專利名稱：一種三維粒子電解催化氧化污水處理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種三維粒子電解催化氧化處理污水裝置，特別是煉化系統(tǒng)高低濃度的含鹽廢水和生活污水的深度處理的裝置。
背景技術：
隨著高硫、高酸原油加工比例在逐年遞增，使得油品加工過程產(chǎn)生的污水中的乳化油、難降解性有機污染物、硫化物、氨氮以及無機鹽等濃度不斷増加，特別是具有明顯乳化和較高含鹽量的電脫鹽排水以及污染物含量較高的油品罐區(qū)切水。盡管這ニ類廢水的排放量占企業(yè)總污水排放量的比例較小，但污染物總量卻要占總污染負荷的50%以上，且由于污水性質(zhì)較差，對污水處理場的隔油ー浮選除油単元的除油效果、生化處理單元的生化穩(wěn)定性均造成頻繁的沖擊性影響，已嚴重威脅到企業(yè)污水的穩(wěn)定達標排放和綜合合格率。所以對該類廢水應進行分類處理。對于含鹽高濃度難生物降解有機廢水目前可采用的主要 方法是濕式氧化、高級氧化或催化氧化、厭氧或酸化水解等或這些技術與好氧生化技術形成的組合エ藝等。US6576144提出ー種化學氧化法處理廢堿液及其它廢水的處理方法，將鐵、銅、鎳、鈦、釩、鑰、鈷等金屬離子催化劑和過氧化氫、高錳酸鉀、臭氧、ニ氧化氯、次氯酸鈉等氧化劑分別連續(xù)投加到廢堿液及其它廢水中，在活塞流反應器中發(fā)生催化氧化反應，通過控制投加量和pH調(diào)節(jié)以達到脫除廢堿液及其它廢水中的硫化物、氨、揮發(fā)酚和其它有機污染物的處理目的，但該方法由于需要連續(xù)投加催化金屬離子和氧化藥劑，存在出水重金屬污染和化學藥劑消耗問題，且對高濃度廢水難以獲得較好的處理出水。CN03133960. 3提出ー種多相多元催化電解氧化污水處理方法和裝置，以活性炭等顆粒做固體吸附材料；以石墨、貴重金屬或普通碳鋼為電極；以水溶解性鐵、鋁、鎂或錳金屬鹽為催化劑；以空氣為氧化介質(zhì)，通過施加36v以下的電解電壓,使固體吸附材料、電極材料、催化劑載體、液相催化、氣相氧化劑與電解等過程相結合，組成ー個具有綜合脫除過程的污水物理一化學ー電解處理裝置，用于生化前的預處理及生化后的污水深度處理。該方法通過電解產(chǎn)生自由基和金屬鹽的催化氧化作用可達到深度降解有機污染物、提高廢水生化性的目的效果，但由于需要連續(xù)補充金屬鹽催化劑，一方面造成金屬鹽的消耗，另ー方面使得出水中的金屬含量増加，易形成出水發(fā)生重金屬污染。另外，目前循環(huán)水場排污水、化學水站的離子交換樹脂再生排出的酸堿廢水、蒸汽鍋爐排污等低濃度的含鹽廢水，一直沒有進入污水處理場處理，隨著循環(huán)水場補充水使用回用水，以及標準的提高，該類水已經(jīng)不能滿足達標排放的要求。目前對該類廢水最為典型的方法是采用超濾一反滲透(“雙膜法”)或膜生物反應器ー超濾一反滲透(“三膜法”)組合エ藝對循環(huán)水系統(tǒng)的排污水進行深度脫鹽處理，處理后的出水回用作鍋爐給水、化學水站或循環(huán)水的補充水。這種處理方式目前存在的最主要問題有兩個第一是源水中的有機污染物不能得到有效控制，易導致超濾膜和反滲透膜發(fā)生污染，致使處理過程無法長期運行；其ニ是反滲透濃縮液排水中的COD濃度較高，不能滿足水質(zhì)達標排放要求。[0005]綜上分析，采用目前的各種方法處理煉化系統(tǒng)高濃度含鹽混合廢水均存在著或者不適合、或 者處理效果不足、或者投資大和運行費用高、或者易產(chǎn)生金屬離子二次污染等諸多問題。而石化企業(yè)的循環(huán)水排污、污水反滲透脫鹽處理的尾水等低濃度含鹽廢水尚沒有有效的達標處通措施。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對煉油高濃度含鹽污水和石油化工企業(yè)循環(huán)水排污、污水反滲透脫鹽系統(tǒng)的含鹽高，污染物低的污水具有較高的電導率的性質(zhì)，提出一種三維粒子電解催化氧化處理反應裝置。本實用新型三維粒子電解催化氧化污水處理裝置，包括筒體、上封頭和裝置基座，筒體內(nèi)下部設置進水管和氣體分布器，筒體上部設置出水管，筒體內(nèi)部設置電解明極和電解陽極，電解陰極和電解陽極與直流電源以電路方式連通，電解陰極和電解陽極周圍設置催化劑，在筒體上部設置出水擋板，出水擋板下端高度低于出水管。本實用新型裝置中，筒體上部通過法蘭與上封頭固定連接；筒體底部通過法蘭與裝置基座固定；電解陽極和電解陰極為板式結構或棒狀結構；電解陽極和電解陰極的數(shù)量根據(jù)裝置的規(guī)模設置ー組或若干組；在裝置底部可以設置傾斜的折流板，使催化劑流到筒體中心處循環(huán)反應。本實用新型裝置中，直流電源的電壓為5 30V，最好為10 25V ;陽極材料選用Ti-Zn合金板、Ti-Mn合金板、Ti-Ni合金板、或石墨板，陰極材料選用Ti-Zn合金板、Ti-Mn合金板、Ti-Ni合金板、石墨板或不銹鋼板；反應器內(nèi)填充占反應器體積5% 50%的催化劑顆粒，催化劑顆粒為活性炭顆粒負載金屬組分，載體粒徑0. 5 2mm，金屬組分包括鈷、銅、鐵、猛、鎮(zhèn)、f凡和欽中的一種或幾種，金屬含量為活性炭質(zhì)量的1% 15*%。本實用新型裝置用于電解催化氧化污水時，廢水由進水管I連續(xù)進入反應器，反應器陰陽極板間所施加為直流電，電壓為5 36V，最好為15 30V ;反應器內(nèi)陽極與陰極均制成板狀或者棒狀，選用ー組陽極板和陰極板，或者多組陽極板和陰極板交替分布，陽極選用Ti-Sn合金板、Ti-Mn合金板、Ti-Ni合金板、或石墨板，陰極選用Ti-Sn合金板、Ti-Mn合金板、Ti-Ni合金板、石墨板或不銹鋼板；筒體內(nèi)填充占筒體體積2% 50%的催化劑顆粒，催化劑顆粒選用顆粒狀的活性炭、載有催化活性金屬的活性炭、分子篩或其中幾種的混合物，載體粒徑0. 3 5mm，催化劑顆粒負載金屬組分包括鈷、銅、鐵、錳、鎳、釩或鈦，金屬含量為活性炭質(zhì)量的1% 15%;同時氣體氧化劑由進氣管[2]進入反應器，與折流板6在共同作用下，使催化劑顆粒7在電極間處于流化狀態(tài)，同時進行電解催化氧化反應，氣體氧化劑選擇空氣、氧氣或含臭氧的氣體；為保證廢水達到有效的氧化處理效果，控制廢水在反應器的液體空速為I. 0 10. Oh—1，最好是2. 0 5. Oh—1，直流電源電流控制在0. I 10A，最好是0. 5 5A。上述具體操作條件可以根據(jù)進水水質(zhì)情況及出水質(zhì)量要求具體確定。本實用新型裝置基于含鹽廢水具有較高電導率的特性，依據(jù)電解、催化氧化、流化反應等技術原理，將電解氧化、催化氧化、流化床三者有機地結合在一體，形成流化床電解催化氧化處理方法和反應裝置。采用本實用新型的方法處理煉油高濃度含鹽污水可采用活性污泥法進ー步進行生化處理，從而可實現(xiàn)達標排放或者回用；通過本反應裝置處理后的石化企業(yè)含鹽高，污染物低的污水，可滿足新的嚴格排放標準控制指標要求。[0012]本裝置可用于石化企業(yè)的高有機物濃度含鹽廢水的預處理，進一歩生化處理可達標排放，還可用于煉化系統(tǒng)低有機物濃度含鹽廢水以及生活污水的深度處理。本設備具有體積小、處理效率高、處理出水無金屬離子二次污染、投資和運行費用較低的優(yōu)點。

圖I是本實用新型一種三維粒子電解催化氧化反應裝置的結構示意圖。圖中I-進水管；2_進氣管；3_裝置基座；4_下法蘭；5_固定螺栓；6_折流板；7_催化劑顆粒；8_電極板或棒；9_可選電極板或棒；10_出水擋板；11-出水ロ ；12_上法蘭；13_固定螺栓；14_上封頭；15_直流穩(wěn)壓電源；16_氣體分布器。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型裝置及使用該裝置的エ藝過程進行具體說明。廢水由進水管I連續(xù)進入反應器內(nèi)，與循環(huán)廢水和催化劑顆粒7混合向上流動，同時啟動直流穩(wěn)壓電源15，使陰陽電極板或棒8以及催化劑顆粒7之間產(chǎn)生電流場，在電解電極的作用下，發(fā)生電解催化氧化反應，此時的催化劑顆粒7即充當三維電解粒子，又起到氧化催化劑的作用。同時在氣體氧化劑和折流板6的共同作用下，廢水和催化劑顆粒7在反應器內(nèi)循環(huán)運動；裝置處理后的出水反應器上部的出水管11排出裝置。本實用新型所提出的電解催化氧化反應裝置中，陽極板和陰極板由電解反應器上部的上法蘭12固定。電解催化氧化反應器中的填充催化劑顆粒7可選用具有一定導電性的顆粒狀材料，如常規(guī)活性炭；金屬組分包括鈷、銅、鐵、錳、鎳、釩或鈦，金屬含量為活性炭質(zhì)量的1% 15%。其制備方法可采用US6797184的描述的方法進行制備；分子篩或其中幾種的混合物。采用本實用新型的電解催化氧化反應裝置和處理方法對石化企業(yè)含鹽廢水進行處理，可使廢水中難生物降解性有機組分得到70%以上的去除，高有機物濃度含鹽廢水進一歩生化處理可達標排放，低有機物濃度含鹽廢水以及生活污水的可直接達標排放或回用。下面通過實施例進ー步說明本實用新型使用效果。實施例I采用本實用新型裝置對國內(nèi)某煉油廠電脫鹽裝置排水、油品罐區(qū)切水ニ種高濃度混合廢水進行達標處理?；旌蠌U水COD 4000 mg/L、硫化物1200 mg/L、石油類120 mg/L、氨氮120 mg/L、pH值11. O。采用本實用新型電解催化氧化ー SBR組合エ藝處理，電解催化氧化反應器為有機玻璃材料制成的槽體，有效容積6し槽體中間分別按設ニ個Ti-Mn合金板和ニ個石墨板，交替分布，并分別接入直流穩(wěn)壓電源的負極和正極上。槽體底部分別開ロ布設ニ個用以充氧的微孔曝氣器和一連續(xù)進水的進水口，并用空壓機供應空氣；槽體側壁上部布設出水ロ，用以連續(xù)排水。槽體內(nèi)充裝ー種載活性鈷金屬的活性炭顆粒，裝填量300g(375mL)。其中活性炭采用10 16目的果殼活性炭，并按照US6797184描述的方法將活性金屬鈷載入活性炭上，金屬鈷含量為活性炭質(zhì)量的5%。SBR反應器為有效容積為12L的有機玻璃制成，采用攪拌和微孔曝氣器充氧曝氣，并用電磁閥、可編程控制器(PLC)程序控制系統(tǒng)控制廢水和空氣的進入。進入電解催化氧化、反應器的廢水流速2L / h、反應器兩端施加電壓15V、電流0.8A、空氣鼓入量160mL / min,溫度為30°C。電解催化氧化反應器出水水質(zhì)為COD 1280 mg/L、硫化物12 mg/L、石油類IOmg/し氨氮64 mg/L、pH值9。電解催化氧化反應器出水又中間槽由泵送入SBR反應器處理，主要控制條件為3周期/日，周期進水時間4h、周期進水流速4L / h、周期鼓風流速200 mL /min、周期沉降時間0. 5h。經(jīng)本實用新型的電解催化氧化ー SBR組合エ藝處理后的主要廢水水質(zhì)為C0D 78 mg/L、硫化物0. 5 mg/L、石油類3 mg/L、氨氮15 mg/L、pH值8. 5 9,滿足直接達標排放的要求。實施例2采用本實用新型裝置對某煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)(已實施煉油污水全部回用作循環(huán)水系統(tǒng)的補充水)排污水進行處理。廢水中的主要污染物COD 130 mg/L,BOD5 30 mg/L、總溶 固 2600 mg/L、石油類〈lmg/L、NH3_N〈5mg/L。采用本實用新型的流化床電解催化氧化反應裝置和處理方法對上述廢水進行實驗室處理試驗。電解催化氧化反應器同實施例I。主要エ藝運行條件進水量4L/h ;提升氣體采用空氣，進氣量25L/h。試驗處理效果通過本實用新型的方法處理后，循環(huán)水系統(tǒng)排污水中的COD降低到40mg/L、B0D5降低到4 mg/L，其它污染組分基本沒有改變。實施例3采用本實用新型的處理裝置對生活污水進行深度處理，生活污水經(jīng)過沉降和生化處理后，COD接近100 mg/L，采用同實施例I相同結構的反應器，其中載體選用常規(guī)活性炭顆粒，粒徑1mm，連續(xù)進行實驗處理，進水量4L/h，水力停留時間I. 5h。試驗處理效果出水COD 降至 45 mg/L o
權利要求1.一種三維粒子電解催化氧化污水處理裝置，其特征在于包括筒體、上封頭和裝置基座，筒體內(nèi)下部設置進水管和氣體分布器，筒體上部設置出水管，筒體內(nèi)部設置電解陰極和電解陽扱，電解陰極和電解陽極與直流電源以電路方式連通，電解陰極和電解陽極周圍設置催化劑，在筒體上部設置出水擋板，出水擋板下端高度低于出水管。
2.按照權利要求I所述的裝置，其特征在于筒體上部通過法蘭與上封頭固定連接；筒體底部通過法蘭與裝置基座固定。
3.按照權利要求I所述的裝置，其特征在于電解陽極和電解陰極為板式結構或棒狀結構；電解陽極和電解陰極設置ー組或若干組。
4.按照權利要求I所述的裝置，其特征在于在裝置底部設置傾斜的折流板。
5.按照權利要求I所述的裝置，其特征在于直流電源的電壓為5 30V。
6.按照權利要求I所述的裝置，其特征在于直流電源的電壓為10 25V。
7.按照權利要求I所述的裝置，其特征在于陽極材料選用Ti-Zn合金板、Ti-Mn合金板、Ti-Ni合金板、或石墨板，陰極材料選用Ti-Zn合金板、Ti-Mn合金板、Ti-Ni合金板、石墨板或不銹鋼板。
8.按照權利要求I所述的裝置，其特征在于筒體內(nèi)填充占筒體體積5% 50%的催化劑顆粒。
9.按照權利要求I所述的裝置，其特征在于直流電源電流控制在0.I 10A。
專利摘要本實用新型涉及一種三維粒子電解催化氧化污水處理裝置，本實用新型裝置包括筒體、上封頭和裝置基座，筒體內(nèi)下部設置進水管和氣體分布器，筒體上部設置出水管，筒體內(nèi)部設置電解陰極和電解陽極，電解陰極和電解陽極與直流電源以電路方式連通，電解陰極和電解陽極周圍設置催化劑，在筒體上部設置出水擋板，出水擋板下端高度低于出水管。本裝置可用于煉化系統(tǒng)的含鹽廢水的處理以及生活污水的深度處理。本設備具有體積小、處理效率高、投資和運行費用較低的優(yōu)點。
文檔編號C02F1/461GK202400887SQ20112044218
公開日2012年8月29日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權日2011年11月10日
發(fā)明者張蕾, 朱衛(wèi), 郭宏山, 陳中濤 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院