申请日2017.01.05
公开(公告)日2017.04.26
IPC分类号C02F1/58; B01J8/08; B01J31/36; C02F101/10; C02F101/34
摘要
本发明公开了一种催化废水中过氧化物分解的循环处理系统及方法，该系统包括S形管道反应器，管道反应器上设有废水进水口、催化剂进料口以及处理液出口，其中，处理液出口与固液分离设备连接，固液分离设备的顶部和底部分别设有废水出水口和催化剂出口，催化剂出口的催化剂经回流泵抽吸至废水进水口，形成循环。本发明的循环处理系统结构简单，在常温常压下即可实现对含过氧化物的废水的循环催化处理，减少了额外的能源消耗。
权利要求书
1.一种催化废水中过氧化物分解的循环处理系统，其特征在于，该系统包括S形管道反应器，管道反应器上设有废水进水口、催化剂进料口以及处理液出口，其中，废水进水口和处理液出口分别与管道反应器的两端相连，所述处理液出口与固液分离设备连接，固液分离设备的顶部和底部分别设有废水出水口和催化剂出口，催化剂出口与废水进水口之间通过管路连接且该段管路上设置回流泵，催化剂出口的催化剂经回流泵抽吸至废水进水口，形成循环。
2.根据权利要求1所述的循环处理系统，其特征在于，废水进水口处设有压力表，控制管道内水压在0.1～0.3MPa范围内。
3.根据权利要求1所述的循环处理系统，其特征在于，催化剂出口与回流泵之间通过循环回流管道连通，循环回流管道的末端设有放空口。
4.根据权利要求1所述的循环处理系统，其特征在于，所述废水出水口位于固液分离设备顶部的轴线上，固液分离设备顶部的边缘位置设有反冲洗口。
5.一种权利要求1～4中任一项所述的系统对应的一种催化废水中过氧化物分解的循环处理方法，其特征在于，具体步骤是：待处理的废水经废水进水口流入S形管道反应器，通过催化剂进料口加入催化剂，废水中的过氧化物在催化剂的作用下分解，得处理液，处理液进入固液分离设备，处理后的废水从顶部的废水出水口流出，剩余的催化剂下沉到底部的催化剂出口，然后在回流泵的作用下被抽吸至废水进水口，继续与连续流入的废水混合，形成循环，实现对废水的连续催化处理。
6.根据权利要求5所述的循环处理方法，其特征在于，所述过氧化物为过氧乙酸或过氧化氢。
7.根据权利要求5所述的循环处理方法，其特征在于，废水在整个系统中的停留时间为4～10分钟。
8.根据权利要求5所述的循环处理方法，其特征在于，催化剂的填充量为0.3～0.6。
9.根据权利要求5所述的循环处理方法，其特征在于，所述催化剂包括主催化剂和助催化剂两部分，两者质量比为100：0.8～1，其中，主催化剂是由以下重量份的组分混合得到的：二氧化锰2～4份，四氧化三铁1～2份，五氧化二钒1～2份，四氧化三钴1～2份，三氧化二铬0.5～1份，氢氧化钙0.5～1份;助催化剂为质量比3：1的丙酮酸和氧化铝。
10.根据权利要求9所述的循环处理方法，其特征在于，所述催化剂是通过以下方法制备得到的：将配方量的二氧化锰、四氧化三铁、五氧化二钒、四氧化三钴、三氧化二铬、氢氧化钙和氧化铝混合均匀，研磨，得混合粉末;将丙酮酸溶于30～50倍重量份的乙醇中，然后加入前述的混合粉末，搅拌混合均匀，除去乙醇，即得。
说明书
一种催化废水中过氧化物分解的循环处理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理系统，具体涉及一种催化废水中过氧化物分解的循环处理系统及方法，属于环境工程废水预处理技术领域。
背景技术
随着科技进步和人民生活水平的提高，过氧化物尤其是有机过氧化物的用途越来越广泛。过氧化物中含有“—O—O—”结构，具有强烈的氧化作用，具有热分解、催化分解和酸碱分解的性质，过氧化物可用作自由基聚合引发剂，不饱和聚酯的固化引发剂，高分子交联剂，高分子降解制备特种高分子，以及高分子接枝引发剂等。由过氧化物制成的有机合成氧化剂、杀菌剂、漂白剂被广泛应用于三大合成材料和功能高分子材料加工工业、合成树脂、合成橡胶等工业，以及清凉饮料生产企业和半导体制造厂中。由于过氧化物能分解放出活性氧，对常规的有机物，如氨基酸、蛋白质以及一些有色有机物等，具有良好的氧化能力，一些活性氧基团甚至能直接进入细菌细胞内部直接氧化分解遗传物质。
有机过氧化物具有良好的杀菌和漂白效果，因此含有过氧化物的废水将直接影响其生化处理系统的正常运行。如过氧乙酸对大部分细菌，包括芽胞真菌、酵母菌和病菌等，具有高效、快速的杀菌作用，可作为杀菌剂用于传染病消毒、饮用水消毒和食品消毒等。使用中常配成0.2～0.4%的水溶液，广泛用于医疗器械和食品工业的消毒;此外，过氧乙酸还用作纺织品、纸张、油脂、石蜡和淀粉的漂白剂;过氧化苯甲酰在工业上也常用于漂白剂、脱色剂、杀菌剂、清洗剂;过氧化丁二酸及过氧化甲乙酮也是重要的杀菌剂，而且还是重柴油添加剂;过碳酰胺是一种新型的无磷洗涤助剂，具有良好的漂白、杀菌和去污功能，在国外已广泛用于洗涤行业。
由于过氧化物用途的广泛性，企业在产品生产的过程中会排放大量的含有过氧化物的废水，含有这些过氧化物的废水如果未经处理直接排放出去，会造成环境的极大污染，若把它们和一般污水混合进行生物处理，则过氧化物会杀死微生物、降低生物处理的效果，甚至造成整个生化系统的崩溃。因此，在生化处理前必须对其进行有效的催化分解，降低废水对活性污泥系统的抑制作用，以满足后续生化处理要求。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种催化废水中过氧化物分解的循环处理系统。
本发明还提供了上述系统对应的一种催化废水中过氧化物分解的循环处理方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种催化废水中过氧化物分解的循环处理系统，该系统包括S形管道反应器，管道反应器上设有废水进水口、催化剂进料口以及处理液出口，其中，废水进水口和处理液出口分别与管道反应器的两端相连，所述处理液出口与固液分离设备连接，固液分离设备的顶部和底部分别设有废水出水口和催化剂出口，催化剂出口与废水进水口之间通过管路连接且该段管路上设置回流泵，催化剂出口的催化剂经回流泵抽吸至废水进水口，形成循环。
优选的，所述催化剂进料口位于管道反应器的顶部，其通过带管堵的法兰与管道反应器连接。
优选的，所述废水出水口与后续的废水处理单元连接。
优选的，废水进水口处设有压力表，控制管道内水压在0.1～0.3MPa范围内。
优选的，所述管道反应器包含的列管数为10～18根。
优选的，催化剂出口与回流泵之间通过循环回流管道连通，循环回流管道的末端设有放空口，用于系统内固、液体的排空需求。
优选的，所述废水出水口位于固液分离设备顶部的轴线上，固液分离设备顶部的边缘位置设有反冲洗口，用于整个系统的反冲洗。
优选的，所述废水进水口与废水提升泵连接。
优选的，所述回流泵为抽砂泵。
优选的，所述管道反应器设置于外框架上。
优选的，该系统中各个部件的材质为耐腐蚀不锈钢。
上述系统对应的一种催化废水中过氧化物分解的循环处理方法，具体步骤是：待处理的废水经废水进水口流入S形管道反应器，通过催化剂进料口加入催化剂，废水中的过氧化物在催化剂的作用下分解，得处理液，处理液进入固液分离设备，处理后的废水从顶部的废水出水口流出，剩余的催化剂下沉到底部的催化剂出口，然后在回流泵的作用下被抽吸至废水进水口，继续与连续流入的废水混合，形成循环，实现对废水的连续催化处理。
优选的，所述过氧化物为过氧乙酸或过氧化氢。
优选的，处理后的废水进入后续的废水处理单元进行后续处理。
优选的，循环处理过程中系统内温度为20～40℃。
优选的，废水在整个系统中的停留时间为4～10分钟。
优选的，管道反应器内的水压控制在0.1～0.3MPa。
优选的，催化剂的填充量为0.3～0.6。
优选的，所述催化剂包括主催化剂和助催化剂两部分，两者质量比为100：0.8～1，其中，主催化剂是由以下重量份的组分混合得到的：二氧化锰2～4份，四氧化三铁1～2份，五氧化二钒1～2份，四氧化三钴1～2份，三氧化二铬0.5～1份，氢氧化钙0.5～1份;助催化剂为质量比3：1的丙酮酸和氧化铝。
进一步优选的，所述催化剂中固体物料的平均粒径为0.5～2μm。
进一步优选的，所述催化剂是通过以下方法制备得到的：将配方量的二氧化锰、四氧化三铁、五氧化二钒、四氧化三钴、三氧化二铬、氢氧化钙和氧化铝混合均匀，研磨，得混合粉末;将丙酮酸溶于30～50倍重量份的乙醇中，然后加入前述的混合粉末，搅拌混合均匀，除去乙醇，即得。
更进一步优选的，乙醇是通过旋蒸除去。
优选的，系统内催化剂消耗减少至影响催化效果时，从催化剂进料口补充新的催化剂。
本发明的有益效果：
本发明的循环处理系统结构简单，在常温常压下即可实现对含过氧化物的废水的循环催化处理，减少了额外的能源消耗。具体优点如下：
1、本发明的系统主体为S形管道反应器，废水中的过氧化物在管道内与催化剂发生反应，从而被分解去除。管道弯曲设置，具有流道长、废水与催化剂充分接触反应、催化分解彻底等特点。
2、经催化分解后所得的处理液进入固液分离设备，可以实现催化剂与废水的分离，顶部排出处理后的废水，底部排出剩余的催化剂，这些催化剂可以在回流泵的作用下被抽吸至废水进水口，从而继续与连续流入的废水混合，形成循环，实现对废水的连续催化处理。
3、本发明循环连续催化，催化效率高，随着反应时间的推移，系统内催化剂消耗减少至影响催化效果时，可以非常方便的从催化剂进料口补充新的催化剂。
4、本发明还设置了反冲洗口和放空口，可以用于整个系统的日常清洗和维护。
5、本发明采用一体化结构设计，占地面积小，集约化程度高。
6、根据所需处理的废水水量，可以设计相应尺寸的循环处理系统，具有较广的应用范围。