CN102381741A

CN102381741A - 微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法和设备

Info

Publication number: CN102381741A
Application number: CN2011103061605A
Authority: CN
Inventors: 蒋文新; 张光玉; 周斌; 李欣; 赵英杰; 曹红梅
Original assignee: Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT
Current assignee: Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2012-03-21

Abstract

本发明公开了一种微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法，包括以下步骤：1）将废水和空气通入活性炭反应床，活性炭反应床内发生微波诱导活性炭催化氧化反应；2）活性炭反应床的出水经冷凝后进行气液分离，分离后的液体达标排放，分离后的气体经吸附处理后达标排放。本发明还公开了一种采用上述方法的设备。本发明采用微波诱导活性炭催化氧化的方法，显示出诸多优点，如降解率高，处理时间短，降解在常压下进行，具有设备材料要求低，系统一次性投入费用少等优点。同时将微波技术用于污水处理，可使废水处理工程小型化、分散化，可节约排污管网，使人类水环境步入良性循环，具有较高的经济效益。

Description

微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法和设备

技术领域

本发明属于水处理领域，特别涉及一种微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法和设备。

背景技术

随着我国水运事业的迅速发展，化学品的货运量和品种不断地增长，液体化学品的运输方式以船运散装为主，港口洗舱废水来源于货船装卸作业过程中产生的压载水和洗舱水。该废水不仅因其含有难以生物处理的化学品物质，如甲苯、苯酚、甲醛、苯乙烯、丙烯腈和清洗船舱所用的清洗剂，而且由于散化专用港口间歇操作、污染物品种繁多等使废水的水质和水量具有多变性和随机性，处理难度较大。

目前我国关于港口化学品废水的处理工艺多为生物法，包括生物接触氧化法、厌氧-好氧工艺、SBR法、氧化沟、一体式膜生物反应器等，并在上海港、大连港和天津港建有处理厂。但洗舱废水中含有舱内残留化学品和所使用清洗剂，其水质经常随着运输化学品的种类不同而不同，生化性差异较大，对生物处理系统的适应能力有很高的要求；另外由于化学品港口间歇操作，废水水量和水质的多变性和随机性势必将不同程度的破坏生化处理系统的稳定运行。

微波技术的发展为解决环境问题提供了一种新的解决途径，由于微波加热具有加热速度快、均匀加热、节能高效、易于控制、低温杀菌和选择性加热的特点，微波技术已广泛应用于土壤修复、油水乳液分离、杀菌消毒、污泥处理、水处理剂制备、活性炭改性与再生和环境监测等环境领域。

微波诱导催化氧化技术是在微波加热的基础上发展而来，即将高强度短脉冲微波辐射聚焦到含有某些“敏化剂”的固体催化剂床表面上，由于表面点位与微波能的强烈相互作用，微波能被转变为热能，从而使某些表面点位选择性地被很快加热至很高的温度，当反应物与其接触时就可能被诱导发生化学催化反应。

活性炭作为一种优良的吸附剂已在废水处理中得到广泛应用，被广泛应用于废水处理中，同时活性炭还是一种电阻型吸波材料，电磁能主要衰减在电阻上，干燥后的活性炭在微波辐照下能快速地吸波升温，20s温度即可达到1000℃以上，活性炭的这种强吸波性，使其作为“敏化剂”已被广泛应用于微波法治理环境污染物的过程中。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法和设备，以满足市场上对此类废水排放的环保标准。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法，包括以下步骤：

1）将废水和空气通入活性炭反应床，活性炭反应床内发生微波诱导活性炭催化氧化反应；

2）活性炭反应床的出水经冷凝后进行气液分离，分离后的液体达标排放，分离后的气体经吸附处理后达标排放。

所述活性炭反应床中的活性炭为煤质炭、椰壳炭、果壳炭和竹炭中的任意一种。

所述活性炭反应床中的活性炭粒径为0.5～20mm。

所述步骤1）中空气的进气量为0.2L/min～5000L/min。

所述步骤1）中微波的功率为0.05KW-150KW。

所述步骤1）中废水在活性炭反应床中的水力停留时间为5min～150min。

所述步骤2）中分离后的气体经活性碳吸附后排放。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：一种采用上述处理化学品废水方法的设备包括活性炭反应床、微波发生器、进水池、进水提升泵、气泵、冷凝器、气液分离器和尾气吸收装置，所述活性炭反应床顶部设有废水和空气的进口，侧部设有微波入口，底部设有处理后废水出口，所述废水和空气的进口与所述气泵连接，并与所述进水池经进水提升泵连接，所述微波入口与所述微波发生器连接，所述处理后废水出口与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口与所述气液分离器的入口连接，所述气液分离器设有净化后废水出口和出气口，所述气液分离器的出气口与所述尾气吸收装置的入口连接，所述尾气吸收装置设有净化后废气出口。

所述尾气吸收装置为活性炭柱。

所述气泵和所述进水泵上分别连接有流量计。

本发明具有的优点和积极效果是： 1）污染物去除率较高，单独处理可使出水COD降至100mg/L以下，出水可直接排放，不产生二次污染；2）催化氧化反应在常压下进行，设备材料要求低，系统一次性投入费用少，设备要求不高，操作简便；3）可使废水处理工程小型化、分散化，特别适合港口化学品废水的处理，尤其是高浓度化学品洗箱废水的处理。

综上所述，本发明克服了由于各类化学品洗舱废水性质不同，导致传统工艺不能使其达标排放的缺点，利用微波可以使活性炭在较短时间内迅速升温，并利用活性炭不规则的表面结构在微波作用下产生大量的热点，以及在与废水相互作用过程中产生的羟基自由基的氧化作用，使各类化学品洗箱废水达标排放。本发明采用微波诱导活性炭催化氧化的方法，显示出诸多优点，如降解率高，处理时间短，降解在常压下进行，具有设备材料要求低，系统一次性投入费用少等优点。同时将微波技术用于污水处理，可使废水处理工程小型化、分散化，一旦实际运用，可大大节约城市建设中现行废水处理工程流程长距离埋设的庞大排污管网，使人类水环境步入良性循环，具有较高的经济效益。

附图说明

图1是本发明处理化学品废水设备的结构示意图。

图中：1、进水池，2、流量计，3、气泵，4、微波发生器，5、活性炭反应床，6、冷凝器，7、气液分离器，8、尾气吸收装置，9、进水提升泵。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1：

请参见图1，一种用于实现微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的设备，包括活性炭反应床5、微波发生器4、进水池1、进水提升泵9、气泵3、冷凝器6、气液分离器7和尾气吸收装置，所述活性炭反应床5顶部设有废水和空气的进口，侧部设有微波入口，底部设有处理后废水出口，所述废水和空气的进口与所述气泵3连接，并与所述进水池1经进水提升泵9连接，所述微波入口与所述微波发生器4连接，所述处理后废水出口与所述冷凝器6的入口连接，所述冷凝器6的出口与所述气液分离器7的入口连接，所述气液分离器7设有净化后废水出口和出气口，所述气液分离器7的出气口与所述尾气吸收装置8的入口连接，所述尾气吸收装置8设有净化后废气出口。在本实施例中，尾气吸收装置8为活性炭柱。为方便控制进气量和进水量，在上述气泵3和所述进水泵9上分别连接有流量计2。

上述设备以苯酚废水为处理对象，进水苯酚浓度2000mg/L，COD为6000mg/L，将苯酚废水从进水池1中用提升泵6导入活性炭反应床5，同时开启气泵3和微波发生器4，将空气泵入活性炭反应床5，并使微波辐射活性炭反应床5，活性炭反应床5内发生微波诱导活性炭催化氧化反应，在微波的作用下废水在活性炭表面发生催化氧化作用而被降解；同时废水在与活性炭接触时，由于微波辐射作用产生大量羟基自由基，部分污染物被羟基自由基氧化而去除；活性炭在微波的作用下吸附和解吸过程交替发生，使化学品废水被净化。控制废水在活性炭反应床5中的水力停留时间为20min，空气的进气量为0.3L/min，微波功率为142W。活性炭反应床5中的活性炭为原煤破碎炭，粒径为0.85～2.8mm；被处理后的废水从活性炭反应床5底部排出，进入冷凝器6，冷却后的废水从冷凝器6中排出进入气液分离器7，经气液分离后，净化后的废液达标排放，废气经活性炭柱8吸附后排放进空气。

经测试，净化后的废液苯酚浓度为20mg/L，COD降至56mg/L。

实施例2：

请参见图1，一种用于实现微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的设备，与实施例1的不同之处在于，活性炭反应床5中的活性炭为椰壳炭，椰壳炭粒径为0.5-2.8mm；尾气吸收装置为：活性碳纤维吸收塔。用上述设备以实际化学品洗箱废水为处理对象，进水COD为8500mg/L，设备的操作步骤与实施例1相同，操作参数如下：控制废水在活性炭反应床5中的水力停留时间为90min，空气的进气量为2000L/min，微波功率为150KW。

经测试，净化后的废液COD降至75mg/L。

实施例3：

请参见图1，一种用于实现微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的设备，与实施例1的不同之处在于，活性炭反应床5中的活性炭为果壳炭，果壳炭粒径为18～20mm。尾气吸收装置为：环氧树脂吸收塔。用上述设备以实际化学品洗箱废水为处理对象，进水COD为4995mg/L，设备的操作步骤与实施例1相同，操作参数如下：控制废水在活性炭反应床5中的水力停留时间为150min，空气的进气量为5000L/min，微波功率为150W。

经测试，净化后的废液COD降至53mg/L。

实施例4：

请参见图1，一种用于实现微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的设备，与实施例1的不同之处在于，活性炭反应床5中的活性炭为竹炭，竹炭粒径为9～11mm。尾气吸收装置为：活性炭柱。用上述设备以实际化学品洗箱废水为处理对象，进水COD为1695mg/L，设备的操作步骤与实施例1相同，操作参数如下：控制废水在活性炭反应床5中的水力停留时间为5min，空气的进气量为0.2L/min，微波功率为0.05KW。

经测试，净化后的废液COD降至65mg/L。

本发明的工作原理：将高强度短脉冲微波辐射聚焦到活性炭反应床表面上，利用微波特有的选择性加热方式，在较短时间内使活性炭迅速升温，由于活性炭不规则的表面结构在微波作用下产生大量的热点，当污染物物与其接触时便可发生化学催化反应，而使污染物得以降解；同时利用废水与活性炭表面接触时产生的羟基自由基的氧化作用，进一步降解化学品洗箱废水中的污染物，并使其完全去除。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法，其特征在于，所述活性炭反应床中的活性炭为煤质炭、椰壳炭、果壳炭和竹炭中的任意一种。

3.根据权利要求1所述微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法，其特征在于，所述活性炭反应床中的活性炭粒径为0.5～20mm。

4.根据权利要求1所述微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法，其特征在于，所述步骤1）中空气的进气量为0.2L/min～5000L/min。

5.根据权利要求1所述微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法，其特征在于，所述步骤1）中微波的功率为0.05KW-150KW。

6.根据权利要求1所述微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法，其特征在于，所述步骤1）中废水在活性炭反应床中的水力停留时间为5min～150min。

7.根据权利要求1所述微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的方法，其特征在于，所述步骤2）中分离后的气体经活性碳吸附后排放。

8.一种采用如权利要求1所述的处理化学品废水方法的设备，其特征在于，包括活性炭反应床、微波发生器、进水池、进水提升泵、气泵、冷凝器、气液分离器和尾气吸收装置，所述活性炭反应床顶部设有废水和空气的进口，侧部设有微波入口，底部设有处理后废水出口，所述废水和空气的进口与所述气泵连接，并与所述进水池经进水提升泵连接，所述微波入口与所述微波发生器连接，所述处理后废水出口与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口与所述气液分离器的入口连接，所述气液分离器设有净化后废水出口和出气口，所述气液分离器的出气口与所述尾气吸收装置的入口连接，所述尾气吸收装置设有净化后废气出口。

9.根据权利要求8所述微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的设备，其特征在于，所述尾气吸收装置为活性炭柱。

10.根据权利要求8所述微波诱导活性炭催化氧化处理化学品废水的设备，其特征在于，所述气泵和所述进水泵上分别连接有流量计。