申请日2001.12.31
公开(公告)日2004.12.22
IPC分类号C02F1/46
摘要
本发明提供一种工业废水处理途径，即一种用电-多相催化反应处理油田废水的方法，在外加电场存在的条件下，使油田废水中有机污染物在催化剂表面催化氧化，其中所述催化剂由活性组分和载体组成，以Fe、Co、Ni、Mn、Cu、Ti、W或Pb中一种或几种的氧化物为活性组分担载在SiO2、Al2O3、沸石分子筛或活性炭载体上，其中金属组分的重量百分含量为1～10%，其电场中电极间直流电压为12～14V，电流密度为125mA～600mA/平方分米;其中所述催化剂中可添加稀土金属中一种或几种的氧化物作为助剂，该催化剂采用浸渍、烘干、焙烧制成;可有效处理油田开采过程中产生的含油废水以及二硝基苯酚废水，化肥厂废水，切削液废水等;中试结果表明，该技术处理油田废水可直接达标排放，运行费用低廉。
権利要求書
1.一种用电—多相催化反应处理油田废水的方法，其特征在于：在 外加电场存在的条件下，使油田废水中有机污染物在催化剂表面催化氧 化，其中所述催化剂由活性组分和载体组成，以Fe、Co、Ni、Mn、Cu、 Ti、W或Pb中一种或几种的氧化物为活性组分担载在SiO2、Al2O3、沸石 分子筛或活性炭载体上，其中金属组分的重量百分含量为1～10%，其电场 中电极间直流电压为12～14V，电流密度为每平方分米125mA～600mA; 电极宽度为反应器宽度的32～56%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中所述催化剂中可 添加稀土金属中一种或几种的氧化物作为助剂，重量百分含量为金属组份 总重量的1/6～1/5。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述催化剂中金 属组分的重量百分含量为1～5%。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：其中所述催化剂 可采用浸渍法制备，用含有金属离子的可溶性氯化物或硝酸盐水溶液，浸 渍载体后，静置，烘干，再于300～450℃下进行焙烧2～4小时，即可得到 成品催化剂。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：其中所述催化剂中可 溶性氯化物或硝酸盐水溶液浓度为0.12～2.0mol/l，溶液与载体体积比为 0.8～1.5∶1。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：其中所述催化剂静置是 指于25～30℃条件下置放10～24小时，烘干是在110～130℃温度范围内进行。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：其中所述催化剂在以活 性炭为载体时，焙烧是在氮气保护下进行。
说明书
一种用电-多相催化反应处理油田废水的方法及专用装置
技术领域
本发明涉及工业废水处理，具体地说是一种用电-多相催化反应处理 油田废水的方法及专用装置。
背景技术
石油开采废水(油田开采过程中产生含油废水)主要来自钻井、采油、 洗井、井下作业等不同的工段，这些工段排出的废水中含有石油类、CODCr、 挥发酚、硫化物、SS等污染物。这些油田废水属难降解有机废水，难以用 生化等常用的方法进行治理;生物降解是最常用的处理废水的过程，但是 如二硝基苯酚废水，化肥厂废水，切削液废水等工业废水难以用生物降解 的方法进行处理，必须采用新的技术，新的工艺加以处理。
电催化氧化主要利用在电解处理过程中产生的大量·OH自由基，使 有机污染物得到降解(宋卫锋等，水处理技术，27(2001.2)90-92)。而 电一多相催化氧化(谢茂松等，大连铁道学院学报，19(1998.2)35-37) 与电催化氧化不同，外加电压和流经反应器的电流大小在一定的量值范围 内对治理废水的效果没有明显的影响;谢茂松等人早期曾提出过一种电— 多相催化反应过程(ZL.92106153.6)，该技术是把化学催化与电催化过程 结合到一起，利用催化剂活性组分和电激活的共同作用，使反应分子活化， 可在较温和反应条件下进行单用催化剂不能发生的反应。利用这种技术可 以处理啤酒厂的废水(ZL.92106153.6)、化肥厂废水(ZL.00122912)等， 并建成了处理化肥废水的工业化装置，处理量为200吨/小时，通过了省市 两级环保部门验收。至今运行已两年多，经处理过的废水可以回用，节省 了大量的工业用水;电-多相催化氧化是在常温常压下，在电场与催化剂的 协同作用下，使大分子有机物转化为小分子或CO2和水，减少有害物质的 含量，从而达到废水的排放标准。
电-多相催化氧化和其它的水处理技术相比，有许多优点：如反应条 件温和，常温常压下进行;对水质没有特殊的要求;运行费用低;所需的 设备简单，占地面积小，操作简便;不产生二次污染;特别适合处理一些 中等浓度难降解的废水，对某些浓度不高、但毒性大、不适合生化处理的 废水，也能收到好的效果。
在用电-多相催化反应处理含有机物工业废水过程中，有机物降解实 际上是有机物被催化氧化而分解;其反应过程是，一方面于外加电场的激 活下，可在水溶液中引发产生以·OH为主的自由基，由于生成的·OH自 由基具有很强的氧化性和对有机物反应的无选择性，使得生物难降解的有 机物在常温常压下的催化氧化成为可能;另一方面，被处理的有机物可在 催化剂表面被选择地进行催化氧化;因此，电-多相催化技术需在电场及催 化剂的协同作用下实现有机物的降解，选择适当含活性组分的催化剂和电 场条件就可高效率地进行催化氧化分解有机物的反应。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适当的活性组分的催化剂和电场条件的用 电-多相催化反应处理油田废水的方法及专用装置。
为实现上述目的，本发明技术方案为：在外加电场存在的条件下，使 油田废水中有机污染物在催化剂表面催化氧化，其中所述催化剂由活性组 分和载体组成，以Fe、Co、Ni、Mn、Cu、Ti、W或Pb中一种或几种的 氧化物为活性组分担载在SiO2、Al2O3、沸石分子筛或活性炭载体上，其 中金属组分的重量百分含量为1～10%，余量为载体，其电场中电极间直流 电压为12～14V，电流密度为每平方分米125mA～600mA;
其中：所述催化剂中可添加稀土金属中一种或几种的氧化物作为助 剂，重量百分含量为金属组份总重量的1/6～1/5;所述催化剂中金属组分的 重量百分含量最好为1～5%;
所述催化剂可采用浸渍法制备，用含有金属离子的可溶性氯化物或硝 酸盐水溶液，浸渍载体后，静置，烘干，再于300～450℃下进行焙烧2～4 小时，即可得成品;
所述催化剂制备中的可溶性氯化物或硝酸盐水溶液浓度为 0.12～2.0mol/l，溶液与载体体积比为0.8～1.5∶1;所述催化剂静置是指于 25～30℃条件下置放10～24小时，烘干是在110～130℃温度范围内进行;所 述催化剂在以活性炭为载体时，焙烧是在氮气保护下进行;
所述催化剂制备方法的专用装置为槽式结构反应器，主要由槽体、顶 盖、电极、催化剂组成，反应器采用PVC为材质，在其下部的侧壁上设 有进水管，在其上部的侧壁上设有出水管，在其底部设有曝气管，另装有 分布板于曝气管上方，在分布板上放置一对或多对带菱形网眼的平行钛电 极，面积视反应器容积而定，为电极所包容体积为反应器体积的32～56%， 催化剂填充在电极周围。
本发明具有如下优点：
1.本发明方法可有效处理油田开采过程中产生含油废水、二硝基苯酚 废水、化肥厂废水及切削液废水等工业废水;中试结果表明，该技术处理 油田废水可直接达到排放标准，特别是使难以生化的含油废水，达到国家 一级排放标准，与现有技术中处理CODCr只能降到200mg/L方法相比， 本发明CODCr能降到92mg/L。
2.本发明方法操作简便，反应条件温和，在常温常压下进行，特别适 合处理一些中等浓度难降解废水，运行费用低廉，设备简单，无二次污染 产生。
3.本发明方法采用PVC为材质的槽式结构反应器，在反应器中放置 一对或多对带菱形网眼的平行钛电极，电极所包容体积为反应器体积的 32～56%，处理效果可达最高。