一种利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，公开了一种利用高比表面羟基氧化铁作为催化剂的臭氧氧化水处理方法，该方法包括：(1)向污水中连续通入臭氧；(2)将经步骤(1)处理后的污水通入填充有羟基氧化铁的固定床反应器中。本发明专利技术提供的利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法，通过将连续通有臭氧的污水通入填充有羟基氧化铁的固定床反应器中，可保证污水中的有机污染物成分及臭氧都能与催化剂充分接触，同时还可省去分离催化剂的步骤，不仅有利于提高COD脱除效率，而且还能简化处理工序，使得本发明专利技术的水处理方法能够满足大规模、连续化的水处理要求。

A water treatment method using hydroxyl ferric oxide to catalyze ozonation

【技术实现步骤摘要】
一种利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种利用高比表面羟基氧化铁作为催化剂的臭氧氧化水处理方法。
技术介绍
随着社会的进步和工农业经济的发展，含有机污染物的污水排放量日益增多，尤其是来自化学化工、农药、印染等行业的污水，其含有多种毒害作用大、难以降解的芳香类有机污染物成分，给生态环境和人类生命安全、健康等带来了极大的威胁；其中的有机污染物—苯酚已被美国环境保护署列为优先控制的污染物之一。因此，如何有效处理该类废水受到人们格外地关注。高级氧化技术是指在氧化过程中利用·OH的高活性能力，使有毒有害难以降解的有机物被完全清除，即使是少量的活性污染物都能被完全矿化。催化臭氧氧化是一种高级氧化技术，通过催化剂的作用，提高了臭氧的分解和·OH的生成速率，使有机物在较短的时间内被降解、矿化成无毒副作用的CO2、H2O和无机物，它不仅有效的利用了臭氧，并通过自由基反应提高了其处理有机化合物的能力。由于催化臭氧氧化过程一般在常温常压条件下即可进行，操作简便，对难生化降解的有机物的氧化也很彻底，故其在有机物废水处理研究中受到了极高的重视。催化臭氧氧化技术中使用的催化剂可分为均相催化剂和非均相催化剂。均相催化剂具有反应活性高、速度快等优点，但由于金属离子溶解于水中，造成催化剂的流失及对环境的污染，此外在臭氧催化氧化反应后还需要对使用后的催化剂进行一定的后续处理，从而增加了水处理成本。非均相催化剂以固态形式存在，与前者相比，不仅易于分离、回收处理，而且还可避免催化剂的流失及环境污染，同时也可降低水处理成本，因而备受研究者们的青睐，成为当前研究的热点。例如：中国专利CN101591059A公开了一种以α-FeOOH纳米材料作为催化剂的臭氧化污水处理方法，该方法属于非均相催化臭氧氧化技术，其需要将催化剂分散到污水中，但众所周知，固体催化剂是无法均匀分散在水中，从而导致催化剂与污水的接触不充分，最终影响COD脱除效率。另外，上述技术采用半连续反应模式，待污水净化后还需分离出水中的催化剂，导致水处理步骤较为繁琐。。鉴于此，如何对现有的非均相催化臭氧氧化污水处理方法进行改进，以达到简单高效的降解污水中的有机污染物成分，这对于本领域技术人员而言仍是一个亟待解决的技术难题。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有的非均相催化臭氧氧化反应体系中固体催化剂与污水的接触不充分的问题，从而提供一种可确保催化剂与污水充分接触、COD脱除效率高并能简化处理步骤的催化臭氧氧化水处理方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下；一种利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法，包括：(1)向污水中连续通入臭氧；(2)将经步骤(1)处理后的污水通入填充有羟基氧化铁的固定床反应器中。优选的是，所述羟基氧化铁的比表面积不小于180m2/g。优选的是，所述羟基氧化铁为球形，其粒径为Φ1～Φ3mm。优选的是，步骤(2)中所述固定床反应器包括至少两个串联的固定床反应器。优选的是，每个所述固定床反应器的高径比为6～8:1。优选的是，步骤(2)中所述污水的流速为35～45uL/min。优选的是，步骤(1)中所述臭氧由氧气通过臭氧发生器产生，所述臭氧的流量为30～60mL/min。优选的是，步骤(1)中所述污水的初始COD浓度为800～1300mg/L。优选的是，上述利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法还包括监测所述固定床反应器的出口水中的COD浓度值。优选的是，若所述出口水中的COD浓度值不低于100mg/L，则将所述出口水回流至步骤(1)以进行循环处理，直至所述出口水中的COD浓度值小于100mg/L后外排。本专利技术的技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法，通过将连续通有臭氧的污水通入填充有羟基氧化铁的固定床反应器中，可保证污水中的有机污染物成分及臭氧都能与催化剂充分接触，同时还可省去分离催化剂的步骤，不仅有利于提高COD脱除效率，而且还能简化处理工序，使得本专利技术的水处理方法能够满足大规模、连续化的水处理要求。2.本专利技术提供的利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法，通过采用比表面积不小于180m2/g的羟基氧化铁作为催化剂，增大了污水中的有机污染物成分及臭氧与催化剂之间的接触机会，有利于催化臭氧氧化反应的进行。3.本专利技术提供的利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法，通过采用至少两个串联的高径比为6～8:1的固定床反应器，延长了催化氧化的时间，进一步增大了污水中的有机污染物成分及臭氧与催化剂的接触，有利于更充分彻底的催化氧化有机污染物；另外，高径比为6～8:1的固定床反应器还可便于压降的控制，能保证污水顺利进入反应器中，符合“节能”的目的。4.本专利技术提供的利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法，进一步限定了污水的流速及臭氧的流量，以保证催化氧化反应的彻底进行，从而获得符合排放要求的水。5.本专利技术提供的利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法，还包括监测固定床反应器的出口水中的COD浓度值的步骤，只有当出口水COD浓度值达标后才予以排放，杜绝了再次处理的可能，节约了人力、成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所述的利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法的工艺流程简图。其中，附图标记如下：1-污水储存器；2-固定床反应器；3-臭氧发生器。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。本专利技术以利用苯酚作为COD源头的模拟污水为例，来说明本专利技术的水处理方法，但本专利技术的保护范围不限于此。实施例1将比表面积为226m2/g、粒径为Φ2mm的羟基氧化铁填装于两个串联的高径比均为8:1的固定床反应器中，如图1所示，向待处理的COD浓度值为1300mg/L的污水中连续通入臭氧，臭氧由氧气通过臭氧发生器产生，臭氧流量为60mL/min；将通有臭氧的污水以45uL/min的流速通入前述固定床反应器中，反应1h、2h、9h时分别监测两段固定床出口的COD浓度值。监测结果如表1所示。表1由上表1可以看出，经过两段固定床后，污水的COD浓度值大大降低，经2h后已低于100mg/L，可达标排放。实施例2将比表面积为180m2/g、粒径为Φ1mm的羟基氧化铁填装于两个串联的高径比均为6:1的固定床反应器中，如图1所示，向待处理的COD浓度值为800mg/L的污水中连续通入臭氧，臭氧由氧气通过臭氧发生器产生，臭氧流量为30mL/min；将通有臭氧的污水以35uL/min的流速通入前述固定床反应器中，反应1h、2h、9h时分别监测两段固定床出口的COD浓度值。监测结果如表2所示。表2由上表2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法，其特征在于，包括：(1)向污水中连续通入臭氧；(2)将经步骤(1)处理后的污水通入填充有羟基氧化铁的固定床反应器中。

【技术特征摘要】
1.一种利用羟基氧化铁催化臭氧氧化的水处理方法，其特征在于，包括：(1)向污水中连续通入臭氧；(2)将经步骤(1)处理后的污水通入填充有羟基氧化铁的固定床反应器中。2.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，所述羟基氧化铁的比表面积不小于180m2/g。3.根据权利要求1或2所述的水处理方法，其特征在于，所述羟基氧化铁为球形，其粒径为Φ1～Φ3mm。4.根据权利要求1-3任一项所述的水处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述固定床反应器包括至少两个串联的固定床反应器。5.根据权利要求4所述的水处理方法，其特征在于，每个所述固定床反应器的高径比为6～8:1。6.根据权利要求1-5任一项所述的水处理方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立贤，樊俐，王鲁璐，崔永君，
申请(专利权)人：北京三聚环保新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11