CN112759064A - 一种臭氧催化氧化系统及煤化工浓缩液的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废水处理技术领域,提供了一种臭氧催化氧化系统及煤化工浓缩液的处理方法。本发明提供的系统包括储水箱、臭氧投加系统、液体催化剂投加系统、反应器、产水箱和尾气破坏器,反应器中设置有固体催化剂填料层和搅拌器,搅拌器上安装有可拆卸的填料板。本发明提供的系统可以根据具体需求选择液体催化剂、固体催化剂填料层和填料板的配合方式,能够满足多种催化氧化工艺,可以解决现有臭氧催化氧化工艺中臭氧利用率低、催化剂消耗量大、处理效果不佳等问题,具有操作简便、经济实用、废水处理效果好的优点。本发明提供的处理方法可根据煤化工浓缩液的处理难度进行选择,处理效果好、臭氧利用率低、催化剂消耗量少。

Description

一种臭氧催化氧化系统及煤化工浓缩液的处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域,尤其涉及一种臭氧催化氧化系统及煤化工浓缩液的处理方法。
背景技术
煤化工浓缩液一般具有较高的COD及大量酚、吡啶、吲哚和喹啉等难降解污染物,普通的废水处理工艺难以将其进行达标处理。若将煤化工浓缩液直接排放必然会对生态环境造成严重的污染。如何高效处理煤化工浓缩液并最终实现近零排放是当前亟待解决的重点和难点问题。
臭氧催化氧化技术将臭氧的强氧化性和催化剂的吸附、催化特性结合起来,能相对有效地解决有机物降解不完全的问题。但现有的臭氧催化氧化工艺尚存在很多缺陷,废水处理效果并不好,例如:臭氧、催化剂和废水接触不充分,单一催化剂催化氧化效果不明显,臭氧利用率低,催化剂损失过大,都是臭氧催化氧化工艺需要解决的技术瓶颈。并且,在实际处理过程中,煤化工浓缩液的种类和成分多变,处理难度也不相同,针对不同处理难度的浓缩液需要采用不同的催化工艺,但现有的反应设备或催化系统并不能同时满足多种催化氧化工艺。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种臭氧催化氧化系统及煤化工浓缩液的处理方法。本发明提供的系统臭氧利用率高、催化剂用量和损失量少,能够同时满足多种催化氧化工艺,适用于处理不用处理难度的煤化工浓缩液。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
一种臭氧催化氧化系统,包括储水箱、臭氧投加系统、液体催化剂投加系统、反应器、产水箱和尾气破坏器;
所述储水箱设置有出水口、进水口和排气口;所述储水箱底部设置有微孔曝气器;所述储水箱的出水口和反应器的入水口通过送水管路连通;所述送水管路上设置有送水泵和第一流量计;
所述臭氧投加系统包括臭氧发生器、臭氧浓度检测仪和臭氧水射器;所述臭氧发生器的臭氧出口和所述送水管路通过臭氧管路连通;所述臭氧浓度检测仪和臭氧水射器均设置在所述臭氧管路上;
所述液体催化剂投加系统包括液体催化剂储存箱和第二流量计;所述液体催化剂储存箱的出口和所述送水管路通过液体催化剂管路连通;所述第二流量计设置在所述液体催化剂管路上;
所述反应器包括反应腔;所述反应腔中由下到上依次设置有微孔布水器、固体催化剂填料层和搅拌装置;所述搅拌装置包括若干个垂直安装于反应器侧壁上的搅拌器,若干个搅拌器在反应器的相对侧壁上交错安装;所述搅拌器的搅拌桨上设置有可拆卸的填料板;
所述反应器还设置有出水口和排气口,所述出水口和所述产水箱连通;所述排气口和所述储水箱中的微孔曝气器连通;
所述尾气破坏器和储水箱的排气口连通。
优选的,所述储水箱为封闭式储水箱,所述储水箱的容积为反应器容积的1~1.5倍。
优选的,所述固体催化剂填料层的厚度为所述反应腔高度的1/4~1/3;所述搅拌器的个数为3个;所述搅拌器中搅拌桨的宽度为所述反应腔高度的1/7~1/6,所述搅拌器的长度为所述反应腔宽度的1/3~1/2。
优选的,所述固体催化剂填料层中的催化剂为活化铁渣。
优选的,所述活化铁渣的制备方法包括以下步骤:将铁渣依次进行碱洗和酸洗,得到活化铁渣;所述碱洗用碱洗剂为氢氧化钠溶液,所述氢氧化钠溶液的浓度为1.2~1.5mol/L,所述碱洗的时间为20~24h;所述酸洗用酸洗剂为盐酸溶液;所述盐酸溶液的浓度为0.3~0.5mol/L;所述酸洗的时间为1.5~2h。
优选的,所述填料板内装填的催化剂为炭基臭氧氧化催化剂;所述炭基臭氧氧化催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分,所述载体为活性炭,所述活性组分为三氧化二铁;以炭基臭氧氧化催化剂的质量为100%计,所述炭基臭氧氧化催化剂中三氧化二铁的负载量为2~5%。
本发明还提供了一种利用上述方案所述系统处理煤化工浓缩液的方法,包括以下步骤:
液体催化剂储存箱中不加液体催化剂,填料板中不装填催化剂,将煤化工浓缩液置于储水箱中,在送水泵的作用下将煤化工浓缩液自送水管路通入反应器中,臭氧发生器产生的臭氧在臭氧水射器作用下投加入煤化工浓缩液中,煤化工浓缩液进入反应器中进行臭氧催化氧化反应,反应器出水进入产水箱中,多余的臭氧自微孔曝气器进入储水箱中再次利用;
或,包括以下步骤:
液体催化剂储存箱中加入液体催化剂,填料板中不装填催化剂,将煤化工浓缩液置于储水箱中,在送水泵的作用下将煤化工浓缩液自送水管路通入反应器中,臭氧发生器产生的臭氧在臭氧水射器作用下投加入煤化工浓缩液中,液体催化剂储存箱中的液体催化剂在第二流量计作用下投加入煤化工浓缩液中,煤化工浓缩液进入反应器中进行臭氧催化氧化反应,反应器出水进入产水箱中,多余的臭氧自微孔曝气器进入储水箱中再次利用;
或,包括以下步骤:
液体催化剂储存箱中加入液体催化剂,填料板中装填炭基臭氧氧化催化剂,将煤化工浓缩液置于储水箱中,在送水泵的作用下将煤化工浓缩液自送水管路通入反应器中,臭氧发生器产生的臭氧在臭氧水射器作用下投加入煤化工浓缩液中,液体催化剂储存箱中的液体催化剂在第二流量计作用下投加入煤化工浓缩液中,煤化工浓缩液进入反应器中进行臭氧催化氧化反应,反应器出水进入产水箱中,多余的臭氧自微孔曝气器进入储水箱中再次利用。
优选的,所述臭氧的投加量为5~10g/L。
优选的,所述液体催化剂为硫酸锰溶液;以硫酸锰的质量计,所述液体催化剂的投加量为1~5g/L。
优选的,所述臭氧催化氧化反应过程中搅拌器的转速为15~20r/min;所述臭氧催化氧化反应的时间为50~70min。
本发明提供了一种臭氧催化氧化系统,包括储水箱、臭氧投加系统、液体催化剂投加系统、反应器、产水箱和尾气破坏器。本发明提供的系统设置有液体催化剂投加系统,且反应器内设置有固体催化剂填料层,搅拌桨上还设置有可拆卸的填料板,在对废水进行处理时,可以根据废水的种类和处理难度选择液体催化剂、固体催化剂填料层和填料板的配合方式,能够满足多种催化氧化工艺,适用于处理不同处理难度的煤化工浓缩液;本发明在反应器上设置有排气口,将多余的臭氧自微孔曝气器通入储水箱中,从而将臭氧进行再次利用,能够提高臭氧的利用率;另外,本发明在反应器内设置固体催化剂填料层,搅拌桨内设置填料板,且搅拌桨设置在固体催化剂填料层上方,在对废水进行处理时,固体催化剂填料层可以对废水进行初步催化氧化处理,填料板中的催化剂用于进一步提高催化氧化处理效果,这种设置能够降低填料板中催化剂的消耗量,且填料板可拆卸替换,操作简便;本发明在反应器中设置若干个搅拌器,可以促进废水在反应器内的流动,使废水与臭氧、催化剂充分接触,提高催化氧化处理效果。本发明提供的系统可以解决现有臭氧催化氧化工艺中臭氧利用率低、催化剂消耗量大、处理效果不佳等问题,具有操作简便、经济实用、废水处理效果好的优点。
本发明还提供了一种利用上述方案所述系统处理煤化工浓缩液的方法。本发明提供的方法包括三种处理方式,可以仅利用固体催化剂填料层进行臭氧催化氧化反应,也可以将液体催化剂和固体催化剂填料层联合使用来进行臭氧催化氧化反应,还可以利用液体催化剂、固体催化剂填料层和搅拌桨上的填料板共同催化臭氧的氧化反应;本发明提供的处理方法可根据煤化工浓缩液的处理难度进行选择,处理效果好、臭氧利用率低、催化剂消耗量少。
附图说明
图1为本发明臭氧催化氧化系统的结构示意图,其中:1-储水箱,2-送水泵,3-第一流量计,4-臭氧发生器,5-臭氧浓度检测仪,6-臭氧水射器,7-液体催化剂储存箱,8-第二流量计,9-微孔布水器,10-固体催化剂填料层,11-搅拌器,12-填料板,13-产水箱,14-微孔曝气器,15-尾气破坏器,16-送水管路,17-臭氧管路,18-液体催化剂管路,19-储水箱进水口。
具体实施方式
本发明提供了一种臭氧催化氧化系统,结构示意图如图1所示;下面结合图1进行具体说明。
本发明提供的臭氧催化氧化系统包括储水箱。在本发明中,所述储水箱设置有出水口、进水口和排气口,所述出水口优选设置在储水箱底部,所述排气口优选设置在储水箱顶部;所述储水箱底部设置有微孔曝气器,所述微孔曝气器的数量优选为8个,所述微孔曝气器优选在储水箱底部均匀排布;所述储水箱优选为封闭式储水箱;所述储水箱的容积优选为反应器容积的1~1.5倍,更优选为1.2~1.3倍;在本发明中,储水箱的容积大于等于反应器的容积,在进行处理时,储水箱中留有一定余量,方便操作。
在本发明中,所述储水箱的出水口和反应器的入水口通过送水管路连通;所述送水管路上设置有送水泵和第一流量计;所述第一流量计用于控制废水流量;在本发明的具体实施例中,在储水箱出水口到反应器入水口的方向上,所述送水泵和第一流量计优选依次设置;所述储水箱的出水口处优选设置有阀门,用于控制出水口的启闭。
本发明提供的臭氧催化氧化系统包括臭氧投加系统。在本发明中,所述臭氧投加系统包括臭氧发生器、臭氧浓度检测仪和臭氧水射器,所述臭氧发生器优选外接氧气罐;所述臭氧发生器的臭氧出口和所述送水管路通过臭氧管路连通;所述臭氧浓度检测仪和臭氧水射器均设置在所述臭氧管路上,在本发明的具体实施例中,优选是臭氧浓度检测仪设置在靠近臭氧发生器的一端,臭氧水射器设置在靠近送水管路的一端;在本发明中,所述臭氧浓度检测仪用于控制臭氧的投加量,所述臭氧水射器用于将臭氧通入废水中,并使臭氧和废水充分混合。
本发明提供的臭氧催化氧化系统包括液体催化剂投加系统。在本发明中,所述液体催化剂投加系统包括液体催化剂储存箱和第二流量计;所述液体催化剂储存箱的出口和所述送水管路通过液体催化剂管路连通;所述第二流量计设置在所述液体催化剂管路上;所述液体催化剂储存箱的出口处优选设置有阀门,用于控制出口的启闭。在需要使用液体催化剂时,本发明利用液体催化剂投加系统向废水中投加液体催化剂,并使液体催化剂与废水、臭氧充分混合。
在本发明的具体实施例中,在送水管路从储水箱出水口到反应器进水口的方向上,所述臭氧投加系统和所述液体催化剂投加系统优选依次设置,且臭氧投加系统设置在第一流量计之后。
本发明提供的臭氧催化氧化系统包括反应器。在本发明中,所述反应器包括反应腔;所述反应腔中由下到上依次设置有微孔布水器、固体催化剂填料层和搅拌装置。
在本发明中,所述微孔布水器优选设置在反应腔底部,和反应器进水口连通,所述送水管路将废水送入微孔布水器中,微孔布水器将废水均匀分布于反应器中。
在本发明中,所述固体催化剂填料层优选设置在反应腔的中间部位;所述固体催化剂填料层的厚度优选为所述反应腔高度的1/4~1/3,所述固体催化剂底部和微孔布水器之间的距离优选为反应腔高度的1/8~1/6;所述固体催化剂填料层中的催化剂优选为活化铁渣,所述固体催化剂填料层中活化铁渣的填充率优选为20~40%,更优选为25~35%;所述活化铁渣的制备方法优选包括以下步骤:将铁渣依次进行碱洗和酸洗,得到活化铁渣;所述碱洗用碱洗剂优选为氢氧化钠溶液,所述氢氧化钠溶液的浓度优选为1.2~1.5mol/L,更优选为1.3~1.4mol/L,所述碱洗的时间优选为20~24h,更优选为21~23h;所述酸洗用酸洗剂优选为盐酸溶液;所述盐酸溶液的浓度优选为0.3~0.5mol/L,更优选为0.35~0.45mol/L;所述酸洗的时间优选为1.5~2h;本发明对所述铁渣的来源没有特殊要求,使用本领域技术人员熟知的铁渣即可,本发明通过碱洗和酸洗去除铁渣表面的杂质,将氧化铁暴露出来,便于氧化铁和废水进行接触反应,经过碱洗和酸洗后,铁渣表面完全呈银白色,即为本发明的活化铁渣。
在本发明中,所述搅拌装置包括若干个垂直安装于反应器侧壁上的搅拌器,且相邻搅拌器分别安装在反应器的相对侧壁上,若干个搅拌器按照从上到下的顺序在反应器的相对侧壁上交错安装;所述搅拌器的搅拌桨上设置有可拆卸的填料板;所述搅拌器的个数优选为3个,按照从上到下的顺序,第一个搅拌器和第二个搅拌器分别安装在反应器的相对侧壁上,第三个搅拌器和第一个搅拌器安装在同一侧壁上;所述搅拌器中搅拌桨的宽度优选为所述反应腔高度的1/7~1/6,所述搅拌器的长度优选为所述反应腔宽度的1/3~1/2;所述搅拌器优选包括主轴、搅拌桨和可拆卸安装于搅拌桨中的填料板,所述搅拌桨优选为矩形,所述主轴从搅拌桨一端的中点处贯穿所述搅拌桨,将搅拌桨分为两部分,单个搅拌器中安装的填料板为2块,分别安装在搅拌桨的两部分中。
在本发明中,所述填料板内装填的催化剂优选为炭基臭氧氧化催化剂;所述炭基臭氧氧化催化剂优选包括载体和负载在载体上的活性组分,所述载体优选为活性炭,所述活性组分优选为三氧化二铁;以炭基臭氧氧化催化剂的质量为100%计,所述炭基臭氧氧化催化剂中三氧化二铁的负载量优选为2~5%,更优选为3%。本发明对所述炭基臭氧氧化催化剂的来源没有特殊要求,采用市售商品或采用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可;所述填料板中臭氧氧化催化剂的填充率优选为15~25%,更优选为20%。
本发明在固体催化剂填料层中装填成本较低的活化铁渣,在搅拌桨的填料板内装填成本较高的基于活性炭载体的臭氧氧化催化剂,在废水处理过程中,固体催化剂填料层可以对废水进行初步的臭氧催化氧化处理,而填料板中的臭氧氧化催化剂可以起到进一步催化的作用,提高废水的处理效果,这种设置能够在保证处理效果的同时降低高成本催化剂的用量,降低催化剂的损耗。
在本发明中,所述反应器还设置有出水口和排气口,所述出水口优选设置在反应器底部,所述排气口优选设置在反应器顶部;所述排气口和所述储水箱中的微孔曝气器连通;在废水处理过程中,多余的臭氧通过排气口进入储水箱中进行再次利用。
本发明提供的系统包括产水箱。在本发明中,所述产水箱和所述反应器的出水口连通,用于储存达标后的出水;所述反应器出水口处优选设置有阀门,用于控制出水口的启闭。
本发明提供的系统包括尾气破坏器。在本发明中,所述尾气破坏器和所述储水箱的排气口连通;所述尾气破坏器用于清理未被利用的臭氧,避免产生环境污染。
本发明还提供了一种利用上述方案所述系统处理煤化工浓缩液的方法,本发明提供的方法包括三种,分别为方法一、方法二和方法三,下面分别进行介绍:
在本发明中,所述方法一包括以下步骤:
液体催化剂储存箱中不加液体催化剂,填料板中不装填催化剂,将煤化工浓缩液置于储水箱中,在送水泵的作用下将煤化工浓缩液自送水管路通入反应器中,臭氧发生器产生的臭氧在臭氧水射器作用下投加入煤化工浓缩液中,煤化工浓缩液进入反应器中进行臭氧催化氧化反应,反应器出水进入产水箱中,多余的臭氧自微孔曝气器进入储水箱中再次利用。
在本发明中,方法一中不投加液体催化剂,也不在填料板中装填催化剂,仅利用固体催化剂填料层催化臭氧氧化反应,在本发明的具体实施例中,所述方法一适用于处理易处理煤化工浓缩液,当煤化工浓缩液中的主要污染物为苯二酚(所述苯二酚包括邻苯二酚、间苯二酚和对苯二酚中的一种或几种)时,可认为是易处理煤化工浓缩液。
在进行处理前,本发明优选将待处理煤化工浓缩液的pH值调节至8~9,更优选为8.5~8.8;调节pH值用试剂优选为氢氧化钠;本发明将煤化工浓缩液的pH值调节至8~9,有利于臭氧催化氧化反应的进行。
本发明利用送水泵将储水箱中的煤化工浓缩液输送至反应器中,待煤化工浓缩液完全输送入反应器中后,本发明优选关闭储水箱,并向储水箱中输入下一批次待处理的煤化工浓缩液。
煤化工浓缩液输送至反应器的同时,本发明利用臭氧发生器产生臭氧,臭氧在臭氧水射器的作用下投加至煤化工浓缩液中;在本发明中,所述臭氧的投加量优选为5~10g/L,更优选为6~8g/L,储水箱中的煤化工浓缩液输送完毕后,本发明优选继续向煤化工浓缩液中通入臭氧,直至煤化工浓缩液中的臭氧含量达到上述要求。
煤化工浓缩液进入反应器后,在微孔布水器的作用下均匀分布,并在固体催化剂填料层的作用下发生臭氧催化氧化反应。在本发明中,所述臭氧催化氧化反应过程中搅拌器的转速优选为15~20r/min;所述臭氧催化氧化反应的时间优选为50~70min,更优选为1h;所述臭氧催化氧化反应的时间自储水箱中的煤化工浓缩液完全输入反应器时开始计。
在臭氧催化氧化过程中,未被利用的臭氧自反应器的排气口排出并通入储水箱中,在微孔曝气器的作用下和储水箱中的废水混合均匀。
催化氧化反应完成后,本发明将达标废水自出水口排出,进入产水箱中。
在本发明中,所述方法二包括以下步骤:
液体催化剂储存箱中加入液体催化剂,填料板中不装填催化剂,将煤化工浓缩液置于储水箱中,在送水泵的作用下将煤化工浓缩液自送水管路通入反应器中,臭氧发生器产生的臭氧在臭氧水射器作用下投加入煤化工浓缩液中,液体催化剂储存箱中的液体催化剂在第二流量计作用下投加入煤化工浓缩液中,煤化工浓缩液进入反应器中进行臭氧催化氧化反应,反应器出水进入产水箱中,多余的臭氧自微孔曝气器进入储水箱中再次利用。
在本发明中,方法二利用液体催化剂和固体催化剂填料层共同进行臭氧催化氧化反应。在本发明的具体实施例中,所述方法二适用于处理难度一般的煤化工浓缩液,当煤化工浓缩液中的主要污染物除苯二酚(所述苯二酚包括邻苯二酚、间苯二酚和对苯二酚中的一种或几种)外,还包括吡啶、吲哚和喹啉中的一种或几种时,可认为是难度一般的煤化工浓缩液。
在本发明中,所述液体催化剂优选为硫酸锰溶液,以硫酸锰的质量计,所述液体催化剂的投加量优选为1~5g/L,更优选为2~4g/L。
在本发明中,所述方法二中的臭氧投加量、臭氧催化氧化反应时间、搅拌器转速等条件均和方法一中一致,和方法一的区别仅在于还向煤化工浓缩液中投加液体催化剂。
在本发明中,所述方法三包括以下步骤:
液体催化剂储存箱中加入液体催化剂,填料板中装填炭基臭氧氧化催化剂,将煤化工浓缩液置于储水箱中,在送水泵的作用下将煤化工浓缩液自送水管路通入反应器中,臭氧发生器产生的臭氧在臭氧水射器作用下投加入煤化工浓缩液中,液体催化剂储存箱中的液体催化剂在第二流量计作用下投加入煤化工浓缩液中,煤化工浓缩液进入反应器中进行臭氧催化氧化反应,反应器出水进入产水箱中,多余的臭氧自微孔曝气器进入储水箱中再次利用。
在本发明中,所述方法三利用液体催化剂、固体催化剂填料层和搅拌浆中的填料板(催化剂为臭氧氧化催化剂)共同进行臭氧催化氧化反应,在本发明的具体实施例中,所述方法三适用于处理难处理煤化工浓缩液,当煤煤化工浓缩液中的主要污染物为吡啶、吲哚和喹啉中的一种或几种时,可认为是难处理煤化工浓缩液。
在本发明中,所述方法三中液体催化剂的种类及投加量、臭氧投加量、臭氧催化氧化反应时间、搅拌器转速等条件均和方法二中一致,和方法二的区别仅在于搅拌浆中装填有填料板。
本发明对所述煤化工浓缩液的来源没有特殊要求,本领域技术人员熟知的煤化工浓缩液均可以使用本发明的方法处理,具体如煤制气工程中废水经反渗透处理后产生的浓缩液、煤化工废水二级生化出水等。
下面将结合本发明中的实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
某煤制气工程项目废水经反渗透处理后剩下难生物降解的有机物,不能直接排放。以该水为原水,利用本发明的臭氧催化氧化系统对其进行处理。
原水COD为100~130mg/L,BOD5为10~30mg/L,B/C较低,可生化性较差,其中的主要污染物为吡啶类物质,属于难处理煤化工浓缩液。采用图1所示的臭氧催化氧化系统对其进行处理,步骤如下。
分别选取硫酸锰溶液,活化铁渣和负载三氧化二铁的活性炭做催化剂。固体催化剂填料层中活化铁渣的填充率为40%,搅拌浆上安装填料板,填料板中装填炭基臭氧氧化催化剂(载体为活性炭,活性组分为三氧化二铁,活性组分负载量为3%),填料板中炭基臭氧氧化催化剂的填充率为20%,液体催化剂储存箱中加入液体催化剂,将煤化工浓缩液置于储水箱中,并将进水pH调节至8.0~9.0,在送水泵的作用下将煤化工浓缩液自送水管路通入反应器中,臭氧发生器产生的臭氧在臭氧水射器作用下投加入煤化工浓缩液中,液体催化剂储存箱中的液体催化剂在第二流量计作用下投加入煤化工浓缩液中,煤化工浓缩液进入反应器中进行臭氧催化氧化反应,反应器出水进入产水箱中,多余的臭氧自微孔曝气器进入储水箱中再次利用。处理条件:臭氧投加量为8g/L,硫酸锰投加量为2g/L,搅拌器转速为15r/min,臭氧催化氧化反应的时间1h。
反应完后出水COD降至50~60mg/L,达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)中规定的循环冷却水系统补充水水质标准。
通过吸收-滴定的方法测试溢出的臭氧量,通过下式计算臭氧的利用率:
臭氧利用率=(通入臭氧量-溢出臭氧量)/通入臭氧量×100%。
经计算可知,本实施例中臭氧的利用率为78%。
实施例2
某煤化工废水二级生化出水,COD值在200~300之间,可生化性较差,其中的主要污染物为对苯二酚和吡啶类物质,属于处理难度一般的煤化工浓缩液。
以二级生化出水为原水,采用图1所示的臭氧催化氧化系统进行处理,分别采用硫酸锰溶液和活化铁渣做催化剂,固体催化剂填料层中活化铁渣的填充率为20%,搅拌浆的填料板中不装填催化剂,液体催化剂储存箱中加入液体催化剂,将煤化工浓缩液置于储水箱中,并将进水pH调节至8.0,在送水泵的作用下将煤化工浓缩液自送水管路通入反应器中,臭氧发生器产生的臭氧在臭氧水射器作用下投加入煤化工浓缩液中,液体催化剂储存箱中的液体催化剂在第二流量计作用下投加入煤化工浓缩液中,煤化工浓缩液进入反应器中进行臭氧催化氧化反应,反应器出水进入产水箱中,多余的臭氧自微孔曝气器进入储水箱中再次利用。处理条件:臭氧投加量为10g/L,硫酸锰投加量为5g/L,搅拌器转速为20r/min,反应时间为1h。
反应完后,出水COD降至70mg/L,达到排放标准。
按照实施例1中的方法测试本实施例的臭氧利用率,结果显示,本实施例的臭氧利用率为80%。
实施例3
某煤化工废水经反渗透处理得到的浓缩液,COD值在150~210之间,可生化性较差,其中的主要污染物为对苯二酚、邻苯二酚及间苯二酚,属于易处理煤化工浓缩液。
以该浓缩液为原水,采用图1所示的臭氧催化氧化系统进行处理,采用活化铁渣做催化剂,固体催化剂填料层中活化铁渣的填充率为40%,搅拌浆的填料板中不装填催化剂,液体催化剂储存箱中不加液体催化剂,将煤化工浓缩液置于储水箱中,并将进水pH调节至8.0,在送水泵的作用下将煤化工浓缩液自送水管路通入反应器中,臭氧发生器产生的臭氧在臭氧水射器作用下投加入煤化工浓缩液中,煤化工浓缩液进入反应器中进行臭氧催化氧化反应,反应器出水进入产水箱中,多余的臭氧自微孔曝气器进入储水箱中再次利用。处理条件:臭氧投加量为7g/L,硫酸锰投加量为3g/L,搅拌器转速为20r/min,反应时间1h。
反应完后,出水COD降至68mg/L,达到排放标准。
按照实施例1中的方法测试本实施例的臭氧利用率,结果显示,本实施例的臭氧利用率为78%。
通过上述实施例可以看出,采用本发明的臭氧催化氧化处理系统能够有效提高臭氧的利用率,减少催化剂的损耗,并确保出水COD浓度达到排放标准,可满足实际运行需要。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种臭氧催化氧化系统,其特征在于,包括储水箱、臭氧投加系统、液体催化剂投加系统、反应器、产水箱和尾气破坏器;
所述储水箱设置有出水口、进水口和排气口;所述储水箱底部设置有微孔曝气器;所述储水箱的出水口和反应器的入水口通过送水管路连通;所述送水管路上设置有送水泵和第一流量计;
所述臭氧投加系统包括臭氧发生器、臭氧浓度检测仪和臭氧水射器;所述臭氧发生器的臭氧出口和所述送水管路通过臭氧管路连通;所述臭氧浓度检测仪和臭氧水射器均设置在所述臭氧管路上;
所述液体催化剂投加系统包括液体催化剂储存箱和第二流量计;所述液体催化剂储存箱的出口和所述送水管路通过液体催化剂管路连通;所述第二流量计设置在所述液体催化剂管路上;
所述反应器包括反应腔;所述反应腔中由下到上依次设置有微孔布水器、固体催化剂填料层和搅拌装置;所述搅拌装置包括若干个垂直安装于反应器侧壁上的搅拌器,若干个搅拌器在反应器的相对侧壁上交错安装;所述搅拌器的搅拌桨上设置有可拆卸的填料板;
所述反应器还设置有出水口和排气口,所述出水口和所述产水箱连通;所述排气口和所述储水箱中的微孔曝气器连通;
所述尾气破坏器和储水箱的排气口连通。
2.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化系统,其特征在于,所述储水箱为封闭式储水箱,所述储水箱的容积为反应器容积的1~1.5倍。
3.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化系统,其特征在于,所述固体催化剂填料层的厚度为所述反应腔高度的1/4~1/3;所述搅拌器的个数为3个;所述搅拌器中搅拌桨的宽度为所述反应腔高度的1/7~1/6,所述搅拌器的长度为所述反应腔宽度的1/3~1/2。
4.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化系统,其特征在于,所述固体催化剂填料层中的催化剂为活化铁渣。
5.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化系统,其特征在于,所述活化铁渣的制备方法包括以下步骤:将铁渣依次进行碱洗和酸洗,得到活化铁渣;所述碱洗用碱洗剂为氢氧化钠溶液,所述氢氧化钠溶液的浓度为1.2~1.5mol/L,所述碱洗的时间为20~24h;所述酸洗用酸洗剂为盐酸溶液;所述盐酸溶液的浓度为0.3~0.5mol/L;所述酸洗的时间为1.5~2h。
6.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化系统,其特征在于,所述填料板内装填的催化剂为炭基臭氧氧化催化剂;所述炭基臭氧氧化催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分,所述载体为活性炭,所述活性组分为三氧化二铁;以炭基臭氧氧化催化剂的质量为100%计,所述炭基臭氧氧化催化剂中三氧化二铁的负载量为2~5%。
7.一种利用权利要求1~6任意一项所述系统处理煤化工浓缩液的方法,其特征在于,包括以下步骤:
液体催化剂储存箱中不加液体催化剂,填料板中不装填催化剂,将煤化工浓缩液置于储水箱中,在送水泵的作用下将煤化工浓缩液自送水管路通入反应器中,臭氧发生器产生的臭氧在臭氧水射器作用下投加入煤化工浓缩液中,煤化工浓缩液进入反应器中进行臭氧催化氧化反应,反应器出水进入产水箱中,多余的臭氧自微孔曝气器进入储水箱中再次利用;
或,包括以下步骤:
液体催化剂储存箱中加入液体催化剂,填料板中不装填催化剂,将煤化工浓缩液置于储水箱中,在送水泵的作用下将煤化工浓缩液自送水管路通入反应器中,臭氧发生器产生的臭氧在臭氧水射器作用下投加入煤化工浓缩液中,液体催化剂储存箱中的液体催化剂在第二流量计作用下投加入煤化工浓缩液中,煤化工浓缩液进入反应器中进行臭氧催化氧化反应,反应器出水进入产水箱中,多余的臭氧自微孔曝气器进入储水箱中再次利用;
或,包括以下步骤:
液体催化剂储存箱中加入液体催化剂,填料板中装填炭基臭氧氧化催化剂,将煤化工浓缩液置于储水箱中,在送水泵的作用下将煤化工浓缩液自送水管路通入反应器中,臭氧发生器产生的臭氧在臭氧水射器作用下投加入煤化工浓缩液中,液体催化剂储存箱中的液体催化剂在第二流量计作用下投加入煤化工浓缩液中,煤化工浓缩液进入反应器中进行臭氧催化氧化反应,反应器出水进入产水箱中,多余的臭氧自微孔曝气器进入储水箱中再次利用。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述臭氧的投加量为5~10g/L。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述液体催化剂为硫酸锰溶液;以硫酸锰的质量计,所述液体催化剂的投加量为1~5g/L。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述臭氧催化氧化反应过程中搅拌器的转速为15~20r/min;所述臭氧催化氧化反应的时间为50~70min。
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