CN109775837A

CN109775837A - 含氨氮废水的催化氧化处理方法

Info

Publication number: CN109775837A
Application number: CN201910055689.0A
Authority: CN
Inventors: 裴凯凯; 张艺; 陈迎; 刘肖肖; 贾微; 徐曼
Original assignee: Sinopec Engineering Group Co Ltd; Sinopec Shanghai Engineering Co Ltd
Current assignee: Sinopec Engineering Group Co Ltd; Sinopec Shanghai Engineering Co Ltd
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2019-05-21

Abstract

本发明涉及一种含氨氮废水的催化氧化处理方法，主要解决现有技术中高氨氮废水处理流程复杂、占地面积大的问题。本发明通过采用一种含氨氮废水的催化氧化处理方法，待处理的氨氮废水从氨氮废水罐经进料计量泵升压后送至换热器与反应出料换热后，再经电加热器加热至反应温度，进入催化氧化反应器，与空气接触后发生催化氧化反应，催化氧化反应器底部液相出料经换热器换热后排出界区，顶部气体排大气的技术方案较好地解决了上述问题，可用于含氨氮废水处理中。

Description

含氨氮废水的催化氧化处理方法

技术领域

本发明涉及一种含氨氮废水的催化氧化处理方法。

背景技术

石油化工废水水质复杂、污染物浓度高，治理难度大，相当一部分石油化工企业的废水排放达标率仍很低，严重地制约着我国石油化工产业的发展。为此，石油化工废水处理技术仍是当前研究的热点，颇受各界关注。含氨氮废水的排放，不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭、破坏水体生态平衡，甚至对人类产生毒害作用。氨氮减排已成为我国水体污染继COD之后的第二项约束性控制指标，开发绿色高效的氨氮废水处理技术、经济有效地控制水体中的氨氮含量，特别是从排放源头上控制，已是刻不容缓。

催化湿式氧化法(CWAO)是20世纪80年代国际上发展起来的一种治理废水的新技术，该法是在一定温度和压力下，通过催化剂的催化作用，利用氧气或空气将污水中的有机物和氨氮分别氧化为CO2和N2等无害物质，无需考虑二次处理。据文献报道，催化湿式氧化法的建设及运行费用仅为常规方法的60％左右(与过程有关、有待检验)，且能有效处理高、中、低不同浓度的氨氮废水，尤其适合低浓度或有毒氨氮废水处理，因而，与生物法相比，催化湿式氧化法在经济上和技术上更具有竞争优势。催化湿式氧化就催化湿式氧化处理氨氮废水技术的核心在于适宜的催化剂，优秀的催化剂必须具有足够高但合适的氨氮催化转化活性，保证能有效地将废水中的氨氮选择性氧化为氮气而不是氮氧化物。但现文献报道的较为有效的催化剂贵金属含量高(＞3wt％)，且工作条件苛刻，需高温高压。研制和开发低温高效且价格低廉的催化剂，加快催化湿式氧化技术处理氨氮废水的工业应用步伐，有效解决我国水资源的污染问题，具有明显的社会发展意义。

CN206375773公开了一种高氨氮废水处理系统，包括调节池、高效脱氨塔、清水池、高效氧化分解装置、换热器、泵及风机。流程复杂、装置投资大，处理时间长且其需要利用蒸汽做为热源，将高氨氮废水中的氨氮气提出来，且其处理后的废水氨氮含量仍较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中高氨氮废水处理流程复杂、占地面积大的问题，提供一种新的含氨氮废水的催化氧化处理方法，具有高氨氮废水处理流程简单、占地面积小的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种含氨氮废水的催化氧化处理方法，待处理的氨氮废水从氨氮废水罐经进料计量泵升压后送至换热器与反应出料换热后，再经电加热器加热至反应温度，进入催化氧化反应器，与空气接触后发生催化氧化反应，催化氧化反应器底部液相出料经换热器换热后排出界区，顶部气体排大气。

上述技术方案中，优选地，催化氧化反应器为搅拌釜、鼓泡塔、滴流床反应器。

上述技术方案中，优选地，催化氧化的温度为150-210℃，反应压力为5-20bar，重量空速是10-100h^-1。

上述技术方案中，优选地，催化剂为贵金属催化剂，贵金属质量百分含量为0.1-5％，硫质量百分含量为0.5-8％，其余为活性炭，其中贵金属为Pt、Pd、Ru或Rh。

上述技术方案中，优选地，换热器为管壳式换热器、板式换热器。

上述技术方案中，更优选地，催化氧化的温度为199℃，反应压力为16bar，重量空速是70h^-1。

上述技术方案中，优选地，待处理的氨氮废水从氨氮废水罐经进料计量泵升压后送至换热器与反应出料换热，换热至140-200℃。

上述技术方案中，优选地，催化氧化反应器顶部气体减压后排大气。

上述技术方案中，优选地，待处理的氨氮废水中的氨氮质量含量为500-2000mg/m³，催化氧化反应器出口氨氮转化率为50-65％

本发明所要解决的技术问题是现有高氨氮废水处理流程处理效率不高等问题。提供了一种新的氨氮废水处理流程，空气中的氧气为氧化剂，在催化剂的催化作用下，可以将废水中的氨氮与氧气反应，将其氧化为氮气和水，氨氮处理率大于50％，该流程简单，可橇装，可用于现有化工氨氮废水的处理和改造，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述方法的流程示意图。

图1中，V-101氨氮废水罐 P-01进料计量泵 E-01换热器 E-02电加热器 R-01催化氧化反应器 V-02空气钢瓶。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【对比例1】

氨氮含量为600mg/m³，温度常温，流量200kg/h的待处理的氨氮废水，用泵送至生化反应器，生化反应器为搅拌釜，直径1m，高度2m，生化反应器内有粪产类杆菌等细菌，将氨氮生物分解为CO2和H2O,发酵15h后，排除废水浓度实测氨氮含量降至424mg/m³。氨氮转化率29.3％，

由实施例1和对比例1对比可知，同样的进料条件下，采用本发明流程，氨氮废水处理装置流程简单，装置小，投资成本低，反应时间短，处理量大，处理效率高。

【实施例1】

氨氮含量为600mg/m³，温度常温的待处理的氨氮废水，从氨氮废水罐经进料计量泵升压至20bar，计量泵读数为20L/h，后送至换热器与反应出料换热后，换热器为板式换热器，材质不锈钢，面积18m2，氨氮废水升温制200度，再经电加热器加热至反应温度210度，进入催化氧化反应器，催化氧化反应器为滴流床反应器，反应器尺寸为OD250,高度600mm，催化剂为贵金属催化氧化湿式催化剂，贵金属质量百分含量为0.1％，硫质量百分含量为0.5％，其余为活性炭，其中贵金属为Pt和Pd，催化剂装填量为15L。0.2kg/h的空气经空气钢瓶减压至20bar送入催化氧化反应器与氨氮废水接触后发生催化氧化反应。催化氧化反应器底部液相出料温度为210度，经换热器换热后温度将至45度，排出界区，顶部气体减压后排大气，取样检测发现废水的氨氮含量将至236mg/m³。氨氮转化率60.6％，整个装置撬块尺寸为长1.6m，宽0.6m，高1.5m。

【实施例2】

氨氮含量为500mg/m³，温度常温的待处理的氨氮废水，从氨氮废水罐经进料计量泵升压至5bar，计量泵读数为20L/h，后送至换热器与反应出料换热后，换热器为板式换热器，材质不锈钢，面积12m²，氨氮废水升温制140度，再经电加热器加热至反应温度150度，进入催化氧化反应器，催化氧化反应器为滴流床反应器，反应器尺寸为OD250,高度600mm，催化剂为贵金属催化氧化湿式催化剂，贵金属质量百分含量为5％，硫质量百分含量为8％，其余为活性炭，其中贵金属为Ru和Rh，催化剂装填量为15L。1kg/h的空气经空气钢瓶减压至5bar送入催化氧化反应器与氨氮废水接触后发生催化氧化反应。催化氧化反应器底部液相出料温度为150度，经换热器换热后温度将至40度，排出界区，顶部气体减压后排大气，取样检测发现废水的氨氮含量将至176mg/m³。氨氮转化率64.8％，整个装置撬块尺寸为长1.6m，宽0.6m，高1.5m。

【实施例3】

氨氮含量为2000mg/m³，温度常温的待处理的氨氮废水，从氨氮废水罐经进料计量泵升压至16bar，计量泵读数为1m³/h，后送至换热器与反应出料换热后，换热器为板式换热器，材质不锈钢，面积70m²，氨氮废水升温制189度，再经电加热器加热至反应温度199度，进入催化氧化反应器，催化氧化反应器为滴流床反应器，反应器尺寸为OD400,高度2000mm，催化剂为贵金属催化氧化湿式催化剂，贵金属质量百分含量为3％，硫质量百分含量为7％，其余为活性炭，其中贵金属为Pt和Pd，催化剂装填量为200L。20kg/h的空气经空气钢瓶减压至16bar送入催化氧化反应器与氨氮废水接触后发生催化氧化反应。催化氧化反应器底部液相出料温度为199度，经换热器换热后温度将至45度，排出界区，顶部气体减压后排大气，取样检测发现废水的氨氮含量降至530mg/m³。氨氮转化率73.5％，整个装置撬块尺寸为长4m，宽1m，高3.5m。

【实施例4】

氨氮含量为2000mg/m³，温度常温的待处理的氨氮废水，从氨氮废水罐经进料计量泵升压至16bar，计量泵读数为1m³/h，后送至换热器与反应出料换热后，换热器为管壳式器，材质不锈钢，面积110m²，氨氮废水升温制189度，再经电加热器加热至反应温度199度，进入催化氧化反应器，催化氧化反应器为鼓泡床反应器，反应器尺寸为OD500,高度3000mm，催化剂为贵金属催化氧化湿式催化剂，贵金属质量百分含量为2.5％，硫质量百分含量为6％，其余为活性炭，其中贵金属为Pt和Pd，催化剂装填量为250L。20kg/h的空气经空气钢瓶减压至16bar送入催化氧化反应器底部与氨氮废水逆流接触后发生催化氧化反应。催化氧化反应器底部液相出料温度为199度，经换热器换热后温度将至45度，排出界区，顶部气体减压后排大气，取样检测发现废水的氨氮含量降至662mg/m³。氨氮转化率66.9％，整个装置撬块尺寸为长5m，宽1.5m，高3.5m。

【实施例5】

氨氮含量为600mg/m³，温度常温的待处理的氨氮废水，从氨氮废水罐经进料计量泵升压至20bar，计量泵读数为20L/h，后送至换热器与反应出料换热后，换热器为板式换热器，材质不锈钢，面积18m2，氨氮废水升温制200度，再经电加热器加热至反应温度210度，进入催化氧化反应器，催化氧化反应器为搅拌釜反应器，反应器尺寸为OD250,高度600mm，催化剂为贵金属催化氧化湿式催化剂，贵金属质量百分含量为0.1％，硫质量百分含量为0.5％，其余为活性炭，其中贵金属为Pt和Pd，催化剂装填量为10L，固定在搅拌器上方。0.2kg/h的空气经空气钢瓶减压至20bar送入催化氧化反应器与氨氮废水接触后发生催化氧化反应。催化氧化反应器底部液相出料温度为210度，经换热器换热后温度将至45度，排出界区，顶部气体减压后排大气，取样检测发现废水的氨氮含量将至256mg/m³。氨氮转化率57.3％，整个装置撬块尺寸为长2m，宽0.6m，高1.5m。

Claims

1.一种含氨氮废水的催化氧化处理方法，待处理的氨氮废水从氨氮废水罐经进料计量泵升压后送至换热器与反应出料换热后，再经电加热器加热至反应温度，进入催化氧化反应器，与空气接触后发生催化氧化反应，催化氧化反应器底部液相出料经换热器换热后排出界区，顶部气体排大气。

2.根据权利要求1所述含氨氮废水的催化氧化处理方法，其特征在于催化氧化反应器为搅拌釜、鼓泡塔、滴流床反应器。

3.根据权利要求1所述含氨氮废水的催化氧化处理方法，其特征在于催化氧化的温度为150-210℃，反应压力为5-20bar，重量空速是10-100h^-1。

4.根据权利要求1所述含氨氮废水的催化氧化处理方法，其特征在于催化剂为贵金属催化剂，贵金属质量百分含量为0.1-5％，硫质量百分含量为0.5-8％，其余为活性炭，其中贵金属为Pt、Pd、Ru或Rh。

5.根据权利要求1所述含氨氮废水的催化氧化处理方法，其特征在于换热器为管壳式换热器、板式换热器。

6.根据权利要求3所述含氨氮废水的催化氧化处理方法，其特征在于催化氧化的温度为199℃，反应压力为16bar，重量空速是70h^-1。

7.根据权利要求1所述含氨氮废水的催化氧化处理方法，其特征在于待处理的氨氮废水从氨氮废水罐经进料计量泵升压后送至换热器与反应出料换热，换热至140-200℃。

8.根据权利要求1所述含氨氮废水的催化氧化处理方法，其特征在于催化氧化反应器顶部气体减压后排大气。

9.根据权利要求1所述含氨氮废水的催化氧化处理方法，其特征在于待处理的氨氮废水中的氨氮质量含量为500-2000mg/m³，催化氧化反应器出口氨氮转化率为50-65％。