难生化高盐矿山选冶废水催化预氧化处理回用技术制造技术

本发明专利技术公开了一种难生化高盐矿山选冶废水催化预氧化处理回用技术，利用本发明专利技术所提供的纳米碳基镍锰臭氧催化剂，采用臭氧催化氧化和微电解氧化工艺结合处理工艺，可有效处理难生化、高盐、高COD的矿山选冶废水，处理后出水COD值为20～50mg/L，满足现场回用的要求，突破了长期以来此类废水处理的技术瓶颈，拓展了臭氧氧化法废水处理技术在存在臭氧自由基抑制剂的废水处理领域的应用；且本发明专利技术的废水处理工艺流程简单、处理效率高、成本低廉、环境友好、易于实现自动化控制，特别适用于偏远、运输不便利的矿山废水处理领域，也适用于普通选冶、化工、印染、电镀、石化等废水的处理，应用广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矿山选冶废水处理
，具体地说是涉及一种难生化高盐矿山选冶废水催化预氧化处理回用方法。
技术介绍
矿山选冶废水具有水量大、成分复杂、COD(化学需氧量)高、难生化、处理成本高等特点，主要污染物包括有机药剂、油类、酸污染、氰化物、重/类金属等。目前常用的废水处理工艺有中和法、化学氧化法、生物法、混凝法及膜技术等，但针对难生化、高盐的矿山选冶废水，生物法难以实施，废水中过高的盐度也限制了膜技术的投入，因此目前主要还是采用化学氧化法处理矿山选冶废水，例如Fenton试剂氧化法、臭氧氧化法、双氧水及氯系氧化物氧化法等，其中臭氧氧化法的处理效果相对较为理想，其反应机理依赖于生成的自由基来分解水中的污染物。但目前的现有技术中还缺乏一种可大规模推广、高效低价的矿山选冶废水臭氧氧化处理技术。专利《一种矿山废水治理方法》(中国专利数据库公告号CN102079594A)介绍了一种简单的重金属酸性废水的处理工艺，但并未涉及矿山难生化、高COD废水处理技术，且该技术需要消耗一定量的双氧水，存在着运输问题。专利《一种高级氧化降解硝基苯类废水的工艺方法及装置》(中国专利数据库公告号CN101462788)介绍了处理化工、石化废水的一种工艺，该技术臭氧化时间达到180min，处理成本相对较高，不适用于矿山中大量的废水处理领域。专利《活性炭纤维-臭氧氧化联合进行水处理的方法》(中国专利数据库公告号CN101125691)介绍了一种采用活性炭纤维和臭氧联合氧化处理有机废水的工艺，该工艺需要调节溶液pH，臭氧化时间相对较长，活性炭纤维的活化工艺较复杂。以上方法均不适合在矿山选冶废水上大规模推广使用；同时，由于矿山选冶废水中大量碳酸盐和磷酸盐的存在抑制了自由基的生成，臭氧利用率大幅降低，影响了处理效率，导致提升了处理成本。上述因素都阻碍了臭氧氧化法在矿山选冶废水处理领域得到广泛运用。因此，如何提高臭氧氧化法中臭氧利用率并有效降低其处理成本，成为目前矿山选冶废水处理技术中一个亟待解决的难题。此外，作为一种深度处理技术，铁碳微电解氧化技术能有效降解去除废水中的COD，可以与其他废水处理方法联合运用，以取得更佳的处理效果。但铁碳微电解氧化技术只适用于酸性废水(pH＝2～3)处理领域，在中性和碱性水体中易于板结。因此，在实际使用中，经过臭氧氧化法等废水处理方法后的出水，往往还需要额外加入酸或碱调节其pH值，这就大大提高了废水处理的成本。因此，解决铁碳微电解氧化技术所面临的填料结块、钝化以及高成本的问题，是该技术应用于工业废水处理所面临的主要难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种难生化高盐矿山选冶废水催化预氧化处理回用方法，利用本专利技术所提供的臭氧催化剂，可有效提高臭氧的氧化效率和利用率，且臭氧氧化后出水即为酸性，不需调节pH值即可直接进行微电解氧化处理，实现了臭氧氧化法与微电解氧化法的直接联合应用，不仅大大提高了处理效果，还能有效避免微电解氧化技术的钝化与板结等问题，且处理成本低廉，当废水COD为1000～1500mg/L时，综合废水处理成本仅为1.5元/t。本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：一种臭氧催化剂，该臭氧催化剂为纳米碳基镍锰催化剂，且以该臭氧催化剂总质量计，包含以下组分：碳含量80～85％，镍含量5～10％，锰含量5～15％。一实施例中：所述纳米碳基镍锰催化剂的平均粒径为50～500nm。本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：一种臭氧催化剂的制备方法，该制备方法为真空电弧放电法：该制备方法所采用的设备包括：采用真空泵控制反应腔体压力小于100Pa；阴极采用直径为40～60mm的石墨圆盘，阳极采用直径为8～12mm、长度为230～270mm的石墨棒，该石墨棒的一端钻有直径为1.5～2.5mm、深度为180～220mm的中空小孔，该中空小孔内填充有镍粉、镍的氧化物中的一种与锰粉、锰的氧化物中的一种的均匀混合物，且该均匀混合物中镍元素与锰元素的质量比为1.5～2.5:2.5～3.5；该制备方法包括以下步骤：打开反应腔体冷却水，控制阳极与阴极间距为1～3mm，控制放电电流强度为75～90A；当阳极石墨棒消耗180～220mm时，停止反应，冷却至常温后，关闭冷却水，打开反应腔体，收集所制得的臭氧催化剂。一实施例中：该中空小孔内填充有镍粉与锰粉的均匀混合物，且该镍粉与锰粉的质量比为2:3，该镍粉与锰粉的纯度在90％以上。本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案之三是：一种难生化高盐矿山选冶废水催化预氧化处理回用方法，包括以下步骤：1)在催化氧化反应器底部设置臭氧发生器连接布气板，在布气板上部设置若干层臭氧催化剂，该臭氧催化剂用量为废水处理质量的1.0～5.0％；2)常温条件下，控制臭氧化气体浓度为30～150mg/L，气体流量为1.5～10.0m3/h，臭氧氧化时间为1.0～3.0min；3)经过臭氧催化氧化后的废水溢流到微电解氧化反应器，在曝气和搅拌条件下，控制曝气流量为5.0～50m3/h，搅拌强度为5～20rpm，反应0.5～1h后，自然沉降，完成处理过程，产水COD指标为20～50mg/L，满足现场回用要求。一实施例中：所述步骤3)中，微电解氧化反应器填料包括活性铁粉与粉末活性炭，以该填料总质量计，活性铁粉的含量为70～85％，粉末活性炭的含量为15～30％。一实施例中：所述废水的COD为800～2500mg/L。本专利技术所涉及的镍粉、镍的氧化物、锰粉、锰的氧化物、活性铁粉及粉末活性炭均是目前市场上销售的产品。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：1.本专利技术所提供的臭氧催化剂为纳米碳基镍锰催化剂，可有效消除废水中碳酸盐、磷酸盐等自由基抑制剂的影响，提高了臭氧催化过程中羟基自由基、氧自由基等的生成，与传统催化剂及普通碳镍锰催化剂相比，大大提高了臭氧利用率、氧化效率以及反应速度，缩短了处理时间，显著提升了水处理效果；也拓展了臭氧氧化法废水处理技术在存在臭氧自由基抑制剂的废水处理领域的应用。2.采用本专利技术所提供的臭氧催化剂进行臭氧氧化法处理后出水为酸性，在不调pH值的情况下即可直接进行微电解氧化深度处理，实现了臭氧氧化法与微电解氧化法的直接联合应用，不仅减少了酸碱的用量，还能避免常规微电解氧化技术面临的钝化与板结问题，且本专利技术中经微电解氧化后的出水可沉降性高，不需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种臭氧催化剂，其特征在于：该臭氧催化剂为纳米碳基镍锰催化剂，且以该臭氧催化剂总质量计，包含以下组分：碳含量80～85％，镍含量5～10％，锰含量5～15％。

【技术特征摘要】
1.一种臭氧催化剂，其特征在于：该臭氧催化剂为纳米碳基镍锰催化剂，
且以该臭氧催化剂总质量计，包含以下组分：碳含量80～85％，镍含量5～10％，
锰含量5～15％。
2.根据权利要求1所述的一种臭氧催化剂，其特征在于：所述纳米碳基镍
锰催化剂的平均粒径为50～500nm。
3.一种用于制备权利要求1所述的臭氧催化剂的制备方法，其特征在于：
该制备方法为真空电弧放电法：
该制备方法所采用的设备包括：采用真空泵控制反应腔体压力小于100Pa；
阴极采用直径为40～60mm的石墨圆盘，阳极采用直径为8～12mm、长度为
230～270mm的石墨棒，该石墨棒的一端钻有直径为1.5～2.5mm、深度为
180～220mm的中空小孔，该中空小孔内填充有镍粉、镍的氧化物中的一种与
锰粉、锰的氧化物中的一种的均匀混合物，且该均匀混合物中镍元素与锰元素
的质量比为1.5～2.5:2.5～3.5；
该制备方法包括以下步骤：打开反应腔体冷却水，控制阳极与阴极间距为
1～3mm，控制放电电流强度为75～90A；当阳极石墨棒消耗180～220mm
时，停止反应，冷却至常温后，关闭冷却水，打开反应腔体，收集所制得的臭
氧催化剂。
4.根据权利要求3所述的一种臭氧催化剂的制备方法，其特征在于：该中
空小孔内填充有...

【专利技术属性】
技术研发人员：季常青，黄怀国，林鸿汉，张卿，甘永刚，张波，陈启斌，谢洪珍，马龙，叶志勇，
申请(专利权)人：厦门紫金矿冶技术有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35