CN1199887C - 微波催化氧化处理难降解有机废水的工艺与装置 - Google Patents
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Abstract
水处理领域中微波催化氧化处理难降解有机废水的工艺与装置，工艺包括：格栅去杂[2]、絮凝沉降[3]、催化氧化与蒸汽[9]冷凝，其特征：催化氧化是在微波反应器[17]中进行，氧化剂质量与废水COD质量的比例为1.0-20%，温度低于100℃，停留时间为4-17min。装置包括：原水槽[14]、流量计[5]、气液混合器[19]、换热器[10]、泵[16]和风机[13]。其特征：微波反应器[17]由内反应器[6]和微波谐振腔[7]构成。优点：(1)低温、常压；(2)占地面积小；(3)降解效率高；(4)操作简单，易自动化。
Description
技术领域
本发明涉及到微波电磁能技术与催化氧化技术相结合的新型水处理技术与装置，用于处理难降解有机废水，属于水处理领域。
背景技术
所谓难降解有机废水是指难降解、可生化性差，其
值很小，通常小于0.2，而COD浓度高或色度高的有机废水，亦称高浓度难降解有机废水。水量不是很大，但污染负荷很大，采用传统的生化法难以达到预期的处理效果。其主要来源是造纸、染料、制药、有机合成、石油炼制、农药生产等行业生产废水。这类废水一旦进入到环境系统中会造成极其严重的后果，往往引起环境系统的不可逆损害。
目前用于处理难降性有机废水的方法有焚烧法、萃取法及湿式催化氧化法。
焚烧法是处理高浓度难降解有机废水最简单、最有效的方法。这种方法是在焚烧炉中加入某些燃料油将有机污染物燃烧，能使有机污染物得到较彻底的矿化。然而这种方法存在的问题是燃烧时有CO2、NOx、SOx、HCl、甚至更具毒性的二恶英类物质释放出来造成大气污染；同时，焚烧时需要大量的燃料油，一般处理一吨废水需要与其相当的燃料油，处理成本昂贵。因此，这种方法逐渐被淘汰。
萃取法是利用相似相溶原理，用有机溶剂将水中有机物萃取至有机溶剂中，达到与水分离的目的。这种工艺涉及萃取、被萃取有机物与溶剂、水相的分离。当被萃取有机物有回收利用价值时，这种方法体现出优势。但是，被萃取有机物组成复杂，一般无回收价值，必须进一步处理。进一步处理时，手续繁杂往往会造成二次污染。
湿式催化氧化法是在高温(175～350℃)、高压(2000～20000kPa)下，以O2作为氧化剂，在催化剂存在下，氧化除去水中有机物，最终达到矿化的目的。20世纪70年代，在国外，这种技术发展较快，日本相继建立了湿式催化装置处理各种有机废水，如日本三菱石油化学公司处理乙烯生产废洗涤液，其操作条件：200℃，3445kPa，停留60min，处理量为120m3/d，进水COD为7.5-15g/L，出水COD为2.475-3.0g/L，COD去除率为67％-80％；日本川崎朝日化学公司处理丙烯腈生产废水，其操作条件：250℃，6890kPa，停留90min，处理量为790m3/d，进水COD为37-46g/L，出水COD为14.8-16.1g/L，COD去除率为60％-65％。从80年代到90年代有较多的研究报道，目前该技术仍在深化研究中。中国科学院大连化学物理研究所的杜鸿章等与冶金部鞍山焦化耐火材料设计研究院的尹承龙等，在1997年发表了关于催化湿式氧化法处理难降解高浓度有机废水的研究结果。其详细情况：《水处理技术》，杜鸿章 房廉清 江义 吴荣安 李文钊 尹承龙 计中坚，1997，6，“难降解高浓度有机废水湿式氧化净化技术II反应工艺条件的研究”文章。该项研究中主要反应器是由抗酸碱腐蚀的TA3型钛钢加工成的，其设计压力为12.0MPa，使用温度≤350℃，反应器内径16mm，长500mm。工艺过程中使用的设备有空气瓶、压力表、前压力控制器、气体调节阀、质量流量计、水计量管、高压污水进料泵、预热器、反应器、加热炉、冷却器、气液分离器、储水罐、后压力控制器、尾气流量计。处理废水时的步骤：氧化剂气体(空气)来自钢瓶，经前压力控制器调至所需压力，再经质量流量计后与高微量进料泵输来的原水混合预热后，由反应器底部进入反应器，反应器内上、下部填装瓷粒，中间装催化剂，床层高约7.5cm，反应后的物料由反应器上端出来，依次经冷凝器和分离器冷却、分离，液体进入储水罐时取样分析，气体经后压力调节器及尾气流量计放空。反应的最佳工艺条件为270℃，9.0MPa，空气量为6.2L/h，进料空速为2.0h-1。该工艺技术的不足之处：(1)反应必须在270℃，9.0MPa条件下进行方可得到满意的结果；(2)自制催化剂价格昂贵；(3)该项技术推广存在一定难度。
发明内容
本发明的目的和任务就是要解决现有技术存在的：(1)催化剂价格昂贵，在使用过程中易中毒和流失，造成水处理成本偏高，企业难以承受；(2)必须在高温、高压下反应，因此条件苛刻，易造成环境风险；(3)推广难度大的不足，并提供一种整个反应体系处于低于100℃的温度和常压状态，成本低，有机物降解效率高，工艺简单，操作方便，易于实现自动化的工艺与装置，特提出微波催化氧化处理高浓度难降解有机废水的工艺与装置的技术解决方案。
本发明的基本构思是利用微波电磁能技术与催化氧化技术相结合的一种新型水处理技术，利用微波电磁能的热效应和非热效应使有机污染物在催化剂和氧化剂的存在下进行氧化反应而降解。
本项发明旨在利用微波电磁能的热效应和非热效应替代高温、高压，在催化剂和氧化剂的存在下，致使难降解有机物氧化分解。其工艺过程：废水经格栅去除杂物后，絮凝沉降去除悬浮物，清液通过流量计以60L/h～140L/h进入反应器，废水中的难降解有机物在微波、催化剂与氧化剂的协同作用下得以降解，处理后水由反应器下端排放或回用。氧化剂的质量应按与废水COD质量的比例为1.0～20％加入。反应过程中产生的蒸汽由反应缓冲器上部流出并进入换热器冷凝后排放或回用。
本发明所提出的微波催化氧化高浓度难降解有机废水的工艺与装置，其微波催化氧化难降解有机废水的工艺，包括废水[1]、格栅去杂[2]、絮凝沉降[3]、除去沉淀物[4]、清液流量计[5]计量、催化氧化、出水排放或回用、加热和停留时间，其特征在于：实施该工艺的步骤顺序是，废水[1]经格栅去杂[2]后，进行絮凝沉淀[3]并将沉淀物[4]去掉，其清液通过流量计[5]后再进行催化氧化处理，催化氧化后的水排放或回用；废水[1]的催化氧化是在废水流经微波反应器[17]过程中进行，其水流方向是采用上进下出或下进上出方式进行；在向微波反应器[17]内通水的同时，应向其内通入氧化剂气体或液体，其量应按氧化剂质量与废水[1]中COD质量的比例为1.0～20％实施；微波反应器[17]内的温度应小于100℃、压力为常压；微波反应器[17]内装填的催化剂和催化剂载体应是吸波材料，而催化剂或催化剂载体的层高为内反应器高度的3/5-4/5；废水[1]在微波反应器[17]中的停留时间(即流经反应器时间)为4～17min。
本发明微波催化氧化处理高浓度难降解有机废水的工艺，其进一步的特征在于：所采用的气体或液体氧化剂应是不与管道、微波反应器[17]、催化剂起反应的空气、纯氧、双氧水及一些过氧化物或能产生自由基的物质；所采用的催化剂或催化剂载体应是能够吸收微波的炭质材料：焦炭、炭粉、活性炭、炭黑、石墨或铁磁性金属：铁、钴、镍、锰、镉、钒及铜、锌及其及其氧化物或复合氧化物。
本发明所提出的微波催化氧化处理高浓度难降解有机废水的工艺与装置，其微波催化氧化处理高浓度难降解有机废水的装置，包括原水槽[14]、流量计[5]、气液混合器[19]、氧化剂输送装置[8]、换热器[10]、泵[16]及风机[13]所构成，其特征在于：原水槽[14]依次通过泵[16]、流量计[5]与微波反应器[17]连通，氧化剂输送装置[8]与氧化剂进口[33]连接，换热器[10]与蒸汽出口[23]连接，设计在微波反应器[17]近旁的风机[13]是供磁控管[29]降温用，由内反应器[6]和微波谐振腔[7]所构成的微波反应器[17]，在内反应器[6]的上下两端分别被中心部位布满筛孔[20]的不锈钢筛板法兰[28]盖住，并通过螺栓与内反应器[6]、微波谐振腔[7]相连接，内反应器[6]的上部与反应缓冲器[26]相连，在反应缓冲器上端设有废水进口[22]、蒸汽出口[23]、备用口[24]，在反应缓冲器[26]的侧面设有反洗出水口[25]，内反应器[6]的下端通过不锈钢筛板法兰[28]座落在反应器台架[35]上，并与不锈钢锥体[32]相连接，由不锈钢锥体[32]及所形成的空间构成气液混合器[19]，在不锈钢锥体[32]下端设有处理水出口[34]，侧面开有氧化剂进口[33]，微波谐振腔[7]是设在内反应器[6]的外部，并在微波谐振腔[7]的外侧壁，设有多个磁控管(微波发生器)[29]，内反应器[6]的内腔设有支撑层[27]并在其间装填有催化剂[30]。
本发明所提出的微波催化氧化处理高浓度难降解有机废水的装置，其进一步的特征在于：不锈钢筛板法兰[28]中心部位所布满的筛孔[20]，其孔径为0.3～3.0mm，其孔径的总面积应占不锈钢筛板法兰[28]中筛板面积的10％～25％；微波谐振腔[7]是用镁、锌、铝、镍的轻金属合金材质制作成横断面为多边形或者园形的筒状物；微波谐振腔[7]外侧壁设有均匀分布的16～32个磁控管[29]，每个磁控管的功率为0.5～2.0kw；内反应器[6]是由透波材料制作，其材质是聚苯乙烯、聚四氟乙烯、石英、各种玻璃及各种陶瓷。
本发明中有机废水在反应器内需停留4～17mm，其目的是为了让废水中的难降解有机物得以充分进行氧化分解。
当废水COD≤2500mg/L时，停留时间为4～10min，即取其下限时间；当废水COD≥2500mg/L时，停留时间为11～17min，即取其上限时间；最佳停留时间为12～13min。
工艺过程中，废水进水方式可以上进下出，亦可下进上出，但下进上出主要是为了反冼催化剂或松动床层时使用。
工艺中所采用的催化剂或催化剂载体应是能够吸收微波的炭质材料：焦炭、炭粉、活性炭、炭黑、石墨或铁磁性金属：铁、钴、镍、锰、镉、钒及铜、锌及其氧化物或复合氧化物，将其放置在内反应器下端筛板法兰上面的支撑层上，催化剂层高为内反应器高度的3/5～4/5，并在催化剂上面放置支撑层以防止反冼时催化剂流失。氧化剂是不与管道、微波反应器[17]、催化剂起反应的空气、纯氧、双氧水及一些过氧化物或能产生自由基的气体或液体；其加入量应按氧化剂质量与COD质量的比为1.0～20％的数量加入。当废水COD≤2500mg/L时，氧化剂质量与COD质量的比为1.0～10％，即取其下限比值；当废水COD≥2500mg/L时，氧化剂质量与COD质量的比为11～20％，即取其上限比值；最佳比值12～15％。
内反应器上下两端筛板法兰上筛孔的孔径为0.3～3.0mm，其筛孔[20]的总面积占整个筛板法兰中筛板面积的10～25％，这里所说的不锈钢筛板法兰中的筛板面积是指法兰中心部位处的圆面积等于内反应器[6]内腔横断面积大小的圆面积。
微波谐振[7]腔外侧壁设有均匀分布的16～32个磁控管[29]，每个磁控管的功率为0.5～2.0kw。当磁控管的个数固定时，磁控管的功率增加，供给内反应器的微波功率增大；当磁控管的功率固定时，增加磁控管的个数，供给内反应器的微波功率增大，实施中可根据实际情况，在保证所需功率的情况下来调整磁控管个数与单个瓦数之间的关系。
当催化剂的处理效率下降15～30％时，整个催化剂需要反冼再生。
采用本发明的工艺装置进行废水处理时的注意事项：(1)装置启动前应检查仪器、设备及管线的完好性及其各连接处有无渗漏；(2)检查供电系统与用电单元的连接与安全性；(3)检查微波源的泄漏情况；(4)在保证上述三项检查结果合格后，方可启动废水处理系统。启动时，必须先进废水待充满反应器后，再接通微波电源，磁控管开始工作释放微波电磁能。同时启动风机使冷却系统工作以保证磁控管不升温；(5)运行结束前，必须先关闭微波电源，同时停止进废水，而风机继续工作至磁控管完全冷却。
本发明的主要优点是：(1)由于整个反应体系是处在低于100℃的低温和常压状态，反应器占地面积小，因此处理成本低是已有技术的40～60％；(2)由于微波的热效应和非热效应，所以有机物降解效率高，比现有技术的提高20～40％；(3)由于反应是在低温、常压状态下运行，所以工艺简单，操作方便，容易实现自动化生产；(4)不仅处理难降解的有机废水降解率高，而且对高浓度难降解有机废水也有较明显的效果。
下面是对本发明附图的说明：
本发明共设6个附图，图1是本发明的工艺流程框图示意图；图2是本发明的微波催化氧化装置的整体平面布置关系结构示意图；图3是本发明的微波反应器正视剖面结构示意图；图4是图3的I部放大剖面结构示意图；图5是微波反应器中的不锈钢筛板法兰俯视结构示意图；图6是微波反应器中的不锈钢筛板法兰正视剖面结构示意图。
现对各附图分别说明如下：
图1是本发明的工艺流程框图示意图。
废水[1]经格栅去杂[2]后，进行絮凝沉降[3]并将沉淀物[4]去掉，其清液通过流量计[5]计量，由磁控管[29]通过微波谐振腔[7]向内反应器[6]提供能量，由氧化剂输送装置[8]向内反应器[6]提供氧化剂，在催化剂、氧化剂和微波电磁能协同作用下，在微波反应器[17]中的内反应器[6]进行催化氧化，而废水[1]在微波反应器[17]中停留规定的进间内完成了有机污染物的降解，其中产生的蒸汽[9]经换热器[10]冷凝，从而形成了蒸汽冷凝水[11]，待用，对于处理后出水则排放或回用。
图中实线箭头表示水、蒸汽经管道而流动的方向，图中的虚线箭头则表示向内反应器[6]提供微波电磁能、氧化剂和向微波谐振腔[7]提供冷却空气的方向。符号[13]是用以冷却磁控管用的风机。
图2是本发明所提出的微波催化氧化处理装置的整体平面布置关系结构示意图。
图中显示，废水在经过格栅去杂，被收集到原水槽[14]中，经过絮凝沉降和除去沉淀物后成为清液。然后，在管道[15]和泵[16]的作用下，通过流量计[5]计量，便由废水进口[22]进入座落在反应器台架[35]上的由微波谐振腔和装有催化剂的内反应器所构成的微波反应器[17]。此时，通过主控柜[18]的操作和控制氧化剂输送装置[8]，向微波反应器[17]的内反应器[6]输送氧化剂，由设在微波谐振腔外侧壁上的磁控管向微波反应器[17]的内反应器提供微波电磁能。因此，在催化剂、氧化剂和微波电磁能的协同作用下，进行催化氧化，废水中的难降解的有机污染物便发生氧化分解，从而在微波反应器[17]里规定的流经时间(或称停留时间)内，达到净化的目的。
过程中产生的蒸汽，由蒸汽出口[23]，经换热器[10]冷凝后成为冷凝水[11]而储存待用，处理后出水[12]由处理水出口流出或排放或回用。设在微波反应器[17]近旁的风机[13]是供磁控管降温用。微波催化氧化处理装置中，还设有供废水下进上出时，废水与气体氧化剂混合之用的气液混合器。实线箭头表示水、蒸汽经管道[15]而流动的方向，虚线箭头表示向微波反应器提供电磁能、氧化剂和空气的方向。
图3是本发明所设计微波反应器正视剖面结构示意图
图中显示，微波反应器主要由内反应器[6]和微波谐振腔[7]两部分组成。内反应器[6]的上下两端分别用不锈钢筛板法兰[28]盖住，并通过螺栓与其紧固在一起，然后，再与微波谐振腔[7]相紧固连接，不锈钢筛板法兰[28]中心部位均匀布满孔径为0.3～3.0mm的筛孔[20]，内反应器[6]的上部与反应缓冲器[26]相连接。在反应缓冲器的上端与侧面分别设置有废水进口[22]、蒸汽出口[23]、备用口[24]和反洗出水口[25]，内反应器[6]的下端与不锈钢锥体[32]相连接，锥体下端设有处理水出口[34]。当废水处理采用下进上出时，则锥体下端的处理水出口[34]，即改为废水进口，而反应缓冲器[26]侧面的反洗出水口[25]则成为处理水出口。当反洗时，其锥体下端的处理水出口[34]亦成为反洗水进口，而处在反应缓冲器[26]侧面的反洗出水口[25]仍为反洗出水口。内反应器[6]的下端通过不锈钢筛板法兰[28]座落在反应器台架[35]上，并与不锈钢锥体[32]相连接，由不锈钢锥体[32]及所形成的空间构成气液混合器[19]，在锥体侧面还设有液体或气体氧化剂的进口[33]。
微波谐振腔[7]是设在内反应器[6]的外侧，内反应器[6]的内腔设有支撑层[27]并在其间装填有催化剂[30]。
微波谐振腔[7]处侧壁上均匀分布有多个产生微波的磁控管[29]，磁控管的冷却是由若干金属软管连接风机[13]与风道组成的冷却系统进行的。
微波反应器的整体是园柱形或多边形的塔状物。
符号[31]为电源线，符号[36]为电源。
粗实线箭头表示废水处理采用上进下出的水流方向，细实线箭头表示蒸汽流出方向。
虚线箭头表示废水处理采用下进上出的水流方向。
图4是图3的I部放大剖面结构示意图。
图中显示，不锈钢筛板法兰[28]与微波谐振腔[7]和内反应器[6]通过螺栓的紧固连接关系，筛孔[20]是处在不锈钢筛板法兰[28]的中心位置，装配时，不锈钢法兰处在内反应器[6]上下端的位置，其符号[21]为螺栓孔，[27]为支撑层，[30]为催化剂，[26]为反应缓冲器。
图5是微波反应器中所设计的不锈钢筛板法兰[28]俯视结构示意图。
图中显示，不锈钢筛板法兰[28]，其中心部位设有多个筛孔[20]，在中心部位的外环处，分别还设有可用螺栓与内反应器和微波谐振腔端部相连接的多个螺栓孔[21]结构。
图6是图5的正视半剖面结构示意图。
图中的符号同图5。
本发明有3个附表：
表1是微波催化氧化处理农药生产废水检测结果，结果表明采用本发明工艺与设备，在最佳工艺条件下能使农药生产废水的COD浓度降低85％以上，而且缩短了处理时间，从而降低了废水处理成本，表中还显示出除最佳参数外，其它各参数的匹配结果都在预期范围之内的。
表2是微波催化氧化处理酸性绿染料模拟废水的检测结果，结果表明本发明的工艺与设备对降低这类染料废水的色度效果尤佳，在最佳工艺条件下，废水脱色率大于99％，表中还显示出除最佳参数外，其它各参数的匹配结果都在预料之中。
表3是微波催化氧化处理实验室有机废水的检测结果，结果表明采用本发明的工艺与设备，在最佳工艺条件下，实验室有机废水COD去除率为90％左右。表中还显示出除最佳参数外，其它各参数的匹配结果都收到了较好的效果。
具体实施方式
实施例1
大连××农药厂生产废水处理
这是一个年产××万吨的×××农药厂，农药合成废水量为10吨/日，废水COD为4000～10000mg/L，采用本发明工艺与装置考察废水COD的去除率。
从大连×××农药厂取回的废水，水中无杂物，且较透明，因此废水[1]收集于原水槽[14]后不需格栅去杂[2]和絮凝沉降[3]处理，直接由泵[16]经流量计[5]计量后，泵入微波反应器[17]中进行催化氧化反应，处理后水经微波反应器下端的处理水出口[34]排放。反应过程中产生的蒸汽[9]，经反应缓冲器[26]上端的蒸汽出口[23]进入换热器[10]，冷却后回用。其具体实施步骤如下：
第一步，取样分析，结果是：废水中无杂物较透明。
第二步，最佳工艺参数的选定：流量60L/h、停留时间15min、温度85℃、催化剂Ni-Cu-C、氧化剂采用H2O2其质量与COD质量的比例为15％、功率13.5kw、筛孔直径2.5mm与个数200个、磁控管个数9个、瓦数1.5kw、微波反应器横截面为五边形，其内切园直径为157mm，微波反应器高度为1000mm，其材质为铝合金，催化剂装填方法为堆集式装填，其高度是内反应器高度的4/5。
第三步，设备检查：供电系统、微波系统泄漏情况、设备仪器完好性、安全性、渗漏状况。
第四步，起动：经检查各方面合格后，开始启动程序，首先启动废水处理系统，待废水充满微波反应器后，开启风机，然后再接通微波电源，上述程序均通过主控柜[18]操作完成。
第五步，停机：其程序是先关微波电源，同时停止进废水，待磁控管冷却后，停风机。
第六步，出水质量检测：采用重铬酸钾法测定出水COD浓度，并计算COD去除率。在最佳工艺条件下，出水COD去除率为89.2％。
具体数据列入表1。
实施例2
模拟染料废水处理
采用市售酸性绿染料配成色度为6000～7000倍的模拟染料废水，采用本发明装置考察其脱色率。实验自配的酸性绿模拟染料废水无杂透明，直接经流量计[5]后，泵入微波反应器[17]进行氧化分解发反应，处理后水经微波反应器下端的处理水出口[34]回用。反应过程中产生的蒸汽[9]，经微波反应器上端的蒸汽出口[23]进入换热器[10]，冷却后回用。具体步骤同实施例1(从略)，其最佳工艺参数如下：流量100L/h、停留时间12min、温度85℃、催化剂Ni-C、氧化剂采用空气，其质量与COD质量的比例为10％、功率9kw、筛孔直径3.0mm与个数150个、磁控管个数18个、瓦数0.5kw、微波反应器尺寸φ137×1200、特征为园筒形、镁铝合金、催化剂装填方法为堆集式装填，其高度是内反应器高度的3/5。
出水质量检测结果：脱色率＞99％。具体数据列入表2。
实施例3
实验室有机废水处理
将实验室有机废水去杂后收集于原水槽中，再加水和苯酚、乙酸等废有机试剂配成COD～9000mg/L的模拟废水，采用本发明工艺与装置考察废水的COD去除率。实验自配的模拟有机废水半透明无杂，直接经流量计[5]后，泵入微波反应器[17]进行氧化分解发反应，处理后水经微波反应器下端的处理水出口[34]排放。反应过程中产生的蒸汽[9]，经微波反应器上端的蒸汽出口[23]进入换热器[10]，冷却后回用。具体步骤同实施例1(从略)，其最佳工艺参数如下：流量60L/h、停留时间14min、温度80℃、催化剂Fe-La-C、氧化剂采用O2，其质量与COD质量的比例为14％、功率13.5kw、筛孔直径3.0mm与个数250个、磁控管个数15个、瓦数0.9kw、微波反应器横截面为五边形，其内切园直径为137mm，微波反应器高度为1200mm，其材质为铝合金，催化剂装填方法为堆集式装填，其高度为内反应器高度的4/5。
出水质量检测结果；COD去除率为91.3％。具体数据列入表3。
表1 微波催化氧化处理农药生产废水检测结果
| 参数序号 | 废水流量(L/h) | 功率(kw) | H2O2/COD(％) | COD去除率(％) | 备注 |
| 1 | 60 | 9.0 | 10 | 84.6 | 各种运行参数下均运行2小时。原水COD4000～10000mg/L。 |
| 2 | 100 | 9 0 | 10 | 82.6 | |
| 3 | 140 | 9.0 | 10 | 79.2 | |
| 4 | 60 | 13.5 | 12.5 | 89.2 | |
| 5 | 80 | 13.5 | 12.5 | 86.3 | |
| 6 | 100 | 13.5 | 12.5 | 85.5 | |
| 7 | 140 | 13.5 | 12.5 | 86.2 |
表2 微波催化氧化处理酸性绿染料模拟废水实验结果
| 参数序号 | 废水流量(L/h) | 功率(kw) | O2/COD(&) | 色度去除率(％) | 备注 |
| 1 | 100 | 4.5 | 5.0 | ＞96.6 | 各种运行参数下均运行2小时。原水色度6000～7000倍。 |
| 2 | 100 | 9.0 | 5.0 | ＞99.5 | |
| 3 | 120 | 4.5 | 7.5 | ＞94.6 | |
| 4 | 160 | 13.5 | 7.5 | ＞96.2 |
表3 微波催化氧化处理有机模拟废水实验结果
| 参数序号 | 废水流量(L/h) | 功率(kw) | H2O2/COD(％) | COD去除率(％) | 备注 |
| 1 | 60 | 9.0 | 15 | 86.8 | 各种运行参数下均运行2小时。原水COD12000～13500mg/L。 |
| 2 | 60 | 13.5 | 15 | 91.3 | |
| 3 | 100 | 9.0 | 12 | 84.7 | |
| 4 | 100 | 13.5 | 12 | 87.6 |
Claims (7)
1、微波催化氧化处理难降解有机废水的工艺，包括废水[1]、格栅去杂[2]、絮凝沉降[3]、除去沉淀物[4]、清液流量计[5]计量、催化氧化、出水排放或回用、加热和停留时间，其特征在于：
a)、实施该工艺的步骤顺序是，废水[1]经格栅去杂[2]后，进行絮凝沉淀[3]并将沉淀物[4]去掉，其清液通过流量计[5]后再进行催化氧化处理，催化氧化后的水排放或回用；
b)、废水[1]的催化氧化处理是在流经微波反应器[17]过程中进行，其水流方向是采用上进下出或下进上出的方式进行；
c)、在向微波反应器[17]内通水的同时，应向其内通入氧化剂气体或液体，其量应按氧化剂质量与废水COD质量的比例为1.0～20％实施；
d)、微波反应器[17]内的温度应小于100℃，压力为常压；
e)、微波反应器[17]内装填的催化剂或催化剂载体应是吸波材料，而催化剂或催化剂载体的层高为内反应器高度的3/5～4/5；
f)废水[1]在微波反应器[17]中的停留时间为4～17min。
2、根据权利要求1所述的微波催化氧化处理难降解有机废水的工艺，其特征在于：所采用的气体或液体氧化剂，应是不与管道、微波反应器[17]、催化剂起反应的空气、纯氧、双氧水及一些过氧化物或是能够产生自由基的物质。
3、根据权利要求1所述的微波催化氧化处理难降解有机物废水的工艺，其特征在于：催化剂或者是催化剂载体应是能够吸收微波的炭质材料：焦炭、炭粉、活性炭、炭黑、石墨或铁磁性金属：铁、钴、镍、锰、镉、钒及铜、锌及其氧化物或其复合氧化物。
4、微波催化氧化处理难降解有机废水的装置，包括：原水槽[14]、流量计[5]、气液混合器[19]、氧化剂输送装置[8]、换热器[10]、泵[16]及风机[13]，其特征在于：原水槽[14]依次通过泵[16]、流量计[5]与微波反应器[17]连通，氧化剂输送装置[8]与氧化剂进口[33]连接，换热器[10]与蒸汽出口[23]连接，设计在微波反应器[17]近旁的风机[13]是供磁控管[29]降温用，由内反应器[6]和微波谐振腔[7]所构成的微波反应器[17]，是在内反应器[6]的上下两端分别被中心部位布满筛孔[20]的不锈钢筛板法兰[28]盖住，并通过螺栓与内反应器[6]和微波谐振腔[7]相连，内反应器[6]的上部与反应缓冲器[26]相连接，在反应缓冲器上端设有废水进口[22]、蒸汽出口[23]、备用口[24]，在反应缓冲器[26]的侧面，设有反洗出水口[25]，内反应器[6]的下端，通过不锈钢筛板法兰[28]座落在反应器台架[35]上，并与不锈钢锥体[32]相连接，由不锈钢锥体[32]及所形成的空间构成气液混合器[19]，在不锈钢锥体[32]下端，设有处理水出口[34]，侧面开有氧化剂进口[33]，微波谐振腔[7]设在内反应器[6]的外部，微波谐振腔[7]的外侧壁，设有多个磁控管[29]，内反应器[6]的内腔设有支撑层[27]并在其间装填有催化剂[30]。
5、根据权利要求4所述的微波催化氧化处理难降解有机废水的装置，其特征在于：不锈钢筛板法兰[28]上筛孔[20]直径为0.3～3.0mm，其孔径的总面积应占不锈钢筛板法兰中筛板面积的10～25％。
6、根据权利要求4所述的微波催化氧化处理难降解有机废水的装置，其特征在于：微波谐振腔[7]是用镁、锌、铝、镍的轻金属合金材料制作成的筒状物，其横断面为多边形或园形，其外侧壁设有均匀分布的16～32个磁控管[29]，每个磁控管的功率在0.5～2.0kw。
7、根据权利要求4所述的微波催化氧化处理难降解有机废水的装置，其特征在于：内反应器[6]是由透波材料制作，其材质是聚苯乙烯、聚四氟乙烯、石英、玻璃和陶瓷。
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