申请日1989.08.08
公开(公告)日1990.03.07
IPC分类号C02F1/04
摘要
本发明提出了一种处理含非挥发性污染物和可化学氧化的有机和无机污染物的废水的方法。本方法把浓缩非挥发性化合物的高效蒸发与转化挥发性有机和无机污染物的催化氧化反应结合起来。按照本发明的方法处理废水，可以得到一种冷凝产品，这种产品符合蒸馏水的纯度要求，基本上不含矿物质和有机物。
権利要求書
1、一种处理被可化学氧化的挥发性污染物和非挥发性污染物所污染了的废水的方法，其特征在于下列步骤：
(a)用蒸发法连续浓缩一种废水物流，得到浓缩的非挥发性污染物的第一物流和基本上不含溶解的固体的第二富水蒸汽相物流，此第二物流含可化学氧化的化合物和水蒸汽;
(b)在气相状态和水蒸汽存在下，催化氧化该第二物流，基本上所有可化学氧化的化合物都被转化了，生成一种基本上含水蒸汽和不凝气体的气态反应产物。
2、依权利要求1的方法，其特征在于，每升废水物流至少含10000毫克的总溶解的固体物。
3、依权利要求1的方法，其特征在于，蒸发是在温度自约100℃至约150℃，压力自约大气压至约446KPa(绝对)下进行的。
4、依权利要求3的方法，其中的蒸发是用强制循环蒸发器而进行的。
5、依权利要求1的方法，其特征在于，第一物流含约20至约70%(重)的总溶解固体物。
6、依权利要求1的方法，其特征在于，该第二物流与一种含氧物流相混合。
7、依权利要求1的方法，其特征在于，该第二物流在气相氧化条件下与一种固体催化剂相接触。
8、依权利要求7的方法，其特征在于，氧化条件包括反应温度自约371℃至约677℃、气体空速自约5至100秒-1、压力自约大气压至约446KPa(绝对)。
9、依权利要求7的方法，其特征在于，该固体催化剂含至少载有一种金属氧化物的无机氧化物载体。
10、依权利要求9的方法，其特征在于，该金属氧化物是由非贵金属制成。
11、依权利要求10的方法，其特征在于，该金属氧化物含铬、而该无机载体含氧化铝。
12、依权利要求1的方法，其特征在于，蒸发废水物流所需的一部分能量是由冷凝气态反应产物而提供的。
13、依权利要求1的方法，其特征在于，该第二物流被压缩以增加其热值。
14、依权利要求1的方法，其特征在于，该气态反应产物被压缩以增加其热值。
15、一种转化可化学氧化的挥发性污染物的催化氧化方法，其特征在于下列步骤：
(a)将一种气相物流与一种含氧物流混合起来，该气相物流基本上不含溶解的固体而含可化学氧化的污染物和水蒸汽;
(b)在和一种固体氧化催化剂接触之前，将步骤(a)的混合物至少加热到204℃;
(c)在水蒸汽存在和气相氧化的条件下，将已加热的混合物与一种氧化催化剂相接触，将基本上所有可化学氧化的化合物都转化成含水蒸汽及不凝气体的气态反应产物。
16、依权利要求15的方法，其特征在于，该固体氧化催化剂含载于一种氧化铝载体的氧化铬。
17、依权利要求16的方法，其特征在于，气相氧化条件包括反应温度自约371℃至约677℃、反应器压力自约常压至约446KPa(绝对)、气体空速自约5至100秒-1。
18、依权利要求16的方法，其特征在于，该含氧物流是空气、富氧空气或氧气。
说明书
本发明涉及已污染废水的处理和净化。处理已污染的废水已成为国家环境保护的首要问题。这是因为产生废水的来源很广泛，如废渣填埋、科学研究、工业生产、动力装置、政府机构和很多化学、制药、生物、电镀和照像等过程。
更具体地说，本发明涉及一种浓缩废水中污染物并催化氧化挥发性污染物的新方法。此外，本发明能提供一种有用的冷凝产物。本发明公开的新方法把高效蒸发和气相催化氧化结合起来。本方法还能回收一种基本上不含矿物质和有机物的蒸馏级纯度的水，因而可以安全地把这种水排放入河流或再用于工业过程中。
处理已污染的废水是技术上众所周知的。处理方法通常涉及用空气汽提并用活性炭床层捕集挥发的有机物。某些应重点注意的污染物未被或未完全被活性炭床层捕集。也可以采用深井注入技术或高温焚烧的方法来处理已污染的废水物流。
采用蒸发法来消除污染也是已知的技术。特别推荐竖管下流液膜蒸发并将蒸汽再压缩的方法，它可以有效地浓缩含高浓度总溶解固体物的废水。美国机械工程师学会1976年出版，著者J.H.Anderson，标题为“用于浓缩冷却塔排水的RCC盐水浓缩器的发展史”一文中已叙述了这种蒸发器的应用。
氧化溶于废水物流中的有机化合物也是已知的技术。液相和气 相氧化法都是已知的。例如，，美国专利第4021500号(Rogers)公开了用于催化脱除溶解烃类的改进的氧化脱水方法。含烃的液态水物流与空气/蒸汽物流相混合，与一种固体催化剂相接触，产生一种含水蒸汽，一氧化碳和二氧化碳的流出物。
美国专利第4699720号(Harada等)提出了一种处理废水的方法。此法是使含悬浮固体物、氨和可化学氧化的物质的物流进行液相催化氧化反应。氧化反应后，用反渗透法分离出悬浮或溶解的固体物。同样地，美国专利第4632766号(Firnhaber等)公开了一种将含水的浓缩的“粘泥”(“Slime”)在空气或氧气存在下，进行非催化的多段氧化而处理废水的方法。美国专利第4294706号(Kakihara等)公开了另一种用液相催化氧化来处理废水的方法。该文建议在处理之前去除去悬浮的固体物(第3栏，12-15行)。
在技术上也曾实践过：从废物流中萃取出挥发性的污染物、再将其催化破坏的方法。例如美国专利第3127243号(Konikoff)提出了一种将人类的废料进行非连续真空蒸馏，得到的挥发性物料再送入装有贵金属催化剂的高温催化反应器中的方法。反应产物冷凝后可得到饮用水。同样地，美国专利第3487016号(Zeff)提出用含锰或铅的催化剂和含氧气体在液相或气相下，氧化有机物或无机物的方法。氧化是在低温和常压或更低的压力下进行的。美国专利第3804756号(Callahan等)指出可将挥发性的杂质用水蒸汽自废水中汽提出来，再用一系列的催化剂，其中以氧化铜最好，进行化学氧化。
自工业/商业废气中除去挥发性有机化合物(VOC)也是已知的技术。用催化焚烧器破坏VOC。最近一篇刊于“环境的进展”，卷6，第3期，1987年8月，作者为B.H.Tichenor及M.A.Palazzol，标题为“用催化焚烧法破坏挥发性的有机化合物”一文中报导了各种不同设计的催化焚烧器的试验结果。试验是把有机化合物蒸发至干净的空气流中，再将此物流通过一种单片式地装载的贵金属催化剂。美国专利第4330513号(Hunter等)公开了催化焚烧有害的工业烟气的方法。这篇文献介绍了含烃类的烟气和废气与非贵金属固体催化剂的流化床相接触的技术。此外，一系列美国专利(第3823088、3992295、3997440、4062772、4072608和4268399号)公开了含少量溶解的有机物的水在液相或气相下与加入助催化剂的铝酸锌催化剂相接触，而被净化的报导。
虽然人们知道技术上有此需要，而且在一直尝试处理已污染的废水和已污染的气体物流，但是并未解决有效地处理一种既含溶解的固体或不挥发的污染物，又含挥发性可化学氧化的污染物的废水物流的技术问题。本发明提供了一种新的浓缩溶解的固体或非挥发性污染物并将可氧化的污染物进行化学氧化的连续处理方法。此外，本发明提供了一种在气相状态和水蒸汽存在下，进行催化氧化的方法。
本发明的目的在于提供一种处理废水物流的新方法。更准确地说，本发明提供了一种将废水中可化学氧化的挥发性污染物转化成惰性无机气体的方法。本法还能生产一种有用的不含矿物质和有机物、符合蒸馏水质量的冷凝产物。
本发明的目的是提供一种解决通常与处理已污染的废水物流有关的环保问题的方法。
本发明的另一个目的是提供一种专门用于处理含有害的有机物和无机物的高矿物质含量的废水的方法。如采用传统的方法来处理这种废水，则由于矿物质含量太高而不能排入接受地表新鲜水的水道中去。
本发明的又一个目的是提供一种处理废水的方法，因而不必采用昂贵的焚烧已污染的含水物流的办法。
本发明的再一个目的是提供一种对环境安全且费用低、可以代替深井处置已污染的废水的办法。
本发明的主要实施方案的目的在于提供一种对已被可化学氧化的挥发性污染物和非挥发性污染物污染的废水进行处理的方法，它包括以下步骤：
(a)用蒸发法连续浓缩一种废水物流，得到浓缩的非挥发性污染物的第一物流和基本上不含溶解的固体的第二富水汽相物流，此第二物流含可化学氧化的化合物和水蒸汽;
(b)在气相状态和水蒸汽存在下，催化氧化该第二物流，几乎所有可化学氧化的化合物都被转化了，生成一种基本上含水蒸汽和不凝气体的气态反应产物。
本发明的另一实施方案提供了一种转化可化学氧化的挥发性污染物的催化氧化方法，它包括以下步骤：
(a)将一种气相物流和一种含氧物流混合起来，该气相物流基本上不含溶解的固体而含可化学氧化的污染物和水蒸汽;
(b)在和一种固体氧化催化剂相接触之前，将步骤(a)的混合物至少加热到大约204℃;
(c)在水蒸汽存在和气相氧化的条件下，将已加热的混合物与一种氧化催化剂相接触，将几乎所有可化学氧化的化合物都转化成含水蒸汽及不凝气体的气态反应产物。