CN103232123A

CN103232123A - 一种预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置

Info

Publication number: CN103232123A
Application number: CN2013101554768A
Authority: CN
Inventors: 蒋胜韬; 白书立; 管玉江; 王三秀; 祝建中
Original assignee: Taizhou University
Current assignee: Jiangsu Gang Feng Environment Technology Co., Ltd.
Priority date: 2013-04-28
Filing date: 2013-04-28
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-04-28
Also published as: CN103232123B

Abstract

本发明公开了一种预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置，包括壳体，在壳体的内部从下至上依次设有布水管、第一滤板、第一级催化还原反应区、第二滤板、第二级催化还原反应区、类芬顿反应区，在类芬顿反应区内部设有配水器，类芬顿反应区通过配水器与第二级催化还原反应区相通，在壳体上并在类芬顿反应区的位置处设有出水口。本发明本发明催化还原所用填料采用铁铝双金属填料，并采用曝气方式，能降低填料的板结率，能提高处理效率；催化还原放在氧化前面，能降低氧化所需成本，并与类芬顿氧化法在一个装置中形成耦合工艺，强化了医药化工废水的预处理效果；一体化装置节省基建成本及运行成本，同时比传统工艺设备减少了设施占地。

Description

一种预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置

技术领域

本发明涉及一种废水处理装置，特别涉及到集催化还原技术和类芬顿氧化处理难生物降解的化工有机废水。

背景技术

化工废水常具有浓度高、成份复杂、毒性大、可生化性差等特点。废水中含有许多有毒污染物（如卤素有机物、硝基化合物、偶氮染料等），由于强拉电子基团作用使得苯环变得极其稳定，其对微生物有较强的抑制作用。因此化工废水一直是工业水处理领域较难处理的废水之一。而目前技术应用较多的物化和生化法要不存在处理不能稳定达标，要不就物化阶段投资过大等问题，能耗与费用均较高，大大增加了企业治理污染的成本。从保护水环境，促进企业节能减排，增加企业可持续发展能力等角度，迫切需要更为经济有效的技术来处理化工行业废水。

目前主要采取物化预处理和生化处理相组合的方法对医药化工废水进行处理。其中预处理工艺手段主要有混凝沉淀法、臭氧氧化、芬顿法、电化学氧化法、光催化氧化、铁碳内电解法等。

其中芬顿氧化法对含难降解的有毒污染物的化工废水预处理效果较好，在工程实际中也取得了不少应用。但是传统的均相芬顿体系，pH值只有在2-4之间下才能有效地进行，因此反应前后需要对废水反复调节pH值，增加了处理成本，并且一些有毒污染物(如卤代脂肪烃、硝基芳香族化合物等)，含有强拉电子基团，其电负性很强，难以被氧化。相比芬顿氧化法，利用还原法对化工废水进行预处理运行费用相对较低。在已有的工程实践中，利用还原法处理工业废水，用得较为普遍是铁炭微电解法。

铁炭微电解法对废水中的COD去除不高，但对废水的可生化性改善较好，具有“以废治废”、效果好、投资省、适用面广和运行成本低等优点，但其在运用过程中还存在以下缺陷：（1）溶出的铁过多，产生沉淀物多，增加了脱水工段的负担；（2）处理装置经一段时间的运行后，铁屑易结块，出现沟流等现象，大大降低处理效果；（3）有机物矿化的处理效果相对氧化法低。

化工废水属于高浓度有毒有害废水，直接芬顿氧化，所需氧化试剂需要很多，处理成本较高，且对废水的可生化性无明显改善；铁炭微电解法对废水中的COD去除则没有芬顿氧化高。能否将微电解等还原法放在氧化前面，降低氧化所需成本，并与氧化法形成耦合工艺强化医药化工废水的预处理效果，目前有不少研究人员在这方面进行尝试了和工程实践，但主要将两种反应器进行简单的串联联合使用，不仅药剂费用高，占地大，而且一次投资成本也较大，造成技术经济不协调。

发明内容

为了克服现有芬顿技术和铁炭微电解法对化工废水处理的不足，本发明的目的是提供一种用于化工废水预处理的催化还原-类芬顿氧化一体化装置及其处理废水的方法，实现催化还原技术与类芬顿氧化技术有机耦合，实现化工废水技术与经济的协调。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置，包括壳体，在壳体的内部从下至上依次设有布水管、第一滤板、第一级催化还原反应区、第二滤板、第二级催化还原反应区、类芬顿反应区，在所述类芬顿反应区内部设有配水器，所述类芬顿反应区通过配水器与所述第二级催化还原反应区相通，在所述壳体上并在所述类芬顿反应区的位置处设有出水口。

在所述壳体的内部并在第一滤板下方设有曝气管。这样就能通过曝气起到对填料冲洗作用，减小填料床中填料的板结率。

进一步地，在所述第一级催化还原反应区和第二级催化还原反应区中均填充有填料。所述填料铁铝双金属填料，填料的充填率为80%-90%。

利用上述预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置处理废水的方法，首先将废水通过布水管进入壳体的底部，再通过第一滤板进入第一级催化还原反应区，经过一级催化还原处理后，废水再经过第二滤板进入第二级催化还原反应区；废水经过两次催化还原反应处理后通过配水器的配水后，进入类芬顿反应区内进行氧化降解，即完成废水处理工序。

作为本发明处理废水的方法的改进，第一级催化还原反应区和第二级催化还原反应区水力停留时间均为0.8h-1h。

作为本发明处理废水的方法的另一改进，在所述类芬顿反应区内加入H₂O₂及类芬顿催化剂。所述类芬顿催化剂使用载铁型Na-Y型分子筛。所述载铁型Na-Y型分子筛的投加量为1Kg/（m³废水）。所述H₂O₂的加入量为废水流量的0.5%-1%（体积比）。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明催化还原所用填料采用铁铝双金属填料，并采用曝气方式，能降低填料的板结率，能提高处理效率；催化还原放在氧化前面，能降低氧化所需成本，并与类芬顿氧化法在一个装置中形成耦合工艺，强化了医药化工废水的预处理效果；一体化装置节省基建成本及运行成本，同时比传统工艺设备减少了设施占地。

附图说明

图1为本发明的一种预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置的俯视图；

图2为图1中A-A截面的结构剖视图；

图3为本发明中第一滤板结构示意图；

图4为本发明中装置配水器结构示意图；

图5为图4的左视图；

图6为图4的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例1：

如图1至图6所示，一种预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置，包括壳体1，布水管2、曝气管10、第一滤板3、第一级催化还原反应区4、第二滤板5、第二级催化还原反应区6、配水器8、类芬顿反应区7。其中，第一滤板3、第一级催化还原反应区4、第二滤板5、第二级催化还原反应区6、配水器8、类芬顿反应区7从下至上依次设置在壳体1内。在壳体1的底部设有排空管15。

曝气管10、布水管2均设在第一滤板3的下方幷位于壳体1的底部；布水管2进水口露在壳体1的外面，布水管2的其余部分均设在壳体1内部，曝气管10进气口露在壳体1的外面，曝气管10的其余部分也设在壳体1内部；布水管2位于壳体1内部的部分采用穿孔布水的方式，在布水管2上开有10个以上布水孔，布水孔的孔径大小为4mm，开孔在布水管2上45度位置处，孔的开口朝下。曝气管10位于壳体1内部的部分采用穿孔进气的方式，在曝气管10上开有15个以上曝气孔，曝气孔的孔径大小为3mm，开孔在曝气管10上45度位置处，孔的开口朝下。

第一级催化还原反应区4与第二级催化还原反应区6通过第二滤板5隔开，布水管2与第一级催化还原反应区4通过第一滤板3隔开，在第一滤板3和第二滤板5的下面均设有滤板承托13。配水器8设在所述类芬顿反应区7内部，在配水器8上设有过水口11，第二级催化还原反应区6中的水先经过配水器8配水后再通过配水器8上的过水口进入所述类芬顿反应区7内，为了固定配水器8，在配水器8的下面设有配水器承托14；在所述壳体1上并在所述类芬顿反应区7的位置处设有出水口9，在壳体1上并在第一级催化还原反应区4与第二级催化还原反应区6位置处均设有取样口12。

第一级催化还原反应区4与第二级催化还原反应区6水力停留时间均为0.8h，两级反应区内均填充有填料，该填料使用铁铝双金属填料，填料的充填率为80%。将曝气管10布置在壳体1的底部，通过曝气起到对填料冲洗作用，减小填料床中填料的板结率。

在所述类芬顿反应区7内加入H₂O₂及类芬顿催化剂，其中类芬顿催化剂使用载铁型Na-Y型分子筛，载铁型Na-Y型分子筛的投加量为1Kg/（m³废水）。所述H₂O₂的加入量为废水流量的0.8%。

利用上述预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置处理硝基苯废水的方法为：

首先将废水通过布水管2进入壳体1的底部，再通过第一滤板3进入第一级催化还原反应区4，经过一级催化还原处理后，废水再经过第二滤板5进入第二级催化还原反应区6；废水经过两次催化还原反应处理后通过配水器8的配水后，进入类芬顿反应区7内进行氧化降解，即完成废水处理工序，具体处理技术指标如下表所示。

本发明装置主要是针对化工废水浓度高、成份复杂、毒性大、可生化性差的特点而提出。该装置克服了现有芬顿技术和铁炭微电解法对化工废水处理的不足，实现催化还原技术与类芬顿氧化技术有机耦合，从而实现化工废水处理技术与经济的协调。

实施例2：一种预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置的结构和处理废水的方法与实施例1相同，所不同的是：含苯酚废水通过布水管2进入反应器底部，再通过滤板进入催化还原反应区的第一级反应区，在反应区停留1h；经过一级催化还原处理后，废水再经过滤板进入催化还原反应区的第二级反应区，在反应区停留1h；废水经过催化还原反应区处理后通过配水器8的配水后，均匀的进入类芬顿反应区7进行氧化降解，具体处理技术指标如下表所示。

类芬顿反应区7加入H₂O₂及类芬顿催化剂。类芬顿反应区7H₂O₂的加入量为废水流量的1%，类芬顿催化剂使用载铁型Na-Y型分子筛，载铁型Na-Y型分子筛的投加量为1Kg/（m³废水）。

实施例3：一种预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置的结构和处理废水的方法与实施例1相同，所不同的是：二硝基甲苯废水通过布水管2进入反应器底部，再通过滤板进入催化还原反应区的第一级反应区，在反应区停留0.9h；经过一级催化还原处理后，废水再经过滤板进入催化还原反应区的第二级反应区，在反应区停留0.9h；废水经过催化还原反应区处理后通过配水器8的配水后，均匀的进入类芬顿反应区7进行氧化降解，具体处理技术指标如下表所示。

类芬顿反应区7加入H₂O₂及类芬顿催化剂。类芬顿反应区7H₂O₂的加入量为废水流量的0.5%，类芬顿催化剂使用载铁型Na-Y型分子筛，载铁型Na-Y型分子筛的投加量为1Kg/（m³废水）。

Claims

1.一种预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置，其特征在于，包括壳体（1），在壳体（1）的内部从下至上依次设有布水管（2）、第一滤板（3）、第一级催化还原反应区（4）、第二滤板（5）、第二级催化还原反应区（6）、类芬顿反应区（7），在所述类芬顿反应区（7）内部设有配水器（8），所述类芬顿反应区（7）通过配水器（8）与所述第二级催化还原反应区（6）相通，在所述壳体（1）上并在所述类芬顿反应区（7）的位置处设有出水口（9）。

2.根据权利要求1所述预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置，其特征在于，在所述壳体（1）的内部并在第一滤板（3）下方设有曝气管（10）。

3.根据权利要求1所述预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置，其特征在于，在所述第一级催化还原反应区（4）和第二级催化还原反应区（6）中均填充有填料。

4.根据权利要求3所述预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置，其特征在于，所述填料铁铝双金属填料，填料的充填率为80%-90%。

5.利用权利要求1所述的预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置处理废水的方法，其特征在于，首先将废水通过布水管（2）进入壳体（1）的底部，再通过第一滤板（3）进入第一级催化还原反应区（4），经过一级催化还原处理后，废水再经过第二滤板（5）进入第二级催化还原反应区（6）；废水经过两次催化还原反应处理后通过配水器（8）的配水后，进入类芬顿反应区（7）内进行氧化降解，即完成废水处理工序。

6.根据权利要求5所述的利用预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置处理废水的方法，其特征在于，第一级催化还原反应区（4）和第二级催化还原反应区（6）水力停留时间均为0.8h-1h。

7.根据权利要求5所述的利用预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置处理废水的方法，其特征在于，在所述类芬顿反应区（7）内加入H₂O₂及类芬顿催化剂。

8.根据权利要求7所述的利用预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置处理废水的方法，其特征在于，所述类芬顿催化剂使用载铁型Na-Y型分子筛。

9.根据权利要求8所述的利用预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置处理废水的方法，其特征在于，所述载铁型Na-Y型分子筛的投加量为1Kg/（m³废水）。

10.根据权利要求8所述的利用预处理化工废水的催化还原-类芬顿氧化一体化装置处理废水的方法，其特征在于，所述H₂O₂的加入量为废水流量的0.5%-1%（体积比）。