專利名稱：催化氧化裝置及石化煉油堿渣廢水的處理系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種廢水處理裝置，具體涉及催化氧化裝置；本實用新型還涉及 包括這種催化氧化裝置的石化煉油堿渣廢水的處理系統。
背景技術：
煉油石化廠排放的堿渣廢液中，含有大量的硫化物、酚和環烷酸等，這些物質的 C0Dtt特別高，且難以生化，如不妥善處理，直接排放到全廠污水系統，會給污水處理廠生化 系統帶來很大沖擊，導致最終出水C0D&值無法達標。 目前，石化煉油堿渣廢水處理方法主要有焚燒法、膜分離法、生化法和氧化還原 法，這幾種處理方法對石化煉油堿渣廢水的處理有一定的處理效果，但也存在諸多弊病。 焚燒技術在含鹽量較低、超高濃度有機廢水(C0D > 20萬rag/L)的處理上有較大 的優勢。焚燒法雖然對各種高濃度廢水都可以很好地處理，但投資及運行成本均較高，一般 只適用于水量較小、濃度極高的廢水處理項目。另一方面，焚燒法還會對大氣產生二次污 染。 膜分離法通過半透膜對廢水進行過濾分離，從而將水與污染物分離。膜分離法最 大的問題是廢水分離過程中仍存在一定量的濃縮液，一般為處理水量的5_15%，這部分濃 液的處理又會產生一個新的難題。另外，膜分離法對氨氮等小分子污染物的去除效果較差， 不能解決廢水主要污染指標一氨氮污染的問題。 生化處理具有處理量大，處理成本低，技術難度低的優點，廣泛應用于污水處理。 但是對含有對微生物生長有抑制作用的有機溶劑和有毒成分的廢水，處理效果較差，對于 難生化降解的石化煉油堿渣廢水的處理，其污染物的進水濃度受到極大的限制，必須進行 稀釋等預處理，且處理效果也較差。 氧化還原法分為濕式氧化法(WA0)、催化濕式氧化法(CW0)和超臨界濕式氧化法 (SWAO)、超臨界催化濕式氧化法(SCW0)。此類方法的主要原理是在高溫、高壓下，利用氧 化劑(及催化劑)的作用，將廢水中的有機物氧化成為二氧化碳和水，將含氮化合物分解為 氮氣，從而達到去除污染物的目的。與常規方法比較，具有使用范圍廣，氧化速度快，處理效 率高，除臭、脫色效果好，極少有二次污染，并且可回收能量的特點，但高溫、高壓的運行條 件所帶來的高投資和高運行費用限制了該技術的推廣應用。 在此回顧下氧化還原法的發展歷史。傳統的化學氧化法是在廢水中加入氧化劑來 氧化水中的有機物。但是僅靠氧化劑的氧化能力往往不能達到理想的氧化效果，所以使用 一些輔助手段(如利用高溫高壓的條件)提高氧化效率，1958年F. J. Zimmerma皿提出的濕 式氧化技術(Wet Air0xidation，WA0)是以空氣或純氧作氧化劑在高溫(150 350°C )高 壓(0.5 28MPa)條件下，將廢水中的有機物氧化分解為小分子有機物或C02和H20。上世 紀70年代WAO技術已成功應用于高濃度有毒有害工業廢水的處理之中。 但是(WAO)不能算嚴格意義上的催化氧化技術，而且研究發現(WAO)在處理某些 廢水中還會產生毒性更大的中間產物，所以后來一些專家在傳統的濕式氧化基礎上采取了一系列改進措施。為降低反應溫度和壓力，同時提高處理效果，出現了使用高效、穩定的催 化劑和催化濕式氧化法(Catalytic Wet Air Oxidation, CWA0)和加入更強的氧化劑(過 氧化物)的濕式過氧化物氧化法(Wet Peroxide Oxidation, WP0)。為徹底去除一些WAO難 以去除的有機物，還出現了將廢液溫度升至水的臨界溫度以上，利用超臨界水的良好特性 來加速反應進程的超臨界水氧化法(Supercritical Water 0xidatiom， SCW0)。但是高溫 高壓的運行條件一直是催化氧化不能推廣的主要原因。
實用新型內容本實用新型的目的的第一方面在于提供一種催化氧化裝置，這種催化氧化裝置可
以在常溫常壓下將石化煉油堿渣廢水中的生物難降解或生物不能降解的有機物氧化分解 成簡單的可生物降解的有機物，以解決現有石化煉油堿渣廢水處理采用的催化氧化裝置須 在高溫高壓下運行的問題。 本實用新型通過以下技術方案來解決上述技術問題。 催化氧化裝置，包括 反應池； 向所述反應池通入壓縮空氣的曝氣裝置，所述曝氣裝置包括空氣供給裝置和曝氣 管，所述曝氣管連接所述空氣供給裝置，所述曝氣裝置的曝氣管設置在所述反應池中； 若干塊鈦電極板，所述鈦電極板分為正極鈦電極板、負極鈦電極板，所述正極鈦電 極板和所述負極鈦電極板交替排列，所述鈦電極板豎直設置在所述反應池中； 固體催化劑，所述固體催化劑填充在所述鈦電極板之間； 循環泵，所述循環泵的進水口與所述反應池的出水口通過第一循環管道連接，所
述第一循環管道上設置有第一循環管道控制閥，所述循環泵的出水口與所述反應池的循環
液進口通過第二循環管道連接，所述第二循環管道上設置有第二循環管道控制閥。 所述空氣供給裝置是空壓機。 所述曝氣管設置在所述反應池的池底。 本實用新型的催化氧化裝置可以在常溫常壓下運行，可以無選擇地把高濃度難降 解的有機污染物特別是酚及環烷酸等開環斷鏈，氧化成簡單的有機物、C02和H^，不會產生 二次污染。石化煉油堿渣廢水的催化氧化裝置通過采用鈦電極板及固體復合催化劑(固體 復合催化劑是把活性炭放在含硝酸銀或硫酸銅等溶液中浸泡，取出后晾干，再進行焙燒而 成)，能快速產生大量羥基自由基(*0H)及活性氧等各種自由基，，OH極高的氧化電極電 位，容易進攻有機物分子的高電子云密度點。自由基十分活潑，與不能或很難被生物降解 的有機污染物都可以發生快速的鏈式反應，無選擇地把高濃度難降解的有機污染物開環斷 鏈，氧化成簡單的有機物、C02和H^，從而把廢水中不能或難生物降解的有機物變得易被生 物降解，實現了降解廢水中難生物降解的有機物的目的，為生化處理出水C0Dtt達標排放提 供了可靠的技術保證。 本實用新型的目的的第二方面在于提出一種石化煉油堿渣廢水的處理系統，該石 化煉油堿渣廢水的處理系統利用了上述催化氧化裝置，解決了使用現在的催化氧化裝置需 要在高溫、高壓的條件下運行的問題，并且解決了出水達不到國家一級排放標準的問題。 石化煉油堿渣廢水的處理系統，包括[0023] 調節池； 廢水提升泵，所述廢水提升泵的進水口與所述調節池通過第一管道連接； 混凝沉淀池，所述混凝沉淀池與所述廢水提升泵的出水口通過第二管道連接； 向所述混凝沉淀池中添加混凝劑的混凝劑添加裝置； 向所述混凝沉淀池中添加助凝劑的助凝劑添加裝置； 廢水輸送泵，所述廢水輸送泵的進水口與所述混凝沉淀池通過第三管道連接； 催化氧化裝置組，所述催化氧化裝置組由合適級數的上述催化氧化裝置組成，第 一級催化氧化裝置與所述廢水輸送泵的出水口通過第四管道連接，所述第四管道上設置有 第四管道控制閥，下一級催化氧化裝置與上一次催化氧化裝置之間通過管道連接，所述管 道上設置有控制閥； 膜生物反應器，所述膜生物反應器與最后一級催化氧化裝置之間通過第五管道連 接，所述第五管道上設置有第五管道控制閥； 抽吸泵，所述抽吸泵的進水口與所述膜生物反應器之間通過第六管道連接，所述 抽吸泵的出水口連接出水管。 所述催化氧化裝置組由2-4級催化氧化裝置組成。 本實用新型解決了堿渣廢水中酚及環烷酸等有機物難生化降解的問題，采用本實 用新型的系統處理石化煉油堿渣廢水，先通過多級催化氧化對堿渣廢水中酚及環烷酸等有 機物的結構進行分解，將苯環打開，長鏈的有機物分解成短鏈的有機物、C02和H20等，使其 B0D/C0D比值大幅提高，可生化性增強，不會產生二次污染，并可將C0Dtt值降至2000mg/l 以下，滿足后續生化處理的進水要求，再通過生物反應器(MBR)處理工藝，可將堿渣廢水的 C0Dtt降至100mg/L以下，達到國家一級排放標準。本實用新型的石化煉油堿渣廢水的處理 系統在常溫常壓下運行，降低了運行費用及操控要求，能夠經濟有效地應用于生產。
圖1是具體實施方式
中所述的石化煉油堿渣廢水的處理系統的示意圖。 圖2是具體實施方式
中所述的石化煉油堿渣廢水的催化氧化裝置的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
進一步說明本實用新型的技術方案。 參見圖2。催化氧化裝置包括反應池0601、曝氣裝置、鈦電極板0603、固體催化劑 0604、循環泵0605、第一循環管道0606、第一循環管道控制閥0607、第二循環管道0608、第 二循管道控制閥0609。曝氣裝置包括空壓機(圖2中未示出)和曝氣管0602，曝氣裝置向 反應池0601通入壓縮空氣以補充氧氣，以利于催化氧化。曝氣裝置的曝氣管0602最好設 置在反應池0601的池底。鈦電極板0603分為正極鈦電極板和負極鈦電極板，若干塊正極 鈦電極板和負極鈦電極板交替排列，鈦電極板0603豎直設置在反應池中。固體催化劑0604 填充在鈦電極板0603之間。循環泵0605的進水口與反應池0601的出水口通過第一循環 管道0606連接，第一循環管道上設置有第一循環管道控制閥0607，循環泵0605的出水口與 反應池0601的循環液進口通過第二循環管道連接0608，第二循環管道0608上設置有第二 循環管道控制閥0609。[0038] 參見圖1。石化煉油堿渣廢水的處理系統，包括調節池1、廢水提升泵2、混凝沉 淀池3、混凝劑添加裝置4、助凝劑添加裝置5、廢水輸送泵6、催化氧化裝置組7、膜生物反應 器8、抽吸泵9及相關管道。 廢水提升泵2的進水口與調節池1通過第一管道121連接。混凝沉淀池3與廢水 提升泵2的出水口通過第二管道122連接。混凝劑添加裝置向混凝沉淀池3中添加混凝劑， 助凝劑添加裝置向混凝沉淀池3中添加助凝劑；廢水輸送泵6的進水口與混凝沉淀池通過 第三管道123連接。 催化氧化裝置組7的催化氧化裝置的級數為2-4級，本實用新型中催化氧化裝置 組7由兩級催化氧化裝置71、72組成，第一級催化氧化裝置71與廢水輸送泵6的出水口通 過第四管道124連接，第四管道上設置有第四管道控制閥(圖中未示出)，第二級催化氧化 裝置72與第一次催化氧化裝置71之間通過管道128連接，管道128上也設置有控制閥(圖 中未示出)。膜生物反應器8與第二級催化氧化裝置72之間通過第五管道125連接，第五 管道125上設置有第五管道控制閥(圖中未示出)。抽吸泵9的進水口與膜生物反應器8 之間通過第六管道126連接，抽吸泵9的出水口連接出水管127。 當第一級催化氧化裝置71的反應池0601進水時，第四管道控制閥開啟，第一級催 化氧化裝置71的第一循環管道控制閥0607、第二循環管道控制閥0609和管道128上的控 制閥均關閉。第一級催化氧化裝置71的反應池0601進水結束后，關閉第四管道控制閥， 開啟第一級催化氧化裝置71的第一循環管道控制閥0607和第二循環管道控制閥0609，開 啟循環泵0605，廢水經過循環泵0605在第一級催化氧化裝置71的反應池0601內循環，催 化氧化反應結束后，關閉第一級催化氧化裝置71的第二循環管道控制閥0609，再開啟管道 128上的控制閥，將第一級催化氧化裝置71的反應池0601中的廢水輸送至第二級催化氧化 裝置72的反應池0601。 當第二級催化氧化裝置72的反應池0601進水時，管道128上的控制閥開啟，第二 級催化氧化裝置72的第一循環管道控制閥0607、第二循環管道控制閥0609和第五管道控 制閥均關閉。第二級催化氧化裝置72的反應池0601進水結束后，關閉管道128上的控制 閥，開啟第二級催化氧化裝置72的第一循環管道控制閥0607和第二循環管道控制閥0609， 開啟循環泵0605，廢水經過循環泵0605在第二級催化氧化裝置72的反應池0601內循環， 催化氧化反應結束后，關閉第二級催化氧化裝置72的第二循環管道控制閥0609，再開啟第 五管道控制閥，將第二級催化氧化裝置72的反應池0601中的廢水輸送至送至膜生物反應 器08進行處理。 本具體實施方式
中的第一級催化氧化裝置71的曝氣裝置和第二級催化氧化裝置 72的曝氣裝置共用一個空壓機11。 本實用新型的系統工作時候，石化煉油堿渣廢水先經過調節池l調節，再用廢 水提升泵2提升至混凝沉淀池3，混凝沉淀池3中設有攪拌機，在混凝沉淀池3中加入 100-150mg/l的聚合硫酸鐵，啟動攪拌機，將轉速調至150轉/分，0. 5-lmin后，再加入2mg/ 1的PAM助凝劑，繼續攪拌10 15min，然后沉淀，此時廢水中大量的懸浮物得以去除，混凝 沉淀池上清液通過廢水輸送泵6輸送至催化氧化裝置組7進行后續處理。 催化氧化裝置組7分為兩級，催化氧化裝置的反應池內布置有固體催化劑及鈦電 極板，反應池池底設有曝氣裝置。通入壓縮空氣，曝氣10min后，啟動第一級催化氧化裝置71的循環泵101，讓廢水在第一級催化氧化裝置71中內循環30min左右，此時，通過可控直 流電源在陰陽電極之間形成磁場，并通過鈦基電極板之間填充的固體催化劑形成多元電極 效應，在空氣、固體催化劑的協同作用下，快速地產生的大量羥基自由基，將堿渣廢水中復 雜的、難生物降解的環烷酸等等有機物開環斷鏈，氧化成簡單的有機物、C02和H20。經過第 一級催化氧化裝置71后的出水再輸送至第二級催化氧化裝置72，進一步對廢水中的有機 物進行降解，操作步驟與第一級催化氧化裝置71的操作步驟相同，只是經過第一級催化氧 化裝置的催化氧化后的廢水COD值急劇下降，第二級催化氧化裝置72的的電流要比第一級 催化氧化裝置71的電流要調整的高一些。控制第一級催化氧化裝置71和第二級催化氧化 裝置72的槽內電壓在36V以下，根據水質調節電流電壓強度。 經過兩級催化氧化裝置催化氧化處理后的廢水進入膜生物反應器8，膜生物反應 器8的膜生物反應器由生化曝氣池和膜組件構成，廢水與曝氣池內活性污泥充分混合，通 過微生物的降解，COD^可降至100mg/L以下，再通過膜的截留作用，處理后的廢水透過膜絲 微孔，經抽吸泵9排放，活性污泥被截留在生化池內，使得生化池能保持較高的活性污泥濃 度。 本工藝中的膜生物反應器8的膜生物反應器采用的是PTFE有機中空纖維膜，運行 過程中，膜生物反應器8底部曝氣管產生的氣泡對膜絲進行震蕩清洗，避免污泥在膜表面 長期沉積形成膜污染。抽吸泵9采取間歇運行的方式，當抽吸泵停運時，膜表面突然泄壓， 吸附在膜表面的污泥在曝氣震蕩作用下，得到快速有效清理。 本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的具體實施方式
僅是用來說明本 實用新型，而并非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神范圍內，對以 上所述具體實施方式
的變化、變型都將落在本實用新型的權利要求書范圍內。
權利要求催化氧化裝置，其特征在于，包括反應池；向所述反應池通入壓縮空氣的曝氣裝置，所述曝氣裝置包括空氣供給裝置和曝氣管，所述曝氣管連接所述空氣供給裝置，所述曝氣裝置的曝氣管設置在所述反應池中；若干塊鈦電極板，所述鈦電極板分為正極鈦電極板、負極鈦電極板，所述正極鈦電極板和所述負極鈦電極板交替排列，所述鈦電極板豎直設置在所述反應池中；固體催化劑，所述固體催化劑填充在所述鈦電極板之間；循環泵，所述循環泵的進水口與所述反應池的出水口通過第一循環管道連接，所述第一循環管道上設置有第一循環管道控制閥，所述循環泵的出水口與所述反應池的循環液進口通過第二循環管道連接，所述第二循環管道上設置有第二循環管道控制閥。
2. 根據權利要求1所述的催化氧化裝置，其特征在于所述空氣供給裝置是空壓機。
3. 根據權利要求1所述的催化氧化裝置，其特征在于所述曝氣管設置在所述反應池 的池底。
4. 石化煉油堿渣廢水的處理系統，其特征在于，包括 調節池；廢水提升泵，所述廢水提升泵的進水口與所述調節池通過第一管道連接； 混凝沉淀池，所述混凝沉淀池與所述廢水提升泵的出水口通過第二管道連接； 向所述混凝沉淀池中添加混凝劑的混凝劑添加裝置； 向所述混凝沉淀池中添加助凝劑的助凝劑添加裝置；廢水輸送泵，所述廢水輸送泵的進水口與所述混凝沉淀池通過第三管道連接；催化氧化裝置組，所述催化氧化裝置組由合適級數的如權利要求1-3任一項所述的催 化氧化裝置組成，第一級催化氧化裝置與所述廢水輸送泵的出水口通過第四管道連接，所 述第四管道上設置有第四管道控制閥，下一級催化氧化裝置與上一次催化氧化裝置之間通 過管道連接，所述管道上設置有控制閥；膜生物反應器，所述膜生物反應器與最后一級催化氧化裝置之間通過第五管道連接， 所述第五管道上設置有第五管道控制閥；抽吸泵，所述抽吸泵的進水口與所述膜生物反應器之間通過第六管道連接，所述抽吸 泵的出水口連接出水管。
5. 根據權利要求4所述的石化煉油堿渣廢水的處理系統，其特征在于所述催化氧化 裝置組由2-4級催化氧化裝置組成。
專利摘要本實用新型涉及一種廢水處理裝置，具體涉及廢水處理中的催化氧化裝置；本實用新型還涉及包括這種催化氧化裝置的石化煉油堿渣廢水的處理系統。催化氧化裝置包括反應池、設置在所述反應池內的固體催化劑及鈦電極板、向所述反應池通入壓縮空氣的曝氣裝置、循環泵。石化煉油堿渣廢水的處理系統主要包括混凝沉淀池、催化氧化裝置組、膜生物反應器。本實用新型主要解決現在的催化氧化裝置需要在高溫、高壓的條件下運行，現有的石化煉油堿渣廢水COD過高，對廢水處理站生化處理沖擊負荷過高，導致生化處理運行不穩定，最終出水COD不達標的問題。
文檔編號C02F9/06GK201538725SQ20092021151
公開日2010年8月4日 申請日期2009年10月29日 優先權日2009年10月29日
發明者劉必松, 陳劍, 魏偉 申請人:上海東振環保工程技術有限公司