CN1017522B - 温式氧化法处理废水的流程 - Google Patents
温式氧化法处理废水的流程Info
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Abstract
在有一种附着在蜂窝状载体上催化剂存在的条件下,对含有在量浮固体、氧及化学需氧物中至少两种成分的废水进行液相氧化处理。
Description
本发明涉及用一系列湿式氧化的方法对至少含有悬浮固体、氨和化学上可氧化的物质(下文称为“COD成份”)中的两种成分的废水进行处理的流程。
关于水质控制,近年来越来越认识到从废水中除去氮成分(尤其是氨态氮)及COD成份是个十分重要的问题。根据这种情况,我们进行了各种实验和广泛的研究,研制了一些处理废水的实用流程,这些流程能把废水中所含的COD成分和氨分解而加以除去(日本特许公报42992/1981,42391/1982,33320/1982,27999/1983,19757/1984,29317/1984和49073/1984;美国专利4141828和4294706号等)。可是,当被处理的废水中含有的悬浮固体浓度高达500ppm至几万ppm时,则不反应的悬浮固体会附着在处理设备的部件上,比如附着在热交换器表面上,造成热传导系数的下降,又由于固体沉积于填充在反应器内的催化剂颗粒表面上,导致压差的增加和催化剂活性的降低。因此,在废水处理之前,必须要根据悬浮固体的浓度和组成,将废水中的悬浮固体部分地或全部除去。
当含有高浓度悬浮固体的废水用目前广为采用的生物处理流程处理时,要先除去大部份悬浮固体之后才能进行,或者处理后从处理设备中把固体以过量污泥的形式除去,再进行煅烧、熔融、向海中倾弃、填地或用作肥料等处理。废水处理后的工业和城市污水以及包括污水处理工厂出来的废物的总量,现正年复一年地增加。为了解决这个问
题,希望找出一项措施能将产生的或需处理的污泥量减到最低程度,还要研制出一个经济上可行的对正在不断积累的污泥进行处理的有效方法。
我们考虑了工艺技术的现状,继续进行研究,力图改进上述现有技术,希望找到能够同时将废水中所含的高浓度悬浮固体和其它成分都分解掉的废水处理流程。我们的继续研究已经表明,采用一种用由蜂窝结构的载体所支承的特种催化剂进行液相氧化处理与至少一次液相氧化处理结合起来的方法,就能够达到这个目的。本发明是根据这个发现完成的。
本发明包括:
(Ⅰ)一个用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成分中至少两种成分的废水进行处理的流程,此流程包括以下几道工序;
(ⅰ)将废水在不用催化剂和存在含氧气体的情况下进行液相氧化处理,以及
(ⅱ)将工序(ⅰ)来的水在含氧气体存在下,用一种附着在蜂窝结构载体上,且是含有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及其在水中不溶性或微溶性化合物中至少一种成分的催化剂来进行液相氧化处理(以下称为“流程Ⅰ”)。
(Ⅱ)一个用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成分中至少两种成分的废水进行处理的流程,此流程包括以下几道工序;
(ⅰ)将废水在不用催化剂和存在含氧气体的情况下进行液相氧化处理,
(ⅱ)将从工序(ⅰ)来的水在含氧气体存在下,用一种附着在蜂窝结构载体上且是含有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨
及其在水中不溶性或微溶性化合物中至少一种成分的催化剂来进行液相氧化处理,以及
(ⅲ)将从工序(ⅱ)来的水在含氧气体存在下,用一种附着在粒状载体上且是含有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及其在水中不溶性或微溶性化合物中至少一种成分的催化剂来进行液相氧化处理(以下称为“流程Ⅱ”),
(Ⅲ)一个用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成份中至少两种成分的废水进行处理的流程,此流程包括以下几道工序;
(ⅰ)将废水在不用催化剂和存在含氧气体的情况下进行液相氧化处理,
(ⅱ)将从工序(ⅰ)来的水在有峰窝结构物和含氧气体存在的情况下进行液相氧化处理,以及
(ⅲ)将从工序(ⅱ)来的水在含氧气体存在下用一种附着在蜂窝结构载体上且是含有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及其在水中不溶性或微溶性化合物中至少一种成分的催化剂来进行液相氧化处理(以下称为“流程Ⅲ”),
(Ⅳ)一个用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成分中至少两种成分的废水进行处理的流程,此流程包括以下几道工序;
(ⅰ)将废水在不用催化剂和含氧气体存在的情况下进行液相氧化处理,
(ⅱ)将从工序(ⅰ)来的水在有蜂窝结构物和含氧气体存在的情况下进行液相氧化处理,
(ⅲ)将从工序(ⅱ)来的水在含氧气体存在下,用一种附着在蜂窝结构载体上且是含有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、
钨及其在水中不溶性或微溶性化合物中至少一种成分的催化剂来进行液相氧化处理,以及
(ⅳ)将工序(ⅲ)来的水在含氧气体存在下,用一种附着在粒状载体上且是含有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及其在水中不溶性或微溶性化合物中至少一种成分组成的催化剂来进行液相氧化处理(以下称为“流程Ⅳ”),
(Ⅴ)一个用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成分中至少两种成份的废水进行处理的流程,此流程包括以下几道工序:
(ⅰ)将废水在有蜂窝结构物和含氧气体存在下进行液相氧化处理,以及
(ⅱ)将从工序(ⅰ)来的水在含氧气体存在下,用一种附着在蜂窝结构载体上且是含有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及其在水中不溶性或微溶性化合物中至少一种成分的催化剂来进行液相氧化处理(以下称为“流程Ⅴ”),
(Ⅵ)一个用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成分中至少两种成分的废水进行处理的流程,此流程包括以下几道工序;
(ⅰ)将废水在蜂窝结构物和含氧气体存在下进行液相氧化处理,
(ⅱ)将从工序(ⅰ)来的水在含氧气体存在下,用一种附着在蜂窝结构载体上且是含有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及其在水中不溶性或微溶性化合物中至少一种成分的催化剂来进行液相氧化处理,以及
(ⅲ)将从工序(ⅱ)来的水在含氧气体存在下,用一种附着在粒状载体上且是含有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及其在水中不溶性或微溶性化合物中至少一种成分的催化剂来进行液相
氧化处理(以下称为“流程Ⅵ”),以及
(Ⅶ)一个用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成分中至少两种成分的废水进行处理的流程,此流程包括以下几道工序;
(ⅰ)将废水在含氧气体存在下,用一种附着在蜂窝结构载体上且是含有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及其在水中不溶性或微溶性化合物中至少一种成分的催化剂来进行液相氧化处理,以及
(ⅱ)将从工序(ⅰ)来的水在含氧气体存在下,用一种附着在粒状载体上且是含有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及其在水中不溶性或微溶性化合物中至少一种成分的催化剂来进行液相氧化处理(以下称为“流程Ⅶ”)。
用本发明的流程来处理的废水中所含的氨,包括当其在水中解离时能生成铵离子的铵化合物。按本发明来处理的废水中存在的COD成份,包括酚类、氰化物、硫氰化物、油类、硫代硫酸类、亚硫酸、硫化物、亚硝酸、有机氯化物(三氯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烷、氯化亚甲基等)之类。在本说明书及所附权利要求中所用的术语“悬浮固体”是指由“日本工业规格标准(JIS)K0102”中规定的物质、由日本城市用水协会(Japan Municipal Water Associa-tion)制定的污水试验方法规定的悬浮固体以及其它可燃性固体(例如硫)。
本发明的几个流程适用于处理含有两种或三种上述成份(氨、悬浮固体和COD成分)的废水。这类废水的例子有污泥、浓缩的污泥液、生活下水、脱硫过程和除氰化物过程放出的废水、煤的气化和液化过程放出的煤气水、重油气化过程放出的废水、食品加工厂放出的
废水、酒精制造厂放出的废水、化学工厂排放的废水等等,不过将用本发明流程处理的废水决不仅限于以上这些。
本发明的流程将详述如下:
(Ⅰ)在流程Ⅰ的第一道工序(以下称为“工序Ⅰ-(ⅰ)”)中,需处理的废水先在含氧气体存在下但是不用催化剂来进行液相氧化处理。这一工序中能用的含氧气体例如有空气、富氧气体、氧气和诸如含有氰化氢、硫化氢、氨、硫的氧化物、有机硫化合物、氮的氧化物、碳氢化合物之类中至少一种气体的含氧废气。含氧气体的供料量为将废水中(或在废水和废气中)的全部氨、悬浮固体和COD成分氧化为氮、二氧化碳和水等所需氧的理论用量的1-1.5倍左右,最好是1.05-1.2倍左右。用含氧废气作为氧的来源,其优点在于气体中的有害成分与废水中所含的成分一起都能变成无害的。如果所用的含氧气体中氧的绝对量不足的话,则可通入空气、富氧空气或氧气本身来补足所需的氧量。含氧气体不需要在工序Ⅰ-(ⅰ)中全部加入到废水内,它可以分摊加到工序Ⅰ-(ⅰ)和后续工序。例如,工序Ⅰ-(ⅰ)中的氧化反应,通常能分解10-70%左右的悬浮固体、10-60%左右的COD成分和0-15%左右的氨,因此加到工序Ⅰ-(ⅰ)中的含氧气体可为理论需氧量的0.4-0.7倍左右,而剩余所需量留到后续的工序再加。工序Ⅰ-(ⅰ)中反应进行的温度通常约在100-370℃左右,最好约在200-300℃左右。随着反应温度的提高、进料气体中氧含量的增加和反应压力的提高,各成分的分解效率就跟着提高,废水在反应器内的停留时间亦随之降低,因此后续工序的反应条件就可以放宽些,可是建设费用却随之提高了。因而,反应温度及其它条件的选择要根据废水的种类、后续工序的反
应条件、对处理程度的要求以及总的运行、安装费用一起结合起来考虑。反应压力的选择是至少要使得废水在预定温度下保持为液相。
接下去在流程Ⅰ的第二道工序(以下称为“工序Ⅰ-(ⅱ)”)中,从工序Ⅰ-(ⅰ)来的水在有附着在蜂窝结构载体上的催化剂存在下,再进行一次液相氧化处理。具备蜂窝结构能被采用的载体,可以是任何一种具有四边形、五边形、六边形或圆形开口胞室的载体。该蜂窝型载体在形状特点上没有特别的限制,不过通常要求每单位体积的表面积为200-800平方米/立方米左右,孔眼率一般为40-80%左右,比表面为0.1-100平方米/克左右,孔体积为0.1-0.4立方厘米/克左右,平均孔径为100-5000埃左右。用作载体的物质例如为二氧化钛、二氧化锆等。日本未审查特许公报106711/1978;133592/1978;57505/1979;72788/1979;132469/1979;和140546/1980中已披露了这一类的蜂窝状结构物,在此引入作为参考。可用的催化剂的活性成分例如有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及其在水中不溶性或微溶性的化合物,诸如它们的氧化物、二氯化钌、二氯化铂之类的氯化物,硫化钌、硫化铑之类的硫化物等等。将它们中间的至少一种附着在载体上。对附着在载体上的活性成分的量没有特别的限制,可是通常要求为载体重量的0.05-25%左右,最好为0.5-3%左右。不但用于工序Ⅰ-(ⅱ)中的催化剂,而且在本发明中所有要使用的催化剂皆可用方便的方法制得,例如,可用一种载体来承载催化剂的活性成分,其方法是把催化剂的活性成分和载体物质一起混合,把混合物加工成所需的形状,把成型物干燥,如有必要,可加以还原,以及将它烘焙。反应柱体积要使得废水在其中流过的体
积流速,按空柱体积计算,为0.3-10升/小时左右,最好为0.5-4升/小时左右。当全部需氧量如上所述都送到工序Ⅰ-(ⅰ)的废水中,则含氧气体就不需要进料到工序Ⅰ-(ⅱ)了。换言之,只有当部分的所需氧用量加到工序Ⅰ-(ⅰ)时,才要将含氧气体按照剩余所需量加到工序Ⅰ-(ⅱ)去。工序Ⅰ-(ⅱ)的反应温度通常为100-370℃左右,最好在200-300℃左右。反应压力至少要使得废水在预定温度下能保持为液相。这样,在工序Ⅰ-(ⅱ)中反应就可以实际上分解掉在工序Ⅰ-(ⅰ)中未分解掉而留下的全部悬浮固体、COD成分和氨。
经工序Ⅰ-(ⅱ)处理后的废水可能含有诸如硫酸钠之类的分解产物。如果工序Ⅰ-(ⅱ)来的分解产物需要除盐处理以便重复使用,则可将工序Ⅰ-(ⅱ)来的水在加压状态下直接送到作为第三道工序的逆向渗析设备中去(以下称为“工序Ⅰ-(ⅲ)”),在此将水分离成纯净水和浓缩液。此纯净水可返回作各种用途,例如作工业用水等等,浓缩液可以按本发明的流程将它与原始的废水合并处理,或者可以加工回收硫酸钠或其它诸如此类的有用物质。
(Ⅱ)在流程Ⅱ的第一道工序(以下称为“工序Ⅱ-(ⅰ)”)中,把要处理的废水在不用催化剂和含氧气体存在下,用与工序Ⅰ-(ⅰ)相同的条件进行液相氧化处理。
流程Ⅱ的第二道工序(以下称为“工序Ⅱ-(ⅱ)”)中所用的催化剂与工序Ⅰ-(ⅱ)中所用的相同。工序Ⅱ-(ⅱ)中的反应条件可以比工序Ⅰ-(ⅱ)中的放宽些,这是因为在流程Ⅱ的后续工序中废水要在有粒状催化剂存在下作进一步的液相氧化处理。工序Ⅱ-(ⅱ)中的反应温度通常在100-300℃左右,最好在200-
290℃左右。工序Ⅱ-(ⅱ)中的压力至少要使得工序Ⅱ-(ⅰ)来的废水在预定温度下能保持为液相。当含氧气体在工序Ⅱ-(ⅰ)中只是部分地加入到废水中,则此气体要按照剩余所需氧用量全部加到工序Ⅱ-(ⅱ)中,或者分摊地加到工序Ⅱ-(ⅱ)和后续的工序中去。在后一种情况下,工序Ⅱ-(ⅱ)中加入的含氧气体为理论氧用量的0.3-0.7倍左右,而剩余所需量再加到后续工序中去。
流程Ⅱ的第三道工序(以下称为“工序Ⅱ-(ⅲ)”)中,来自工序Ⅱ-(ⅱ)的水在含氧气体和附着在粒状载体上的催化剂存在下,再次进行液相氧化处理。反应温度通常在100-300℃左右,最好在200-290℃左右。催化剂的活性成分包括上述工序Ⅰ-(ⅱ)中用的成分。所用催化剂活性成分是用常规方法附着在诸如氧化铝、氧化硅、氧化硅-氧化铝、二氧化钛、二氧化锆、活性炭之类的粒状载体、镍、镍-铬、镍-铬-铝、镍-铬-铁之类的金属多孔粒状载体等物体之上。在本说明书及所附权利要求中所用的术语“粒状”,是指诸如球粒、丸粒、圆柱状粒、压碎的碎粒、粒子等各种形状。附着在载体上的活性成分的用量通常为载体重量的0.05-25%左右,最好是0.5-3%左右。采用的反应器是固定床型的。所用反应柱的体积要使得废水流过其中的体积流速按空柱计算为0.5-10升/小时左右,最好为1-4升/小时左右。
若需要的话,从工序Ⅱ-(ⅲ)出来的水可以用工序Ⅰ-(ⅱ)中对水处理所用的相同方法,在加压下再送到逆向渗析设备中,以便将水分离为纯净水和浓缩液(这道工序以下称为“工序Ⅱ-(ⅳ)”)。工序Ⅱ-(ⅳ)可以用与工序Ⅰ-(ⅲ)相同的方法来进行。
在流程Ⅰ和流程Ⅱ的各道工序中,pH值在8-11.5左右(最
好在9-11左右)的废水能够进行高效率的液相氧化处理。因而,最好废水处理之前要用一种碱性物质,例如氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙之类调节pH,或者用同样的碱性物质加到将要在工序Ⅰ-(ⅱ)、工序Ⅱ-(ⅱ)和工序Ⅱ-(ⅲ)中处理的水中。即使在要开始处理或者已经处理但还需作进一步氧化的废水中,在每一道工序的反应开始的时候pH值都在8-11.5左右,随着反应的进行,反应体系的pH值会大大降低,并随之导致有害成分分解效率的降低,从而可能必须增加催化剂用量、加速催化剂的消耗和变质以及引起酸性液体严重损伤反应器、管道和热交换器等等。为避免这些问题,最好在工序Ⅰ-(ⅱ)和工序Ⅱ-(ⅲ)的每一道工序的反应器出口处,向反应体系加入适量的与上述相同的碱性物质来调节体系pH值到5-8左右。
在下文要讲的流程Ⅲ-Ⅶ的各道工序中,最好都用相同的方式调节pH值。
(Ⅲ)在流程Ⅲ的第一道工序(以下称为“工序Ⅲ-(ⅰ)”)中,把要处理的废水在不用催化剂和有含氧气体存在下用与工序Ⅰ-(ⅰ)相同的条件进行液相氧化处理。
在流程Ⅲ的第二道工序(以下称为“工序Ⅲ-(ⅱ)”)中,将工序Ⅲ-(ⅰ)送来的水在有蜂窝结构物存在但没有催化剂附着在上面的情况下再进行液相氧化处理。所用的蜂窝结构物在形状、单位体积的表面积、孔眼率、物料等方面都类似于工序Ⅰ-(ⅱ)中所用的载体。所用反应柱的体积要足以使废水在其中通过的体积流速按空柱计算为0.3-10升/小时,最好为0.5-4升/小时。同上所述,当在工序Ⅲ-(ⅰ)中就向废水中加入所需的全部需氧量时,则在工
序Ⅲ-(ⅱ)和后续工序中都不必加入含氧气体。仅当工序Ⅲ-(ⅰ)中只是加入部分需氧量时,才按剩余需氧量把含氧气体加进去。工序Ⅲ-(ⅱ)的反应温度通常在100-370℃左右,最好在200-300℃左右。工序Ⅲ-(ⅱ)中的压力至少要使得从工序Ⅲ-(ⅰ)送来的水能在预定温度下保持为液相。
在流程Ⅲ的第三道工序(以下称为“工序Ⅲ-(ⅲ)”)中,将工序Ⅲ-(ⅱ)送来的水在有附着在蜂窝结构载体上的催化剂存在下,再进行液相氧化处理。可用与工序Ⅰ-(ⅱ)中用的相同类型的催化剂。所用反应柱的体积要足以使废水在其中流过的体积流速按空柱计算为0.3-10升/小时左右,最好在0.5-4升/小时左右。如上所述,只有当工序Ⅲ-(ⅰ)或工序Ⅲ-(ⅰ)及工序Ⅲ-(ⅱ)是加入部分需氧量时,才在工序Ⅲ-(ⅲ)中按剩余需氧量加入含氧气体。工序Ⅲ-(ⅲ)的反应温度通常在100-300℃左右,最好在200-290℃左右。工序Ⅲ-(ⅲ)中的压力至少要使得从工序Ⅲ-(ⅱ)送来的废水能保持为液相。这样,工序Ⅲ-(ⅰ)和工序Ⅲ-(ⅱ)中仍未分解掉的悬浮固体、COD成分和氨基本上都全部分解掉。
工序Ⅲ-(ⅲ)处理过的废水中会含有诸如硫酸钠之类的分解产物,在这种情况下,如果要将这些分解产物进行去盐处理,以便返回使用,可将工序Ⅲ-(ⅲ)送来的水在加压状态下用与工序Ⅰ-(ⅱ)中处理水的相同方法直接送到逆向渗析设备中,以便将水分离成纯净水和浓缩液。
(Ⅳ)在流程Ⅳ的第一道工序(以下称为“工序Ⅳ-(ⅰ)”中,把要处理的废水在含氧气体存在下不用催化剂并在与工序Ⅲ-(ⅰ)相同
的条件下进行液相氧化处理。
在流程Ⅳ的第二道工序(以下称为“工序Ⅳ-(ⅱ)”)中使用的蜂窝结构物可采用工序Ⅲ-(ⅱ)中所使用的那一类。工序Ⅳ-(ⅱ)的反应条件可以比工序Ⅲ-(ⅱ)中的放宽些,这是因为流程Ⅳ中包括了用粒状催化剂进行液相氧化处理的工序。工序Ⅳ-(ⅱ)的反应温度通常在100-300℃左右,最好在200-290℃左右。工序Ⅳ-(ⅱ)的压力至少要使得从工序Ⅳ-(ⅰ)来的废水能在预定温度下保持为液相。当工序Ⅳ-(ⅰ)中废水内加进的含氧气体量只是部分用量时,则要按照剩余需氧量在工序Ⅳ-(ⅱ)中全部加入,或是分摊加入到工序Ⅳ-(ⅱ)和后续工序中去。在后一种情况下,工序Ⅳ-(ⅱ)中加入的含氧气体量为理论需氧量的0.3-0.7倍左右,剩余需用量在后续工序中再加入。
在流程Ⅳ的第三道工序(以下称为“工序Ⅳ-(ⅲ)”)中,可以采用工序Ⅰ-(ⅱ)中所用的那一类蜂窝状催化剂。工序Ⅳ-(ⅲ)的反应温度通常在100-300℃左右,最好在200-290℃左右。工序Ⅳ-(ⅲ)的压力至少要使得从工序Ⅳ-(ⅱ)来的废水能保持为液相。需要时也可以在这一道工序中加入含氧气体。
在流程Ⅳ的第四道工序(以下称为“工序Ⅳ-(ⅳ)”)中,把从工序Ⅳ-(ⅲ)送来的水在有含氧气体和附着在粒状载体上的催化剂存在的情况下进行液相氧化处理。这一道工序中涉及的催化剂、液相氧化处理反应条件等等都与工序Ⅱ-(ⅲ)中的相同。
当需要时,工序Ⅳ-(ⅳ)处理后的废水在加压状态下,以与上述相同的方式送入逆向渗析设备,将水分离成纯净水与浓缩液(这道工序以下将称为“工序Ⅳ-(ⅴ)”)。工序Ⅳ-(ⅴ)的工作条件与
工序Ⅰ-(ⅲ)的相同。
(Ⅴ)在流程Ⅴ的第一道工序(以下称为“工序Ⅴ-(ⅰ)”)中,把要处理的废水在没有催化剂和有含氧气体与蜂窝结构物存在的情况下进行液相氧化处理。这一步可以采用工序Ⅲ-(ⅱ)中所用的那一类蜂窝结构物。按照将废水中(或废水和废气中)全部悬浮固体、氨和COD成分氧化成氮、碳酸气体、水之类所需的理论需氧量的1-1.5倍左右,最好是1.05-1.2倍左右,送入含氧气体。含氧气体不必全部都加在工序Ⅴ-(ⅰ)中,可以分摊送到工序Ⅴ-(ⅰ)和后续工序。例如,工序Ⅴ-(ⅰ)中的反应能分解掉10-70%左右的悬浮固体、10-60%左右的COD成份以及0-15%左右的氨,因而加入到工序Ⅴ-(ⅰ)的含氧气体可按理论需氧量的0.4-0.7倍加入,其剩余需用量留在后续工序中再加。工序Ⅴ-(ⅰ)的反应温度通常在100-370℃左右,最好在200-300℃左右。工序Ⅴ-(ⅰ)的压力至少要使得废水能在选定的温度下保持为液相。
在流程Ⅴ的第二道工序(以下称为“工序Ⅴ-(ⅱ)”)中,把来自工序Ⅴ-(ⅰ)的水在有附着在蜂窝结构载体上的催化剂存在的情况下再进行液相氧化处理。这道工序中所用的催化剂就是工序Ⅰ-(ⅱ)中所用的那一类。所用反应柱的体积要足以使废水在其中流过的体积流速按空柱计算为0.3-10升/小时,最好为0.5-4升/小时。如上所述,若把全部需氧量都在工序Ⅴ-(ⅰ)中加进废水中,则工序Ⅴ-(ⅱ)就不需要加含氧气体了。只有当工序Ⅴ-(ⅰ)加了部份氧用量时,才要按剩余需氧量加入含氧气体。工序Ⅴ-(ⅱ)的反应温度通常在100-370℃左右,最好在200-300℃
左右。工序Ⅴ-(ⅱ)中的反应压力至少要使得从工序Ⅴ-(ⅰ)来的废水能在预定温度下保持在它的液相。这样,这道工序的反应就基本上可以把工序Ⅴ-(ⅰ)中未分解掉的悬浮固体、COD成分和氨全部分解掉。
工序Ⅴ-(ⅱ)处理过的废水会含有诸如硫酸钠之类的分解产物。如果这时要除去分解产物以便返回使用,则把来自工序Ⅴ-(ⅱ)要处理的水用与工序Ⅰ-(ⅱ)中处理水的同样方法在加压状态下直接加到或减压后加到逆向渗析设备中去,把水分离成纯净水和浓缩液(这道工序以下将称为“工序Ⅴ-(ⅲ)”)。
(Ⅵ)在流程Ⅵ的第一道工序(以下称为“工序Ⅵ-(ⅰ)”)中,把要处理的废水在有含氧气体和蜂窝结构物存在的情况下,用与工序Ⅴ-(ⅰ)相同的条件进行液相氧化处理。
工序Ⅴ-(ⅱ)中所用的催化剂可用于流程Ⅵ的第二道工序(以下称为“工序Ⅵ-(ⅱ)”)。工序Ⅵ-(ⅱ)的反应条件可以比工序Ⅴ-(ⅱ)中的放宽些,这是因为流程Ⅵ的后续工序要用粒状催化剂进一步作液相氧化处理。工序Ⅵ-(ⅱ)的反应温度通常在100-300℃左右,最好在200-290℃左右。工序Ⅵ-(ⅱ)的压力至少要使得从工序Ⅵ-(ⅰ)来的废水能在预定温度下保持为液相。若工序Ⅵ-(ⅰ)的废水中只加了含氧气体的部分用量的话,则要按剩余需氧量把它全部加到工序Ⅵ-(ⅱ)中去,或者分摊加到工序Ⅵ-(ⅱ)和后续工序中去。在后一种情况下,含氧气体按照理论氧用量的0.3-0.7倍左右加到工序Ⅵ-(ⅱ),剩余需用量留到后续工序再加入。
在流程Ⅵ的第三道工序(以下称为“工序Ⅵ-(ⅲ)”)中,
把从工序Ⅵ-(ⅱ)来的废水在有含氧气体和附着在粒状载体上的与工序Ⅱ-(ⅲ)所用相同的催化剂存在下进行液相氧化处理。这道工序的反应温度和压力、反应柱体积、体积流速和其它反应条件都与工序Ⅱ-(ⅲ)中的相同。
工序Ⅵ-(ⅲ)处理过的水,如有必要,可用与工序Ⅰ-(ⅱ)中处理水时所用的相同办法,在加压状态下送到返回渗析设备中,以将水分离成纯净水和浓缩液(这道工序以下称为“工序Ⅵ-(ⅳ)”)。(Ⅶ)流程Ⅶ与流程Ⅵ很相近,只是工序Ⅵ-(ⅰ)除外。
在流程Ⅶ的第一道工序(以下称为“工序Ⅶ-(ⅰ)”)中,把要处理的废水在有含氧气体和附着在蜂窝结构载体上的催化剂存在下进行液相氧化处理。工序Ⅱ-(ⅱ)中所用的催化剂类型可用于本工序。工序Ⅶ-(ⅰ)的反应温度通常在100-370℃左右,最好在200-300℃左右。工序Ⅶ-(ⅰ)的压力至少要使得废水在预定温度下能保持为液相。所用反应柱的体积要使得废水在其中流过的体积流速按空柱计算为0.3-10升/小时左右,最好在0.5-4升/小时左右。加入的含氧气体用量是按把废水中的悬浮固体、氨和COD成分氧化成氮、碳酸气、水等物质的理论需氧量的1-1.5左右,最好在1.05-1.2倍左右。进料的含氧气体可以分摊加在工序Ⅶ-(ⅰ)和后续的工序中。例如,工序Ⅶ-(ⅰ)中的反应可以分解掉10-90%左右的悬浮固体、10-90%左右的COD成分和10-90%左右的氨,因此加到工序Ⅶ-(ⅰ)的含氧气体量可为理论需氧量的0.3-0.9倍左右,剩余需量到后续工序再加入。
接着在流程Ⅶ的第二道工序(以下称为“工序Ⅶ-(ⅱ)”)中,经工序Ⅶ-(ⅰ)处理过的水在有含氧气体和附着在粒状载体上
的催化剂存在下进行液相氧化处理。工序Ⅶ-(ⅱ)可以在与上述工序Ⅱ-(ⅲ)相同的条件上进行。
按照本发明,这些流程能够高效率地处理含高浓度悬浮固体以及氨和COD成分的废水。
本发明的这些流程也能够进行废水的脱色、除臭和消毒处理。
以下将参照附图对本发明加以说明,这样就可以看清楚本发明的对象、特色和优点,附图只作为图示用,本发明并非仅限于此。图1到图7是流程图,每个图分别表示流程Ⅰ到流程Ⅶ。
(Ⅰ)图1是表示流程Ⅰ的某一模式的流程图。根据图1,含有悬浮固体、氨和COD成分的废水用泵3从废水罐1经过管道5施压进料。然后含氧气体靠空压机7加压,经过管道9与废水相混合。混合物经过管道11和热交换器13送到管道15。当用热交换器13通过热交换加热到高于预定温度时,通过管道17和19将水送到第一只反应器21。另外,当水还低于指定温度时,则通过管道23送到加热器25,再经过管道27和19送到第一只反应器或反应段21。需要的话,将通常是水溶液形式的碱性物质从碱性物质贮罐29经过管道31、泵33和管道35、37加到废水中去。在第一只反应器21中,废水在不用催化剂和有含氧气体存在下进行液相氧化处理。
从第一只反应器21流出来的处理过的水,送到第二只反应器或反应段39,再次进行液相氧化处理,在该反应器中,装有蜂窝状结构物,其上附着了带活性成分的催化剂。含氧气体可以从空压机7通过管道41加到第一只反应器21中的被处理水内。碱性物质可以从贮罐29通过管道31、泵33、管道35和管道43加到被处理的水里。第一只反应器21和第二只反应器39每一个都可在适当的部
位(图上未标出)引入碱性物质。
已经在第二只反应器39经过液相氧化处理的水可经过管道45送入热交换器13,在此将热能释放给尚未处理的废水。然后经过管道47把水送到冷却器49,在那里冷却。处理后的水从冷却器49出来,经过管道51送到气液分离器53,将处理后的水分成气体和液体,分别从管道55和管道57流走。液体在压力状态下经过管道57送到逆向渗析器59,液体在此分离成纯净水和浓缩液,分别从管道61和管道63流走。浓缩液经过管道63回到废水罐1。
(Ⅱ)图2是流程Ⅱ的某一模式的流程图。从图2到图7,遵照规则用与图1同一数字标出的是同一种设备。废水从废水罐1流出后,在第一个热交换器13和第二个热交换器65中加热。加热后的废水经由管道67送到加热器25。经过加热器25的进一步加热或者不经加热,即将水送到第一只反应器69,在第一只反应器69内进行不用催化剂的液相氧化处理。处理过的水送到第二只反应器71,并在有蜂窝结构催化剂存在下进行液相氧化处理。然后把水送到第三只反应器73,在粒状催化剂存在下再进行液相氧化处理。处理过的水从第三只反应器73流出经过管道75送到气-液分离器53,分离成气体和液体,分别从管道77和管道79流走。从管道77流出的气体送到热交换器13将热能释放给废水,再从管道81放出。另外,从管道79出来的液体送到第二只热交换器65,进一步将废水加热,再经过管道83送到冷却器49冷却,然后通过管道85在施压情况下送入逆向渗析器59,分离出纯净水和浓缩液,分别从管道61和管道63流走。
在流程Ⅰ中,从图1的管道45流出的处理过的水也可以送到相
当于图2所示的气液分离器,接着按与图2模式相同的方式处理。同样,在流程Ⅱ中,从图2的管道75流出的处理过的水也可以送到相当于图1所示的热交换器13处,接着按与图1模式相同的方式处理。(Ⅲ)图3是流程Ⅲ的某一模式的流程图。流程Ⅲ与流程Ⅰ(图1)的不同之处在于,流程Ⅲ中在不用催化剂进行液相氧化处理的反应器21和用蜂窝结构催化剂进行液相氧化处理的反应器34之间的位置上,有一只用蜂窝结构物进行液相氧化处理的反应器22。
(Ⅳ)图4是流程Ⅳ的某一模式的流程图。流程Ⅳ与流程Ⅱ(图2)的不同之处在于,流程Ⅳ中在不用催化剂进行液相氧化处理的反应器69和用蜂窝结构催化剂进行液相氧化处理的反应器71之间的位置上,有一只用蜂窝结构物进行液相氧化处理的反应器70。
(Ⅴ)图5是流程Ⅴ的某一模式的流程图。在流程Ⅴ中,废水先在装有蜂窝结构物的液相氧化处理反应器22中处理,然后再在装有蜂窝结构催化剂的液相氧化处理反应器39中处理。流程Ⅴ在其它步骤方面都可用与流程Ⅰ(图1)相同的方式进行操作。
(Ⅵ)图6是流程Ⅵ的某一模式的流程图。在流程Ⅵ中,废水先后在装有蜂窝结构物的液相氧化处理反应器69、装有蜂窝结构催化剂的液相氧化处理反应器71和装有粒状催化剂的液相氧化处理反应器73内进行处理。流程Ⅵ在其它步骤方面都可用与流程Ⅱ(图2)基本上相同的方式进行操作。
(Ⅶ)图7是流程Ⅶ的某一模式的流程图。在流程Ⅶ中,废水先后在装有蜂窝结构催化剂的液相氧化处理反应器22和装有粒状催化剂的液相氧化处理反应器73内进行处理。流程Ⅶ在其它步骤方面都可用与流程Ⅰ(图1)基本上相同的方式进行操作。
以下再参照下列实例对本发明作更详细的阐述。
实施例1
按照图1所示的方框图,对未经处理的生活下水用流程Ⅰ进行液相氧化处理。下面的表1列出了这种下水的组成及性质。该生活下水事先通过圆盘式振动筛(筛目:3毫米)过滤以除去其中的大块塑料制品及纸片。
表1
pH 6.85
COD成分(毫克/升) 4900
氨态氮(毫克/升) 3090
总氮量(毫克/升) 4100
BOD成分*(毫克/升) 15300
悬浮固体(毫克/升) 20000
总需氧量(毫克/升) 26600
总碳量(毫克/升) 6200
含磷量(毫克/升) 100
*BOD成分即生物需氧物质。
工序Ⅰ-(ⅰ)
往未经处理的生活下水内加入20%氢氧化钠水溶液,将其pH调至9左右。将该混合物以1.0升/小时的体积流速(按空柱体积计算)和以2.39吨/米2·小时的质量流速加入第一个反应器21的下部。在第一个反应器21的下部以89.8升/小时的体积流速(在标准状况下,按空柱体积计算)通入空气。在没有催化剂的条件下,废水在该反应器内于280℃的温度及90公斤/厘米2的表压下进行液相氧化处理。
经上述步骤处理过的废水的组成及性质列于表2。
表2
pH 6.7
COD成分(毫克/升) 2205
氨态氮(毫克/升) 3050
总氮量(毫克/升) 4020
BOD成分*(毫克/升) 7000
悬浮固体(毫克/升) 8000
总需氧量(毫克/升) 12600
总碳量(毫克/升) 2790
含磷量(毫克/升) 80
*BOD成分即生物需氧物质
工序Ⅰ-(ⅱ)
经工序Ⅰ-(ⅰ)处理过的废水送至第二个反应器39,该反应器内装有在峰窝状结构的二氧化钛载体上附着的催化剂,这种峰窝状结构内的开口胞室为方形(边长3.5毫米),胞室间距为4.5毫米,孔眼率为59.3%,催化剂是由2%的钌(按照载体重量计算)组成的。反应器39的空柱体积与第一个反应器21相同,向反应器39内加入20%氢氧化钠水溶液。然后对废水进行液相氧化处理,反应温度及压力与工序Ⅰ-(ⅰ)的相同。
经上述步骤处理过的废液其组成及性质列于表3。
表3
pH 7.2
COD成分(毫克/升) 17
氨态氮(毫克/升) 15
总氮量(毫克/升) 20
BOD成分*(毫克/升) 15
悬浮固体(毫克/升) 20
总需氧量(毫克/升) 35
总碳量(毫克/升) 10
含磷量(毫克/升) 9
BOD成分即生物需氧物质
工序Ⅰ-(ⅲ)
经工序Ⅰ-(ⅱ)处理过的废水在热交换器13和冷却器49内冷却后导入气-液分离器53。由分离器53出来的液体,在将其压力调至65公斤/厘米2后输到逆向渗析装置59。这样,往逆向渗析装置59内每输进100份重的液体,从中可获得85份重的净化水和15份重的浓缩液。
净化水的水质列于表4。
表4
pH 6.9
COD成分(毫克/升) 小于1.0
氨态氮(毫克/升) 微量
总氮量(毫克/升) 小于1.0
BOD成分*(毫克/升) 小于1.0
悬浮固体(毫克/升) 微量
*见表1。BOD成分即生物需氧物质
浓缩液经管线63返回废水贮罐1。
由气-液分离器53出来的气体,其含氨量低于0.01ppm,含SOx量低于0.01ppm,但未发现有氮的氧化物(NOx)。
含有高浓度固体悬浮物的废水经过5000小时的运行处理,在催化剂上也没出现沉淀物或固体沉积物,而且也没有降低对各种成分的分解能力,因此后续的处理操作也没遇到什么困难。
实施例2
按照图2所示的方框图,对未经处理的生活下水用流程Ⅱ的方案进行液相氧化处理。所用的生活下水的组成和性质基本上与实施例1所用的相同。
工序Ⅱ-(ⅰ)和Ⅱ-(ⅳ)中的反应与实施例1中工序Ⅰ-(ⅰ)和Ⅰ-(ⅲ)相同。
在工序Ⅱ-(ⅱ)和Ⅱ-(ⅲ)中,二者的催化剂总用量与实施例1中工序Ⅰ-(ⅱ)的用量相同。在工序Ⅱ-(ⅱ)和Ⅱ-(ⅲ)中,分别使用了两种形式的催化剂,第一种用蜂窝状的锆作载体,第二种用颗粒状的锆作载体,其上皆附着有重量为载体的2%的钌,两种形式的催化剂的用量比为1∶1。工序Ⅱ-(ⅱ)和Ⅱ-(ⅲ)中的其他条件与实施例1中工序Ⅰ-(ⅰ)的相同。
在工序Ⅱ-(ⅱ)的出口处添加20%的氢氧化钠水溶液,以便将工序Ⅱ-(ⅲ)出口处的水的pH值调至7.6。
表5列出了各工序出口水的水质情况。
由气-液分离器53排出的气体中未探测出NH3,SOx及NOx。
表5
工序Ⅱ- 工序Ⅱ- 工序Ⅱ- 工序Ⅱ-(ⅳ)
(ⅰ)出口 (ⅱ)出口 (ⅲ)出口 出口(净化水)
pH 6.7 9.1 7.6 7.1
COD成分(毫
克/升) 2205 421 13 小于1.0
氨态氮(毫
克/升) 3050 446 微量 微量
总氮量(毫
克/升) 4020 460 5 微量
BOD成分*
(毫克/升) 7000 400 10 小于1.0
悬浮固体
(毫克/升) 8000 1650 微量 微量
总需氧量
(毫克/升) 12600 1900 20 微量
总碳量(毫
克/升) 2790 259 8 微量
含磷量(毫
克/升) 80 25 7 微量
BOD成分即生物需氧物质
实施例3-8
按照图2所示的方框图,采用与实施例1相同的未经处理的生活下水,用流程Ⅱ对其进行液相氧化处理。
在工序Ⅱ-(ⅰ)、Ⅱ-(ⅱ)和Ⅱ-(ⅲ)中,各工序的氧化处理均是在250℃及70公斤/厘米2的表压下进行的。在工序Ⅱ-(ⅰ)中,液相体积流速为1.0升/小时(按空柱体积计算),工序Ⅱ-(ⅱ)和Ⅱ-(ⅲ)的体积流速均为0.67升/小时(按空柱体积计算),在工序Ⅱ-(ⅱ)和Ⅱ-(ⅲ)中所用的催化剂的比例为1∶1。
在工序Ⅱ-(ⅱ)和Ⅱ-(ⅲ)中所用的催化剂列于表6。
其他条件与实施例2中的相同。工序Ⅱ-(ⅱ)和Ⅱ-(ⅲ)中的出口水质也列于表6。
表6
实施 工序 工序Ⅱ-(ⅱ) 工序 工序Ⅱ-(ⅲ)
例号 Ⅱ-(ⅱ) 出口(毫克/升) Ⅱ-(ⅲ) 出口(毫克/升)
的催化剂*1COD成分 氨态氮 的催化剂*2COD成分 氨态氮
3 2%铑 460 420 2%钌 15 微量
4 2%钯 430 380 ″ 14 ″
5 2%铱 620 540 ″ 20 ″
6 0.5%铂 380 397 ″ 13 ″
7 10%钴 840 790 ″ 19 2.8
8 10%镍 645 680 ″ 18 2.0
*1:附着在锆做成的蜂窝状载体上,载体形式同实施例1,
*2:附着在锆做成的颗粒状载体上,载体形式同实施例1。
在实施例3至8之一的工序Ⅱ-(ⅳ)出口处,其水质几乎都与实施例2中的水平相同。
在气-液分离器53排放出的气体中,未探测出NH3,SOx和
NOx。
实施例9-12
按照图2所示的方框图,采用与实例1相同的未经处理的生活下水,用流程Ⅱ对其进行液相氧化处理。
工序Ⅱ-(ⅰ)、Ⅱ-(ⅱ)和Ⅱ-(ⅲ)的反应均是在280℃及90公斤/厘米2的表压下进行的。工序Ⅱ-(ⅰ)和Ⅱ-(ⅲ)的液相体积流速为2.0升/小时(按空柱体积计算),工序Ⅱ-(ⅱ)的液相体积流速为1.01升/小时(按空柱体积计算)。工序Ⅱ-(ⅰ)的质量流速为2.8吨/米2·小时。工序Ⅱ-(ⅱ)中所用的蜂窝状催化剂(附着在二氧化锆载体上,载体形式与实施例1相同),其用量比工序Ⅱ-(ⅲ)中所用的颗粒状催化剂(附着在二氧化锆上,载体形式与实施例2相同)大一倍。
在工序Ⅱ-(ⅰ)中,由入口导入的空气量为理论需氧量的0.7倍,而在工序Ⅱ-(ⅱ)中为0.5倍。
为使工序Ⅱ-(ⅲ)的出口水pH达到7.6,在工序Ⅱ-(ⅱ)和Ⅱ-(ⅲ)的入口处要连续不断地加入20%的氢氧化钠水溶液。
其他条件均与实施例2相同。表7和表8列出了经各工序处理后的水质及工序Ⅱ-(ⅱ)和Ⅱ-(ⅲ)所用的催化剂。
在实施例9至12中,对气-液分离器53排出的气体,基本上探不出NH3,SOx和NOx。
表7
工序Ⅱ-(ⅰ)出 工序Ⅱ-(ⅱ) 工序Ⅱ-(ⅱ)出
实施例号 口(毫克/升) 的催化剂 口(毫克/升)
COD成分 氨态氮 COD成分 氨态氮
9 2905 3085 5%钨 620 480
10 ″ ″ 5%铜 603 595
11 ″ ″ 5%铁 790 783
12 ″ ″ 0.5%金 89 108
表8
工序 工序Ⅱ-(ⅲ)出口 工序Ⅱ-(ⅳ)出口(毫克/升)
实施 Ⅱ-(ⅲ) (毫克/升)
例号 催化剂 COD成分 氨态氮 COD成分 氨态氮 SS*
9 2%钌 14 微量 小于1.0 微量 微量
10 ″ 13 ″ ″ ″ ″
11 ″ 19 ″ ″ ″ ″
12 ″ 10 ″ ″ ″ ″
*SS-悬浮的固体物
实施例13-22
按照实施例9至12所述的方法,对未经处理的生活下水进行液相氧化处理,只是催化剂有所不同,现把工序Ⅱ-(ⅰ)和Ⅱ-(ⅱ)中所用的催化剂列于表9和表10。
经各工序处理后的水质状况也列于表9、10内。
在实施例13至22中,对气-液分离器53排放出来的气体,均未探测出NH3,SOx和NOx。
表9
工序Ⅱ-(ⅰ)出 工序 工序Ⅱ-(ⅱ)出口
实施例号 口(毫克/升) Ⅱ-(ⅱ) (毫克/升)
COD成分 氨态氮 的催化剂 COD成分 氨态氮
13 2905 3085 2%钌 89 41
14 ″ ″ ″ ″ ″
15 ″ ″ ″ ″ ″
16 ″ ″ ″ ″ ″
17 ″ ″ ″ ″ ″
18 ″ ″ ″ ″ ″
19 ″ ″ ″ ″ ″
20 ″ ″ ″ ″ ″
21 ″ ″ ″ ″ ″
22 ″ ″ ″ ″ ″
表10
工序 工序Ⅱ-(ⅲ)出 工序Ⅱ-(ⅳ)出口
实施例号 Ⅱ-(ⅲ) 口(毫克/升) (毫克/升)
的催化剂 COD组分 氨态氮 COD组分 氨态氮 SS*
13 2%钯 8 微量 小于1.0 微量 微量
14 2%铑 4 ″ ″ ″ ″
15 1%铱 9 ″ ″ ″ ″
16 0.5%铂 12 ″ ″ ″ ″
17 1.5%金 16 小于1.0 ″ ″ ″
18 10%铁 23 ″ ″ ″ ″
表10(续)
工序 工序Ⅱ-(ⅲ)出 工序Ⅱ-(ⅳ)出口
实施例号 Ⅱ-(ⅲ) 口(毫克/升) (毫克/升)
的催化剂 COD组分 氨态氮 COD组分 氨态氮 SS*
19 20%钴 20 微量 小于1.0 微量 微量
20 20%镍 20 ″ ″ ″ ″
21 10%铜 20 2.0 ″ ″ ″
22 5%钨 24 2.5 ″ ″ ″
*见表8。
实施例23
根据图2所绘的方框图,对浓缩液形式的浆状污水(其组成及性质列于表11)用流程Ⅱ进行液相氧化处理。除通入的空气量为理论需氧量的1.2倍外,其余条件均同实施例2。
表11
pH 7.3
COD组分(毫克/升) 10200
氨态氮(毫克/升) 1500
总氮量(毫克/升) 2000
BOD组分*(毫克/升) 22000
悬浮固体(毫克/升) 26000
总需氧量(毫克/升) 53000
*见表1
经各工序处理后的水质情况列于表12。
表12
工序Ⅱ-(ⅰ) 工序Ⅱ-(ⅱ) 工序Ⅱ-(ⅲ) 工序Ⅱ-(ⅳ)
出口 出口 出口 出口
pH 7.9 9.4 7.6 7.4
COD成分(毫
克/升) 5980 420 18 小于1.0
氨态氮(毫
克/升 1455 295 微量 微量
总氮量(毫
克/升) 1990 305 8.9 小于1.0
BOD成分*
(毫克/升) 9900 290 14 小于1.0
悬浮固体(毫
克/升) 8200 803 600 微量
总需氧量(毫
克/升) 15030 1300 42 小于1.0
*见表1。
对步骤Ⅱ-(ⅲ)出口排出水中的悬浮固体物进行了分析,发现其中的98%是一些不可燃烧的物质。因此,将处理中的这种废水输送至装配在位于图2所示管线85中部的高压沉积罐里(图中未绘出),在这里悬浮固体得以分离。经分离之后,水相可输入逆向渗析装置59。
在气-液分离器53排放的气体中未探测出NH3,SOx和NOx。
实施例24
依照图3所示的方框图,对未处理的生活下水用流程Ⅲ进行液相氧化处理。所用的生活下水的组成与性质和实施例1中的相同。
步骤Ⅲ-(ⅰ)
将20%的氢氧化钠水溶液加到上述未处理的生活下水中,将其pH调至9左右。将该混合液以2.0升/小时的体积流速(按空柱体积计算)和2.39吨/米2·小时的质量流速输送到第一反应段21的下部。而以89.8升/小时的体积流速(在标准状态下按空柱体积计算)将空气导入第一反应段21的下部。在280℃及90公斤/厘米2表压的条件下,不用催化剂,对这种废水进行液相氧化处理。
表13列出了经此工序处理后废水的组成及性质。
表13
pH 7.5
COD成分(毫克/升) 2905
氨态氮(毫克/升) 3085
总氮量(毫克/升) 4090
BOD成分*(毫克/升) 9220
悬浮固体(毫克/升) 11400
总需氧量(毫克/升) 14600
总碳量(毫克/升) 3680
含磷量(毫克/升) 95
*见表1。
工序Ⅲ-(ⅱ)
把经工序Ⅲ-(ⅰ)处理过的废水送入装有二氧化钛蜂窝状结构体
的第二反应段22,其中的蜂窝状构体的开口胞室为方形(边长3.5毫米),胞室间距为4.5毫米,孔眼率为59.3%,这样,使得该反应段的空柱体积与工序Ⅲ-(ⅰ)的相等。待向废水中加入20%的氢氧化钠水溶液之后,即可进行液相氧化处理。反应温度与压力和工序Ⅲ-(ⅰ)的相同。
经上述处理过的废水,其组成与性质列于表14。
表14
pH 6.9
COD成分(毫克/升) 1519
氨态氮(毫克/升) 3000
总氮量(毫克/升) 4000
BOD成分*(毫克/升) 3340
悬浮固体(毫克/升) 6200
总需氧量(毫克/升) 9800
总碳量(毫克/升) 1900
含磷量(毫克/升) 64
*见表1。
工序Ⅲ-(ⅲ)
经工序Ⅲ-(ⅱ)处理过的废水,送入第三反应段39,其中所含的催化剂为钯,它附着在与工序Ⅲ-(ⅱ)所用相同的二氧化钛蜂窝状结构上,钯的重量为载体的2%,这样使得反应段的空柱体积与工序Ⅲ-(ⅰ)及工序Ⅲ-(ⅱ)的相等。经工序Ⅲ-(ⅱ)处理过的废水,在反应段39内于280℃及90公斤/厘米2表压的条件下再进而经受液相氧化处理。
经此工序处理后的水质列于表15。产生的水无色无臭,外观象自来水一样。
表15
pH 7.3
COD成分(毫克/升) 19
氨态氮(毫克/升) 微量
总氮量(毫克/升) 10
BOD成分*(毫克/升) 20
悬浮固体(毫克/升) 21
总需氧量(毫克/升) 33
总碳量(毫克/升) 12
含磷量(毫克/升) 16
*见表1。
工序Ⅲ-(ⅳ)
经工序Ⅲ-(ⅲ)处理过的废水,经热交换器13和冷却器49冷却后送至气-液分离器53。由气-液分离器流出的液体,在将其压力调至65公斤/厘米2后导入逆向渗析装置59。这样,每次往逆向渗析装置59输入100份重的液体,可得到85份重的净化水和15份重的浓缩液。
净化水的水质列下表16。
表16
pH 7.1
COD成分(毫克/升) 小于1.0
氨态氮(毫克/升) 微量
总氮量(毫克/升) 小于1.0
BOD成分*(毫克/升) 小于1.0
悬浮固体(毫克/升) 微量
*见表1。
浓缩液经管线63返回到废水贮罐1。
由气-液分离器53排出的气体中所含的NH3小于0.01ppm。SOx也小于0.01ppm,没有探测出NOx。
含有高浓度固体悬浮物的废水经过5000小时的运行处理后,在催化剂上没有出现沉淀或固体沉积物,而且催化剂对各种成分的分解能力也没有降低,因此,以后的处理操作可顺利进行。
实例25
依照图4所示的方框图,对未经处理的生活下水,用流程Ⅳ对其进行液相氧化处理。所用的这种下水的组成及性质与实施例1的相同。
采用实施例24中工序Ⅲ-(ⅰ)的方法进行工序Ⅳ-(ⅰ)的操作。
在工序Ⅳ-(ⅱ)、Ⅳ-(ⅲ)和Ⅳ-(ⅳ)中所用的载体或催化剂的量是这样来选择,即是要使得这几个工序中的空柱体积),和实施例24中工序Ⅲ-(ⅱ)的一样。工序Ⅳ-(ⅲ)和Ⅳ-(ⅳ)所用的催化剂都是由2%(重量)的钌附着在二氧化钛蜂窝状载体上,或者附着在粒径为5毫米的颗粒状二氧化钛载体上来组成,所说的蜂
窝状载体的特性与实施例24中所用的相同。
在工序Ⅳ-(ⅱ)和Ⅳ-(ⅲ)的入口处加入20%的氢氧化钠水溶液,把工序Ⅳ-(ⅳ)出口的水相的pH值调到7.5。
各工序出口的水质情况列于表17。
表17
工序Ⅳ- 工序Ⅳ- 工序Ⅳ- 工序Ⅳ-
(ⅰ)出口 (ⅱ)出口 (ⅲ)出口 (ⅳ)出口
pH 7.5 9.2 9.1 7.5
COD成分(毫
克/升) 2905 1500 400 15
氨态氮(毫
克/升) 3080 2990 395 微量
总氮量(毫
克/升) 4090 3990 410 微量
BOD成分*
(毫克/升) 9220 3005 390 14
悬浮固体(毫
克/升) 11400 5900 1105 微量
总需氧量(毫
克/升) 14600 9300 1300 17
总碳量(毫
克/升) 3680 1826 240 6
含磷量(毫
克/升) 95 60 20 5
*见表1
由气-液分离器53排出的气体中未探测出氨、硫的氧化物及氮的氧化物。
实施例26-35
根据图4所示的方框图,采用与实施例1所处理过的相似的生活下水,用流程Ⅳ对其进行液相氧化处理。
工序Ⅳ-(ⅰ)、Ⅳ-(ⅱ)、Ⅳ-(ⅲ)和Ⅳ-(ⅳ)的反应均是在250℃及70公斤/厘米2表压的条件下进行的。在工序Ⅳ-(ⅰ)及Ⅳ-(ⅱ)中,液相体积流速为1.0升/小时(按空柱计算),工序Ⅳ-(ⅲ)和Ⅳ-(ⅳ)中二者的体积流速皆为0.67升/小时(按空柱体积计算)。工序Ⅳ-(ⅲ)和Ⅳ-(ⅳ)所用的催化剂之比为1∶1。工序Ⅳ-(ⅱ)中二氧化锆蜂窝状构体之用量要使得该工序所用的空柱体积与工序Ⅳ-(ⅰ)的相等,并且这种蜂窝状结构的特性与实施例24中所用的相同。
工序Ⅳ-(ⅲ)和Ⅳ-(ⅳ)所用的催化剂列于表18。工序Ⅳ-(ⅲ)应用了一种与实施例24所用相同形式的用蜂窝状构件作载体的催化剂,而工序Ⅳ-(ⅳ)所用的催化剂为钯或钌,它是由直径5毫米的二氧化锆球形载体来承载,按载体重量计算,钯或钌占2%(重量)。
其他条件均与实施例25相同。经工序Ⅳ-(ⅲ)和Ⅳ-(ⅳ)处理后的水质也列于表18。
表18
工序 工序Ⅳ-(ⅲ) 工序 工序Ⅳ-(ⅳ)出口
实施 Ⅳ-(ⅲ) 出口(毫克/升) Ⅳ-(ⅳ) (毫克/升)
例号 的催化剂 COD成分 氨态氮 的催化剂 COD成分 氨态氮
26 2.5%铑 405 340 2%钯 16 微量
27 1.5%钯 389 270 ″ 13 ″
28 2.5%铱 470 395 ″ 18 ″
29 1.0%铂 350 305 ″ 10 ″
30 15%钴 690 610 ″ 13 2.0
31 15%镍 590 580 ″ 13 1.0
32 5%钨 880 2015 2%钌 29 微量
33 5%铜 820 1816 ″ 27 ″
34 0.5%铁 998 1900 ″ 31 ″
35 0.5%金 390 302 ″ 19 ″
实例36-40
采用与实施例27相同的方法,对未经处理的生活下水进行液相氧化处理,只是工序Ⅳ-(ⅳ)中所用的催化剂有所不同,见表19。
经各工序处理后的水质情况也列于表19。
在实施例36至40中,由气-液分离器分出的气体中均未探测出任何NH3,SOx和NOx。
表19
工序 工序Ⅱ-(ⅳ)出口 工序Ⅱ-(ⅴ)出口
实施例号 Ⅱ-(ⅳ) (毫克/升) (毫克/升)
的催化剂 COD成分 氨态氮 COD成分 氨态氮
36 1%铱 36 3.2 小于1.0 小于1.0
37 0.5%铂 29 4.2 ″ ″
38 1%金 37 4.9 ″ ″
39 1%钯 21 微量 ″ 微量
40 1.5%铑 23 1.2 ″ ″
实例41
根据图4所绘的方框图,对浓缩的浆状污水(其组成与性质列于表20)用流程Ⅳ进行液相氧化处理。除通入的空气量按理论需氧量的1.2倍来计算外,其余处理条件均同实施例25。
表20
pH 7.3
COD组分(毫克/升) 10200
氨态氮(毫克/升) 1500
总氮量(毫克/升) 2000
BOD组分*(毫克/升) 22000
悬浮固体(毫克/升) 26000
总需氧量(毫克/升) 53000
*见表1。
经各工序处理后的水质情况列于表21。
表21
步骤Ⅳ- 步骤Ⅳ- 步骤Ⅳ- 步骤Ⅳ-
(ⅰ)出口 (ⅱ)出口 (ⅲ)出口 (ⅳ)出口
pH 8.2 9.3 7.5 7.4
COD成分(毫
克/升) 6005 5000 14 小于1.0
氨态氮(毫
克/升) 1455 1425 微量 微量
总氮量
(毫克/升) 1995 1902 10 小于1.0
BOD成分*
(毫克/升) 10100 8500 13 小于1.0
悬浮固物
(毫克/升) 10200 7010 802 602
总需氧量
(毫克/升) 17050 14025 39 小于1.0
*见表1。
将步骤Ⅳ-(ⅲ)出口流出水中的悬浮固体物加以分离后发现其水质在表观上和自来水一样,并已完全脱臭。对步骤Ⅳ-(ⅳ)出口处水中的悬浮固体物加以分析后发现,其中98%是不可燃烧的物质。
由气-液分离器53排出的气体中未探测出任何NH3,SOx和NOx。
实例42-46
采用实施例25所述的方法,对未经处理的生活下水进行液相氧
化处理,但在步骤Ⅳ-(ⅲ)和Ⅳ-(ⅳ)中采用的是表22和表23中所列的催化剂。
表22和表23还列出了经每步处理后的水质情况。
表22
工序Ⅳ-(ⅱ)出 工序 工序Ⅳ-(ⅲ)出口
实施例号 口(毫克/升) Ⅳ-(ⅲ) (毫克/升)
COD成分 氨态氮 催化剂 COD成分 氨态氮
42 15000 2990 2%钯 340 260
43 ″ ″ ″ ″ ″
44 ″ ″ ″ ″ ″
45 ″ ″ ″ ″ ″
46 ″ ″ ″ ″ ″
表23
工序 工序Ⅳ-(ⅳ)出 工序Ⅳ-(γ)出口(毫克/升)
实施 Ⅳ-(ⅳ) 口(毫克/升)
例号 的催化剂 COD成分 氨态氮 COD成分 氨态氮 SS*
42 10%铁 59 3.5 小于1.0 微量 微量
43 20%钴 50 2 ″ ″ ″
44 20%镍 52 小于1.0 ″ ″ ″
45 10%铜 20 ″ ″ ″ ″
46 5%钨 22 ″ ″ ″ ″
*见表8。
实例47
根据图5所示的方框图,对未经处理的生活下水,用流程Ⅴ进行
液相氧化处理。这种污水的组成与性质基本上和实例1所用的相同。
工序Ⅴ-(ⅰ)
往未处理的生活下水中添加20%氢氧化钠水溶液,以将其pH调至9左右。在以1.0升/小时的体积流速(按空柱体积计算)和2.39吨/米2·小时的质量流速下,将上述混合液加进第一反应段21的下部。在以89.8升/小时的体积流速(在标准状态下,按空柱体积计算)下,将空气导入第一反应段21的下部。反应段21内装有由二氧化钛制成的蜂窝状构体,它的开口胞室是方形的(边长3.5毫米),胞室间距为4.5毫米,孔眼率为59.3%,这就使得在反应段内液体的体流速为1.0升/小时。在280℃及90公斤/厘米2的表压的条件下,对废水进行液相氧化处理。
经上述处理过的废水,其组成与性质列于表24。
表24
pH 6.8
COD成分(毫克/升) 1500
氨态氮(毫克/升) 2995
总氮量(毫克/升) 3997
BOD成分*(毫克/升) 3200
悬浮固体(毫克/升) 5500
总需氧量(毫克/升) 9036
总碳量(毫克/升) 1802
含磷量(毫克/升) 50
*见表1。
工序Ⅴ-(ⅱ)
把工序Ⅴ-(ⅰ)处理过的废水送到装有催化剂的第二反应段39,附着催化剂的载体与步骤Ⅴ-(ⅰ)所用的相同,即为蜂窝状结构的二氯化钛,催化剂为2%(重量)的钌(按载体重量计算),因此使得该工序的空柱体积与工序Ⅴ-(ⅰ)的相等。往反应段39内添加20%氢氧化钠水溶液,然后对废水进行液相氧化处理。反应温度与压力与工序Ⅴ-(ⅰ)的相同。
经此工序处理后的废水,其组成与性质列于表25。
经此工序处理后的废水,外观与自来水相同,而且完全没有臭味。
表25
pH 7.2
COD成分(毫克/升) 19
氨态氮(毫克/升) 微量
总氮量(毫克/升) 12
BOD成分*(毫克/升) 20
悬浮固体(毫克/升) 15
总需氧量(毫克/升) 30
总碳量(毫克/升) 10
含磷量(毫克/升) 9
*见表1
工序Ⅴ-(ⅲ)
经工序Ⅴ-(ⅱ)处理过的废水,在热交换器13和冷却器49内冷却后,输送到气-液分离器53。把分离器53流出的液体,以65公斤/厘米2的压力输进逆向渗析装置59。这样,每向逆向渗
析装置输入100份重的液体,可获得85份重的清洁水和15份重的浓缩液。
净化水的水质列于表26。
表26
pH 7.2
COD成分(毫克/升) 小于1.0
氨态氮(毫克/升) 微量
总氮量(毫克/升) 小于1.0
BOD成分*(毫克/升) 小于1.0
悬浮固体(毫克/升) 微量
*见表1。
浓缩液经管线63返回到废水罐1。
由气-液分离器53排出的气体中,NH3的含量小于0.01ppm,SOx含量小于0.01ppm,但未探测出NOx。
含有高浓度固体悬浮物的生活下水,经过5000小时的处理,在催化剂上未出现固体的沉淀或沉积,对各成分的分解能力也没有降低。因此,以后的处理运行可顺利进行。
实施例48
依照图6所示的方框图,对未经处理的生活下水用流程Ⅵ进行液相氧化处理。所用的生活下水的成分和性质与实施例1的相同。
在工序Ⅵ-(ⅰ)和Ⅵ-(ⅳ)中的反应,除温度为250℃和表压为70公斤/厘米2以外,其他条件均与实例1中工序Ⅴ-(ⅰ)和Ⅴ-(ⅲ)的相同。
在工序Ⅵ-(ⅱ)和Ⅵ-(ⅲ)中,二者所用的催化剂总量,与
实例47工序Ⅴ-(ⅱ)的用量相同。在工序Ⅵ-(ⅱ)中使用了蜂窝状的载体,上面附着有等于其重量2%的钯作为催化剂,而在工序Ⅵ-(ⅲ)中使用了粒径为5毫米的二氧化钛颗粒载体,上面附着有等于其重量2%的钌作为催化剂。工序Ⅵ-(ⅱ)和Ⅵ-(ⅲ)的反应温度为250℃,反应压力(表压)为70公斤/厘米2。
在工序Ⅵ-(ⅱ)和Ⅵ-(ⅲ)的入口处加进20%氢氧化钠水溶液,以将工序Ⅵ-(ⅲ)出口处水的pH调至7.5。
各步出口的水质列于表27。
表27
工序Ⅵ- 工序Ⅵ- 工序Ⅵ- 工序Ⅵ-(ⅳ)
(ⅰ)出口 (ⅱ)出口 (ⅲ)出口 出口(净化水)
pH 7.4 9.1 7.5 6.9
COD成分(毫克/升) 1803 350 13 小于1.0
氨态氮(毫克/升) 3002 260 微量 微量
总氮量(毫克/升) 4010 275 11 小于1.0
BOD成分*
(毫克/升) 3950 300 8 ″
悬浮固体(毫克/升) 6908 890 微量 微量
总需氧量(毫克/升) 10200 1095 16 小于1.0
总碳量(毫克/升) 2110 200 8 ″
含磷量(毫克/升) 60 20 3 ″
*见表1。
由气-液分离器53排出的气体中,未探测出NH3,SOx和NOx。
实例49-58
依照图6所示的方框图,采用与实例1相同的未经处理的生活下水,用流程Ⅵ对其实行液相氧化处理。
各例氧化反应所用的催化剂列于表28,其他反应条件与实施例48相同。
经工序Ⅵ-(ⅱ)和Ⅵ-(ⅲ)处理过的水质也列于表28。
表28
工序 工序Ⅵ-(ⅱ)出 工序 工序Ⅵ-(ⅲ)出口
实施 Ⅵ-(ⅱ) 口(毫克/升) Ⅵ-(ⅲ) (毫克/升)
例号 的催化剂 COD成分 氨态氮 的催化剂 COD成分 氨态氮
49 2%铑 890 399 2%钌 23 微量
50 2%钌 490 202 ″ 12 ″
51 2%铱 520 490 ″ 19 ″
52 0.5%铂 369 325 ″ 17 ″
53 10%钴 720 620 ″ 21 2.9
54 10%镍 700 590 ″ 21 2.2
55 10%铁 1899 1670 ″ 27 微量
56 10%铜 1350 1841 ″ 20 ″
57 5%钨 1030 1900 ″ 20 ″
58 1.5%金 800 590 ″ 25 ″
在实施例49至58中,任一实施例的工序Ⅵ-(ⅳ)出口水的水质与实施例48的几乎具有同等水平。
自气-液分离器53排出的气体中,未探测出任何NH3,SOx和NOx。
实施例59-68
根据图6所示的方框图,采用与实施例1相同的未处理的生活下水,用流程Ⅵ对其进行液相氧化处理。
工序Ⅵ-(ⅰ)、Ⅵ-(ⅱ)和Ⅵ-(ⅲ)的反应均是在280℃及90公斤/厘米2的表压下进行的。
除在工序Ⅵ-(ⅱ)和Ⅵ-(ⅲ)中所用的催化剂与实施例48的不同处,其他条件都与实施例48的相同。经各工序处理后的水质和工序Ⅵ-(ⅱ)及Ⅵ-(ⅲ)所用的催化剂列于表29和表30。
表29
工序Ⅵ-(ⅰ)出口 工序Ⅵ-(ⅱ) 工序Ⅵ-(ⅱ)出口
实例号 (毫克/升) 的催化剂 (毫克/升)
COD成分 氨态氮 COD成分 氨态氮
59 1500 2955 2%钌 75 39
60 ″ ″ ″ ″ ″
61 ″ ″ ″ ″ ″
62 ″ ″ ″ ″ ″
63 ″ ″ ″ ″ ″
64 ″ ″ ″ ″ ″
65 ″ ″ ″ ″ ″
66 ″ ″ ″ ″ ″
67 ″ ″ ″ ″ ″
68 ″ ″ ″ ″ ″
在实例59至68中,对气-液分离器53排出的气体,基本上都测不出NH3,SOx和NOx。
表30
工序Ⅵ- 工序Ⅵ-(ⅲ)出口 工序Ⅵ-(ⅳ)出口
实施例 (ⅲ)的催 (毫克/升) (毫克/升)
化剂 COD组分 氨态氮 COD组分 氨态氮 SS*
59 2%钯 7 微量 小于1.0 微量 微量
60 2%铑 4 ″ ″ ″ ″
61 1%铱 8 ″ ″ ″ ″
62 0.5%铂 11 ″ ″ ″ ″
63 1.5%金 15 小于1.0 ″ ″ ″
64 10%铁 22 2.0 ″ ″ ″
65 20%钴 20 2.0 ″ ″ ″
66 20%镍 19 2.0 ″ ″ ″
67 10%铜 18 4.0 ″ ″ ″
68 5%钨 23 3.5 ″ ″ ″
*见表8。
实例69
按照图5所绘的方框图,对浓缩的浆状污水(其组成及性质列于表31),用流程Ⅴ对其进行液相氧化处理。处理条件与实例47的相同,只是给的空气量是按理论需氧量的1.2倍来计算,工序Ⅴ-(ⅱ)中液体体积流速为0.67升/时。
表31
pH 7.3
COD成分(毫克/升) 10200
氨态氮(毫克/升) 1500
总氮量(毫克/升) 2000
BOD成分*(毫克/升) 22000
悬浮固体(毫克/升) 26000
总需氧量(毫克/升) 53000
*见表1。
经各工序处理后的水质列于表32。
表32
工序Ⅴ-(ⅰ) 工序Ⅴ-(ⅱ) 工序Ⅴ-(ⅲ)
出口 出口 出口
pH 9.5 6.9 6.9
COD成分(毫克/升) 5950 23 小于1.0
氨态氮(毫克/升) 1400 微量 微量
总氮量(毫克/升) 1590 10 小于1.0
BOD成分*(毫克/升) 9000 20 ″
悬浮固体(毫克/升) 8100 600 微量
总需氧量(毫克/升) 15000 30 小于1.0
*见表1。
工序Ⅴ-(ⅱ)出口流出水中的悬浮固体经过分析发现,其中有98%的成分是不可燃的。因此,将此流出水输送到位于图5中管线57中部的高压沉积罐(图中未绘出)中,在此处悬浮固体物得以分
离。分离后,其水相即可送至逆向渗析装置59中。
由气-液分离器53排出的气体中未探测出NH3,SOx和NOx。
实例70
依照图7所绘的方框图,对未经处理的生活下水用流程Ⅶ进行液相氧化处理。这种生活下水的组成及性质与实施例1的相同。
工序Ⅶ-(ⅰ)
在未处理的生活下水中加入20%的氢氧化钠水溶液,将其pH调至10左右。在以1.0升/小时(按空柱体积计算)的体积流速及2.39吨/米2·小时的质量流速下,将上述混合液从第一反应段21的下部输入。在以89.8升/小时(在标准状况下,按空柱体积计算)的体积流速下将空气从第一反应段21的下部通入。第一反应段21内装有由二氧化钛蜂窝状构体附着的催化剂,这种蜂窝状构体的开口胞室为方形(每边长3.5毫米),胞室间距为4.5毫米,孔眼率为59.3%,催化剂为钌,它相当于蜂窝状构体重量的2%。在250℃及70公斤/厘米2的表压下,对上述废水进行液相氧化处理。
工序Ⅶ-(ⅱ)
经工序Ⅶ-(ⅰ)处理过的废水输送到内装有颗粒状催化剂的第二反应段39内,这种催化剂附着在粒度为6毫米的二氧化钛颗粒状载体上,催化剂为钌,它相当于载体重量的2%。因此,空柱体积与工序Ⅶ-(ⅰ)的相等。在废水中加入20%氢氧化钠之后,即可进行液相氧化处理。反应的温度和压力与工序Ⅶ-(ⅰ)的相同。
经如此处理过的废水,其组成与性质列于表33。
经工序Ⅶ-(ⅱ)处理过的废水,外观和自来水一样,并且完全无
臭。
表33
pH 7.7
COD成分(毫克/升) 6
氨态氮(毫克/升) 微量
总氮量(毫克/升) 8
BOD成分*(毫克/升) 8
悬浮固体(毫克/升) 微量
总需氧量(毫克/升) 8
总碳量(毫克/升) 3
含磷量(毫克/升) 微量
*见表1。
工序Ⅶ-(ⅲ)
经工序Ⅶ-(ⅱ)处理过的废水在热交换器13和冷却器49中冷却后输送到气-液分离器53。由分离器分出的液相,在将其压力调至65公斤/厘米2后送至逆向渗析装置59。这样,在逆向渗析装置中,每输进100份重的液体,可获得85份重的净化水和15份重的浓缩液。
净化水的水质列于表34。
表34
pH 7.7
COD成分(毫克/升) 小于1.0
氨态氮(毫克/升) 微量
总氮量(毫克/升) 3.0
表34(续)
BOD成分*(毫克/升) 小于1.0
悬浮固体(毫克/升) 微量
*见表1。
浓缩液经管线63返回到废水贮罐1。
由气-液分离器53排出的气体中,NH3和SOx的含量均小于0.01ppm,而没有探测出NOx。
含有高浓度悬浮固体的水,经过5000小时的处理后尚未发现在催化剂上有沉淀或固体沉积物,催化剂对各成分的分解能力也没减弱,因此仍可顺利地继续进行处理。
实施例71-80
采用实施例70所述的方法对未经处理的生活下水进行液相氧化处理,只是在工序Ⅶ-(ⅰ)和Ⅶ-(ⅱ)中所用的催化剂(见表35和36)不同。
经各工序处理后的水质也列于表35和36。
在实施例71至80中的任一实施例中,由气-液分离器53排出的气体中均探测不出NH3,SOx和NOx。
表35
工序Ⅶ-(ⅰ)的催化剂 工序Ⅶ-(ⅰ)出口(毫克/升)
实施例号 COD成分 氨态氮
71 2.5%铑 490 402
72 2%钯 350 202
73 2.5%铱 400 383
74 1%铂 333 303
表35(续)
工序Ⅶ-(ⅰ)的催化剂 工序Ⅶ-(ⅰ)出口(毫克/升)
实施例号 COD成分 氨态氮
75 15%钴 650 601
76 15%镍 585 509
77 1%金 841 750
78 5%钨 1205 1000
79 10%铜 975 1250
80 10%铁 1200 950
表36
工序 工序Ⅶ-(ⅱ)出口 工序Ⅶ-(ⅲ)出口
实施例号 Ⅶ-(ⅱ) (毫克/升) (毫克/升)
的催化剂 COD成分 氨态氮 COD成分 氨态氮 SS*
71 2%钌 19 微量 不高于1.0 微量 微量
72 2%钌 15 ″ ″ ″ ″
73 2%钯 19 ″ ″ ″ ″
74 2%铱 21 ″ ″ ″ ″
75 2%钌 22 不高于1.0 ″ ″ ″
76 15%镍 39 28.0 ″ ″ ″
77 2%钌 24 微量 ″ ″ ″
78 ″ 39 ″ ″ ″ ″
79 ″ 33 ″ ″ ″ ″
80 ″ 25 ″ ″ ″ ″
*见表8。
实施例81
对浓缩的浆状污水(其组成与性质列于表37)用流程Ⅶ进行液相氧化处理。处理条件与实施例70的相同,只是空气的通入量按理论需氧量的1.2倍来计算。
表37
pH 7.3
COD成分(毫克/升) 10200
氨态氮(毫克/升) 1500
总氮量(毫克/升) 2000
BOD成分*(毫克/升) 22000
悬浮固体(毫克/升) 26000
总需氧量(毫克/升) 53000
*见表1。
经各工序处理后的水质列于表38。
表38
工序Ⅶ-(ⅰ)出口 工序Ⅶ-(ⅱ)出口
pH 9.2 7.1
COD成分(毫克/升) 46 7
氨态氮(毫克/升) 微量 微量
总氮量(毫克/升) 25 10
BOD成分*(毫克/升) 40 8
悬浮固体(毫克/升) 600 595
总需氧量(毫克/升) 50 20
*见表1。
分析了工序Ⅶ-(ⅱ)出口水中的悬浮固体物,并发现其外观和自来水一样,并且已完全无臭。
由气-液分离器53排出的气体中探测不出NH3,SOx和NOx。
Claims (79)
1、一种用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成分中的至少两种成分的废水进行处理的方法,所述方法是在含氧气体的存在下,而且其量相当于使悬浮固体、氨和COD成分氧化为N2、CO2和H2O理论上所需氧量的1至1.5倍的条件下进行下的,其特征在于,它包括以下各工序的结合:
(1)使废水在大约100-370℃以及含氧气体存在的条件下进行液相氧化处理,以及
(2)将来自工序(1)的水在大约100-370℃和含氧气体以及催化剂的存在下进行液相氧化处理,所述催化剂附载于峰窝结构的载体上,且含有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及它们不溶于水或微溶于水的化合物中的至少一种成份,所述载体单位体积的表面积为大约200~800米2/米3,其孔眼率为大约40-80%。
2、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,含氧气体的用量是理论需氧量的大约1.05-1.2倍。
3、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,工序(1)的含氧气体的用量是理论需氧量的大约0.4-0.7倍。
4、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,工序(1)中进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-300℃
5、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨中的至少一种成分。
6、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的不溶于水或微溶于水的化合物中的至少一种化合物。
7、根据权利要求6所述的方法,其特征在于,工序(2)中进行液相氧化处理用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、依、铂、铜、金和钨的氧化物中的至少一种氧化物。
8、根据权利要求6所述方法,其特征在于,工序(2)中进行液相氧化处理用的催化剂活性成分包括二氯化钌、二氯化铂、硫化钌和硫化铑中的至少一种。
9、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,工序(2)中进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-300℃。
10、一种用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成份中至少两种成分的废水进行处理的方法,所述方法是在含氧气体的存在下,而且其量相当于使悬浮固体、氨和COD成份氧化成氮,CO2和水的理论需氧量的大约1至1.5倍的条件下进行的,其特征在于,它包括以下各工序的结合:
(1)使废水在大约100-370℃和含氧气体存在条件下进行液相氧化处理,
(2)将来自工序(1)的水在大约100-300℃和含氧气体以及催化剂的存在下进行液相氧化处理,所述催化剂附载在峰窝结构的载体上,且包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及它们不溶于水或微溶于水的化合物中的至少一种成分,所述载体中单位体积的表面积为大约200-800米2/米3,其孔眼率为大约40-80%,以及
(3)将来自工序(2)的水在大约100-300℃和含氧气体和催化剂的存在下进行液相氧化处理,所述催化剂附载在粒状载体上,且包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨、及它们不溶于水或微溶于水的化合物中的至少一种成分。
11、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,含氧气体的用量是理论需氧量的大约1.05-1.2倍。
12、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,工序(1)中进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-300℃。
13、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,工序(2)中进行液相氧化处理用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、依、铂、铜、金和钨中的至少一种成分。
14、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,工序(2)中进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的不溶于水或微溶于水的化合物中的至少一种化合物。
15、根据权利要求14所述的方法,其特征在于,工序(2)中进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括,铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的氧化物中的至少一种氧化物。
16、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括二氯化钌、二氯化铂、硫化钌和硫化铑中的至少一种。
17、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理的反应温度范围为大约200-290℃。
18、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理的反应温度范围为大约200-290℃。
19、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨中的至少一种成分。
20、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种化合物。
21、根据权利要求20所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的氧化物中的至少一种氧化物。
22、根据权利要求20所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括二氯化钌、二氯化铂、硫化钌和硫化铑中的至少一种。
23、一种用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成分中至少两种成分的废水进行处理的方法,所述方法是在含氧气体的存在下,而且其量相当于使悬浮固体、氨和COD成分氧化为N2、CO2和水的理论需氧量的大约1-1.5倍的条件下进行的,其特征在于,它包括以下各工序的结合:
(1)使废水在大约100-370℃和含氧气体存在的条件下进行液相氧化处理,
(2)将来自工序(1)的水在大约100-370℃温度以及峰窝结构物和含氧气体存在的条件下进行液相氧化处理,所述峰窝结构物单位体积的表面积为大约200-800米/米2,其孔眼率为大约40-80%,以及
(3)将来自工序(2)的水在大约100-300℃以及含氧气体和催化剂的存在下进行液相氧化处理,所述催化剂附载在峰窝结构载体上,且包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及它们不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种成分,所述载体单位体积的表面积为大约200-800米2/米3,其孔眼率为大约40-80%。
24、根据权利要求23所述的方法,其特征在于,含氧气体的用量是理论需氧量的大约1.05-1.2倍。
25、根据权利要求23所述的方法,其特征在于,工序(1)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-300℃。
26、根据权利要求23所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-300℃。
27、根据权利要求23所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-290℃。
28、根据权利要求23所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨中的至少一种成分。
29、根据权利要求23所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成份包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种化合物。
30、根据权利要求29所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的氧化物中的至少一种氧化物。
31、根据权利要求29所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括二氯化钌、二氯化铂、硫化钌和硫化铑中的至少一种。
32、一种用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成分中至少两种成分的废水进行处理的方法,所述方法是在含氧气体的存在下,而且其量相当于使悬浮固体、氨和COD成分氧化成氮、CO2和水的理论需氧量的大约1-1.5倍的条件下进行的,其特征在于,它包括以下各工序的结合:
(1)使废水在大约100-370℃和含氧气体存在下进行液相氧化处理,
(2)将来自工序(1)大约100-300℃温度以及峰窝结构物和含氧气体存在下进行液相氧化处理,所述峰窝结构物单位体积的表面积为大约200-800米2/米3,其孔眼率为大约40-80%,
(3)将来自工序(2)的水在大约100-300℃以及含氧气体和催化剂的存在下进行液相氧化处理,所述催化剂附载在峰窝结构载体上,且包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨和它们不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种成分,所述载体单位体积的表面积为大约200-800米2/米3、孔眼率为大约40-80%,以及
(4)将一来自工序(3)的水在大约100-300℃以及含氧气体和催化剂的存在下进行液相氧化处理,所述催化剂附载在粒状载体上且包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及它们不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种成分。
33、根据权利要求32所述的方法,其特征在于,含氧气体的用量是理论需氧量的大约1.05-1.2倍。
34、根据权利要求32所述的方法,其特征在于,工序(1)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-300℃。
35、根据权利要求32所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-290℃。
36、根据权利要求32所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-290℃。
37、根据权利要求32所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨中的至少一种成分。
38、根据权利要求32所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种化合物。
39、根据权利要求38所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的氧化物中的至少一种氧化物。
40、根据权利要求38所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括二氯化钌、二氯化铂、硫化钌和硫化铑中的至少一种。
41、根据权利要求32所述的方法,其特征在于,工序(4)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-290℃。
42、根据权利要求32所述的方法,其特征在于,工序(4)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨中的至少一种成分。
43、根据权利要求32所述的方法,其特征在于,工序(4)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种化合物。
44、根据权利要求43所述的方法,其特征在于,工序(4)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的氧化物中的至少一种氧化物。
45、根据权利要求43所述的方法,其特征在于,工序(4)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括二氯化钌、二氯化铂、硫化钌和硫化铑中的至少一种。
46、一种用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成分中的至少两种成分的废水进行处理的方法,所述方法是在含氧气体的存在下,而且其量相当于使悬浮固体、氨和COD成分氧化成氮、CO2和水的理论需氧量的大约1-1.5倍的条件下进行的,其特征在于,它包括以下步骤的结合:
(1)使废水在大约100-370℃以及峰窝结构物和含氧气体存在下进行液相氧化处理,所述峰窝结构物,其单位体积的表面积为大约200-800米2/米3,孔眼率为大约40-80%,以及
(2)将来自工序(1)的水在大约100-370℃以及含氧气体和催化剂的存在下进行液相氧化处理,所述催化剂附载在峰窝结构载体上且包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及它们不溶于水或微溶于水化合物的至少一种成分,所述载体单位体积的表面积为大约200-800米2/米3,孔眼率为大约40-80%。
47、根据权利要求46所述的方法,其特征在于,含氧气体的用量是理论需氧量的大约1.05-1.2倍。
48、根据权利要求46所述的方法,其特征在于,工序(1)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-300℃。
49、根据权利要求46所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨中的至少一种成分。
50、根据权利要求46所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种化合物。
51、根据权利要求50所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的氧化物中的至少一种氧化物。
52、根据权利要求50所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括二氯化钌、二氯化铂、硫化钌和硫化铑中的至少一种。
53、根据权利要求46所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-300℃。
54、一种用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成分中的至少两种成分的废水进行处理的方法,所述方法是在含氧气体的存在下,而且其量相当于使悬浮固体、氨和COD成分氧化成氮、CO2和水的理论需氧量的大约1-1.5倍的条件下进行的,其特征在于,它包括以下步骤的结合:
(1)使废水在大约100-370℃以及峰窝结构物和含氧气体存在下进行液相氧化处理,所述峰窝结构物,其单位体积的表面积为大约200-800米2/米3孔眼率为大约40-80%,以及
(2)将来自工序(1)的水在大约100-300℃以及含氧气体和催化剂的存在下进行液相氧化处理,所述催化剂附载在峰窝结构载体上且包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及它们不溶于水或微溶于水化合物的至少一种成分,所述载体单位体积的表面积为大约200-800米2/米3,孔眼率为大约40-80%,以及
(3)将来自工序(2)的水在大约100-300℃以及含氧气体和催化剂的存在下进行液相氧化处理,所述催化剂附载在粒状载体上且包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及它们不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种成分。
55、根据权利要求54所述的方法,其特征在于,含氧气体的用量是理论需氧量的大约1.05-1.2倍。
56、根据权利要求54所述的方法,其特征在于,工序(1)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-300℃。
57、根据权利要求54所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨中的至少一种成分。
58、根据权利要求54所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨中的不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种化合物。
59、根据权利要求58所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的氧化物中的至少一种氧化物。
60、根据权利要求58所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括二氯化钌、二氯化铂、硫化钌和硫化铑中的至少一种。
61、根据权利要求54所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-290℃。
62、根据权利要求54所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨中的至少一种成分。
63、根据权利要求54所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种化合物。
64、根据权利要求63所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的氧化物中的至少一种氧化物。
65、根据权利要求63所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括二氯化钌、二氯化铂、硫化钌和硫化铑中的至少一种。
66、根据权利要求54所述的方法,其特征在于,工序(3)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-290℃。
67、一种用湿式氧化法对含有悬浮固体、氨和COD成分中的至少两种成分的废水进行处理的方法,所述方法是在含氧气体的存在下,而且其量相当于使悬浮固体、氨和COD成分氧化成氮、CO2和水的理论需氧量的大约1-1.5倍的条件下进行的,其特征在于,它包括以下步骤的结合:
(1)使废水在大约100-370℃以及含氧气体和催化剂的存在下进行液相氧化处理,所述催化剂附载在峰窝结构物载体上且包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及它们不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种成分,所述载体单位体积的表面积为大约200-800米2/米3,孔眼率为大约40-80%。
(2)将来自工序(1)的水在大约100-300℃以及含氧气体和催化剂的存在下进行液相氧化处理,所述催化剂附载在粒状载体上且包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金、钨及它们不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种成分。
68、根据权利要求67所述的方法,其特征在于,含氧气体的用量是理论需氧量的大约1.05-1.2倍。
69、根据权利要求67所述的方法,其特征在于,工序(1)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-300℃。
70、根据权利要求67所述的方法,其特征在于,工序(1)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨中的至少一种成分。
71、根据权利要求67所述的方法,其特征在于,工序(1)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种化合物。
72、根据权利要求71所述的方法,其特征在于,工序(1)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的氧化物中的至少一种氧化物。
73、根据权利要求71所述的方法,其特征在于,工序(1)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括二氯化钌、二氯化铂、硫化钌和硫化铑中的至少一种。
74、根据权利要求67所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨中的至少一种。
75、根据权利要求67所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的不溶于水或微溶于水化合物中的至少一种化合物。
76、根据权利要求75所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、铜、金和钨的氧化物中的至少一种氧化物。
77、根据权利要求75所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理所用的催化剂活性成分包括二氯化钌、二氯化铂、硫化钌和硫化铑中的至少一种。
78、根据权利要求67所述的方法,其特征在于,工序(2)进行液相氧化处理的反应温度范围是大约200-290℃。
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