專利名稱：一種催化濕式氧化處理高濃度cod廢水的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及環境保護有機廢水處理技術領域，具體涉及一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置及方法。
背景技術：
隨著石油化工、造紙、印染、制藥等工業大迅速發展，廢水中難降解有機化合物種類日益繁多，使得這些廢水呈現出污染物種類多、結構復雜、COD濃度高、毒性大、難生物降解成分多等特點，對人類健康和自然界的生態系統形成巨大威脅。因此，這類高濃度工業有機廢水的凈化處理問題已成為國內外環保領域中的難題之一，越來越受到人們的關注。按照黨中央、國務院要求，“十二五”期間化學需氧量總量按指標削減是必須完成的約束性指標，必須千方百計確保完成。在這樣一種社會歷史環境下，開發一種新技術處理高濃度難降解有機廢水具有十分重要的意義。
催化濕式氧化技術(Catalytic Wet Oxidation)對于許多高濃度、生物難降解的污染物有著很好的處理效果。該技術與其它傳統化學氧化處理廢水技術相比，具有效率高、 無二次污染等突出的優點。但該技術存在的最大問題是氧化反應條件要求苛刻，必須在高溫(150-3500C )和高壓(2-25Mpa)條件下進行，并且目前大多數的實驗研究都采用高壓反應釜作為反應器，通過機械攪拌槳或是磁力攪拌實現氣液混合，很難真正實現氣液充分混合，同時也導致在降低溫度壓力情況下無法達到較高的去除率，COD去除率僅能達到60%左右，這些都使得該項技術的應用和推廣受到了極大地限制。因此，如何降低工藝要求，促使反應可以在溫和條件下實現同時保證較高的處理效率顯得尤為重要。發明內容
本發明的目的在于提供一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置及方法，克服現有技術的不足，解決催化濕式氧化反應條件苛刻的問題，使反應得以在較溫和工況條件下實現，同時進一步提高污染物處理效率。
為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的
一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置，包括反應器、氧氣源、減速閥和溫控器，在反應器的一側設有氣液混合器，反應器的底部通過管路與磁力泵入口相連，磁力泵出口經管路與氣液混合器的進水口相連，氧氣源經管路與氣液混合器的進氣口相連，氣液混合器的出口與反應器的循環口相連。
所述反應器頂端設有氣體返回通道。
一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的方法，以過渡金屬鹽作為反應催化劑， 在反應體系中采用氣液混合器，實現氧化性氣體的循環利用，反應在溫度110 150°C和氧氣分壓O. 25 IMPa下進行，反應時間1. 5 2. 5小時，氧氣與污水在標準狀態下體積比為(10 15) 1，催化劑的投加量按過渡金屬離子摩爾數與污水體積之比為O. 006 O.06mol/L。`
所述過渡金屬鹽為硫酸銅、硫酸高鐵、硫酸亞鐵、硫酸錳或醋酸鈷中的一種。
與現有技術相比，本發明的有益效果是I)通過在反應體系內增加氣液混合器，使得污水和氧化性氣體得到充分混合，并且實現了氣體的循環利用，同時使反應條件趨于溫和，反應溫度降低至Iio 150°C，氣體分壓下降至O. 25 IMPa，污水COD去除率可達到 90%以上。
2)能有效地對石油化工以及制藥等行業排放的高濃度、難降解、有毒有害廢水進行無害化處理，本發明對于早日實現催化濕式氧化處理廢水的工業化具有非常重要的意義，具備良好的市場前景。
圖1是本發明廢水處理裝置實施例結構示意圖。
圖中1-氧氣源 2-減速閥 3-壓力表 4-溫控器 5-流量計 6_磁力泵 7_加熱裝置8-氣液混合器9-反應器10-氣體返回通道具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步說明
如圖1，是本發明一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置實施例結構示意圖，包括反應器9、氧氣源1、減速閥2和溫控器4，在反應器9的一側設有氣液混合器8，反應器9的底部通過管路與磁力泵6入口相連，磁力泵6出口經管路與氣液混合器8的進水口相連，氧氣源I經管路與氣液混合器8的進氣口相連，氣液混合器8的出口與反應器9的循環口相連。反應器9、磁力泵6入口管路及氣液混合器8與反應器9的循環口之間的管路上分別設有加熱裝置7。
廢水通過磁力 泵6在反應體系中循環，氧氣與廢水通過氣液混合器8充分混合，反應溫度通過加熱裝置7和溫控器4來保證，氧氣分壓由減速閥2及壓力表3控制，反應器9 頂端設有氣體返回通道10，返回到氣液混合器可以實現氧氣的循環利用，氧氣循環量由流量計5顯示。
本發明一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的方法，以過渡金屬鹽作為反應催化劑，在反應體系中采用氣液混合器，實現氧化性氣體的循環利用，反應在溫度110 150°C和氧氣分壓O. 25 IMPa下進行，反應時間1. 5 2. 5小時，氧氣與污水在標準狀態下體積比為(10 15) 1，催化劑的投加量按過渡金屬離子摩爾數與污水體積之比為 O. 006 O. 06mol/Lo所述過渡金屬鹽為硫酸銅、硫酸高鐵、硫酸亞鐵、硫酸猛或醋酸鈷中的一種。
實施例1
利用催化濕式氧化技術處理高濃度COD廢水，廢水COD值為17000mg/L，反應溫度 150°C，氧氣分壓為IMpa，氣液原料標準狀態下體積比為15 I的條件下，采用硫酸高鐵作為催化劑，以Fe3+計算其催化劑投加量為O. 006mol/L。
具體操作步驟是1)將催化劑完全溶解于廢水中后由反應器頂端加入，啟動磁力泵使廢水在反應裝置中開始循環，然后通過減速閥控制，向反應體系中通入氧氣，當整個體系內氧氣分壓為IMpa時，停止通氧，啟動加熱裝置以及溫控器，保證體系內溫度達到150°C，停止升溫并且維持反應溫度，同時開始計時正式反應1. 5h ；
2)采用COD快速測定儀(連華科技5B-3C型)對反應1. 5h后的樣品進行分析測定， 結果表明，處理后出水COD為430 mg/L，其去除率可達到97. 32%，處理后廢水的B0D5/C0Dra 從O. 19提高到O. 91，從而表明經過本發明處理后的廢水極其容易配合生化處理技術或者其他深度處理技術從而實現水資源的循環利用。
實施例2
利用催化濕式氧化技術處理高濃度COD廢水試驗中，廢水COD值為17000mg/L，反應溫度130°C，氧氣分壓0.5Mpa，氣液原料標準狀態下體積比為10 I的條件下，采用硫酸銅作為催化劑，按Cu2+計算其催化劑投加量為O. 06 mol /L。處理方法與實施例1相同，結果表明，經過1. 5h后出水COD為870 mg/L,去除率達到94. 88%，并且其B0D5/C0Dcr從O. 19 提聞到O. 8。
實施例3
利用催化濕式氧化技術處理高濃度COD廢水試驗中，廢水COD值為17000mg/L，反應溫度110°c，氧氣分壓O. 25Mpa，氣液原料標準狀態下體積比為12 I的條件下，采用硫酸錳作為催化劑，以Mn2+計算其催化劑投加量為O. 05 mol /L0處理方法與實施例1相同， 結果表明，經過2. 5h后出水COD為978 mg/L，去除率達到93. 57%，并且其BOD5ADDra從O. 19 提高到O. 74。
實施例4
利用催化濕式氧化技術處理高濃度COD廢水試驗中，廢水COD值為17000mg/L，反應溫度150°C，氧氣分壓IMpa，氣液原料標準狀態下體積比為13 I的條件下，采用硫酸亞鐵作為催化劑，按Fe2+計算其催化劑投加量為O. 02 mol /L。處理方法與實施例1相同，結果表明，經過1. 5h后出水COD為1068 mg/L,去除率達到93. 49%，并且其B0D5/C0Dcr從O. 19 提聞到O. 7ο
實施例5
利用催化濕式氧化技術處理高濃度COD廢水試驗中，廢水COD值為17000mg/L，反應溫度150°C，氧氣分壓IMpa，氣液原料標準狀態下體積比為14 I的條件下，采用醋酸鈷作為催化劑，按Co2+計算其催化劑投加量為O. 04 mol /L0處理方法與實施例1相同，結果表明， 經過2h后出水COD為2000 mg/L，去除率達到90. 39%，并且其B0D5/C0Dcr從O. 19提高到O. 67。
權利要求
1.一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置，包括反應器、氧氣源、減速閥和溫控器，其特征在于，在反應器的一側設有氣液混合器，反應器的底部通過管路與磁力泵入口相連，磁力泵出口經管路與氣液混合器的進水口相連，氧氣源經管路與氣液混合器的進氣口相連，氣液混合器的出口與反應器的循環口相連。
2.根據權利要求1所述一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置，其特征在于，所述反應器頂端設有氣體返回通道。
3.一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的方法，其特征在于，以過渡金屬鹽作為反應催化劑，在反應體系中采用氣液混合器，實現氧化性氣體的循環利用，反應在溫度110 150°C和氧氣分壓O. 25 IMPa下進行，反應時間1. 5 2. 5小時，氧氣與污水在標準狀態下體積比為(10 15) 1，催化劑的投加量按過渡金屬離子摩爾數與污水體積之比為O.006 O. 06mol/Lo
4.根據權利要求1所述一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的方法，其特征在于，所述過渡金屬鹽為硫酸銅、硫酸高鐵、硫酸亞鐵、硫酸錳或醋酸鈷中的一種。
全文摘要
本發明涉及環境保護有機廢水處理技術領域，具體涉及一種催化濕式氧化處理高濃度COD廢水的裝置及方法，其特征在于，以過渡金屬鹽作為反應催化劑，在反應體系中采用氣液混合器，實現氧化性氣體的循環利用，反應在溫度110～150℃和氧氣分壓0.25～1MPa下進行，反應時間1.5~2.5小時，氧氣與污水在標準狀態下體積比為(10～15)∶1，催化劑的投加量按過渡金屬離子摩爾數與污水體積之比為0.006～0.06mol/L。所述過渡金屬鹽為硫酸銅、硫酸高鐵、硫酸亞鐵、硫酸錳或醋酸鈷中的一種。與現有技術相比，本發明的優點是反應條件溫和，反應溫度降低，氣體分壓下降，污水COD去除率可達到90%以上。
文檔編號C02F1/74GK103043774SQ201210583629
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者季維慶, 王守凱, 安路陽, 王鐘歐 申請人:中唯煉焦技術國家工程研究中心有限責任公司