用于廢水凈化的方法、裝置和試劑的制作方法

專利名稱：用于廢水凈化的方法、裝置和試劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于廢水凈化的方法、裝置和試劑，它是通過Fenton反應使龐水中有機污染物的氧化反應最優化來進行的。
處理的目的是減少流出物的化學需氧量(COD)，從而增加生物降解能力。
該方法的特征在于在安全條件下的完全自動化。
該方法的特征還在于，使反應器中發生的Fenton反應最優化到特定的溫度和壓力，并用特別制備的催化劑增加該方法的效率，同時減少污染和沉淀。
背景技術：
本發明涉及用于基于Fenton反應的廢水凈化方法、裝置和試劑。
盡管在探索涉及生物降解能力的化學方法的更高效率和生產率方面已取得顯著的進步，但是含有機污染物的工業流出物的處理仍然是一個需解決的嚴重的問題。
在探索使有機負載物及其毒性有效減少的經濟選擇上有極大的關注。特別重要的選擇是用通過氧化方法將有機污染物轉變為無害化合物、二氧化碳和水的試劑進行化學處理。
1894年，Fenton發現了通過同時添加水溶性鐵催化劑和過氧化氫來氧化水溶液中的有機分子(Walling C.，“Fenton’s Reagent Revisited”，Accounts of ChemicalResearch，Vol.8，No.5，125-131，(1977))。
Fenton反應(在鐵鹽存在下用過氧化氫)是使用得自氧化的水的受控分解的羥基基團作為氧化劑，對包含在流出物中的有機物質進行氧化。鐵用作過氧化氫活化劑，產生氧化電位大于高錳酸鹽的氧化電位的羥基基團
Fenton反應將有機物質分解為越來越簡單的化合物，直至達到最終的CO2和H2O的組成。
完整的反應如下
H2O的化學計量消耗取決于要氧化的有機分子，它限定了化學需氧量(COD)。流出物中游離H2O2和氯化物的存在干擾了COD分析，這就使得使用TOC(總有機碳)作為對照分析變得明智。
專利文獻描述了用Fenton試劑進行處理來凈化廢水，例如歐洲專利EP0022525，它限定了在過渡金屬存在下，用氧化的水處理來減少流出物的化學需氧量的方法。
日本專利JP 56113400限定了一種廢水處理方法，它通過添加鐵鹽和氧化的水并加熱至50-70℃60分鐘以上來分解有機物質。隨后在攪拌下用吸收分解的物質的陰離子交換樹脂進行處理。
文獻DE 4314521描述了用于凈化被有機物質污染的工業廢水的連續或不連續操作的方法，它是通過添加過氧化氫和均相催化劑，較佳的是Fenton試劑來進行的。該反應在35-40℃下進行。
本發明的方法、裝置和凈化試劑使得對廢水中有機污染物的氧化最優化，在這種條件下處理流體的優點會得到提升。

發明內容
本發明涉及廢水凈化的方法、裝置和試劑。
設備由等同于4個階段的4個區域構成，在說明書中用不同的字母加以區別區域A，流出物制備；區域B，試劑制備；區域C，反應；區域D，中和和過濾。
在區域A中，收集流出物并通過攪拌或再循環來均化，調節pH，并使用兩個熱交換器升高溫度直至達到反應器所需的溫度。
在第一個流出物-流出物熱交換器中，使用節熱器系統升高流出物的溫度，而不對其進行處理，同時，離開反應器并被送往中和罐的流出物的溫度下降。
在區域B中，制備試劑特別制備35％的過氧化氫和催化劑以使氧化過程最優化，所述試劑由金屬鹽、有機酸和絡合劑組成，將所述試劑在反應器供給管路中加入到來自區域A的流出物中。將酸化劑加入均化罐中，并將堿化劑加入中和罐中以達到所需的pH。
反應器位于區域C中。來自區域B的過氧化氫和催化劑以及來自區域A的流出物通過供給管路進入反應器中。
用氧化的水使有機物質發生氧化反應在金屬催化劑存在下在反應器中進行。
Fenton反應在1-1.5Kg/cm2的絕壓、110-120℃的溫度下，在反應器中進行。
經處理和冷卻后，流出物被送往區域D的中和罐中，在那里pH增加到7以上，由此導致氫氧化物的沉淀。
泵將來自中和罐的水送往過濾器或者后續的傾析器中，將固體廢物從經處理的流出物中分離出來。
自動進行安全檢查。
在該方法中，選擇組分和條件以不會不利地影響反應器的操作或者超出反應器的物理限制。在該方法中，連續地測定影響安全的所有變量，并且有預停機和緊急停機警報。


本說明書包括一組附圖，用于顯示本發明的優選的，但是并非限制性的例子。
圖l示出了本發明的方法。
具體實施例方式
本發明涉及用于凈化廢水的方法。圖1示出了在特殊條件下通過Fenton反應處理廢水，同時保持全時安全條件所需的方法、裝置和試劑。
該方法分為4個階段A，流出物制備；B，試劑制備；C，反應；D，中和和過濾，它們對應于設備中有區別的4個區域A、B、C和D。
對設備和裝置的描述所述設備具有4個不同的區域。
區域A—流出物制備這是在均化罐(1)中的流出物收集區域，在那里通過攪拌器(1.1)或通過使用泵(1.4)進行再循環來進行均化。
第一次將pH調節到2-5是通過添加來自酸化劑存儲罐(10.1)的酸化劑來發生在均化罐(1)中的。通過連接兩個pH計的支路(1.2)來檢查pH，這兩個pH計連續地進行比較，使得pH檢查變得多余。
均化罐(1)的體積必須比主氧化反應器(12)的體積的三倍還大(這將在下文中進行描述)，從而有可能撤開反應器，為此均化罐(1)具有水平指示器(1.3)。
在均化罐的出口設有收集來自均化罐(1)的流出物并將其送往主氧化反應器(12)進行處理的兩個相同的泵(2和3)。在泵之后設有測定流率的流量計(13)。
在所述流出物達到主氧化反應器(12)之前，它必須達到反應溫度，即110-120℃。節熱器(4)導致要處理的水的第一溫度升高到85℃，因為與來自主氧化反應器(12)的經處理的流出物(溫度為115℃)進行了熱交換。在到達中和罐(6)之前，該流出物的溫度隨后降至45℃。
第二水蒸氣或油蒸汽熱交換器(5)升高流出物的溫度，直至主氧化反應器(12)中的溫度達到所需溫度，必須是110-120℃，較佳的是115℃。
交換器(4和5)的構成材料選自不銹鋼904、石墨、鈦-鈀、哈司特鎳合金和因康鎳合金。
區域B—試劑制備在該區域中，有用于制備H2O2的區(8)，它包括35％的H2O2存儲罐(8.1)、H2O2供給控制閥(8.3)、將H2O2流量限制到最大為凈化設備的工作流量的10％的H2O2定量泵(8.2)；堿化劑區(9)，它包括堿化劑存儲罐(9.1)和該堿化劑的定量泵(9.2)；酸化劑區(10)，它包括酸化劑存儲罐(10.1)和該酸化劑的定量泵(10.2)；以及催化劑制備區(11)，它包括用于制備催化劑溶液的聚乙烯罐(11.1)、用于定量供給催化劑溶液的罐(11.2)和用于基本上由金屬鹽組成的催化劑溶液的定量泵(11.3)。所述催化劑的組成將在下文中具體描述。
在催化劑定量供給管路(11.5)中有流量計(11.4)，如果催化劑溶液不進入主氧化反應器(12)，它會導致預停機和警報。
H2O2和催化劑沖擊泵(8.2和11.3)將H2O2和催化劑導入主氧化反應器(12)的供給管路(12.1)中。堿化劑泵(9.2)將堿化劑導入中和罐(6)，酸化劑泵(10.2)將酸化劑導入均化罐(1)中。
區域C—反應主氧化反應器(12)必須確保試劑在其內保持一段足夠的時間，為此具有調節位于出口管路(12.10)中的閥(12.19)的水平控制器(12.3)。在主氧化反應器(12)中的滯留時間為60分鐘。
主氧化反應器(12)具有將產生的氣體和水蒸氣釋放到起泡機中的壓力控制器(12.6)。
主氧化反應器(12)具有根據一種設定的次序吹掃主氧化反應器(12)以防止爆炸性混合物形成并避免燃燒危險的水蒸氣或氮氣蒸汽管路(12.4)。通過惰性化閥(12.8)控制氮氣或水蒸氣的進入。
主氧化反應器(12)具有在緊急情況下打開主氧化反應器(12)并將其中的物質清空入均化罐(1)中的自動排氣閥(12.7)。
主氧化反應器(12)具有控制主氧化反應器(12)水平的閥(12.9)。
主氧化反應器(12)的構成材料可以是不銹鋼904、內部上釉的碳鋼、或者內部涂覆了特氟隆的碳鋼。
溫度超過60℃的水管在其內部涂覆了特氟隆，或者由不銹鋼904或鈦-鈀制成。
主氧化反應器(12)具有攪拌器(12.2)，當反應器內的水平超過30％時，它自動啟動。如果主氧化反應器(12)的攪拌器(12.2)停止，該方法無法進行。
流出物通過將其導向節熱器(4)的出口管路(12.10)離開主氧化反應器(12)。為此通過調節閥(12.9)的PID聯鎖(interlock)來控制主氧化反應器(12)的水平(12)。
區域D—中和和過濾經處理和冷卻后，流出物被送往具有攪拌器(6.1)的中和罐(6)。
在該罐中，通過添加NaOH或另一種來自堿化劑存儲罐(9.1)的堿化劑使pH增加到7以上，從而導致金屬氫氧化物沉淀。中和罐(6)具有pH控制器(6.2)和水平控制器(6.3)。
泵(6.4)將來自中和罐(6)的水送往燭形過濾器(7)。在所述燭形過濾器(7)后面設有用于流出物的外出管路(7.2)以及用于收集廢物的另一外出管路(7.1)。
所述流出物和固體廢物還可在層狀或靜態傾析器中分離，或者通過袋式過濾器分離。
所述流出物處理的限制特征為pH 不重要流量(m3/h) 100L/h-100m3/h硫酸鈉(g/L) 最多40g/L氯化鈉(g/L) 最多200g/LTOC(g/L) 最多15g/LCOD(g/L) 最多40g/LH2O2最多40g/L懸浮的固體 最多500g/L對于有機物質濃度超過40g/L的COD值的流出物，在均化罐中提供稀釋液。
啟動該方法的第一步是啟動系統，為此必須注意不同的瞬變狀態，直至所有的裝置達到穩定狀態(regime conditions)。
在啟動時評估一系列的參數以確認它們處于工作范圍之內。在這一階段，由于沒有進行處理，使流出物再循環到均化罐(1)中。pH必須處于工作范圍內，即3-4，并開始控制一系列的參數；如果它們不在所述范圍之內，則不允許啟動。還有緊急停機參數的檢查和該方法的自動檢查。
防止啟動的警報取決于不同罐和貯存器的水平，以及該方法不同點的pH值；·均化罐，高水平，60％·均化罐，低水平，20％·中和罐，高水平，50％·中和罐，低水平，10％·均化調節，高pH，5.0·均化調節，低pH，2.0·中和罐，高pH，9.0
·中和罐，低pH，7.0對凈化方法的檢查有用的參數·緊急停機參數，設備的總停機為在主氧化反應器中高溫(溫度超過125℃)，在主氧化反應器中高壓(壓力超過1.5Kg/cm2)，以及超過最大預停機時間600秒；·在啟動時激活的自動序列參數PID(比例積分導數(proportional IntegralDerivative))均化器pH控制，3.0(調節酸的定量供給)；反應器內的PID溫度，115℃，通過交換器5調節加熱；PID反應器水平(100％)，調節閥12.9的打開；PID反應器壓力，1.0巴，調節閥12.5的打開；·在啟動時的吹掃溫度超過50℃，允許啟動的溫度為105℃，在進行中的吹掃溫度低于110℃，在設備停機時的低反應器溫度為60℃，低反應器水平為30％；·在低于30％的水平反應器攪拌器(12.2)不啟動，防止主氧化反應器(12)在較低水平操作；當主氧化反應器(12)中流出物的溫度超過50℃時，聯鎖控制計算機程序打開惰性化閥、氮氣或水蒸氣吹掃閥，并繼續進行惰性化直至達到110℃的溫度；·當達到允許啟動的溫度(105℃)時，設備可開始凈化。為此該方法必須是被允許的。開始在主氧化反應器(12)的供給管路(12.1)中定量供給試劑、催化劑和氧化的水。在30分鐘后，使它們再循環到均化罐(1)中，并將經處理的流出物送往中和罐(6)。
在成功地完成“啟動”操作之后，將設備保持在“設備運行”模式下。當允許啟動時，激活一系列緊急預停機警報。它們是·低反應器溫度，100℃·催化劑定量供給中斷·在均化罐中高pH，5.0·在均化罐中低pH，2.0·兩個pH計的測量值有差異·最大反應器水平，95％·高反應器水平，90％·低反應器水平，30％
·低流出物流量或沒有流出物·低流出物H2O2比例小于8，H2O2濃度超過4.4％·反應器的攪拌器停止。
當流出物的溫度超過110℃時，程序關閉惰性化閥(12.8)。此時，在流出物中產生的水蒸氣使反應器惰性化。如果所述溫度低于110℃，則重新開始惰性化。如果所述溫度低于100℃，則激活預停機警報，因為主氧化反應器(12)中的溫度低。
不變階段(permanent phase)雖然在這一小段中重復各個所述階段，但是不變階段這一術語將描述包括在所述凈化方法中不同變化和組成。
在不變的或“設備運行”階段中，在均化罐(1)中均化所述流出物，并用支路(1.2)進行第一次pH調節和檢查，使pH達到2-5的范圍。
在熱交換器(4和5)中升高流出物的溫度直至達到110-120℃，較佳的是115℃，并在進入主氧化反應器(12)之前與主氧化反應器(12)的供給管路(12.1)中的氧化的水和催化劑混合。
使所述流出物，連同催化劑和氧化的水，進入主氧化反應器(12)，并使用攪拌器(12.2)以連續模式發生反應。
用氧化的水與有機物質發生的氧化反應在金屬催化劑存在下在主氧化反應器(12)中進行。如果流出物不進入主氧化反應器(12)，則引發預停機和警報，并用恰位于節熱器(4)之前的流量計(13)測定流出物進入的失敗。如果流出物的流量低于設定點(測得為主氧化反應器的體積的一半)，則設備進入預停機模式。流出物沖擊泵(2和3)具有相當于主氧化反應器(12)的體積的兩倍的額定流量，從而防止了反應時間過分減少。在主氧化反應器(12)中存在安全系統，在壓力超過3.5Kg/cm2時，使用其使為此目的而安裝的安全閥(12.5)或安全片打開。
主氧化反應器(12)中的溫度條件為110-120℃，壓力條件為1-1.5Kg/cm2。
所述催化劑的組成包括以下化合物鐵II，濃度為2-30％，呈氯化亞鐵或硫酸亞鐵的形式；銅II，濃度為110％，呈硫酸銅的形式；有機酸，選自酒石酸、草酸或檸檬酸，濃度為1-10％；鐵絡合劑，如EDTA和/或HDPE，濃度為1-5％；磷酸、鹽酸或硫酸，用于將pH調節為1-2。所述催化劑以要處理的總流量的0.01-1％的濃度定量供給。
主氧化反應器(12)中的反應溫度通過用PT-100探測器進行兩次同樣的檢測來保持。
當在主氧化反應器(12)中處理流出物，并在節熱器(4)中將其冷卻至45℃時，將其輸送到中和罐(6)中。在該罐中，通過添加NaOH或另一種堿化劑來將pH增加到7以上，由此導致金屬氫氧化物的沉淀。在中和罐(6)中，有pH控制器(6.2)(它確保了pH在7-9的范圍之內)和水平控制器(6.3)。
在中和罐的出口，泵(6.4)將水送往過濾器(7)或后續的傾析器中。正常設備停機這一階段的目的是安全地停止設備而不產生未處理的水。設備的停機是自動進行的程序。所述控制系統發揮以下作用關閉H2O2流量閥(8.3)和H2O2定量泵(8.2)，停止催化劑定量泵(11.3)，取消導致緊急預停機的聯鎖，解除加熱聯鎖，打開氮氣或水蒸氣吹掃自動惰性化閥(12.8)。
啟動計時器(流出物再循環開始時間)，在過了預定的時間之后，所述控制系統將流出物轉移入均化罐(1)中。
當主氧化反應器(12)中的溫度小于60℃時，引發以下作用反應器排氣閥(12.7)100％打開；停止流出物泵(2和3)；停止反應器的攪拌器(12.2)；解除反應器水平控制器(12.3)，使閥(12.7)留在手動打開的位置；解除反應器壓力控制器(12.6)，使安全閥(12.5)留在手動打開的位置；反應器排氣閥(12.5、12.7和12.9)保持在所述安全(打開)位置；惰性化閥(12.8)自動關閉。
自動進行安全檢查。
在該方法中，連續地測定影響安全的所有變量，并且有預停機和緊急停機警報。
緊急預停機這一階段的目的是如果是在可能會導致巨大危險發生的非正常的操作環境下時，安全地使設備停機。
有一系列不認為是立即的危險，并且能在短時間內解決的信號，這些信號引發預停機或緊急停機。
它們是·溫度低于100℃(低于100℃，反應變慢)，氧化的水不反應，有由此導致的聚積和強烈分解的危險；·流出物的pH不在所述范圍之內。pH低于2，反應變慢。在高pH(5以上)下，有金屬氫氧化物沉淀的危險，這會抑制氧化反應。另一種引發警報的控制參數是2個pH計的測量值之間的差值達到0.3個單位。由于反應器中流出物的滯留時間為60分鐘，立即對流出物的pH進行調節不是必需的。為此，pH值的允許偏差不會立即產生作用，除了在由一系列計時器限定的時間之后。當pH不在所述范圍之內時(高或低)，直至預定的時間過后才激活預停機警報。這些計時器的目的是提供用于pH點波動的緩沖；·高H2O2濃度。這導致供給高濃度的氧化的水的危險，可能會在反應器內產生爆炸性的混合物。過氧化氫的最大允許濃度為35％。通過H2O2定量泵(8.2)對氧化的水進行第二次檢查，它不能釋放超過排放流量的10％的流量。還用控制閥(8.3)和抗回流閥來控制H2O2定量供給；·高或低反應器水平；·低流出物流量。處理小體積的流出物可能是無效的。用位于節熱器(4)之前的流量計(13)測定流出物的流量。如果小于反應器的體積的一半或者沒有流量，則發生預停機；·流出物和H2O2的比例低就需要過量供給氧化的水，這會產生形成爆炸性的混合物的危險。如果是這種情況，流出物必需更大程度地稀釋；·在均化罐(1)、中和罐(6)和反應器(12)中的攪拌程度低。攪拌器必須總是保持在強烈攪拌模式下，這防止了可能通過有機物質和氧化的水的結合產生爆炸活性混合物的相分離；·低催化劑流量。催化劑的缺失阻礙了反應。如果中斷催化劑的定量供給，則激活緊急預停機警報。
這些信號導致“緊急預停機”。它是通過關閉閥(8.3)切斷H2O2供給，通過關閉閥(11.6)切斷催化劑供給，啟動計時器，拉響警報，并打開惰性化閥(12.8)，并且如果在預定時間內不修正異常，則產生“緊急停機”作用。
緊急停機所述“緊急停機”包括所述控制系統將所有閥(8.3、11.6、12.8、12.5、12.7、12.9)、泵(2、3、8.2、9.2、10.2、11.3、6.4)和攪拌器(1.1、12.2、6.1)切換至“安全位置”。所有這些作用的目的在于通過為此目的設置的快速排放閥(12.7)將主氧化反應器(12)中的物質排入均化罐(1)，同時停止所有流出物供給和試劑的定量供給，并激活用水蒸氣或氮氣的惰性化。
引起“緊急停機”不僅是由于異常(包括在給定的時間600秒內無法解決預停機)，還因為主氧化反應器(12)的溫度超過設定值125℃。這一在反應器中的高溫會加速反應，并使其再次變得不可控制，產生由此導致的危險，因為主氧化反應器(12)中的壓力超過設定值1.5Kg/cm2。過度的壓力可能是突然分解(為此目的提供的系統無法停止)的信號，或者因為為此目的提供的按鈕被手動激活，或者通過控制系統激活緊急停機。
在主氧化反應器(12)內有安全系統，在壓力超過3.5Kg/cm2時通過其使得為此目的設置的安全閥(12.5)或保險片打開。
材料、形狀、尺寸、以及所述組分元件的各種改變(以非限制的方式描述)不會改變本發明的精髓，這足以為專家進行復制。
權利要求
1.用于廢水凈化的方法和試劑，所述方法是用于改善有機物質的氧化反應的基于Fenton反應的凈化方法之一，其特征在于，它由以下4個階段A、B、C和D構成·階段A是流出物制備階段，其中，收集流出物并通過罐(1)中的泵(1.4)攪拌或再循環來使其均化；將pH調節為2-5；逐步升高溫度，首先用節熱器(4)升溫直至85℃，然后用熱交換器(5)直至達到115℃的反應溫度；·階段B是試劑制備階段，其中，制備由35％的H2O2、酸化劑、以及用于調節pH的堿化劑構成的試劑，以及催化劑，所述催化劑具有如下組成鐵II，呈氯化亞鐵或硫酸亞鐵的形式；銅II，呈硫酸銅的形式；有機酸，選自酒石酸、草酸或檸檬酸，濃度為1-10％；鐵絡合劑，如EDTA和/或HDPE；磷酸、鹽酸或硫酸，用于將pH調節為1-2，并且所述催化劑以要處理的總流量的濃度的0.01-1％定量供給，在主氧化反應器(12)的供給管路(12.1)中將所述催化劑和氧化的水加入來自階段A的流出物中；·階段C是反應階段，其中，來自階段B的氧化的水和催化劑以及來自階段A的流出物通過供給管路(12.1)進入主氧化反應器(12)；所述有機物質的氧化反應在金屬催化劑存在下，在1-1.5Kg/cm2的絕壓、110-120℃的溫度下進行；并且所述反應器必須確保所述試劑在其內保持一段足夠的時間，即60分鐘，因此所述反應器具有作用于位于所述反應器出口管路(12.10)中的閥(12.19)的PID水平控制器(12.3)；·階段D是中和和過濾階段，其中，來自反應器出口的流出物用于升高階段A中節熱器(4)中的溫度，然后降低流出物的溫度直至45℃；并且被輸送到中和罐(6)中，在那里pH增加到7以上，導致氫氧化物沉淀；隨后將來自中和罐(6)的水送到過濾器(7)或后續的傾析器中，將固體廢物從經處理的流出物中分離出來。
2.如權利要求1所述的用于廢水凈化的方法和試劑，其特征在于，所述流出物處理的限制特征優選為pH 不重要流量(m3/h) 100L/h-100m3/h硫酸鈉(g/L) 最多40g/L氯化鈉(g/L) 最多200g/LTOC(g/L) 最多15g/LCOD(g/L) 最多40g/LH2O2最多40g/L懸浮的固體 最多500g/L其中，對于有機物質濃度超過40g/L COD值的流出物，在均化罐中進行稀釋。
3.如權利要求1或2所述的用于廢水凈化的方法和試劑，其特征在于，在該方法啟動時，將所述流出物再循環到均化罐(1)中并開始控制不同的參數；如果這些參數超出范圍，則不允許啟動·不同罐中的流出物水平均化罐中的水平為20-60％，中和罐中的水平為10-50％；如果在主氧化反應器(12)中所述流出物不達到30％的水平，則不啟動攪拌器(12.2)；·在該方法的不同位置所述流出物的pH值均化罐中的pH為2-5，中和罐中的pH為7-9，主氧化反應器(12)中的pH為3-4；還開始控制以下參數緊急停機、高反應器溫度(溫度超過125℃)、高反應器壓力(壓力超過1.5巴)、以及超過最大預停機時間，即600秒；激活該方法的自動控制系統PID均化器的pH控制為3.0，反應器內的PID溫度為115℃，PID反應器水平為100％，PID反應器壓力為1.0巴，啟動時的吹掃溫度超過50℃，允許啟動的溫度為105℃，進行過程中的吹掃溫度超過110℃，設備停機過程中的低反應器溫度為60℃，低反應器水平為30％；·激活緊急預停機警報；當這些不同的參數都合適時，聯鎖程序打開氮氣或水蒸氣吹掃惰性化閥(12.8)，保持該惰性化直至達到110℃的溫度；當流出物的溫度超過110℃時，該程序關閉惰性化閥(12.8)；如果所述溫度跌至110℃以下，重新開始惰性化；當達到允許啟動的溫度105℃時，設備開始凈化，為此該方法必須是被允許的，開始在主氧化反應器(12)的供給管路(12.1)中定量供給試劑、催化劑和氧化的水，并且在30分鐘后使它們再循環到均化罐(1)中，并將經處理的流出物送到中和罐(6)中；在成功地完成“啟動”操作之后，設備保持“設備運行”模式。
4.如權利要求1或2所述的用于廢水凈化的方法和試劑，其特征在于，所述設備的正常停機由控制系統自動操作，其中，關閉H2O2流量閥(8.3)，停止H2O2定量泵(8.2)，停止催化劑定量泵(11.3)，取消導致緊急停機的聯鎖，解除加熱聯鎖，打開氮氣或水蒸氣吹掃自動惰性化閥(12.8)，啟動計時器(流出物再循環起始時間)，并在過了預定的時間后，用所述控制系統將流出物轉移到均化罐(1)中；當主氧化反應器(12)內的溫度低于60℃時主氧化反應器(12)的排氣閥(12.7)100％打開，停止流出物泵(2和3)，停止反應器攪拌器(12.2)，解除反應器水平控制器(12.3)，這使閥(12.7)留在手動打開的位置，解除反應器壓力控制器(12.6)，這使安全閥(12.5)留在手動打開的位置，反應器的排氣閥(12.5、12.7和12.9)保持在安全(打開)位置，最后自動關閉惰性化閥(12.8)。
5.如權利要求1或2所述的用于廢水凈化的方法和試劑，其特征在于，連續測試所有影響安全的變量，存在預停機或預停機警報。
6.用于廢水凈化的裝置，其特征在于，具有對應于所述4個階段A、B、C和D的4個區域區域A-流出物制備由第一均化罐(1)構成，該第一均化罐(1)的體積比主氧化反應器(12)的體積的三倍還大，通過攪拌器(1.1)均化或者通過泵(1.4)再循環均化；該第一均化罐(1)具有用于pH控制的支路(1.2)和水平指示器(1.3)，并且在均化罐(1)的出口處有完全相同的兩個沖擊泵(2和3)，使流出物通過用于升高流出物的溫度的節熱器(4)和水蒸氣或油熱交換器(5)進入區域C的主氧化反應器(12)中，并且在節熱器(4)的前面設有流量計(13)；區域B-試劑制備在該區域中，有H2O2制備區(8)，它由35％的H2O2存儲罐(8.1)、供給控制閥(8.2)、限制H2O2流量的H2O2定量泵(8.3)構成；堿化劑區(9)，它由堿化劑存儲罐(9.1)和堿化劑定量泵(9.2)構成；酸化劑區(10)，它由酸化劑存儲罐(10.1)和酸化劑定量泵(10.2)構成；以及催化劑制備區(11)，它由用于制備催化劑溶液的罐(11.1)、催化劑溶液定量供給罐(11.2)和催化劑溶液定量泵(11.3)構成；在所述催化劑定量供給管路(11.5)中有流量計(11.4)；區域C-反應組成如下主氧化反應器(12)、水平控制器(12.3)、向起泡機釋放產生的氣體和水蒸氣的壓力控制器(12.6)、根據一種設定的次序吹掃主氧化反應器(12)的水蒸氣或氮氣蒸汽管路(12.4)、控制氮氣或水蒸氣進入的惰性化閥(12.8)、在緊急情況下打開主氧化反應器(12)并將其中的物質清空入均化罐(1)中的自動排氣閥(12.7)、攪拌器(12.2)、以及在超過3.5Kg/cm2的壓力下導致安全閥(12.5)或保險片打開的位于反應器內的安全系統、以及流出物離開反應器的管路；區域D-中和和過濾組成如下具有攪拌器(6.1)的中和罐(6)，在那里流出物經處理和冷卻后被輸送；pH控制器(6.2)、水平控制器(6.3)、用于將來自罐(6)的水送往過濾器(7)的泵(6.4)；在所述過濾器后面設置有用于流出物(7.2)的外出管路以及用于收集廢物的另一外出管路(7.1)。
7.如權利要求6所述的用于廢水凈化的裝置，其特征在于，所述流出物和廢物用燭形過濾器分離。
8.如權利要求6所述的用于廢水凈化的裝置，其特征在于，所述流出物和廢物用層狀傾析器分離。
9.如權利要求6所述的用于廢水凈化的裝置，其特征在于，所述流出物和廢物用靜態傾析器分離。
10.如權利要求6所述的用于廢水凈化的裝置，其特征在于，所述流出物和廢物用袋式過濾器分離。
11.如權利要求6所述的用于廢水凈化的裝置，其特征在于，所述節熱器(4)和交換器(5)的構成材料選自不銹鋼904、石墨、鈦-鈀、哈司特鎳合金和因康鎳合金，用于催化劑制備的罐(11.1)的構成材料是聚乙烯，主氧化反應器(12)的構成材料選自不銹鋼904、內部上釉的碳鋼、或者內部涂覆了特氟隆的碳鋼，并且溫度超過60℃的水管在其內部涂覆了特氟隆，或者由不銹鋼904或鈦-鈀制成。
12.如權利要求6所述的用于廢水凈化的裝置，其特征在于，它具有在緊急預停機時關閉閥(8.3)的自動啟動控制器，在下述情況下，切斷H2O2供給，關閉切斷催化劑供給的閥(11.6)，啟動計時器，引發警報聲并打開惰性化閥(12.8)·由PT-100探測器測得反應器內的溫度低于100℃；·測得pH不在2-5的范圍內或者兩個pH計之間的差值大于0.3個單位；·H2O2濃度高；最大可允許的過氧化氫濃度為35％；H2O2定量泵(8.2)不能釋放超過排放流量的10％的流量，并且還用控制閥(8.3)和抗回流閥來控制H2O2的定量供給；·用水平指示器(1.3、12.3和6.3)控制的均化罐(1)、主氧化反應器(12)和中和罐(6)中的水平導致滯留時間小于50％及大于110％；·流出物流量低，如果小于反應器的體積的一半或者不存在；所述流量用設置在節熱器(4)前面的流量計(13)測定；·用攪拌器(1.1、12.2和6.1)進行的均化罐(1)、主氧化反應器(12)和中和罐(6)中的攪拌程度低；反應器中的機械攪拌必須用流量表或攪拌信號來保證；·催化劑流量低；用流量計(11.4)來控制流量；并且如果不在預定的時間段內修正異常，則激活用于激活“緊急停機”的信號。
13.如權利要求6所述的用于廢水凈化的裝置，其特征在于，它具有在“緊急停機”中的自動啟動控制，即，將所有閥(8.3、11.6、12.8、12.5、12.7、12.9)、泵(2、3、8.2、9.2、10.2、11.3、6.4)和攪拌器(1.1、12.2、6.1)切換至“安全位置”的控制系統，從而通過快速排放閥(12.7)將主氧化反應器(12)中的物質排入均化罐(1)中，同時停止所有流出物供給和試劑的定量供給，并用水蒸氣或氮氣惰性化；當收到下述信號中的任一種時“緊急停機”被激活·由于在一定的時間，即600秒內沒有解決包括預停機在內的異常而產生的信號；·由于反應器溫度超過130℃而產生的信號；·由于反應器壓力超過2.5Kg/cm2而產生的信號；·由于手動激活為此目的設置在場內的按鈕而產生的信號；·由于激活控制系統中的緊急停機而產生的信號。
14.用于廢水凈化的試劑，其特征在于，除了H2O2以外，還包括用于pH調節的酸化劑和堿化劑、以及催化劑，其組成如下·鐵II，呈硫酸亞鐵或氯化亞鐵的形式，濃度為2-30％；·銅II，呈硫酸銅的形式，濃度為1-10％；·有機酸，選自酒石酸、草酸或檸檬酸，濃度為1-10％；·鐵絡合劑，如EDTA和/或HDPE，濃度為1-5％；·用于將pH調節到1-2的磷酸、鹽酸或硫酸。
全文摘要
本發明涉及用于基于Fenton反應的廢水處理的方法、裝置和試劑。根據本發明，在金屬催化劑存在下，在主氧化反應器(12)中進行有機材料與氧化的水的氧化反應。所述Fenton反應在1－1.5Kg/cm
文檔編號G01D3/08GK1819974SQ03826945
公開日2006年8月16日 申請日期2003年8月22日 優先權日2003年8月22日
發明者J·M·洛佩斯馬丁內斯, 德 維爾 F·普恩特, 穆尼奧斯 L·蒙雷亞爾, 埃斯卡拉 P·瓦爾 申請人:Fmc福瑞特股份有限公司