一种循环序批式微波催化氧化处理有机废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种循环序批式微波催化氧化处理有机废水的方法。这种处理有机废水的方法包括以下步骤：1)将待处理的有机废水在调节罐中进行搅拌，调节pH，通过加药系统分批投加氧化剂，混合均匀；2)将步骤1)处理后的有机废水通入循环管道系统循环，然后在微波反应腔中进行微波催化氧化反应；3)废水检测达标后经热交换系统进行热交换后排放，不达标则通过循环管道系统返回调节罐继续进行循环处理。本发明专利技术采用微波催化氧化难降解有机废水，实现了微波催化氧化技术中连续微波加热，微波反应腔体内催化剂和废水共同处于微波电磁波场的最高位，提高了微波催化氧化的利用效率，增强氧化能力，并加快废水中有机物的快速降解。

【技术实现步骤摘要】
一种循环序批式微波催化氧化处理有机废水的方法
本专利技术涉及一种循环序批式微波催化氧化处理有机废水的方法。
技术介绍
印染、制药、化工和石油等行业的发展除了带来巨大的经济效益外，还产生了大量生物难降解有机物的废水，给生态环境带来了极大的危害。该类废水具有浓度高、毒性强、化学结构稳定和难生物降解等特征。传统的生化工艺对该类废水的处理效果差，常规的物理和化学方法难以完全降解有机物以及处理成本高，因此难降解有机废水的处理一直是国内外污水处理领域的难题。高级氧化法(Advancedoxidationprocesses，AOPs)是在化学氧化法基础上发展起来的处理BROW的新技术，其机理是通过氧化剂、催化剂与电、光及超声等技术相结合，产生活性极强的自由基(如·OH)，再通过自由基与有机污染物之间的加合、取代、电子转移、断键等反应，使水体中的大分子难降解有机污染物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接矿化为CO2和H2O的工艺过程。AOPs主要有化学催化氧化法、电催化氧化法、光化学氧化法、超声氧化法和湿式氧化法等，其共同特点为氧化能力强、氧化选择性小、反应速度快和反应彻底等优点，对难降解有机污染物具有较好的降解效果。微波是一种电磁波，在电磁波谱中介于红外和无线电波之间，频率大约在300MHz～300GHz之间，波长范围为1mm～1m。常规加热通过传导、对流或辐射三个机制将热能传递给物料。而微波加热与常规加热不同，介质在微波场中的加热有两种机理，即离子传导和偶极子转动。离子传导是电磁场中可离解离子的导电移动，介质对移动离子的阻碍而产生热效应。偶极子转动是偶极子随外加电场方向的改变而作规则摆动，由于分子的热运动和相邻分子的相互作用，使摆动的偶极子受到干扰和阻碍，产生类似摩擦的作用，使杂乱无章运动的分子获得能量，以热的形式表现出来，介质的温度也随之升高。微波加热的特点具有以下特点：①加热速度快；②加热均匀；③节能高效；④易于控制；⑤无污染；⑥选择性加热。微波的量子能量约为10-6～10-3eV，比化合物中化学键能量100～101eV要小得多，因此从量子效应角度来讲，不足以使化学键断裂，但可使化合物中某些化学键振动或转动，导致这些化学键的减弱，从而降低反应的活化能，促进化合物的分解。许多有机化合物不能直接明显地吸收微波，但可利用某种强烈吸收微波的“敏化剂”将微波能传递给这些物质而诱发化学反应。这些“敏化剂”大都是一些吸收微波能力很强的物质，如铁磁性金属及其化合物、活性炭等，由于“敏化剂”表面弱键与缺陷位的存在，当微波照射时可在其表面发生共振藕合传能而形成高温“热点”(温度可高达1400℃)，这些“热点”的能量比其它部位高得多，当反应物分子与这些“热点”接触时即可发生化学反应，降低体系的反应活化能。处理难降解有机废水通常采用生物法、化学催化氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法阀等处理方法，或者多种工艺联用的方法。生物法具有处理费用低、效率高等优点，但生物法只适合有机污染物浓度较低且无生无毒性的废水，而且工艺占地面积大，对于难生物降解的有机废水，生物法处理效率低。化学催化氧化法主要包括Fenton法、类Fenton法和臭氧氧化法等，其工艺特点为氧化能力强、反应速率快，但其氧化剂利用效率低，处理成本高。电化学氧化法氧化能力强、反应条件温和，不易造成二次污染，但由于电化学氧化法降解有机物过程中电流效率较低、电耗高等问题，导致在实际应用中收到限制。湿式氧化法能够有效降解有机物废水，应用范围广，但该技术处理成本高，处理能力小，操作条件及设备要求苛刻。目前的现有技术存在以下的缺点：(1)反应容器：现有微波催化氧化处理有机废水的设备中，微波腔体内的反应容器基本为圆柱体和盘管两种。圆柱体型的反应容器周围受到微波辐射，但微波在污水中的渗透深度一般为1.3～4.68cm(25～95℃)，因此，微波辐射有效区域只在靠近容器周边，微波催化氧化效率低。而且过大圆柱体反应容器的体积，对有机物微波催化氧化效率具有副作用。据试验结果表明，如等量反应物在50mL和300mL反应容器的反应时间分别为35s和180s，反应速度相差5.14倍。为了避免圆柱体容器降低微波辐射的效率的影响，现有案例在微波腔体内部采取盘管的反应容器，有机废水利用盘管通过微波腔体，由于盘管的半径小，微波可以辐射到盘管中废水的中心，实现废水中有机物能够受到微波的辐射。但由于废水的有机污染物不能直接吸收微波能量，微波催化效果无法达到最佳，氧化效率较低。(2)微波设计：由于传统微波设备的微波功率密度较低，微波场强过低无法满足就催化氧化反应的要求；传统微波设备采用间歇式加热，启动耗能大，微波场分散导致微波能量不能聚焦在催化剂的活性点位上，微波利用效率不高；风冷方式的冷却效果较差，磁控管工作效率和使用寿命低；微波催化氧化反应主要集中微波腔体内的容器中，而废水加药、搅拌、循环等工序都在微波腔体外部，容易导致氧化剂、催化剂与有机物混合不均匀降低氧化效率。
技术实现思路
本专利技术为了克服微波催化氧化技术中微波加热不连续、启动能耗大、催化剂和被处理的流体不处于微微波电磁波场的最高位，利用微波能效率低的问题，进而提供一种循环序批式微波催化氧化处理有机废水的方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种循环序批式微波催化氧化处理有机废水的方法，包括以下步骤：1)将待处理的有机废水在调节罐中进行搅拌，调节pH，通过加药系统分批投加氧化剂，混合均匀；2)将步骤1)处理后的有机废水通入循环管道系统循环，然后在微波反应腔中进行微波催化氧化反应；3)废水检测达标后经热交换系统进行热交换后排放，不达标则通过循环管道系统返回调节罐继续进行循环处理。步骤1)中，调节pH的范围为3.0～6.0。步骤1)中，氧化剂为过氧化氢、过硫酸钠中的至少一种。步骤2)中，废水在循环管道系统内循环的时间为2min～5min。步骤2)中，循环管道系统由进水管、列管和出水管组成，列管设置在微波反应腔内部，进水管连接调节罐下端和列管下端，出水管连接调节罐上端和列管上端；微波反应腔外部包裹金属外壳，内部设有微波发生器、磁控管、变压器和列管；微波反应腔和冷却装置相连接。列管中填充4目～20目的催化剂，催化剂为活性炭、铁碳、沸石中的至少一种。微波反应腔中，在列管填充催化剂的位置设置磁控管，使微波电磁波场的最高位在列管流体和催化剂之上。步骤2)中，微波催化氧化反应的温度为70℃～90℃，反应的时间为40min～70min。步骤3)中，热交换系统包括换热设备，换热设备分别设有热侧进水口、热侧排水口、冷侧进水口和冷侧排水口。调节罐、加药系统、循环管道系统、微波反应腔、冷却装置、热交换系统分别与自动控制系统相连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用微波催化氧化方法处理难降解有机废水，实现了微波催化氧化技术中连续微波加热，微波反应腔体内催化剂和废水共同处于微波电磁波场的最高位，提高了微波催化氧化的利用效率，增强氧化能力，并加快废水中有机物的快速降解。本专利技术的处理方法极大的提高了微波的利用效率和有机物的降解，能够降低能耗，缩短处理时间，能够连续运行，操作简单，能够实现连续规模处理，适用于垃圾渗滤液和高浓度难降解有机废水的处理。本专利技术采用循环管道系统、自动控制系统、热交换系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种循环序批式微波催化氧化处理有机废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将待处理的有机废水在调节罐中进行搅拌，调节pH，通过加药系统分批投加氧化剂，混合均匀；2)将步骤1)处理后的有机废水通入循环管道系统循环，然后在微波反应腔中进行微波催化氧化反应；3)废水检测达标后经热交换系统进行热交换后排放，不达标则通过循环管道系统返回调节罐继续进行循环处理。

【技术特征摘要】
1.一种循环序批式微波催化氧化处理有机废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将待处理的有机废水在调节罐中进行搅拌，调节pH，通过加药系统分批投加氧化剂，混合均匀；2)将步骤1)处理后的有机废水通入循环管道系统循环，然后在微波反应腔中进行微波催化氧化反应；3)废水检测达标后经热交换系统进行热交换后排放，不达标则通过循环管道系统返回调节罐继续进行循环处理。2.根据权利要求1所述的一种循环序批式微波催化氧化处理有机废水的方法，其特征在于：步骤1)中，调节pH的范围为3.0～6.0。3.根据权利要求1所述的一种循环序批式微波催化氧化处理有机废水的方法，其特征在于：步骤1)中，氧化剂为过氧化氢、过硫酸钠中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种循环序批式微波催化氧化处理有机废水的方法，其特征在于：步骤2)中，废水在循环管道系统内循环的时间为2min～5min。5.根据权利要求1或4所述的一种循环序批式微波催化氧化处理有机废水的方法，其特征在于：步骤2)中，循环管道系统由进水管、列管和出水管组成，列管设置在微波反应腔内部，进水管连接调节罐下端和列管下端，出水管连接调...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎宏飞，谭程方，潘永刚，郑文添，刘超，王铭剑，
申请(专利权)人：广州机械设计研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44