公布日：2023.05.23
申請日：2023.04.24
分類(lèi)號：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/02(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有機廢水的高效氧化處理方法，用于降低有機廢水的COD，該方法是將待處理有機廢水均質(zhì)、調酸后，先加入過(guò)氧化物氧化劑，然后預熱至一定溫度進(jìn)行氣液分離，排出的氣體冷凝后回收或生化處理，氣液分離后的廢水再加熱升溫，輸送至裝載有催化劑的反應罐，充分催化氧化排出反應罐，降溫后可進(jìn)行生化處理。本發(fā)明的氧化處理方法利用對有機廢水先加入氧化劑然后預熱進(jìn)行氣液分離再催化氧化的工藝，顯著(zhù)提高了有機廢水COD的去除率，既實(shí)現了對高COD有機廢水的高效處理，又能有效減少催化氧化階段氧化劑的用量以降低反應罐的承壓風(fēng)險，確保催化氧化反應的安全性。
權利要求書(shū)
1.一種有機廢水的高效氧化處理方法，其特征在于，用于降低有機廢水的COD，所述氧化處理方法包括以下步驟：a、將待處理有機廢水均質(zhì)、調酸后，加入過(guò)氧化物氧化劑，然后預熱至120±5℃進(jìn)行氣液分離；所述調酸階段有機廢水的酸性調節至pH2.5以下；b、有機廢水在氣液分離階段，排出的氣體冷卻后回收或進(jìn)行生化處理，分離得到的液體經(jīng)過(guò)間壁式加熱，再輸送至裝載有催化劑的反應罐，罐內反應溫度保持在150±10℃、反應壓力維持在0.4~0.6MPa，有機廢水在罐內被催化氧化后排出、降溫、進(jìn)行生化處理；對有機廢水的氣液分離處理是在頂部設置可調節開(kāi)度的排氣閥的氣液分離器中進(jìn)行，用于將在預熱階段因氧化反應產(chǎn)生的小分子、低沸點(diǎn)物質(zhì)以及待處理有機廢水中原始含有的低沸點(diǎn)污染物一同排出。
2.根據權利要求1所述有機廢水的高效氧化處理方法，其特征在于：步驟a調酸階段有機廢水的酸性調節至pH1.0~2.2。
3.根據權利要求1所述有機廢水的高效氧化處理方法，其特征在于：步驟a加入的氧化劑選用過(guò)氧化氫、過(guò)氧乙酸中的至少一種。
4.根據權利要求1所述有機廢水的高效氧化處理方法，其特征在于：步驟a對廢水的預熱，以步驟b反應罐排出的催化氧化處理后廢水作為熱源，通過(guò)熱交換方式加熱待處理有機廢水。
5.根據權利要求1所述有機廢水的高效氧化處理方法，其特征在于：步驟b反應罐內選用的催化劑為負載型非均相催化劑，包括載體以及負載在載體上的活性組分；所述載體選用活性炭、陶粒、分子篩中的一種；活性成分包括錳、金、鉑、鈦和釕中的至少一種元素或者其化合物。
6.根據權利要求1所述有機廢水的高效氧化處理方法，其特征在于：待處理有機廢水COD為50000~100000mg/L時(shí)，氧化劑加入量為有機廢水量的0.75~2%，氧化處理過(guò)程COD去除率達到40%以上；待處理有機廢水COD為10000~50000mg/L時(shí)，氧化劑加入量不超過(guò)有機廢水量的1%，氧化處理過(guò)程COD去除率達到50%以上。
7.根據權利要求1所述有機廢水的高效氧化處理方法，其特征在于：待處理有機廢水含有沸點(diǎn)低于120℃的污染物。
發(fā)明內容
為解決現有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明開(kāi)發(fā)出一種有機廢水的高效氧化處理方法，該方法利用對加入過(guò)氧化物氧化劑的有機廢水先預熱后進(jìn)行氣液分離再催化氧化的工藝，顯著(zhù)提高了有機廢水中COD的去除率，既實(shí)現了對高COD、難降解有機廢水的高效處理，又能有效減少催化氧化階段氧化劑的用量以降低反應罐的承壓風(fēng)險，確保催化氧化反應的安全性，完成對有機廢水氧化處理方法的切實(shí)優(yōu)化。
為實(shí)現上述目的，本發(fā)明提供的有機廢水的高效氧化處理方法，用于降低有機廢水的COD，所述氧化處理方法包括以下步驟：
a、將待處理有機廢水均質(zhì)、調酸后，加入過(guò)氧化物氧化劑，然后預熱至120±5℃進(jìn)行氣液分離；所述調酸階段有機廢水的酸性調節至pH2.5以下；
b、有機廢水在氣液分離階段，排出的氣體冷卻后回收或進(jìn)行生化處理，分離得到的液體經(jīng)過(guò)間壁式加熱升溫后，輸送至裝載有催化劑的反應罐，罐內反應溫度保持在150±10℃、反應壓力維持在0.4~0.6MPa，有機廢水在罐內被充分催化氧化后排出、降溫、進(jìn)行生化處理。
本發(fā)明的高效氧化處理方法，針對有機廢水的組成特性，形成向有機廢水先加入過(guò)氧化物氧化劑，然后預熱至120±5℃進(jìn)行氣液分離再催化氧化的處理工藝。在該處理過(guò)程，加有氧化劑的有機廢水在預熱階段會(huì )發(fā)生初步氧化，使廢水中易被氧化的物質(zhì)發(fā)生分子鏈斷裂，隨后在氣液分離階段將斷裂后的小分子物質(zhì)以及廢水中原始含有的低沸點(diǎn)污染物以氣體形式排出。一方面，小分子、低沸點(diǎn)物質(zhì)對于廢水COD具有一定貢獻，如丙酮1%含量對應COD為16551mg/L左右、甲醇1%含量對應COD為15000mg/L左右、乙酸乙酯1%含量對應COD為18181mg/L左右，故氣液分離后的廢水COD會(huì )呈現大幅降低；另一方面廢水中的污染物經(jīng)過(guò)初步氧化發(fā)生斷鏈或開(kāi)環(huán)后，能夠顯著(zhù)提高待處理物質(zhì)在后續催化氧化階段的氧化效率，使大部分有機污染物被徹底氧化分解，從而在明顯降低COD的同時(shí)提高廢水的生化性。因此本發(fā)明的處理方法，通過(guò)氣液分離將在預熱初步氧化階段因斷鏈形成的小分子物質(zhì)和原始廢水含有的低沸點(diǎn)污染物一同排出，排出物質(zhì)如滿(mǎn)足直接生化要求可直接輸送至生化池或其它生化裝置進(jìn)行生化處理，也可經(jīng)冷卻后進(jìn)行回收，不產(chǎn)生二次污染；氣液分離后的廢水在初步氧化的基礎上，再輸送至反應罐進(jìn)行高溫高壓催化氧化，既可以減少氧化劑用量，又能實(shí)現顯著(zhù)降低COD、提高生化性的目的，在保證反應安全性的同時(shí)完成對廢水COD的高效去除。最后將催化氧化排出的廢水排入生化池或其它生化裝置進(jìn)行生化處理，即可滿(mǎn)足達標排放要求，克服了現有過(guò)氧化物氧化處理方法存在的不足和局限，形成在實(shí)際運行過(guò)程具有明顯優(yōu)勢的有機廢水氧化處理方法，顯著(zhù)提高了應用價(jià)值。
作為對上述技術(shù)方案的限定，步驟a調酸階段有機廢水的酸性調節至pH1.0~2.2，調酸劑可以使用一元酸、二元酸、三元酸的任何一種或多種組合，且不需限定調酸劑使用濃度。
作為對上述技術(shù)方案的限定，步驟a加入的氧化劑選用過(guò)氧化氫、過(guò)氧乙酸中的至少一種。一般從運行成本和原料采購方面考慮，氧化劑常使用濃度約為27.5~50%的雙氧水。
進(jìn)一步限定處理方法中待處理有機廢水調酸后pH值的調控范圍，以及氧化劑選用的物質(zhì)，完善氧化處理方法，提高處理效果，使操作更便捷有效。
作為對上述技術(shù)方案的限定，步驟a對廢水的預熱，以步驟b反應罐排出的催化氧化處理后廢水作為熱源，通過(guò)熱交換方式加熱待處理有機廢水。
為使整個(gè)處理工藝更節能環(huán)保，對待處理有機廢水的預熱，可以充分利用從反應罐排出的催化氧化處理后廢水的熱量，通過(guò)熱交換，使待處理有機廢水升溫至一定溫度，同時(shí)使反應罐排出的廢水降溫至50℃左右，如后續需要，廢水可進(jìn)一步降溫至30℃左右，再排入生化系統進(jìn)行處理，防止反應罐排出的廢水因溫度過(guò)高對生化系統造成沖擊。
作為對上述技術(shù)方案的限定，步驟b對有機廢水的氣液分離處理是在頂部設置可調節開(kāi)度的排氣閥的氣液分離器中進(jìn)行。
在氣液分離器頂部設置可調節開(kāi)度大小的排氣閥或其它排氣裝置，利于在自控程序的控制下，根據溫度、壓力、進(jìn)水流量來(lái)調節排氣閥門(mén)的開(kāi)度大小，進(jìn)而控制排氣的流量大小，將含有有機物的蒸汽（包括預熱階段初步氧化斷裂得到的小分子物質(zhì)以及廢水中含有的低沸點(diǎn)有機物等）排出系統并合理回收與處理，使進(jìn)入后續反應罐的廢水COD有明顯降低，并助益后續催化氧化階段對廢水的處理效果。
作為對上述技術(shù)方案的限定，步驟b反應罐內選用的催化劑為負載型非均相催化劑，包括載體以及負載在載體上的活性組分；所述載體選用活性炭、陶粒、分子篩中的一種；活性成分包括錳、金、鉑、鈦和釕中的至少一種元素或者其化合物。
進(jìn)一步限定處理方法中催化氧化階段催化劑選用的物質(zhì)，使氧化處理更行之有效。
作為對上述技術(shù)方案的限定，待處理有機廢水COD為50000~100000mg/L時(shí)，氧化劑（按有效物計）加入量為有機廢水量的0.75~2%，氧化處理過(guò)程COD去除率達到40%以上；待處理有機廢水COD為10000~50000mg/L時(shí)，氧化劑（按有效物計）加入量不超過(guò)有機廢水量的1%，氧化處理過(guò)程COD去除率達到50%以上。
根據待處理有機廢水中污染物的組成情況，得到廢水不同COD范圍的氧化劑推薦使用量，在保證處理效率的前提下，有效減少氧化劑用量，保證反應安全性。
作為對上述技術(shù)方案的限定，待處理有機廢水含有沸點(diǎn)低于120℃的污染物。當原始廢水中含有低沸點(diǎn)污染物，通過(guò)本發(fā)明的處理方法，可以使廢水的COD去除率更高。
綜上所述，本發(fā)明的有機廢水高效氧化處理方法具有以下優(yōu)勢：
1、本發(fā)明的氧化處理方法，是在現有過(guò)氧化物催化氧化處理廢水工藝的基礎上，通過(guò)向有機廢水先加入氧化劑然后預熱并增加氣液分離處理工序這一簡(jiǎn)單改變，實(shí)現對廢水處理效果的顯著(zhù)提升，便于對現有處理設備的升級改造。在預熱階段，廢水發(fā)生初步氧化后增加氣液分離，使高濃度有機廢水的COD去除率能達到40%以上；而未加氣液分離處理，COD去除率＜20%，從而大幅提高處理效果和應用價(jià)值。
2、本發(fā)明的氧化處理方法，通過(guò)預熱初步氧化后氣液分離，將小分子、低沸點(diǎn)物質(zhì)以氣體方式排出，既可以使氣液分離后廢水的COD顯著(zhù)降低，也同時(shí)為后續廢水在反應罐的催化氧化處理創(chuàng )造更有利的條件。具體而言，其一氣體提前排出，消除對反應罐的壓力影響；其二提前排出了斷鏈開(kāi)環(huán)后形成的小分子和原水中存在的低沸點(diǎn)物質(zhì)后，降低了廢水COD，大幅度減少催化氧化階段氧化劑的使用量；其三預熱階段對廢水中高沸點(diǎn)有機物的初步氧化處理，并將其開(kāi)環(huán)斷鏈形成的小分子低沸點(diǎn)物質(zhì)排出，更利于廢水中剩余的高沸點(diǎn)物質(zhì)在后續催化氧化反應中的徹底氧化。
3、本發(fā)明的氧化處理方法，在催化氧化反應罐內，過(guò)氧化物在催化劑作用下生成的羥基自由基對初步氧化后的廢水的氧化作用更有效，使用少量氧化劑就可將廢水中的有機污染物徹底開(kāi)環(huán)斷裂，分解成二氧化碳、水、或者其它易于生化的小分子物質(zhì)，達到較好的處理效果，使催化氧化處理階段可以有效減少氧化劑的用量，同時(shí)由于氧化劑用量少，反應放熱得到有效控制，從而顯著(zhù)降低反應罐的承壓風(fēng)險，確保催化氧化反應的安全性。
4、本發(fā)明的氧化處理方法，在廢水進(jìn)入催化氧化反應罐前，采用間壁式加熱方式對廢水進(jìn)行再加熱，可以避免蒸汽直接加熱帶來(lái)的將蒸汽引入廢水而增加廢水處理量、降低催化氧化反應中氧化劑濃度的弊端，提高催化氧化反應率。
（發(fā)明人：趙少欣;吳海鷗;楊玉淮）
