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污水处理中的催化氧化 你不能不知道的十大问答

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污水处理中的催化氧化 你不能不知道的十大问答

發布日期: 2020-03-18 17:51 作者: admin 點擊:

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污水处理中的催化氧化 你不能不知道的十大问答!

導讀

目前,汙水深度處理工藝工程可行技術並不多:活性炭吸附、其它化學吸附劑、芬頓法屬高級氧化、膜法和曝氣生物濾池等工藝,雖然各有各的優點,但也有一定的局限性,相比來說,催化臭氧氧化是綠色工藝。本文就催化氧化方法十問十答,幫助大家了解這一方法。

目前,汙水深度處理工藝工程可行技術並不多:活性炭吸附、其它化学吸附剂、芬顿法属高级氧化、膜法和曝气生物滤池等工艺,虽然各有各的优点,但也有一定的局限性,相比来说,催化臭氧氧化是绿色工艺。

1、爲什麽說,汙水深度處理工藝工程可行技術並不多?

简述几个工艺。活性炭吸附:水处理效果是好的,除费用高外,主要是需要再生废炭量达万分之十左右,活性炭再生工艺是个问题;其它化学吸附剂:脱附需要酸碱,脱附液达3 – 5%,同样是难题。芬顿法属高级氧化,有机物去除效果尚好,但硫酸亚铁加量上千ppm,还有双氧水和液碱等,仅去除了一百ppm左右的COD,产泥量和产盐量越来越是问题。膜法和曝气生物滤池都有其局限性。

2、爲什麽說,催化臭氧氧化是綠色工藝?

從原理上,催化臭氧工藝與芬頓工藝氧化有機物的方法是相同的,都是依靠•OH。但産生•OH的途徑不同。芬頓工藝是在酸性條件下依靠Fe2+催化H2O2,屬同相催化。不僅要加化學藥劑,中和後産生大量的鐵泥和硫酸根。而催化臭氧依靠的是“過渡金屬化合物”,催化劑是固相,異相催化,真正意義的催化劑,且在pH中性條件下催化,不産泥、不産鹽。

3、應用于深度處理,爲什麽臭氧一定要催化?

臭氧虽然是种强氧化剂,能氧化很多种有机物。但要搞清楚一个概念:能氧化,并不等于能彻底氧化。将大分子有机物氧化成小分子醇、醛、有机酸等,有机物并没有去除,甚至TOC值没有变化。何况,臭氧并不能直接氧化生化出水中很多种有机物。大量实验表明,臭氧的直接氧化对大部分废水的生化出水,COD去除率仅10 – 20%。而催化后,臭氧分解产生•OH,不仅氧化能力更强,氧化有机物的种类也更多。

4、爲什麽說,催化臭氧在深度處理中應用是種新工藝?

曾有工程界人士认为,在水处理中臭氧的应用有大量的工程实践,即指臭氧在给水中的消毒与在工业废水中的脱色。但臭氧在深度处理中应用,与前两者完全不同。消毒,仅需破坏细胞的生理功能,不需要改变有机物分子形态;脱色,也仅需要改变分子结构中显色基团;而深度处理要求将有机物彻底氧化。在投加量上,消毒仅需2 – 3 ppm;而在深度处理中需投加上百个ppm;更需要使用催化剂。

隨便說一句,給水中臭氧—活性炭工藝,活性炭主要是吸附功能並作爲微生物載體;臭氧則氧化分解水源水中的腐殖酸類大分子有機物。活性炭並不是臭氧的催化劑,否則微生物功能受到損害。

5、鐵基催化劑有什麽特點?有幾種?

“過渡金屬的化合物是臭氧催化劑”。鐵,是過渡金屬,它的化合物也是催化劑。據報道:Fe3O4、Fe2O3都有催化功能。凯发APP開發的催化劑主要涉及FeOOH,FeOOH有各種晶型,α-、γ-、β-、ε-等等,已取得發明授權的催化劑種類有四種:(1)鐵礦與木屑還原焙燒形成顆粒,再經表面改性;(2)由芬頓鐵泥制備的FeOOH;(3)由紅土鎳礦分離制備的FeOOH;(4)鐵屑表面改性。

關于純物質的催化能力,有種學術觀點認爲:固相中有OH的過渡金屬化合物,易于催化形成•OH。但各種催化成份的催化能力,在工程實踐的意義並不大,主要是催化劑總量。

大部分通過浸漬、燒結制備的催化劑,催化成份的量僅有幾十個微米厚。凯发APP的催化劑與之不同,第(2)、(3)種裏外都是有效的催化成份。第(1)、(4)種在氧化環境中催化劑表面保持並可重新形成有效的催化成份,所以有持久的催化能力。

6、臭氧在深度處理中的應用,工藝難點在哪裏?

臭氧比空氣重,溶解度是氧氣的13倍;關鍵臭氧不是穩定的氣體,常溫下淨水中的半衰期只有20分鍾,且溫度和雜質對臭氧半衰期影響很大,在工業廢水中一般只有數分鍾。深度處理工藝中關鍵,是在臭氧無效分解之前,經催化臭氧有效分解産生•OH。因此,反應器單位體積催化劑表面積(與催化劑比表面積概念有所不同)是十分重要的參數。簡單地說:催化劑的量要多;三相傳質條件要好。

7、鐵屑基催化劑有什麽特點?有什麽工藝優越?

鐵屑經表面經改性形成FeOOH,一方面是催化成份,有效地催化臭氧;另一方面又是純化成份,保護鐵屑內的零價鐵。因此,改性鐵屑在催化臭氧反應器中成爲化工意義的填料,且比表面積比商品填料拉西環、鮑爾環高出七-八倍。鐵屑基催化劑成品做成規整化填料,或稱單元化填料,如“蜂窩或沙琪瑪”形狀,大大提高了工程上的催化效果。

(1)規整化填料,避免了運輸和使用過程中填料表面相互摩擦,從而保護表面改性所形成的有效催化成份FeOOH;

(2)沙琪瑪狀單元化填料孔隙率雖大,孔隙孔徑卻很小。因爲•OH在水中的壽命只有納秒級,即:•OH不可能通過水流擴散傳質,去氧化液相主體有機汙染物;只能通過微觀傳質(如布朗運動),就近氧化液體中有機物。孔徑很小的規整化填料爲此創造了條件。

順便指出:流化態的催化劑,若使用量較小,難以起到工程意義的催化效果。

在適宜的參數範圍內對鐵刨花進行壓縮,保證鐵屑基規整化填料具有較大的比表面積、較大的孔隙率、較小的孔徑範圍、較大的孔隙連通率,是制作規整化填料的關鍵。

8、催化臭氧工藝對臭氧發生器有什麽要求?

在臭氧消毒中,臭氧濃度很低,因此對臭氧發生器沒有什麽要求。在深度處理中,臭氧投加量大;且氧化反應困難,從反應動力學角度,希望臭氧濃度高;因此,供氣濃度高的臭氧發生器是選擇的方向。隨便說一句,即使臭氧濃度很高的供氣,氣體中絕大部分仍然是氧氣。

臭氧發生器,有的使用純氧源,有的使用空氣源。除臭氧供氣濃度外,空氣源將會給深度處理中總氮的去除帶來負面影響,不建議采用。這是凯发APP的研究成果。

9、介紹一下催化臭氧工藝的反應器形式。

效果好的當然是塔式反應器,鋼結構,一般在水量3000M3/d以下時使用;在水量5000M3/d以上時,從工程經濟考慮,只能使用鋼筋混凝土結構,流型設計爲折流式,但水力停留時間、催化劑量等應適當放大。對于鋼筋混凝土結構的反應器,凯发APP已經開發出成品的單元化填料。

10、介紹一下催化臭氧工藝在各行業工業廢水的應用情況。

水质不同,催化臭氧氧化的效果差距很大,即使同一行业的废水,效果也有很大的差异,解决这一问题的方法就是小试实验。实践结果:(1)绝大部分的废水(约占99%),催化后均提高了COD的去除率;(2)大部分工业废水,经催化后COD的去除率提高幅度约60 – 150%左右;大部分工业废水,经50至120分钟的催化臭氧氧化,COD的去除率在50 – 70%之间。凯发APP已做过多种行业废水的中试研究(塔高8米,处理水量在100M3/d左右),包括印染废水、煤化工废水、精细化工(农药、医药)废水、电子(液晶显示)行业废水等。万吨级废水处理,已有数项正在工程施工。

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