微波催化氧化处理难降解有机废水的工艺与装置制造方法及图纸

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，氧化剂质量数与废水ＣＯＤ值的比例为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。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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值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。其详细情况见《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，发表的“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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本项专利技术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。氧化剂的量应按与废水COD值的比例为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。本专利技术所提出的微波催化氧化处理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，主要包括废水、格栅去杂、絮凝沉降、除去沉淀物、清液流量计计量、催化氧化、出水排放或回用、加热和停留时间，其特征在于废水的催化氧化是在废水流经微波反应器过程中进行，其水流方向是采用上进下出或下进上出方式进行；在向微波反应器内通水的同时，应向其通入氧化剂气体或液体，其量应按氧化剂质量与废水中COD值的比例为1.0～20％实施；微波反应器内的温度应小于100℃、压力为常压；微波反应器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；废水在微波反应器中的停留时间(即流经反应器时间)为4～17min。本专利技术微波催化氧化处理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、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，如焦炭、炭粉、活性炭、炭黑、石墨等或铁磁性金属，如铁、钴、镍、锰、镉、钒及铜、锌等及其氧化物或复合氧化物。本专利技术所提出的微波催化氧化处理难降解有机废水的工艺与装置，其微波催化氧化处理难降解有机废水的装置，主要包括原水槽、流量计、气液混合器、氧化剂输送装置、换热器、泵及风机所构成，其特征在于它还包括由内反应器和微波谐振腔所构成的微波反应器，在内反应器的上下两端分别被中心部位布满筛孔的不锈钢筛板法兰盖住，并通过螺栓与内反应器、微波谐振腔相连接，内反应器的上部与反应缓冲器相连，在反应缓冲器上端设有废水进口、蒸汽出口、备用口，在反应缓冲器的侧面设有反洗出水口，内反应器的下端通过不锈钢筛板法兰座落在反应器台架上，并与不锈钢锥体相连接，在不锈钢锥体下端设有处理水出口，侧面开有氧化剂进口，微波谐振腔是设在内反应器的外部，并在微波谐振腔的外侧壁，设有多个磁控管(微波发生器)，内反应器的内腔设有支撑层并在其间装填有催化剂。本专利技术所提出的微波催化氧化处理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中心部位所布满的筛孔，其孔径为0.3～3.0mm，其孔径的本文档来自技高网...

【技术保护点】
微波催化氧化处理难降解有机废水的工艺，主要包括废水［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）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；ｂ）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值的比例为１．０～２０％实施；ｃ）微波反应器［１７］内的温度应小于１００ ℃，压力为常压；ｄ）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；ｅ）废水［１］在微波反应器［１７］中的停留时间为４～１７ｍｉｎ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：全夑，薛大明，赵雅芝，陈硕，卜龙利，丛力，王家平，
申请(专利权)人：大连理工大学，大连三达奥克化学有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]