基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的系统，包括彼此连接的臭氧发生部分和主反应部分，臭氧发生部分是臭氧发生器，主反应部分包括气液混合气泡发生器、双氧水投加系统、以及主反应罐，气液混合气泡发生器的进水口连接到待降解的工业废水，臭氧发生器的臭氧出口和气液混合气泡发生器的进气口、以及主反应罐连接，双氧水投加系统和气液混合气泡发生器的出口连接，气液混合气泡发生器的出口和主反应罐的进口连接。本发明专利技术能够解决现有芬顿工艺需要投加酸碱，导致额外增加了废水盐分的技术问题，以及由于产生固废，导致其处置需要投入额外的成本储藏和处置，并会很大程度上增加了企业的安全和环保负担的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的系统和方法
本专利技术属于废水处理
，更具体地，涉及一种基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的系统和方法。
技术介绍
高浓度有机废水一般是指由制药、造纸、皮革、印染、及食品等行业排出的COD在2000mg/L以上的废水。这些废水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等难降解有机物，有的甚至含有部分有毒物质，可生化性较差。目前除了较低浓度的部分工业废水利用混凝沉淀法进行预处理外，大部分高浓度工业有机废水都需要利用高级氧化法处理。高级氧化法最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加羟基自由基的链式反应，或者通过生成有机过氧化自由基后进一步氧化分解，将有机物碳化。目前国内利用的高级氧化技术主要为芬顿氧化法(如图1所示)、电解氧化法和单纯的臭氧氧化工艺，其中芬顿氧化法应用较为普遍，芬顿氧化法主要有普通芬顿工艺、电芬顿法、光芬顿法、FSR法等。然而，现有的芬顿氧化法都存在一些不可忽略的技术缺陷：第一、其需要将原水的PH调整至3-3.5，反应之后再加碱回调PH至7-8，期间需要投加酸碱，而且额外增加了废水的盐分；第二、这些方法都要基于芬顿试剂进行，但凡有芬顿试剂，就会有固废的产出，其处置需要投入额外的成本储藏和转运，因此会很大程度上增加了企业的安全和环保负担。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的系统和方法，其目的在于，解决现有芬顿工艺需要投加酸碱，导致从而额外增加了废水的盐分的技术问题，以及由于产生固废，导致其处置需要投入额外的成本储藏和转运，并会很大程度上增加了企业的安全和环保负担的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的系统，包括彼此连接的臭氧发生部分和主反应部分，臭氧发生部分是臭氧发生器；主反应部分包括气液混合气泡发生器、双氧水投加系统、以及主反应罐；气液混合气泡发生器的进水口连接到待降解的工业废水；臭氧发生器的臭氧出口和气液混合气泡发生器的进气口、以及主反应罐连接；双氧水投加系统和气液混合气泡发生器的出口连接；气液混合气泡发生器的出口和主反应罐的进口连接。优选地，待降解的工业废水中有机物的总量与臭氧发生器每小时产生臭氧的质量的比例为60：1至100：1，优选为80：1。双氧水投加系统包括顺次连接的药剂储箱、加药计量泵、以及加药管道；加药计量泵的流量和待降解工业废水的流量比例为0.5：1000至1.5：1000，优选为1：1000。优选地，主反应罐包括主罐体、催化剂床体、催化剂、以及臭氧曝气装置；臭氧曝气装置置于主罐体底部；催化剂床体置于主罐体底部往上二分之一处；催化剂置于催化剂床体之上。催化剂是通过将铁和锰附载在活性炭上形成的铁锰复合催化剂。按照本专利技术的另一方面，提供了一种基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的方法，是基于上述系统实现，包括以下步骤：(1)对待降解的工业废水进行预处理，并将氧气通入臭氧发生器，以产生臭氧；(2)将产生的一部分臭氧通过气液混合气泡发生器与预处理后的待降解工业废水充分混合，以产生微纳米气泡；(3)将双氧水通过双氧水投加系统、连同微纳米气泡一起通入主罐体，从而得到第一混合溶液；(4)将剩余的所有臭氧通过臭氧曝气装置通入主反应罐进行曝气处理，以使臭氧和预处理后的待降解工业废水充分搅拌混合，从而得到第二混合溶液；(5)利用催化剂对步骤(3)得到的第一混合溶液、以及步骤(4)得到的第二混合溶液进行混合反应，以得到羟基自由基；优选地，步骤(1)中，对待降解的工业废水进行预处理，是将其PH值调节到5.5到6.5之间，优选为6.0；如果待降解的工业废水的PH值小于5.5，则需要使用液碱进行预处理，如果待降解的工业废水的PH值大于6.5，则需要使用硫酸或盐酸进行预处理；步骤(2)中通入气液混合气泡发生器的臭氧占臭氧发生器产生的全部臭氧的比例是10％到20％，优选为15％。优选地，步骤(3)中使用的双氧水的浓度为25％到35％之间，优选为30％；步骤(3)中使用的双氧水的投加量，与预处理后的待降解工业废水流量比例为0.5：1000至1.5：1000，优选为1：1000。步骤(5)中混合反应时的温度是20度到35度之间，优选为25度；步骤(5)中混合反应的持续时间是2到3小时，优选为2.5小时。按照本专利技术的又一方面，提供了一种基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的方法，是基于上述系统实现，包括以下步骤：(1)将氧气通入臭氧发生器，以产生臭氧；(2)将产生的一部分臭氧通过气液混合气泡发生器与待降解的工业废水充分混合，以产生微纳米气泡；(3)将双氧水通过双氧水投加系统、连同微纳米气泡一起通入主罐体，从而得到第一混合溶液；(4)将剩余的所有臭氧通过曝气盘通入主反应罐进行曝气处理，以使臭氧和待降解的工业废水充分搅拌混合，从而得到第二混合溶液；(5)对第二混合溶液进行预处理，以得到预处理后的第二混合溶液；(6)利用催化剂对步骤(3)得到的第一混合溶液、以及步骤(5)得到的第二混合溶液进行混合反应，以得到羟基自由基；优选地，步骤(2)中通入气液混合气泡发生器的臭氧占臭氧发生器产生的全部臭氧的比例是10％到20％，优选为15％；步骤(3)中使用的双氧水，其浓度为25％到35％之间，优选为30％。步骤(3)中使用的双氧水的投加量，与待降解的工业废水流量比例为0.5：1000至1.5：1000，优选1：1000。优选地，步骤(5)是将其PH值调节到5.5到6.5之间，优选为6.0；如果第二混合溶液的PH值小于5.5，则需要使用液碱进行预处理，如果第二混合溶液的PH值大于6.5，则需要使用硫酸或盐酸进行预处理。优选地，步骤(6)中混合反应时的温度是20度到35度之间，优选为25度；步骤(6)中混合反应的持续时间是2到3小时，优选为2.5小时。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术的原废水不需要调酸，同时处理之后也不需要回调碱，因此能够解决现有芬顿工艺需要额外投加酸碱、且额外增加了废水盐分的技术问题；(2)本专利技术在处理过程中不产生任何固废；(3)本专利技术处理之后的废水无任何色度，而传统的芬顿工艺由于投加了硫酸亚铁和双氧水，经过处理之后废水的颜色呈现淡黄色；(4)本专利技术对于有机物的去除效率能够完全高于传统芬顿工艺的有机物去除率，并能够取得不低于其他高级氧化技术对于污染物的去除效果；(5)本专利技术相比于芬顿工艺而言，操作及运行维护简单。附图说明图1是传统芬顿工艺的示意图；图2是本专利技术基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的系统，包括彼此连接的臭氧发生部分和主反应部分，其特征在于，/n臭氧发生部分是臭氧发生器；/n主反应部分包括气液混合气泡发生器、双氧水投加系统、以及主反应罐；/n气液混合气泡发生器的进水口连接到待降解的工业废水；/n臭氧发生器的臭氧出口和气液混合气泡发生器的进气口、以及主反应罐连接；/n双氧水投加系统和气液混合气泡发生器的出口连接；/n气液混合气泡发生器的出口和主反应罐的进口连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的系统，包括彼此连接的臭氧发生部分和主反应部分，其特征在于，
臭氧发生部分是臭氧发生器；
主反应部分包括气液混合气泡发生器、双氧水投加系统、以及主反应罐；
气液混合气泡发生器的进水口连接到待降解的工业废水；
臭氧发生器的臭氧出口和气液混合气泡发生器的进气口、以及主反应罐连接；
双氧水投加系统和气液混合气泡发生器的出口连接；
气液混合气泡发生器的出口和主反应罐的进口连接。


2.根据权利要求1所述的基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的系统，其特征在于，
待降解的工业废水中有机物的总量与臭氧发生器每小时产生臭氧的质量的比例为60：1至100：1，优选为80：1。
双氧水投加系统包括顺次连接的药剂储箱、加药计量泵、以及加药管道；
加药计量泵的流量和待降解工业废水的流量比例为0.5：1000至1.5：1000，优选为1：1000。


3.根据权利要求1或2所述的基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的系统，其特征在于，
主反应罐包括主罐体、催化剂床体、催化剂、以及臭氧曝气装置；
臭氧曝气装置置于主罐体底部；
催化剂床体置于主罐体底部及往上二分之一处；
催化剂置于催化剂床体之上。
催化剂是通过将铁和锰附载在活性炭上形成的铁锰复合催化剂。


4.一种基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的方法，是基于根据权利要求1至3中任意一项所述的系统实现，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对待降解的工业废水进行预处理，并将氧气通入臭氧发生器，以产生臭氧；
(2)将产生的一部分臭氧通过气液混合气泡发生器与预处理后的待降解工业废水充分混合，以产生微纳米气泡；
(3)将双氧水通过双氧水投加系统、连同微纳米气泡一起通入主罐体，从而得到第一混合溶液；
(4)将剩余的所有臭氧通过臭氧曝气装置通入主反应罐进行曝气处理，以使臭氧和预处理后的待降解工业废水充分搅拌混合，从而得到第二混合溶液；
(5)利用催化剂对步骤(3)得到的第一混合溶液、以及步骤(4)得到的第二混合溶液进行混合反应，以得到羟基自由基。


5.根据权利要求4所述的基于多相催化氧化工艺处理难降解工业废水的方法，其特征在于，
步骤(1)中，对待降解的工业废水进行预处理，是将其PH值调节到5.5到6.5之间，优选为6.0；如果待降解的工业废水的PH值小于5.5，则需要使用液碱进行预处理，如果待降解的工业废水的PH值大于6.5，则需要使用硫酸或盐酸进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨万达，钟来鹏，岳林峰，
申请(专利权)人：武汉希泰环保工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42