污水处理新工艺:多相催化氧化技术介绍

http://www.water.hc360.com2020年06月29日08:58 来源:淼知水圈作者:工程师大胖T|T

    慧聪水工业网 今天为大家介绍一种污水处理新工艺:多相催化氧化技术。听到名字,想必大家就能够想象得到,这项技术在应用过程中,是存在气液固三相接触的,实际上该技术也确实如此,在应用其进行废水处理时,需要用到一种碳基催化剂,并同时辅以曝气,以达到废水处理的目的。下面我首先来介绍下这个技术的处理原理。

    01、多相催化氧化技术原理

    多相催化氧化技术,是利用负载特殊组分碳基催化剂填充,同时通水曝气,形成三相接触流化床体系,以保证水中溶氧更大面积的在催化剂表面产生催化反应,产生羟基自由基物质,同时辅以微弱电场增强整个反应体系的电势差,强化氧在催化剂表面和水的三相催化过程,大大提高溶氧利用效率。

    在这个体系中,最重要的组分是碳基催化剂,这种催化剂以改性碳基为载体,通过高温焙烧技术负载特殊贵金属成分催化剂,可以提高水中羟基自由基的产生效率,是本技术的核心材料。

    根据多项催化氧化技术制备而成的反应器,其主要由3部分组成:曝气系统+直流电源+催化氧化反应器,其中曝气系统负责向催化氧化反应器内充氧,促进氧化剂的形成,直流电源负责提供一定的电场,激发水中氧气在催化剂表面产生羟基自由基的效率,催化氧化反应器是最主要的部件,内装催化填料,为废水的最终处理提供反应场所。

    02、多相催化氧化技术优势

    1.特别适合带颜色的高浓度废水,迄今而至经过实际验证过的几种高浓度废水,例如橘黄色的农药废水、深红色的医药中间体废水等,经过10-20min停留时间后即可实现脱色,且仅看脱色效果的话,处理费用在0.1元/吨水左右,甚至更低。

    2.适合COD高于1000mg/L的废水,此时处理效果最好,而当水中COD<1000mg/L时效率会降低。

    3.可以极大的提升废水B/C比,经过该技术的处理后,原废水中的大分子有机物质会转变为小分子易生化有机物质,所以该技术单独应用很难直接把高浓度废水处理到达标排放,但是和传统生化工艺相结合,则可以起到优势互补的效果。

    该技术的开发初衷,是综合考虑了目前市面上常见氧化技术的不足,并进行针对性的改进,达到补齐短板,发扬长处的效果。

    首先,多相催化氧化技术和电催化技术相比,该技术对于水中含盐量要求不高,高低含盐量废水均可处理,且从效果上看,对于低盐废水的处理效果还要优于高盐,并且一个最重要的优点是节能,电催化技术处理高盐废水,一般每度电去除每吨水COD仅仅为40mg/L左右,而多项催化氧化技术最高时每度电可达到每吨水1000mg/L的CDO去除效果,因此多相催化氧化技术应用于高浓度废水前处理是可行的,而电催化氧化作为高浓污水处理前端,往往收效甚微。

    其次,多项催化氧化技术和芬顿技术相比,两者同样可以实现高浓度COD的前处理,并且起到提高B/C比的效果,并且多相催化氧化技术无需额外投加药剂(H2O2、亚铁、酸碱等),因此处理成本要远低于芬顿,且整个运行过程中没有固废的产生,不论从操作步骤还是后续处理方面,都更胜一筹;

    然后,多项催化氧化技术和铁碳技术相比,该技术所具备的优势同样是不需要提前调酸,且反应过程中不会增加水中的含盐量,不会产生铁泥,对于COD的去除效率更高;

    最后,多项催化氧化技术和臭氧技术相比,该技术的单位能源消耗所能降解的COD数值要远远高于臭氧,毕竟臭氧理论上可以实现1:1的降解效率,但在实际运行中往往需要消耗3个臭氧才能去除1个COD,其运行效率和传统电催化氧化工艺不相上下,折合每度电去除COD效率也仅为30mg/L左右,且臭氧设备一次性投资高,而多项催化氧化技术的设备一次性投资则不足臭氧设备一半。

    03、多相催化氧化技术的短板问题

    以上是多项催化氧化技术相比于常用4种氧化技术的优势,但是多项催化氧化技术同样有其短板,最大的短板就是其单独应用于高浓度废水处理时,不能够将最终出水COD值达到一个很低的程度。

    这主要是因为该技术的作用原理,是通过直流电场作用在碳基催化剂的表面上,促进氧气在三相接触面产生羟基自由基成分,实现大分子物质的锻炼,转变为更小的分子,但是受限于常温常压的条件,这个过程很难做到把有机物完全矿化到CO2和H2O,因此其对于COD物质的降解效率往往最高只有80%左右。

    但是经过该技术处理后的废水,由于大分子有机物大多转变为了小分子物质,因此生化性可以得到很大的提升,所以多相催化氧化技术特别适合作为传统生化的预处理技术。

    04、多相催化氧化技术应用案例

    通过以上介绍,总结多相催化氧化技术的最适合应用场景如下:

    1.高浓度难生化处理废水的前端预处理,经过该技术处理后,可将B/C<0.1的废水提高到>0.3,可满足传统生化处理,最大限度降低运行投资费用;

    2.带色废水的脱色处理,尤其是高浓度带色废水,应用一般氧化法、吸附法等无法解决,例如农药废水、医药中间体废水、染料废水等,采用此技术有很好的效果。

    该技术自开发以来,在高浓度农药废水、医药废水处理方面经历了1t/h规模中试试验,现说明如下:

    1.河北沧州某农药厂废水,每天水量为50t规模,水质指标如下所示:

    11.png

    该废水呈现橙黄色,原有技术是首先蒸发,然后蒸出液进行生化处理,釜底液作为危废处理,但是由于属于农药废水,蒸出液的可生化性极差,生化系统出水COD去除效率不高,且出水仍旧为橙黄色,目前采用多相催化氧化技术作为原水的预处理,吨水电耗在5.6元,出水即可无色,COD值8100mg/L,然后在经过蒸发出水后,经过生化处理即可满足1级A出水标准。

    2.辽宁省某医药中间体废水,每天水量100t,水质指标如下:

    22.png

    该废水呈现深红褐色,业主原工艺为厌氧接触氧化-好氧接触氧化-MBR工艺,出水COD只能达到5000mg/L左右,且出水颜色为红色,经过加次钠、双氧水后色度没有改变,经过多相催化氧化工艺作为前端与处理后,停留时间2h,出水COD为7200mg/L左右,且出水无色透明,然后出水接生物流化床工艺,可以达到COD值40mg/L标准,直接达标排放。

责任编辑:殷莹莹

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