申请日2017.06.20
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号C02F9/08; C02F101/38
摘要
本发明公开了一种邻氨基苯甲酸废水处理装置及方法。先将邻氨基苯甲酸废水通过微波消解装置，对邻氨基苯甲酸废水进行初步降解。待微波消解结束后，将邻氨基苯甲酸废水通过过滤器，去除微波催化剂颗粒;将初步处理后的邻氨基苯甲酸废水在调节罐中进行酸碱调节，投加Fe2+后，自下而上通过Fenton氧化塔，进行深度降解。反应结束后，最后将邻氨基苯甲酸废水排出。本方法操作工艺简单，不仅可以用于邻氨基苯甲酸废水的处理，还可用于含高浓度水溶性芳香化合物废水的处理，具有较大的推广应用价值。
权利要求书
1.一种邻氨基苯甲酸废水处理装置，其特征在于，所述装置包括废水池、微波消解装置、双氧水加药罐、调节罐 、Fenton氧化塔;所述废水池用于存储邻氨基苯甲酸废水，出口处连接微波消解装置入口;所述微波消解装置出口连接调节罐入口，所述调节罐用于调节混合液pH，投加Fe2+;所述调节罐出口和双氧水加药罐出口连接Fenton氧化塔塔底;距离Fenton氧化塔塔顶1/4位置，设有内循环出口，出水依次连接泵和流量计，流量计的另一端通向Fenton氧化塔底部，实现内循环，进行深度处理，所述内循环出口上方设置有出水口，经过所述装置处理后的废水由出水口流出。
2.根据权利要求1所述邻氨基苯甲酸废水处理装置，其特征在于，所述微波消解装置内设置过滤器，用于去除微波催化剂颗粒。
3.根据权利要求1所述邻氨基苯甲酸废水处理装置，其特征在于，所述废水池与微波消解装置之间设置泵，泵两端还设置有阀门;所述双氧水加药罐与Fenton氧化塔之间设置泵，泵两端还设置有阀门;所述调节罐与Fenton氧化塔之间设置泵，泵两端还设置有阀门。
4.根据权利要求1所述邻氨基苯甲酸废水处理装置，其特征在于，所述内循环出口与泵之间设置阀门，流量计与塔底入口之间设置阀门。
5.基于权利要求1所述装置的邻氨基苯甲酸废水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)先将邻氨基苯甲酸废水通过微波消解装置，装置内含有微波催化剂，对邻氨基苯甲酸废水进行初步降解;
(2)待微波消解结束后，通过微波消解装置中内设的过滤器，去除微波催化剂颗粒;
(3)将初步处理后的邻氨基苯甲酸废水，在调节罐中调节pH后，投加Fe2+;
(4)调节罐出水，自下而上通过Fenton氧化塔，同时双氧水加药罐出水，自下而上通过Fenton氧化塔，调节塔内废水中的H2O2浓度，控制反应时间，部分塔内废水经计量计从塔底回流至Fenton氧化塔，实现内循环; 反应结束后，最后将邻氨基苯甲酸废水从Fenton氧化塔塔顶流出。
6.根据权利要求5所述的邻氨基苯甲酸废水处理方法，其特征在于，所述的微波催化剂为高催化活性的CUO/AC复合材料，且微波反应时间控制在15-20min。
7.根据权利要求6所述的邻氨基苯甲酸废水处理方法，其特征在于，所述的CUO/AC复合材料是通过将30-40目的负载颗粒活性炭用一定浓度的硝酸铜( Cu( NO3 ) 2·3H2O) 水溶液浸泡24h，干燥后在250℃马弗炉内焙烧 2 h方法制备得到。
8.根据权利要求5所述的邻氨基苯甲酸废水处理方法，其特征在于，所述微波消解装置频率500MHz，微波消解装置功率850W，微波催化消解时间15-20min。
9.根据权利要求5所述的邻氨基苯甲酸废水处理方法，其特征在于，所述调节罐内用稀盐酸调节微波消解出水的pH至3-4，再加入硫酸亚铁溶液，并控制废水中Fe2+ 离子浓度范围为 0.2-0.5g/L。
10.根据权利要求5所述的邻氨基苯甲酸废水处理方法，其特征在于，所述Fenton氧化塔内，加入质量分数为 30% H2O2 溶液使邻氨基苯甲酸废水中 H2O2 浓度范围为 0.25g/L-1.0g/L，反应时间控制在40-60min，回流比控制20-30%。
说明书
一种邻氨基苯甲酸废水处理装置及方法
技术领域
本发明涉及一种邻氨基苯甲酸废水处理装置及方法，可以解决含高浓度水溶性芳香化合物等难降解废水的水污染问题，属于污水处理领域。
背景技术
近年来，石油、化工、制药和印染工业的迅猛发展带来了严重的环境问题，含高浓度水溶性芳香化合物，特别是含芳香两性化合物[如邻氨基苯甲酸(o-Aminobenzoic acid)废水的大量排放造成大范围的江河水体污染。邻氨基苯甲酸是染料、医药、香料及杀虫菌剂等精细化工品的重要中间体和原材料，因其分子结构中同时含有Lewis酸和Lewis碱2种性质的官能团，导致该类废水具有毒性强、可生化性差、污染物水溶性高等特点。
目前，国内外有关邻氨基苯甲酸废水的处理方法大多类似于含酚酸类废水，如氧化、生化、萃取及吸附等。但因邻氨基苯甲酸废水的成分复杂，经传统工艺处理后的水不能有效去除其中的有机污染物，无法达到国家排放标准。殷诚(殷诚，周继承，尹静雅，谌敏飞，杨叶兵. 微波催化剂CuO /AC微波催化氧化降解废水中的苯酚[J].环境工程学报，2015，9(11): 5329-5335)等利用微波催化氧化技术对废水中的苯酚进行处理，取得了良好的效果。邹红(邹红，王丽萍，余美维. Fenton氧化降解苯胺及机制研究[J].安徽大学学报，2016，40(4): 101-107)等以苯胺(C6H7N) 废水为处理对象进行Fenton氧化降解试验，认为在Fenton处理苯胺过程中，可将苯胺降解到控制丁烯二酸阶段，以丁烯二酸作为后续生化处理目标污染物的处理方法有利于苯胺的完全矿化.高金龙(高金龙，赵文婕，谷娜等.ClO2 氧化-可见光催化联合处理苯胺废水的研究[J].工业水处理，2012，32(10): 57-60)等在自制的镍钛复合氧化物型可见光催化剂作用下，使用 ClO2 氧化-可见光催化联合法处理苯胺废水，较优反应条件下，COD去除率达到52.76%。尹建峰公开了一种深度处理含酚和苯胺废水的方法，将待处理的含微量酚和苯胺废水依次通过臭氧氧化池，改性活性炭吸附池，改性蒙脱土吸附池，即可实现对含微量酚和苯胺废水处理。上述这些处理方法，在实际应用中，主要存在运行成本高，COD去除率无法达到国家排放标准等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种邻氨基苯甲酸废水处理装置及方法，用于提高COD去除效率，最大限度地降低能耗，节约材料成本和运行成本。
本发明在具有微波催化活性的CuO /AC催化剂和Fenton氧化塔的共同作用下对邻氨基苯甲酸废水进行处理，并且在微波催化消解20min，Fenton氧化处理60min后，邻氨基苯甲酸废水COD去除率达到80%以上。
实现本发明的技术方案是：
本发提供了一种邻氨基苯甲酸废水处理装置，所述装置包括废水池、微波消解装置、双氧水加药罐、调节罐 、Fenton氧化塔;所述废水池用于存储邻氨基苯甲酸废水，出口处连接微波消解装置入口;所述微波消解装置出口连接调节罐入口，所述调节罐用于调节混合液pH，投加Fe2+;所述调节罐出口和双氧水加药罐出口连接Fenton氧化塔塔底;距离Fenton氧化塔塔顶1/4位置，设有内循环出口，出水依次连接泵和流量计，流量计的另一端通向Fenton氧化塔底部，实现内循环，进行深度处理，所述内循环出口上方设置有出水口，经过所述装置处理后的废水由出水口流出。
进一步地，所述微波消解装置内设置过滤器，用于去除微波催化剂颗粒。
进一步地，所述废水池与微波消解装置之间设置泵，泵两端还设置有阀门;所述双氧水加药罐与Fenton氧化塔之间设置泵，泵两端还设置有阀门;所述调节罐与Fenton氧化塔之间设置泵，泵两端还设置有阀门。
进一步地，所述内循环出口与泵之间设置阀门，流量计与塔底入口之间设置阀门。
本发明还提供了上述装置的邻氨基苯甲酸废水处理方法，包括以下步骤：
(1) 先将邻氨基苯甲酸废水通过微波消解装置，装置内含有微波催化剂，对邻氨基苯甲酸废水进行初步降解;
(2) 待微波消解结束后，通过微波消解装置中内设的过滤器，去除微波催化剂颗粒;
(3) 将初步处理后的邻氨基苯甲酸废水，在调节罐中调节pH后，投加Fe2+;
(4) 调节罐出水，自下而上通过Fenton氧化塔，同时双氧水加药罐出水，自下而上通过Fenton氧化塔，调节塔内废水中的H2O2浓度，控制反应时间，部分塔内废水经计量计从塔底回流至Fenton氧化塔，实现内循环。 反应结束后，最后将邻氨基苯甲酸废水从Fenton氧化塔塔顶流出。
进一步地，所述的微波催化剂为高催化活性的CUO/AC复合材料，且微波反应时间控制在15-20min。
进一步地，所述的CUO/AC复合材料是通过将30-40目的负载颗粒活性炭用一定浓度的硝酸铜( Cu( NO3 ) 2·3H2O) 水溶液浸泡24h，干燥后在250℃马弗炉内焙烧 2 h方法制备得到。
进一步地，所述微波消解装置频率500MHz，微波消解装置功率850W，微波催化消解时间15-20min。
进一步地，所述调节罐内用稀盐酸调节微波消解出水的pH至3-4，再加入硫酸亚铁溶液，并控制废水中Fe2+ 离子浓度范围为 0.2-0.5g/L。
进一步地，所述Fenton氧化塔内，加入质量分数为 30% H2O2 溶液使邻氨基苯甲酸废水中 H2O2 浓度范围为 0.25g/L- 1.0g/L，反应时间控制在40-60min，回流比控制20-30%。
本发明中所使用的Fenton氧化塔，回流比控制20-30%。微波催化剂性能评价在石英管中进行，向100mL邻氨基苯甲酸废水中加入微波催化剂，催化剂用量1g/L，微波催化消解20min，调节微波处理后废水的pH至3.5，加入硫酸亚铁溶液，使废水的 Fe2+ 离子浓度为0.4g/L。Fenton氧化的评价性能Fenton氧化塔中进行，向氧化塔中加入质量分数为 30%H2O2 溶液，控制废水中H2O2 浓度为1.0 g/L，反应时间控制在60min，测定最终出水的COD值，从而计算出最终的COD去除率。经微波催化消解与Fenton氧化联用技术处理后的邻氨基苯甲酸废水的COD去除率达到80%以上。
本发明具有如下优点：
(1)本发明提出的微波催化与Fenton氧化联用技术来处理难降解的邻氨基苯甲酸废水，通过微波催化的协同作用强化Fenton的氧化能力，降低硫酸亚铁及双氧水的用量，提高废水的COD的去除率，最大限度地降低能耗，节约成本。
(2)本发明提出的微波催化与Fenton氧化联用技术对邻氨基苯甲酸废水的COD去除率达到80%以上，具有良好的降解作用，解决了高浓度水溶性芳香化合物废水处理效率低，出水无法达到国家排放标准等难题。
(3)本发明的复合工艺，选择了负载金属氧化物的颗粒活性炭为催化剂，不仅使用寿命长，而且催化效率高，进一步解决了微波催化剂失活以及催化效果不佳的问题。同时，由于微波催化与Fenton氧化联用时产生了更多的强氧化剂羟基自由基，使得邻氨基苯甲酸废水中的污染物降解更为彻底，且Fenton的利用率也得到提高，能有效缩短降解时间。
(4)本发明为复合工艺，采用了Fenton氧化塔，能够大量减少Fe2+的投加，充分利用残留的H2O2，从而降低了后续处理含铁污泥的成本以及提高了COD的去除效率。
(5)本发明的微波催化与Fenton氧化联用技术不仅可用于邻氨基苯甲酸废水的处理，还可用于其他水溶性芳香化合物废水的处理，具有较大的推广应用价值。
