CN201538725U - 催化氧化装置及石化炼油碱渣废水的处理系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种废水处理装置，具体涉及废水处理中的催化氧化装置；本实用新型还涉及包括这种催化氧化装置的石化炼油碱渣废水的处理系统。催化氧化装置包括反应池、设置在所述反应池内的固体催化剂及钛电极板、向所述反应池通入压缩空气的曝气装置、循环泵。石化炼油碱渣废水的处理系统主要包括混凝沉淀池、催化氧化装置组、膜生物反应器。本实用新型主要解决现在的催化氧化装置需要在高温、高压的条件下运行，现有的石化炼油碱渣废水COD过高，对废水处理站生化处理冲击负荷过高，导致生化处理运行不稳定，最终出水COD不达标的问题。

Description

催化氧化装置及石化炼油碱渣废水的处理系统
技术领域
本实用新型涉及一种废水处理装置，具体涉及催化氧化装置；本实用新型还涉及包括这种催化氧化装置的石化炼油碱渣废水的处理系统。
背景技术
炼油石化厂排放的碱渣废液中，含有大量的硫化物、酚和环烷酸等，这些物质的CODCr特别高，且难以生化，如不妥善处理，直接排放到全厂污水系统，会给污水处理厂生化系统带来很大冲击，导致最终出水CODCr值无法达标。
目前，石化炼油碱渣废水处理方法主要有焚烧法、膜分离法、生化法和氧化还原法，这几种处理方法对石化炼油碱渣废水的处理有一定的处理效果，但也存在诸多弊病。
焚烧技术在含盐量较低、超高浓度有机废水(COD＞20万rag/L)的处理上有较大的优势。焚烧法虽然对各种高浓度废水都可以很好地处理，但投资及运行成本均较高，一般只适用于水量较小、浓度极高的废水处理项目。另一方面，焚烧法还会对大气产生二次污染。
膜分离法通过半透膜对废水进行过滤分离，从而将水与污染物分离。膜分离法最大的问题是废水分离过程中仍存在一定量的浓缩液，一般为处理水量的5-15％，这部分浓液的处理又会产生一个新的难题。另外，膜分离法对氨氮等小分子污染物的去除效果较差，不能解决废水主要污染指标一氨氮污染的问题。
生化处理具有处理量大，处理成本低，技术难度低的优点，广泛应用于污水处理。但是对含有对微生物生长有抑制作用的有机溶剂和有毒成分的废水，处理效果较差，对于难生化降解的石化炼油碱渣废水的处理，其污染物的进水浓度受到极大的限制，必须进行稀释等预处理，且处理效果也较差。
氧化还原法分为湿式氧化法(WAO)、催化湿式氧化法(CWO)和超临界湿式氧化法(SWAO)、超临界催化湿式氧化法(SCWO)。此类方法的主要原理是：在高温、高压下，利用氧化剂(及催化剂)的作用，将废水中的有机物氧化成为二氧化碳和水，将含氮化合物分解为氮气，从而达到去除污染物的目的。与常规方法比较，具有使用范围广，氧化速度快，处理效率高，除臭、脱色效果好，极少有二次污染，并且可回收能量的特点，但高温、高压的运行条件所带来的高投资和高运行费用限制了该技术的推广应用。
在此回顾下氧化还原法的发展历史。传统的化学氧化法是在废水中加入氧化剂来氧化水中的有机物。但是仅靠氧化剂的氧化能力往往不能达到理想的氧化效果，所以使用一些辅助手段(如利用高温高压的条件)提高氧化效率，1958年F.J.Zimmermann提出的湿式氧化技术(Wet AirOxidation，WAO)是以空气或纯氧作氧化剂在高温(150～350℃)高压(0.5～28MPa)条件下，将废水中的有机物氧化分解为小分子有机物或CO2和H2O。上世纪70年代WAO技术已成功应用于高浓度有毒有害工业废水的处理之中。
但是(WAO)不能算严格意义上的催化氧化技术，而且研究发现(WAO)在处理某些废水中还会产生毒性更大的中间产物，所以后来一些专家在传统的湿式氧化基础上采取了一系列改进措施。为降低反应温度和压力，同时提高处理效果，出现了使用高效、稳定的催化剂和催化湿式氧化法(Catalytic Wet Air Oxidation，CWAO)和加入更强的氧化剂(过氧化物)的湿式过氧化物氧化法(Wet Peroxide Oxidation，WPO)。为彻底去除一些WAO难以去除的有机物，还出现了将废液温度升至水的临界温度以上，利用超临界水的良好特性来加速反应进程的超临界水氧化法(Supercritical Water Oxidatiom，SCWO)。但是高温高压的运行条件一直是催化氧化不能推广的主要原因。
实用新型内容
本实用新型的目的的第一方面在于提供一种催化氧化装置，这种催化氧化装置可以在常温常压下将石化炼油碱渣废水中的生物难降解或生物不能降解的有机物氧化分解成简单的可生物降解的有机物，以解决现有石化炼油碱渣废水处理采用的催化氧化装置须在高温高压下运行的问题。
本实用新型通过以下技术方案来解决上述技术问题。
催化氧化装置，包括：
反应池；
向所述反应池通入压缩空气的曝气装置，所述曝气装置包括空气供给装置和曝气管，所述曝气管连接所述空气供给装置，所述曝气装置的曝气管设置在所述反应池中；
若干块钛电极板，所述钛电极板分为正极钛电极板、负极钛电极板，所述正极钛电极板和所述负极钛电极板交替排列，所述钛电极板竖直设置在所述反应池中；
固体催化剂，所述固体催化剂填充在所述钛电极板之间；
循环泵，所述循环泵的进水口与所述反应池的出水口通过第一循环管道连接，所述第一循环管道上设置有第一循环管道控制阀，所述循环泵的出水口与所述反应池的循环液进口通过第二循环管道连接，所述第二循环管道上设置有第二循环管道控制阀。
所述空气供给装置是空压机。
所述曝气管设置在所述反应池的池底。
本实用新型的催化氧化装置可以在常温常压下运行，可以无选择地把高浓度难降解的有机污染物特别是酚及环烷酸等开环断链，氧化成简单的有机物、CO2和H2O，不会产生二次污染。石化炼油碱渣废水的催化氧化装置通过采用钛电极板及固体复合催化剂(固体复合催化剂是把活性炭放在含硝酸银或硫酸铜等溶液中浸泡，取出后晾干，再进行焙烧而成)，能快速产生大量羟基自由基(·OH)及活性氧等各种自由基，·OH极高的氧化电极电位，容易进攻有机物分子的高电子云密度点。自由基十分活泼，与不能或很难被生物降解的有机污染物都可以发生快速的链式反应，无选择地把高浓度难降解的有机污染物开环断链，氧化成简单的有机物、CO2和H2O，从而把废水中不能或难生物降解的有机物变得易被生物降解，实现了降解废水中难生物降解的有机物的目的，为生化处理出水CODCr达标排放提供了可靠的技术保证。
本实用新型的目的的第二方面在于提出一种石化炼油碱渣废水的处理系统，该石化炼油碱渣废水的处理系统利用了上述催化氧化装置，解决了使用现在的催化氧化装置需要在高温、高压的条件下运行的问题，并且解决了出水达不到国家一级排放标准的问题。
石化炼油碱渣废水的处理系统，包括：
调节池；
废水提升泵，所述废水提升泵的进水口与所述调节池通过第一管道连接；
混凝沉淀池，所述混凝沉淀池与所述废水提升泵的出水口通过第二管道连接；
向所述混凝沉淀池中添加混凝剂的混凝剂添加装置；
向所述混凝沉淀池中添加助凝剂的助凝剂添加装置；
废水输送泵，所述废水输送泵的进水口与所述混凝沉淀池通过第三管道连接；
催化氧化装置组，所述催化氧化装置组由合适级数的上述催化氧化装置组成，第一级催化氧化装置与所述废水输送泵的出水口通过第四管道连接，所述第四管道上设置有第四管道控制阀，下一级催化氧化装置与上一次催化氧化装置之间通过管道连接，所述管道上设置有控制阀；
膜生物反应器，所述膜生物反应器与最后一级催化氧化装置之间通过第五管道连接，所述第五管道上设置有第五管道控制阀；
抽吸泵，所述抽吸泵的进水口与所述膜生物反应器之间通过第六管道连接，所述抽吸泵的出水口连接出水管。
所述催化氧化装置组由2-4级催化氧化装置组成。
本实用新型解决了碱渣废水中酚及环烷酸等有机物难生化降解的问题，采用本实用新型的系统处理石化炼油碱渣废水，先通过多级催化氧化对碱渣废水中酚及环烷酸等有机物的结构进行分解，将苯环打开，长链的有机物分解成短链的有机物、CO2和H2O等，使其BOD/COD比值大幅提高，可生化性增强，不会产生二次污染，并可将CODCr值降至2000mg/l以下，满足后续生化处理的进水要求，再通过生物反应器(MBR)处理工艺，可将碱渣废水的CODCr降至100mg/L以下，达到国家一级排放标准。本实用新型的石化炼油碱渣废水的处理系统在常温常压下运行，降低了运行费用及操控要求，能够经济有效地应用于生产。
附图说明
图1是具体实施方式中所述的石化炼油碱渣废水的处理系统的示意图。
图2是具体实施方式中所述的石化炼油碱渣废水的催化氧化装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。
参见图2。催化氧化装置包括反应池0601、曝气装置、钛电极板0603、固体催化剂0604、循环泵0605、第一循环管道0606、第一循环管道控制阀0607、第二循环管道0608、第二循管道控制阀0609。曝气装置包括空压机(图2中未示出)和曝气管0602，曝气装置向反应池0601通入压缩空气以补充氧气，以利于催化氧化。曝气装置的曝气管0602最好设置在反应池0601的池底。钛电极板0603分为正极钛电极板和负极钛电极板，若干块正极钛电极板和负极钛电极板交替排列，钛电极板0603竖直设置在反应池中。固体催化剂0604填充在钛电极板0603之间。循环泵0605的进水口与反应池0601的出水口通过第一循环管道0606连接，第一循环管道上设置有第一循环管道控制阀0607，循环泵0605的出水口与反应池0601的循环液进口通过第二循环管道连接0608，第二循环管道0608上设置有第二循环管道控制阀0609。
参见图1。石化炼油碱渣废水的处理系统，包括：调节池1、废水提升泵2、混凝沉淀池3、混凝剂添加装置4、助凝剂添加装置5、废水输送泵6、催化氧化装置组7、膜生物反应器8、抽吸泵9及相关管道。
废水提升泵2的进水口与调节池1通过第一管道121连接。混凝沉淀池3与废水提升泵2的出水口通过第二管道122连接。混凝剂添加装置向混凝沉淀池3中添加混凝剂，助凝剂添加装置向混凝沉淀池3中添加助凝剂；废水输送泵6的进水口与混凝沉淀池通过第三管道123连接。
催化氧化装置组7的催化氧化装置的级数为2-4级，本实用新型中催化氧化装置组7由两级催化氧化装置71、72组成，第一级催化氧化装置71与废水输送泵6的出水口通过第四管道124连接，第四管道上设置有第四管道控制阀(图中未示出)，第二级催化氧化装置72与第一次催化氧化装置71之间通过管道128连接，管道128上也设置有控制阀(图中未示出)。膜生物反应器8与第二级催化氧化装置72之间通过第五管道125连接，第五管道125上设置有第五管道控制阀(图中未示出)。抽吸泵9的进水口与膜生物反应器8之间通过第六管道126连接，抽吸泵9的出水口连接出水管127。
当第一级催化氧化装置71的反应池0601进水时，第四管道控制阀开启，第一级催化氧化装置71的第一循环管道控制阀0607、第二循环管道控制阀0609和管道128上的控制阀均关闭。第一级催化氧化装置71的反应池0601进水结束后，关闭第四管道控制阀，开启第一级催化氧化装置71的第一循环管道控制阀0607和第二循环管道控制阀0609，开启循环泵0605，废水经过循环泵0605在第一级催化氧化装置71的反应池0601内循环，催化氧化反应结束后，关闭第一级催化氧化装置71的第二循环管道控制阀0609，再开启管道128上的控制阀，将第一级催化氧化装置71的反应池0601中的废水输送至第二级催化氧化装置72的反应池0601。
当第二级催化氧化装置72的反应池0601进水时，管道128上的控制阀开启，第二级催化氧化装置72的第一循环管道控制阀0607、第二循环管道控制阀0609和第五管道控制阀均关闭。第二级催化氧化装置72的反应池0601进水结束后，关闭管道128上的控制阀，开启第二级催化氧化装置72的第一循环管道控制阀0607和第二循环管道控制阀0609，开启循环泵0605，废水经过循环泵0605在第二级催化氧化装置72的反应池0601内循环，催化氧化反应结束后，关闭第二级催化氧化装置72的第二循环管道控制阀0609，再开启第五管道控制阀，将第二级催化氧化装置72的反应池0601中的废水输送至送至膜生物反应器08进行处理。
本具体实施方式中的第一级催化氧化装置71的曝气装置和第二级催化氧化装置72的曝气装置共用一个空压机11。
本实用新型的系统工作时候，石化炼油碱渣废水先经过调节池1调节，再用废水提升泵2提升至混凝沉淀池3，混凝沉淀池3中设有搅拌机，在混凝沉淀池3中加入100-150mg/l的聚合硫酸铁，启动搅拌机，将转速调至150转/分，0.5-1min后，再加入2mg/l的PAM助凝剂，继续搅拌10～15min，然后沉淀，此时废水中大量的悬浮物得以去除，混凝沉淀池上清液通过废水输送泵6输送至催化氧化装置组7进行后续处理。
催化氧化装置组7分为两级，催化氧化装置的反应池内布置有固体催化剂及钛电极板，反应池池底设有曝气装置。通入压缩空气，曝气10min后，启动第一级催化氧化装置71的循环泵101，让废水在第一级催化氧化装置71中内循环30min左右，此时，通过可控直流电源在阴阳电极之间形成磁场，并通过钛基电极板之间填充的固体催化剂形成多元电极效应，在空气、固体催化剂的协同作用下，快速地产生的大量羟基自由基，将碱渣废水中复杂的、难生物降解的环烷酸等等有机物开环断链，氧化成简单的有机物、CO2和H2O。经过第一级催化氧化装置71后的出水再输送至第二级催化氧化装置72，进一步对废水中的有机物进行降解，操作步骤与第一级催化氧化装置71的操作步骤相同，只是经过第一级催化氧化装置的催化氧化后的废水COD值急剧下降，第二级催化氧化装置72的的电流要比第一级催化氧化装置71的电流要调整的高一些。控制第一级催化氧化装置71和第二级催化氧化装置72的槽内电压在36V以下，根据水质调节电流电压强度。
经过两级催化氧化装置催化氧化处理后的废水进入膜生物反应器8，膜生物反应器8的膜生物反应器由生化曝气池和膜组件构成，废水与曝气池内活性污泥充分混合，通过微生物的降解，CODCr可降至100mg/L以下，再通过膜的截留作用，处理后的废水透过膜丝微孔，经抽吸泵9排放，活性污泥被截留在生化池内，使得生化池能保持较高的活性污泥浓度。
本工艺中的膜生物反应器8的膜生物反应器采用的是PTFE有机中空纤维膜，运行过程中，膜生物反应器8底部曝气管产生的气泡对膜丝进行震荡清洗，避免污泥在膜表面长期沉积形成膜污染。抽吸泵9采取间歇运行的方式，当抽吸泵停运时，膜表面突然泄压，吸附在膜表面的污泥在曝气震荡作用下，得到快速有效清理。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的具体实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述具体实施方式的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.催化氧化装置，其特征在于，包括：
反应池；
向所述反应池通入压缩空气的曝气装置，所述曝气装置包括空气供给装置和曝气管，所述曝气管连接所述空气供给装置，所述曝气装置的曝气管设置在所述反应池中；
若干块钛电极板，所述钛电极板分为正极钛电极板、负极钛电极板，所述正极钛电极板和所述负极钛电极板交替排列，所述钛电极板竖直设置在所述反应池中；
固体催化剂，所述固体催化剂填充在所述钛电极板之间；
循环泵，所述循环泵的进水口与所述反应池的出水口通过第一循环管道连接，所述第一循环管道上设置有第一循环管道控制阀，所述循环泵的出水口与所述反应池的循环液进口通过第二循环管道连接，所述第二循环管道上设置有第二循环管道控制阀。
2.根据权利要求1所述的催化氧化装置，其特征在于：所述空气供给装置是空压机。
3.根据权利要求1所述的催化氧化装置，其特征在于：所述曝气管设置在所述反应池的池底。
4.石化炼油碱渣废水的处理系统，其特征在于，包括：
调节池；
废水提升泵，所述废水提升泵的进水口与所述调节池通过第一管道连接；
混凝沉淀池，所述混凝沉淀池与所述废水提升泵的出水口通过第二管道连接；
向所述混凝沉淀池中添加混凝剂的混凝剂添加装置；
向所述混凝沉淀池中添加助凝剂的助凝剂添加装置；
废水输送泵，所述废水输送泵的进水口与所述混凝沉淀池通过第三管道连接；
催化氧化装置组，所述催化氧化装置组由合适级数的如权利要求1-3任一项所述的催化氧化装置组成，第一级催化氧化装置与所述废水输送泵的出水口通过第四管道连接，所述第四管道上设置有第四管道控制阀，下一级催化氧化装置与上一次催化氧化装置之间通过管道连接，所述管道上设置有控制阀；
膜生物反应器，所述膜生物反应器与最后一级催化氧化装置之间通过第五管道连接，所述第五管道上设置有第五管道控制阀；
抽吸泵，所述抽吸泵的进水口与所述膜生物反应器之间通过第六管道连接，所述抽吸泵的出水口连接出水管。
5.根据权利要求4所述的石化炼油碱渣废水的处理系统，其特征在于：所述催化氧化装置组由2-4级催化氧化装置组成。
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