申请日2008.08.04
公开(公告)日2010.02.10
IPC分类号C02F1/72; C02F1/32; C02F1/68
摘要
本发明涉及一种矿化降解有机废水的方法和处理设备，属于化工与环境领域。本发明包括催化剂和使用这种催化剂的废水处理设备。处理废水的催化剂包括：钯、铑、猛、钴、铜、钾、银、镧、铁、镍、钨、钌、钛、铈、钠、锇、金、铂、钙、氧、铋等单质和它们的氧化物、过氧化物、超氧化物、卤化物、硝酸盐、硫酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐、氢氧化物和磷酸盐等;还包括臭氧、双氧水、氧气、超氧化钠、过氧化钠、过氧化钙、超氧化钙。催化剂可以单独使用或者组合使用。催化剂用量为0.01g-60Kg/吨。将催化剂和废水通过水处理设备顶部进水管加入到水处理设备的容器内;通过光照催化处理有机废水。使用该方法处理有机废水不产生淤泥，不产生二次污染物。设备简单，易于操作。
权利要求书
1、一种矿化降解有机废水的方法，其特征在于：
①选用处理有机废水的催化剂
包括：钯、铑、氮、猛、钴、铜、钾、银、镧、铁、镍、钨、钌、钠、钛、 铈、锇、金、氯、溴、铂、氧、铋等单质和它们的氧化物、过氧化物、超氧化 物、无机化合物、有机化合物和配合物等;还包括臭氧、双氧水、氧气、超氧 化钠、过氧化钠、过氧化钙、超氧化钙;无机化合物包括卤化物、硝酸盐、硫 酸盐、亚硝酸盐碳酸盐、氢氧化物和磷酸盐等;有机化合物和配合物包括甲酸 盐、乙酸盐草酸盐;催化剂可以单独使用或者组合使用;催化剂用量为0.01g-60 Kg/吨;组合使用催化剂的比例可视处理废水的种类而定;两组分组合使用用量 为1∶1-1∶50。
②将催化剂和废水通过水处理设备顶部进水管加入到水处理设备的容器 内;打开光源和循环泵的开关，即开始光照催化处理有机废水;一段时间后， 被处理废水的COD值达到可排放的要求，关闭光源和循环泵，打开出水管阀门; 处理后的水经由出水管排出设备;完成废水处理过程。
2、如权利要求1说所述的一种矿化降解有机废水的方法，其特征在于：作 为活性成分，上述催化剂可以单独使用也可以几种物质混和使用;优选含有氯、 氧、猛、钴、钛、铈、钾、银、镧、钌、氮、锇、铂、钯、铑、铋的单质及其 化合物，使用单一组分或者是多组分合用;作为化合物，优选卤化物、硝酸盐、 氧化物、氢氧化物、硫酸盐、碳酸盐、臭氧、双氧水、氧气、超氧化钠、过氧 化钠、过氧化钙、超氧化钙、过氧化物和超氧化物等无机化合物;甲酸盐、乙 酸盐、草酸盐。
3、一种矿化降解有机废水的方法所使用的设备，包括容器、进水管、出水 管、阀门、紫外灯、石英管内和循环水泵，其特征在于：顶部可以带有上盖， 也可以是敞开的，如果顶部带有上盖，进水管与上盖相连，由进水管加入废水 和催化剂;出气管与上盖相连;底部有出水管和阀门，出水管与容器底部相连; 循环水泵经由管道与容器底部相连，循环水泵经由管道与容器顶部相连;出水 管与容器底部相连，阀门和出水管相连;腔内纵向装有石英管，石英管的两端 固定在废水处理设备的内部，紫外灯管放入石英管内。
4、根据权利要求3所述的一种矿化降解有机废水的方法所使用的设备，其 特征在于：该废水处理设备可以串联使用，两者之间用管道和泵连接，管道和 泵连接前一个处理器的底部和后一个处理器的项部，扩大废水处理量。
5、根据权利要求2所述的一种矿化降解有机废水的方法所使用的设备，其 特征在于：所用紫外灯的功率为1-10000W;波长为100-800nm。
6、根据权利要求2所述的一种矿化降解有机废水的方法所使用的设备，其 特征在于：石英管可以是完全封闭的，也可以是一端开口的。
说明书
矿化降解有机废水的方法和处理设备
技术领域
本发明涉及用于废水处理的催化剂和使用该催化剂的废水处理设备，光辅 助催化矿化降解有机污染物。
背景技术
有机废水污染环境，影响人类和其他生物的生存，也阻碍经济发展;控制 污染物排放是经济可持续发展的保障。有机废水已经给我们的生存环境带来严 重的危害，尤其是含有芳香族硝基化合物和酚类化合物的废水毒性高、难降解、 残留时间长，对自然界的危害深;因此，欧美已经停止生产TNT。废水处理方法 通常有生物处理法、燃烧处理和电氧化法等。生物处理法包括好氧处理法和厌 氧处理法，或者是两者结合处理法。通常使用活性淤泥提供微生物，生物处理 法能够处理一些有机废水;但是，不能够处理高浓度的有机废水，也不能够处 理含有硝基化合物和含有具有一定毒性化合物的废水。另外，微生物处理法需 要合适于生物生存的温度，对于我国南方地区，夏天的温度较高，冬季的温度 较低，微生物处理的效果不理想;对于我国大部分北方地区，冬季和春季的温 度较低，微生物几乎不能存活，无法处理废水;如果给被处理的废水加热，这 样无疑增加了处理废水的费用。此外，微生物处理废水产生淤泥，定期清除淤 泥给大量处理有机废水带来不便。通常情况下，有机废水的成分复杂，不但含 有不同种类的有机物，可能含有对微生物有毒的化合物，而且，可能还含有较 高浓度的无机盐;这些因素都不利于用生物法降解有机废水。
燃烧处理废水的方法，通常使用重油作为燃料。但是，近年来石油价格成 倍地上涨，使得本来费用就很高的燃烧处理废水的方法处理废水的成本飙升， 企业无法接受。而且，含氮的有机废水燃烧时生成氮氧化物废气，造成二次污 染。
近年来，研究报道了电极氧化法、高温高压氧化法、膜渗透法和超临界氧 化法等。目前，这些方法都存在一些局限性，尤其是不适合大规模处理工业废 水。
有机废水处理之后再排放，或者处理之后循环使用，是社会发展持续的保 证，是人类社会生存的保证。通常情况下，有机废水的成分复杂，不但含有不 同种类的有机物，而且，可能还含有较高浓度的无机盐，使得废水的处理非常 困难，甚至，有些方法是无效的。
JP-A-4994157提出一种用氧化铜或者氧化镍为催化剂的氧化方法处理废 水。JP-A-4944556提出一种用钯和铂等负载于活性碳、硅胶、氧化铝等载体上， 催化氧化有机废水。这些方法处理废水的效率不高，而且催化剂的耐用性差， 在实用方面具有较大的局限性。的专利CN101045204A提出了一种高温高压的湿 式氧化处理有机废水的方法，一些金属或者其化合物用作催化剂，在高温高压 下使废水中的有机物降解，高温高压的湿式氧化法的显著缺点在于高温高压带 来的处理废水的费用较高，也不容易扩大废水处理量，这两个缺点使得该技术 不实用。CN1994546A提出催化剂负载于大孔硅胶、活性氧化铝或者人造沸石上， 使用三相循环流化床光催化降解有机废水方法。催化剂的制备较为复杂，在实 用方面具有较大的局限性。专利200610007233提出电化学氧化处理法，首先用 电化学处理装置滤除废水中的固体物和无机盐，再在高温高压下电极氧化废水 中的有机物。该方法处理废水的过程复杂，成本高，效率低，设备也不易放大， 废水处理量受到限制。专利CN1528513A和CN1508073A提出固定床光催化反应 装置，该技术存在着废水的处理效率不高和难于大量处理废水的问题。
有机废水污染环境，影响人类和其他生物的生存，也阻碍经济发展;控制 污染物排放是经济可持续发展的保障。国务院已经批转了《“十一五”主要污染物 总量减排考核办法》。因此解决有害的废水、废碴、废气处理问题已经成为国家 迫在眉睫的任务之一。
发明内容
本发明的目的是为了保护生存环境和化学工业的可持续性发展，提出一种 处理有机废水的方法和处理设备，该方法是用催化剂来矿化降解有机废水。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明的一种矿化降解有机废水的方法，包括：
①选用处理有机废水的催化剂
包括：钯、铑、氮、猛、钴、铜、钾、银、镧、铁、镍、钨、钌、钠、钛、 铈、锇、金、氯、溴、铂、氧、铋等单质和它们的氧化物、过氧化物、超氧化 物、无机化合物、有机化合物和配合物等;还包括臭氧、双氧水、氧气、超氧 化钠、过氧化钠、过氧化钙、超氧化钙;无机化合物包括卤化物、硝酸盐、硫 酸盐、亚硝酸盐碳酸盐、氢氧化物和磷酸盐等;有机化合物和配合物包括甲酸 盐、乙酸盐草酸盐;催化剂可以单独使用或者组合使用;催化剂用量为0.01g-60 Kg/吨;组合使用催化剂的比例可视处理废水的种类而定;两组分组合使用用量 为1∶1-1∶50。
②将催化剂和废水通过水处理设备顶部进水管加入到水处理设备的容器 内;打开光源和循环泵的开关，即开始光照催化处理有机废水;一段时间后， 被处理废水的COD值达到可排放的要求，关闭光源和循环泵，打开出水管阀门; 处理后的水经由出水管排出设备;完成废水处理过程。
作为活性成分，上述催化剂可以单独使用也可以几种物质混和使用;优选 含有氯、氧、猛、钴、钛、铈、钾、银、镧、钌、氮、锇、铂、钯、铑、铋的 单质及其化合物，使用单一组分或者是多组分合用;作为化合物，优选卤化物、 硝酸盐、氧化物、氢氧化物、硫酸盐、碳酸盐、臭氧、双氧水、氧气、超氧化 钠、过氧化钠、过氧化钙、超氧化钙、过氧化物和超氧化物等无机化合物;甲 酸盐、乙酸盐、草酸盐。
本发明的一种矿化降解有机废水的方法所使用的设备，包括容器、进水管、 出水管、阀门、紫外灯、石英管内和循环水泵。顶部可以带有上盖，也可以是 敞开的，如果顶部带有上盖，进水管与上盖相连，由进水管加入废水和催化剂; 出气管与上盖相连;底部有出水管和阀门，出水管与容器底部相连;循环水泵 经由管道与容器底部相连，循环水泵经由管道与容器顶部相连;出水管与容器 底部相连，阀门和出水管相连;腔内纵向装有石英管，石英管的两端固定在废 水处理设备的内部，紫外灯管放入石英管内。
该设备的主体可以是各种形状;顶部是带有上盖或是敞开的;材料可以是 塑料、水泥、钢铁、陶瓷、搪瓷、树脂和玻璃钢。
该废水处理设备可以串联使用，两者之间用管道和泵连接，管道和泵连接 前一个处理器的底部和后一个处理器的顶部，扩大废水处理量。
所用紫外灯的功率为1-10000W;波长为100-800nm。
所述的石英管可以是完全封闭的，也可以是一端开口的。
有益效果
与现有的废水处理方法和技术相比，本发明处理废水的设备和工艺简单， 成本低，易于操作，维护成本和运行成本低，经过一次处理，就可以有效地把 有机污染物分解为水和二氧化碳，把废水的COD值降低到可以排放的范围，从 而达到保护环境目的。
使用该方法处理有机废水不产生淤泥，不产生二次污染物。该矿化降解有 机废水技术几乎可以处理各种有机废水，工艺性能稳定，处理单元少。经过该 工艺技术处理后的有机废水，不需要附加其他处理设施，即可使COD降低到国 家排放标准。
