声波发生器，微波发生器安装在箱体的出口端，产生的微波自出口向进口方向辐射；超声波发生器安装在箱体的顶部，超声波自装置顶部向底部发射；箱体内贯穿有可承载吸附剂的输送装置。
上述的循环输送装置可以是皮带式传动装置4也可以是其他的一切可承载物料的连续传动装置。
本发明可以根据废水中有机污染物的浓度，可通过调节废水进入反应床的流量和控制废水在系统中的停留时间，达到最佳的吸附效果，保证系统的出水水质。另外可通过调节吸附剂再生系统的输送速度可控制吸附剂在微波辐射超声波源系统的停留时间，同时还可针对不同的吸附质调节系统的微波和超声波功率的大小，保证吸附剂的完全再生。
本系统经过处理的废水对照表：
| 项目 | 系统进水水质 | 系统出水水质 |
| 色度 | ≥40倍 | ≤20 |
| CODCr | 100～200 | ≤40 |
| 悬浮物 | ≥50 | ≤15 |
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所为做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。
Claims (7)
1.一种连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)预处理：去除废水中的杂质，并调节pH值5-8之间；
(2)连续微波-紫外光诱导催化氧化处理：将上述废水通过一吸附剂反应床，反应床内发生微波诱导催化氧化反应，使废水中有机物快速分解为小分子无机物，并且反应床中的吸附剂通过一吸附剂再生系统循环利用，所述的吸附剂是活性炭吸附剂，活性炭为经铝或铁或其他具有磁性的过渡金属及其氧化物改性的活性炭；所述的吸附剂自上而下的在反应床内移动，吸附剂在移动的过程中不断的吸附废水中的有机污染物，同时在微波和紫外光的催化氧化作用下，吸附在吸附剂上的污染物不断的被氧化分解脱附，使得吸附剂得到部分的再生，吸附饱和的吸附剂从反应床底部排出，进入吸附剂再生系统；经固液分离，在微波的辐射和超声波的共同作用下，吸附在吸附剂上的有机污染物被氧化分解脱附，使得吸附剂活性炭再生；再生后的吸附剂被提升到反应床顶部的加入口进入到反应床中，继续下一次循环；
(3)排放净化的废水。
2.根据权利要求1所述的连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理方法，其特征在于：步骤(2)中，反应床上的微波发生器发出短脉冲微波，激发无极紫外光源产生紫外光，反应床底部通入空气，空气对系统的吸附床层进行搅动松动加强接触反应的同时，空气中带入的氧气与紫外光作用产生O3；活性炭上过渡金属及其氧化物附着在活性炭表面形成敏化剂，微波聚焦到敏化剂上，由于金属表面的金属点位与微波辐射能的强烈相互作用，使得表面点位被很快加热到较高的温度，并在其附近发生微波诱导催化氧化反应，使吸附在活性炭表面的有机物快速的氧化分解为小分子无机物。
3.根据权利要求1所述的连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理方法，其特征在于：步骤(2)中，发生氧化反应添加的氧化剂包括H2O2、ClO2、NaClO中的一种或一种以上。
4.一种实施权利权利1至3任一项方法的连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理设备，其特征在于包括有：
CMIOP一体化处理系统，是一微波发生器和反应床，微波发生器安装在反应床的顶部，由顶部向底部辐射整个反应床，反应床内设有吸附剂，并且反应床顶部设有吸附剂加入口和净水排出口，其底部设有两个进入口和一个吸附剂排出口；
吸附剂再生系统，包括固液分离器、微波辐射超声波源装置和循环输送装置，固液分离器与反应床底部的吸附剂排出口相连通，固液分离器还设有固体排出口和液体排出口，固液分离器的固体排出口排出的吸附剂落到循环输送装置上，循环输送装置的另端延伸到反应床顶部的吸附剂加入口，并且在输送轨道上设有微波辐射超声波源装置。
5.根据权利要求4所述的连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理设备，其特征在于：所述的微波辐射超声波源装置包含有微波辐射器和超声波发生器，微波发生器安装在微波辐射超声波源装置箱体的出口端，产生的微波自出口向进口方向辐射；超声波发生器安装在微波辐射超声波源装置的箱体的顶部，超声波自装置顶部向底部发射；微波辐射超声波源装置的箱体内贯穿有可承载吸附剂的循环输送装置。
6.根据权利要求4所述的连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理设备，其特征在于：所述的循环输送装置为皮带式传动装置。
7.根据权利要求4所述的连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理设备，其特征在于：所述反应床的吸附剂加入口处设有高位加料槽。
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