CN101955275A - 基于湿式催化氧化法处理液体集装箱清洗废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环保领域一种基于湿式催化氧化法处理液体集装箱清洗废水的方法,其主要技术特点之一是该工艺利用隔油池及过滤预处理、湿式催化氧化法、活性炭吸附再生的集成技术治理化工集装罐清洗废水,实现组合创新。对不断变化的多种类废水适应性强,处理过程不产生污泥,对高浓有机废水或生化法不能降解的化合物的各种清洗有机废水,COD及NH3-N去除率可达到95%以上,不再需要进行后处理,只经一次处理即可达回用标准。当达到一定处理规模时,还可以回收热能,实现节能减排。技术特点之二是制备了固体专项催化剂,解决了非均相过渡金属催化剂的活性组分溶出问题,该催化剂对处理多种化工集装罐清洗废水都具有很好的催化性能且活性高,稳定性好,其以固态存在,可以回收再利用。

Description

基于湿式催化氧化法处理液体集装箱清洗废水的方法
技术领域
本发明属于环保领域,涉及对集装箱的处理,尤其是一种基于湿式催化氧化法处理液体集装箱清洗废水的方法。
背景技术
随着社会的发展,物流行业的重要性逐渐显现出来,集装箱运输事业发展较快。天津港作为北方最大的港口,集装箱吞吐量更是以惊人的速度向前发展。目前,随着经济发展,大宗液态化学品的运输在物流业中的地位日益重要。运载液态化学品的基本容器是化工集装罐,其在流转过程中通常会受到所载货物的污染。按国际货物运输的规定,凡装运过化学品的集装箱,必须经过清洗,去除残余介质,具备清洁、干燥、无异味的基本条件后才能再次使用,以避免对下一轮次的货物装运造成污染。洗箱后产生的废水通常含有较高浓度的残余化工介质,且因运输物料的不同而种类繁多,这类废水难以生物降解,处理不好将对环境造成严重污染。
有机废水常用的处理工艺是传统的物理法、化学法、物理化学法和生物方法的有机组合。但是化工集装罐洗箱中产生的废水种类多,浓度高,难生物降解,废水间歇产生,且原水水质变化大,采用常规的生物或物理化学净化方法已难以满足目前的净化处理技术和经济要求。这种高浓度化工集装罐清洗有机废水的净化处理是目前国际上废水处理领域中的一个难题。
湿式催化氧化(CWO)技术是目前处理高浓度生化难降解有机废水的有效方法之一,日本及美、德等发达国家,把CWO技术视为第二代工业废水处理的高新技术,专用于解决第一代常规技术(如生物处理、物理化学处理等)难以解决或无法解决的高浓度生化难降解工业废水的净化处理问题。该技术是一种废水的深度处理技术,处理工艺是在一定温度(170~300℃)和压力(1.0~10MPa)的条件下,在填充专用固体催化剂的反应器中,利用氧化剂对高浓度工业有机废水中的COD、氨、氰等污染物进行催化氧化分解的深度处理(接触时间1.0~3.0h),使之转变为CO2、N2和水等无害成份,并同时脱臭、脱色及杀菌消毒,从而达到净化处理废水的目的。该工艺不产生污泥,只有少量装置内部的有机釜残需要单独处置。当达到一定处理规模时,还可以回收热能。
在湿式催化氧化技术中为了降低反应温度和压力,催化剂是致关重要的,国内学者对均相催化剂的研究较多。由于在均相湿式催化氧化系统中,催化剂混溶于废水中,为避免催化剂流失所造成的经济损失以及对环境的二次污染,需进行后续处理以便从出水中回收催化剂,这样的流程较为复杂,提高了废水处理的成本。使用非均相催化剂时,催化剂以固态存在,催化剂与废水的分离比较简便,可使处理流程大为简化。国外学者对非均相催化剂的研究也较多,过渡金属非均相催化剂的研究虽然解决了催化剂的回收问题,但催化剂中金属的溶出问题成为限制其发展的瓶颈。由于过渡金属催化剂存在溶出问题,贵金属系列催化剂虽然稳定性高,处理效果好,但价格昂贵。
申请人曾经于2007年申请了相关专利,一种湿式催化氧化处理高浓有机废水的工艺CN101450827。该专利虽然提出了固体专用催化剂的制备方法,但没有给出具体的制备方案。本专利申请将对具体的制备方案进行保护。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,针对液体集装箱废水种类多、原水水质变化大、浓度高、难生物降解的特点,提供一种对不断变化的清洗废水适应性强、处理效果能达到回用标准的基于湿式催化氧化法处理液体集装箱清洗废水的方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
一种基于湿式催化氧化法处理液体集装箱清洗废水的方法,包括依据预处理后废水的COD值,按照过氧化物与原水COD比值在0.6-1.0之间计算过氧化物投加量;将过氧化物、专项催化剂加入到所要处理的废水中,混合均匀后置入到反应釜中,在170℃~300℃和1.0MPa~10MPa条件下反应时间0.1h~2.0h;通过过滤分离回收催化剂,通过活性炭吸附系统吸附,监测水质的COD、BOD5、pH、氨氮等水质指标;其特征在于:
(1)所述清洗废水在处理前首先进入隔油初滤池,且设定水流速度9m/h;
(2)按照与原水COD重量比值在0.05-0.2之间计算专项催化剂投加量,所述专项催化剂的制备方法为:
①选用氧化铝、二氧化钛、硅胶或活性炭的其中一种物质为载体;
②将上述5-10g的载体,分别在活性组分摩尔比为(1-5)∶(1-4)∶(2-4)的两种过渡金属盐溶液和一种稀土溶液中磁力搅拌下吸附1h;
③过滤分离后,将所形成的固体物质在105℃下干燥2h,在高温炉400℃下烧结3h,即得专项催化剂产品。
而且,所述过氧化物催化剂为过氧化氢、过氧甲酸、过氧乙酸或过氧丙酸的其中之一。
而且,所述两种过渡金属盐溶液为锰、铜、铁、、钴、镍、锌或钼的其中两种,一种稀土溶液为镧系中的镧、铈或镨其中的一种。
本发明的优点和积极效果是:
1、本专利申请提出了隔油池及初滤的预处理,自行设计的湿式催化氧化技术及高效活性炭吸附再生系统的集成工艺,该工艺对不断变化的多种类废水适应性强,处理过程不产生污泥,对高浓有机废水或生化法不能降解的化合物的各种清洗有机废水,COD及NH3-N去除率可达到95%以上,不再需要进行后处理,只经一次处理即可达排放标准。当达到一定处理规模时,还可以回收热能。当集装罐中装运过树乳、十二烷基苯酚等化学物质后,其清洗废水的治理难度加大,所以本工艺还设置了活性炭吸附再生系统,使高耗氧难降解的有机废水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》(GB/T18920-2002)后作为清洗水回用。
2、本专利申请所制备的固体专项催化剂,解决了非均相过渡金属催化剂的活性组分溶出问题,该催化剂对处理多种化工集装罐清洗废水都具有很好的催化性能且活性高,稳定性好,其以固态存在,可以回收再利用,对不断变化的清洗废水适应性强,使其能够对多种清洗废水的处理效果显著。
附图说明
图1为本发明氯环己氨清洗液处理前后水质变化示意图;
图2为本发明糠醛清洗液处理前后水质变化示意图;
图3为本发明十二烷基苯酚清洗液处理前后水质变化示意图。
具体实施方式
下面结合附图、通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
一种基于湿式催化氧化法处理液体集装箱清洗废水的方法,首先将清洗废水进行分类贮存,减少污染物的相互反应带来的有机负荷,废水经隔油、初滤后,进入反应釜进行湿式催化氧化反应,使废水中的有机物降解,达到《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》(GB/T18920-2002)后循环使用。当集装罐中装运过树乳、十二烷基苯酚等难降解的化学物质后,其清洗废水的处理难度加大,所以本工艺还设置了活性炭吸附再生系统,使其达标后再回用。系统还设置冷热水换热器,利用反应釜排出的处理后废水的热能预热待处理水,从而实现热能循环回用。
具体的工艺步骤是:
(1)废水预处理:
由于在洗箱过程中需要使用煤油做为溶剂清洗化工介质,同时有些被洗下的残余化工品自身也不完全溶于水,本工艺系统中,清洗废水首先进入隔油初滤池,水流速度9m/h,去除这类浮油浮渣,同时靠重力作用、过滤作用分离固体颗粒。
(2)预处理后的废水进入湿式催化氧化系统,依据预处理后废水的COD值,按照过氧化物与原水COD比值在0.6-1.0之间计算过氧化物投加量,按照与原水COD比值在0.05-0.2之间计算专项催化剂投加量;将过氧化物、专项催化剂加入到所要处理的废水中,混合均匀后置入到反应釜中,在170℃~300℃和1.0MPa~10MPa条件下反应时间0.1h~2.0h,反应结束后,通过过滤分离回收催化剂。
(3)监测水质的COD、BOD5、pH、氨氮等水质指标。能达到回用标准的直接回用,对个别不能达到回用标准的难处理废水,进一步通过活性炭吸附系统吸附,达标后回用。
本实施例所涉及的专项催化剂的制备工艺步骤为:
(1)选用氧化铝、二氧化钛、硅胶、活性炭等某一种物质为载体;
(2)将上述5-10g的载体,分别在活性组分摩尔比为(1-5)∶(1-4)∶(2-4)的两种过渡金属盐溶液和一种稀土盐溶液中磁力搅拌下吸附1h;
(3)过滤分离后,将所形成的固体物质在105℃下干燥2h,在高温炉550℃下烧结3h,即得专项催化剂产品。
本实施例所涉及的过氧化物催化剂为过氧化氢、过氧甲酸、过氧乙酸和过氧丙酸的其中之一;所述两种过渡金属盐溶液为锰、铜、铁、、钴、镍、锌或钼的其中两种,一种稀土溶液为镧系中的镧、铈或镨其中的一种。
应用实例:
将以上实例中制备的固体专项催化剂用于处理清洗叔碳酸乙烯酯集装箱的洗液,其处理工艺条件同本发明的技术方案。
清洗废水COD为9867.35mg/L,经隔油池预处理后COD为7271.68mg/L,进入湿式催化系统,处理条件为温度(170-300)℃,反应时间(0.1-2.0)h,过氧化物用量4.4g/L,催化剂用量(0.6-1.0)g/L。应用此处理条件处理叔碳酸乙烯酯清洗液。处理后COD为74.32mg/L,COD降解率为99%。
表1叔碳酸乙烯酯清洗液处理前后水质指标
Figure BDA0000025776730000041
依据此应用工艺处理其他洗箱废水,均得到显著的处理效果。

Claims (3)

1.一种基于湿式催化氧化法处理液体集装箱清洗废水的方法,包括依据预处理后废水的COD值,按照过氧化物与原水COD比值在0.6-1.0之间计算过氧化物投加量;将过氧化物、专项催化剂加入到所要处理的废水中,混合均匀后置入到反应釜中,在170℃~300℃和1.0MPa~10MPa条件下反应时间0.1h~2.0h;通过过滤分离回收催化剂,通过活性炭吸附系统吸附,监测水质的COD、BOD5、pH、氨氮等水质指标;其特征在于:
(1)所述清洗废水在处理前首先进入隔油初滤池,且设定水流速度9m/h;
(2)按照与原水COD重量比值在0.05-0.2之间计算专项催化剂投加量,所述专项催化剂的制备方法为:
①选用氧化铝、二氧化钛、硅胶或活性炭的其中一种物质为载体;
②将上述5-10g的载体,分别在活性组分摩尔比为(1-5)∶(1-4)∶(2-4)的两种过渡金属盐溶液和一种稀土溶液中磁力搅拌下吸附1h;
③过滤分离后,将所形成的固体物质在105℃下干燥2h,在高温炉400℃下烧结3h,即得专项催化剂产品。
2.根据权利要求1所述的基于湿式催化氧化法处理液体集装箱清洗废水的方法,其特征在于:所述过氧化物催化剂为过氧化氢、过氧甲酸、过氧乙酸或过氧丙酸的其中之一。
3.根据权利要求1所述的基于湿式催化氧化法处理液体集装箱清洗废水的方法,其特征在于:所述两种过渡金属盐溶液为锰、铜、铁、、钴、镍、锌或钼的其中两种,一种稀土溶液为镧系中的镧、铈或镨其中的一种。
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