申请日2013.11.19
公开(公告)日2014.02.12
IPC分类号C02F1/72; C02F1/46; C02F1/32; C02F1/30
摘要
本发明公开了一种光电波三元协同催化氧化处理有机化工废水的方法及设备，属一种有机化工废水的处理方法，使用微波、紫外光及电场协同催化氧化处理有机化工废水，实现在常压下体系中大量强氧化性基团的快速而持续的生成，从而大大增强了对有机化工废水中难降解有机毒物的催化氧化效果;通过采用光电波三元协同的方式对典型含盐有机化工废水进行处理，特征污染物的降解脱除率一般能达到80～95%(生物毒性能降低65%以上)、且处理成本低、处理时间短(反应快速，一般仅需5～10min)、安全性高(常压、中温)。
权利要求书
1.一种多元协同催化氧化处理有机化工废水的方法，其特征在于所述方法包 括如下步骤：
在密闭空间内使用微波发生器在所述密闭空间内产生电磁波，无极紫外灯 受到电磁波的激发，直接产生紫外光和微波能一起辐照有机化工废水;
由所述密闭空间的外部施加电压，通过位于密闭空间内部的电极使其内部 形成电场，从而使紫外光、电场与电磁波在所述密闭空间内相互协同催化氧化 处理有机化工废水。
2.根据权利要求1所述的多元协同催化氧化处理有机化工废水的方法，其特 征在于：所述方法在有机化工废水进入反应空间之前，首先在有机化工废 水中加入催化剂。
3.根据权利要求2所述的多元协同催化氧化处理有机化工废水的方法，其特 征在于：所述催化剂为均相和/或非均相两种，其中非均相催化剂中至少包 含二氧化钛、活性炭和/或复合金属及其氧化物成分。
4.根据权利要求1所述的多元协同催化氧化处理有机化工废水的方法，其特 征在于：所述密闭空间内部上的电极为二氧化钛或/和金属及其氧化物覆膜 电极。
5.一种用于实施权利要求1至4任意一项所述方法的多元协同催化氧化处理 有机化工废水的设备，其特征在于：所述设备包括反应釜(1)、微波源供 给系统、无极紫外灯(2)与电场补给系统，所述微波源供给系统中的波导 管(3)安装在反应釜(1)的内部，用于由微波源供给系统产生微波能， 使波导管(3)在反应釜(1)的内部发出电磁波;所述无极紫外灯(2)安 装在反应釜(1)的内部;所述反应釜(1)的内部上还设有覆膜极板(4)， 所述覆膜极板(4)接入电源，用于由覆膜极板(4)与电源之间游走的电 流在反应釜(1)内部产生电场，由电磁波直接激发无极紫外灯(2)产生 紫外光。
6.根据权利要求5所述的多元协同催化氧化处理有机化工废水的设备，其特 征在于：所述的设备还包括废水自动进出系统、装置自我保护系统与中央 控制系统，所述废水自动进出系统设置在反应釜(1)的出水口与入水口， 且至少包括入口阀门与出口阀门;所述装置自我保护系统有探头设置在反 应釜内部和出水口，且其还至少包括温度传感器，出水水质检测器，泄压 阀、溢流阀和自动回流装置;所述中央控制系统分别接入废水自动进出系 统、装置自我保护系统、微波源供给系统、无极紫外灯(2)与电场补给系 统，用于实时控制反应釜(1)内部的有机化工废水进出、回流，以及微波 源供给系统、无极紫外灯(2)与电场补给系统的启停。
7.根据权利要求6所述的多元协同催化氧化处理有机化工废水的设备，其特 征在于：所述温度传感器安装在反应釜(1)的内部，所述温度传感器接入 中央控制系统，所述中央控制系统的内部预设有温度上限阈值，用于由温 度传感器实时采集并向中央控制系统反馈反应釜(1)中有机化工废水的当 前温度值，中央控制系统将当前温度值与预设的温度上限阈值进行比较判 断，根据比较判断的结果分别对废水自动进出系统、微波源供给系统、无 极紫外灯(2)与电场补给系统进行控制;所述装置自我保护系统中的出水 水质检测器安装在反应釜的出水口，用于检测处理后有机化工废水，当处 理后有机化工废水的污染物超过规定值时，则通过自动回流装置使其回流 再次处理。
8.根据权利要求6或7所述的多元协同催化氧化处理有机化工废水的设备， 其特征在于：所述装置自我保护系统中还包括与泄压阀相配合的压力传感 器，所述压力传感器接入中央控制系统，所述中央控制系统的内部预设有 压力上限阈值，用于由压力传感器实时采集并向中央控制系统反馈反应釜 (1)内部的当前压力值，中央控制系统将当前压力值与预设的压力上限阈 值进行比较判断，根据比较判断的结果控制泄压阀的开启与关闭。
9.根据权利要求5所述的多元协同催化氧化处理有机化工废水的设备，其特 征在于：所述微波源供给系统的功率为0.5-200KW，波长为300MHz-300GHz; 所述覆膜极板(4)的材质为二氧化钛或/和金属及其氧化物覆膜电极。
10.根据权利要求5所述的多元协同催化氧化处理有机化工废水的设备，其特 征在于：所述反应釜(1)内部材质为聚四氟乙烯或聚丙烯。
说明书
多元协同催化氧化处理有机化工废水的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种有机化工废水的处理方法，更具体的说，本发明主要涉及 一种多元协同催化氧化处理有机化工废水的方法及设备。
背景技术
化工是我国的重要支柱产业，为我国经济的腾飞发挥了重要的作用。由于 化工生产中原料及产品多为有毒有害物质，因此，化工工业也是高风险、重污 染的行业。伴随着化学工业的迅速发展，每年排放大量有毒废水，其中有机毒 物的排放量位居全国各行业之首。这些化工废水浓度高组分复杂，而且由于化 工反应分离过程(如卤代、盐析、中和等)往往会产生大量含盐有机废水，造 成化工行业的废水极难处理。对生态环境造成了极大的危害，严重威胁着饮用 水安全和人民的生命健康，甚至影响了社会的和谐与稳定，引起了全社会的高 度关注。近年来，国内及国际上出现了多种关于有机化工废水的处理技术，主 要利用无极紫外光及微波催化有机化工废水，通过加速氧化的方式对其进行处 理，例如公开号为CN101239299A的中国发明专利，公开了一种通过紫外光与微 波相结合的有机化工废水处理方法，又如公开号为CN102659223A的中国发明专 利，公开了一种光电结合的有机废水降解装置，但前述两种技术方案均由于仅 采用二元协同催化有机化工废水，在实际应用中可用于处理的废水盐度范围较 小，且催化效果有限，对于具有多种溶解态以及高浓度的有机化工废水处理效 果较差，因而有必要在现有技术中的二元协同催化氧化有机化工废水的方法做 进一步的改进和研究。
发明内容
本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种多元协同催化氧化处理有 机化工废水的方法及设备，以期望解决现有技术中二元协同处理有机化工废水 时存在的适用废水盐度范围小，且对于呈多种溶解态以及高浓度的有机化工废 水处理效果较差等技术问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提供了一种多元协同催化氧化处理有机化工废水的方法，所 述方法包括如下步骤：
在密闭空间内使用微波发生器在所述密闭空间内产生电磁波，无极紫外灯 受到电磁波的激发，直接产生紫外光和微波能一起辐照有机化工废水;
由所述密闭空间的外部施加电压，通过位于密闭空间内部的电极使其内部 形成电场，从而使紫外光、电场与电磁波在所述密闭空间内相互协同催化氧化 处理有机化工废水。
作为优选，进一步的技术方案是：所述方法在有机化工废水进入反应空间 之前，首先在有机化工废水中加入催化剂。
更进一步的技术方案是：所述催化剂含均相和/或非均相成分，非均相催化 剂中至少包含二氧化钛、活性炭和/或复合金属及其氧化物成分。
进一步的技术方案是：所述密闭空间内部上的电极为二氧化钛或/和金属及 其氧化物覆膜电极。
本发明另一方面还提供了一种用于实施上述方法的多元协同催化氧化处理 有机化工废水的设备，所述设备包括反应釜、微波源供给系统、无极紫外灯与 电场补给系统，所述微波源供给系统中的波导管安装在反应釜的内部，由微波 源供给系统产生微波能，使波导管在反应釜的内部产生电磁波;所述无极紫外 灯安装在反应釜的内部;所述反应釜的内部上还设有覆膜极板，所述覆膜极板 接入电源，用于由覆膜极板与电源之间游走的电流在反应釜内部产生电场，由 电磁波直接激发无极紫外灯产生紫外光。
作为优选，进一步的技术方案是：所述的设备还包括废水自动进出系统、 装置自我保护系统与中央控制系统，所述废水自动进出系统设置在反应釜的出 水口与入水口，且至少包括入口阀门与出口阀门;所述装置自我保护系统有探 头设置在反应釜内部和出水口，且至少包括温度传感器，出水水质检测器，泄 压阀、溢流阀和自动回流装置;所述中央控制系统分别接入废水自动进出系统、 装置自我保护系统、微波源供给系统、无极紫外灯与电场补给系统，用于实时 控制反应釜内部的有机化工废水进出、回流，以及微波源供给系统、无极紫外 灯与电场补给系统的启停。
更进一步的技术方案是：所述温度传感器还安装在反应釜的内部，所述温 度传感器接入中央控制系统，所述中央控制系统的内部预设有温度上限阈值， 用于由温度传感器实时采集并向中央控制系统反馈反应釜中有机化工废水的当 前温度值，中央控制系统将当前温度值与预设的温度上限阈值进行比较判断， 根据比较判断的结果分别对废水自动进出系统、微波源供给系统、无极紫外灯 与电场补给系统进行控制;所述装置自我保护系统中的出水水质检测器安装在 反应釜的出水口，用于检测处理后有机化工废水，当处理后有机化工废水的污 染物超过规定值时，则通过自动回流装置使其回流再次处理。
更进一步的技术方案是：所述装置自我保护系统中还包括与泄压阀相配合 的压力传感器，所述压力传感器接入中央控制系统，所述中央控制系统的内部 预设有压力上限阈值，用于由压力传感器实时采集并向中央控制系统反馈反应 釜内部的当前压力值，中央控制系统将当前压力值与预设的压力上限阈值进行 比较判断，根据比较判断的结果控制泄压阀的开启与关闭。
更进一步的技术方案是：所述微波源供给系统的波长范围为 300MHz-300GHz，功率为0.5-200KW，波导管规格为915MHz或2450MHz型;所述 覆膜极板的材质为二氧化钛或/和金属及其氧化物覆膜电极。
更进一步的技术方案是：所述反应釜内部材质为聚四氟乙烯或聚丙烯。
与现有技术相比，本发明的部分有益效果如下：
1)通过采用紫外光、微波及电场结合的三元协同催化氧化方式处理有机化 工废水，实现在常压下体系中大量强氧化性基团的快速而持续的生成，从而大 大增强了对有机化工废水中难降解有机毒物的催化氧化效果;
2)通过反应釜内部上的纳米二氧化钛和/或金属及其氧化物覆膜极板，进 一步提高了催化氧化体系中强氧化性基团的生成密度和持续性;
3)无极紫外灯无需外置电源，在微波产生的电磁波激发下即可产生紫外光， 利用微波的快速激发效应和均匀激发的特点，有效克服了传统紫外灯启动慢的 缺陷，减少了冲击电流对紫外灯的损伤，延长了灯的使用寿命，同时电磁波的 稳定性也可使激发产生的紫外光稳定而连续。
4)在催化剂的辅助下，拓宽了方法所能处理的废水盐度范围，提升光电波 对有机化工废水的催化氧化处理效率;
5)采用多元协同的方式对典型含盐有机化工废水进行处理，特征污染物的 降解脱除率一般能达到80～95%(生物毒性能降低65%以上)、且处理成本低、 处理时间短(反应快速，一般仅需5～10min)、安全性高(常压、中温)。
