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污水處理新工藝:多相催化氧化技術介紹
(時間:2020-7-1 15:13:26)

   今天為大家介紹一種污水處理新工藝:多相催化氧化技術。聽到名字,想必大家就能夠想象得到,這項技術在應用過程中,是存在氣液固三相接觸的,實際上該技術也確實如此,在應用其進行廢水處理時,需要用到一種碳基催化劑,并同時輔以曝氣,以達到廢水處理的目的。下面我首先來介紹下這個技術的處理原理。
   01 、多相催化氧化技術原理
   多相催化氧化技術,是利用負載特殊組分碳基催化劑填充,同時通水曝氣,形成三相接觸流化床體系,以保證水中溶氧更大面積的在催化劑表面產生催化反應,產生羥基自由基物質,同時輔以微弱電場增強整個反應體系的電勢差,強化氧在催化劑表面和水的三相催化過程,大大提高溶氧利用效率。
   在這個體系中,最重要的組分是碳基催化劑,這種催化劑以改性碳基為載體,通過高溫焙燒技術負載特殊貴金屬成分催化劑,可以提高水中羥基自由基的產生效率,是本技術的核心材料。
   根據(jù)多項催化氧化技術制備而成的反應器,其主要由3部分組成:曝氣系統(tǒng)+直流電源+催化氧化反應器,其中曝氣系統(tǒng)負責向催化氧化反應器內充氧,促進氧化劑的形成,直流電源負責提供一定的電場,激發(fā)水中氧氣在催化劑表面產生羥基自由基的效率,催化氧化反應器是最主要的部件,內裝催化填料,為廢水的最終處理提供反應場所。
   02 、多相催化氧化技術優(yōu)勢
   1.特別適合帶顏色的高濃度廢水,迄今而至經過實際驗證過的幾種高濃度廢水,例如橘黃色的農藥廢水、深紅色的醫(yī)藥中間體廢水等,經過10-20min停留時間后即可實現(xiàn)脫色,且僅看脫色效果的話,處理費用在0.1元/噸水左右,甚至更低。
   2.適合COD高于1000mg/L的廢水,此時處理效果最好,而當水中COD<1000mg/L時效率會降低。
   3.可以極大的提升廢水B/C比,經過該技術的處理后,原廢水中的大分子有機物質會轉變?yōu)樾》肿右咨袡C物質,所以該技術單獨應用很難直接把高濃度廢水處理到達標排放,但是和傳統(tǒng)生化工藝相結合,則可以起到優(yōu)勢互補的效果。
   該技術的開發(fā)初衷,是綜合考慮了目前市面上常見氧化技術的不足,并進行針對性的改進,達到補齊短板,發(fā)揚長處的效果。
   首先,多相催化氧化技術和電催化技術相比,該技術對于水中含鹽量要求不高,高低含鹽量廢水均可處理,且從效果上看,對于低鹽廢水的處理效果還要優(yōu)于高鹽,并且一個最重要的優(yōu)點是節(jié)能,電催化技術處理高鹽廢水,一般每度電去除每噸水COD僅僅為40mg/L左右,而多項催化氧化技術最高時每度電可達到每噸水1000mg/L的CDO去除效果,因此多相催化氧化技術應用于高濃度廢水前處理是可行的,而電催化氧化作為高濃污水處理前端,往往收效甚微。 
   其次,多項催化氧化技術和芬頓技術相比,兩者同樣可以實現(xiàn)高濃度COD的前處理,并且起到提高B/C比的效果,并且多相催化氧化技術無需額外投加藥劑(H2O2、亞鐵、酸堿等),因此處理成本要遠低于芬頓,且整個運行過程中沒有固廢的產生,不論從操作步驟還是后續(xù)處理方面,都更勝一籌; 
   然后,多項催化氧化技術和鐵碳技術相比,該技術所具備的優(yōu)勢同樣是不需要提前調酸,且反應過程中不會增加水中的含鹽量,不會產生鐵泥,對于COD的去除效率更高;  
   最后,多項催化氧化技術和臭氧技術相比,該技術的單位能源消耗所能降解的COD數(shù)值要遠遠高于臭氧,畢竟臭氧理論上可以實現(xiàn)1:1的降解效率,但在實際運行中往往需要消耗3個臭氧才能去除1個COD,其運行效率和傳統(tǒng)電催化氧化工藝不相上下,折合每度電去除COD效率也僅為30mg/L左右,且臭氧設備一次性投資高,而多項催化氧化技術的設備一次性投資則不足臭氧設備一半。
   03 、多相催化氧化技術的短板問題
   以上是多項催化氧化技術相比于常用4種氧化技術的優(yōu)勢,但是多項催化氧化技術同樣有其短板,最大的短板就是其單獨應用于高濃度廢水處理時,不能夠將最終出水COD值達到一個很低的程度。
   這主要是因為該技術的作用原理,是通過直流電場作用在碳基催化劑的表面上,促進氧氣在三相接觸面產生羥基自由基成分,實現(xiàn)大分子物質的鍛煉,轉變?yōu)楦〉姆肿樱鞘芟抻诔爻旱臈l件,這個過程很難做到把有機物完全礦化到CO2和H2O,因此其對于COD物質的降解效率往往最高只有80%左右。
   但是經過該技術處理后的廢水,由于大分子有機物大多轉變?yōu)榱诵》肿游镔|,因此生化性可以得到很大的提升,所以多相催化氧化技術特別適合作為傳統(tǒng)生化的預處理技術。
   04 、多相催化氧化技術應用案例
   通過以上介紹,總結多相催化氧化技術的最適合應用場景如下:
   1.高濃度難生化處理廢水的前端預處理,經過該技術處理后,可將B/C<0.1的廢水提高到>0.3,可滿足傳統(tǒng)生化處理,最大限度降低運行投資費用;
   2.帶色廢水的脫色處理,尤其是高濃度帶色廢水,應用一般氧化法、吸附法等無法解決,例如農藥廢水、醫(yī)藥中間體廢水、染料廢水等,采用此技術有很好的效果。
   該技術自開發(fā)以來,在高濃度農藥廢水、醫(yī)藥廢水處理方面經歷了1t/h規(guī)模中試試驗,現(xiàn)說明如下:

   1.河北滄州某農藥廠廢水,每天水量為50t規(guī)模,水質指標如下所示:
   該廢水呈現(xiàn)橙黃色,原有技術是首先蒸發(fā),然后蒸出液進行生化處理,釜底液作為危廢處理,但是由于屬于農藥廢水,蒸出液的可生化性極差,生化系統(tǒng)出水COD去除效率不高,且出水仍舊為橙黃色,目前采用多相催化氧化技術作為原水的預處理,噸水電耗在5.6元,出水即可無色,COD值8100mg/L,然后在經過蒸發(fā)出水后,經過生化處理即可滿足1級A出水標準。
   2.遼寧省某醫(yī)藥中間體廢水,每天水量100t,水質指標如下:

   該廢水呈現(xiàn)深紅褐色,業(yè)主原工藝為厭氧接觸氧化-好氧接觸氧化-MBR工藝,出水COD只能達到5000mg/L左右,且出水顏色為紅色,經過加次鈉、雙氧水后色度沒有改變,經過多相催化氧化工藝作為前端與處理后,停留時間2h,出水COD為7200mg/L左右,且出水無色透明,然后出水接生物流化床工藝,可以達到COD值40mg/L標準,直接達標排放。

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