申请日2020.12.21
公开（公告）日2021.04.09
IPC分类号C02F1/72; C02F1/30; C02F101/30
摘要
一种高COD污水的微波耦合碳基催化剂处理工艺及系统；该工艺是使污水流经碳基催化剂，并通过微波辐照碳基催化剂，在微波辐照下碳基催化剂原吸附位点的吸附性增强，使得碳基催化剂的吸附催化性能增强；向污水中充入氧气，氧气与污水的流动方向相反；所述系统包括壳体、控制器和空气压缩机，壳体内下部设置有布氧器，布氧器与空气压缩机连接，壳体内在碳基催化剂中设置有红外摄像仪，壳体外侧设置有微波发射器。本发明通过碳基催化剂耦合微波来处理高含量的COD污水，再通过氧气来进一步加速污水中有机质的分解，处理效果更好，处理效率更高，处理完的污水直接排出，减少了底部污水的积聚，不易造成布氧器堵塞。
权利要求书
1.一种微波耦合碳基催化剂处理高COD污水的工艺，其特征是：
使污水流经碳基催化剂，并通过微波辐照碳基催化剂，在微波辐照下碳基催化剂原吸附位点的吸附性增强，使得碳基催化剂的吸附催化性能增强；向污水中充入氧气，氧气与污水的流动方向相反，有机质与氧气发生反应。
2.根据权利要求1所述的微波耦合碳基催化剂处理高COD污水的工艺，其特征是：监测污水处理前后的温度和COD含量以及污水处理过程中的温度场、电场和磁场，根据所得的数据控制和调节微波辐照的波长和频率以及污水中的充氧量，使得碳基催化剂的吸附催化性能最强。
3.根据权利要求1所述的微波耦合碳基催化剂处理高COD污水的工艺，其特征是：所述碳基催化剂为煤制碳基催化剂。
4.根据权利要求1所述的微波耦合碳基催化剂处理高COD污水的工艺，其特征是：所述微波的波长为1mm～1m，频率为300MHz～300GHz。
5.一种用于权利要求1所述工艺的高COD污水的微波耦合碳基催化剂处理系统，其特征是：包括：壳体、控制器和空气压缩机，壳体内填充碳基催化剂，壳体的上部设置污水进管，壳体底部设置有排水管，壳体内下部设置有布氧器，布氧器与空气压缩机连接，壳体内在碳基催化剂中设置有红外摄像仪，壳体外侧在碳基催化剂位置处设置有微波发射器，微波发射器与微波发生器连接，污水进管处设置进水温度监测仪和进水COD监测仪，排水管处设置出水温度监测仪和出水COD监测仪，空气压缩机、微波发生器、进水温度监测仪、进水COD监测仪、出水温度仪和出水COD监测仪均与控制器连接。
说明书
高COD污水的微波耦合碳基催化剂处理工艺及系统
技术领域
本发明涉及一种通过微波耦合碳基催化剂进行高COD(化学需氧量)污水处理的工艺，属于污水处理技术领域。
背景技术
对于畜牧业和养殖业来说，大型的、集中的养殖方法已经逐渐代替传统的、散养的方法，当采用传统方法养殖时，一般数量较小，场地宽阔，禽类、牲畜等的排泄物可通过大自然的力量降解，但采用集体方法养殖时，这些排泄物需被排放到一处进行处理，若这些排泄物得不到及时的清理，被随意排放，粪便中的氮、硫化合物进入河流，使得藻类泛滥，破坏生态平衡，同时还会造成空气污染和生物污染，所以需要定期清理养殖舍，常见方法是采用水冲洗方法，将畜禽粪便与冲洗水一起排放，导致了污水中COD含量的迅速增加。近年来禽畜养殖业排放污水中COD几乎占据总体排放污水中COD的一半，降低污水中COD的含量，也成为一个热点话题。
目前，常用的处理高COD污水的方法包括生物基处理以及催化氧化处理等方法。其中，生物基处理方法主要是使用厌氧微生物、好氧微生物等进行处理，工艺路线不断被改进，常用的方法是先将高COD污水进行预处理，再进行厌氧处理和好氧处理等步骤，此方法也被推广和使用，但是生物基治理工艺容易使得药物泄漏，造成生物污染。
催化氧化处理的方法一般为电催化氧化、光催化氧化以及两种方法结合的催化氧化法，由于近几年，污水排放量明显增加，使得这类技术开始发展，但是该方法单一的处理效果及效率都有待提高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种处理效率高、效果好的高COD污水的微波耦合碳基催化剂处理工艺，同时提供实现该工艺的系统。
本发明的微波耦合碳基催化剂处理高COD污水的工艺，具体过程如下所述：
使污水流经碳基催化剂，并通过微波辐照碳基催化剂，在微波辐照下碳基催化剂原吸附位点的吸附性增强，使得碳基催化剂的吸附催化性能增强；向污水中充入氧气，氧气与污水的流动方向相反(呈逆向流动)，有机质与氧气发生反应。
监测污水处理前后的温度和COD含量以及污水处理过程中的温度场、电场和磁场，根据所得的数据控制和调节微波辐照的波长和频率以及污水中的充氧量，使得碳基催化剂的吸附催化性能最强。
所述碳基催化剂为煤制碳基催化剂，用于降低反应活化能，加快吸附效率，该催化剂在微波的照射下，使得吸附效果进一步加强。
所述微波的波长为1mm～1m，频率为300MHz～300GHz。
实现上述工艺的高COD污水的微波耦合碳基催化剂处理系统，采用以下技术方案：
该系统，包括：壳体、控制器和空气压缩机，壳体内填充碳基催化剂，壳体的上部设置污水进管，壳体底部设置有排水管，壳体内下部设置有布氧器，布氧器与空气压缩机连接，壳体内在碳基催化剂中设置有红外摄像仪，壳体外侧在碳基催化剂位置处设置有微波发射器，微波发射器与微波发生器连接，污水进管处设置进水温度监测仪和进水COD监测仪，排水管处设置出水温度监测仪和出水COD监测仪，空气压缩机、微波发生器、进水温度监测仪、进水COD监测仪、出水温度仪和出水COD监测仪均与控制器连接。
所述红外摄像仪用于监测污水处理过程中催化剂的温度分布、导电情况、磁场效应(温度场、电场和磁场)等多物理场的实时变化情况，并通过红外摄像仪寻找催化剂的高吸附位点。
污水自壳体上部的污水进管进入并向下流动，处理结束的低COD污水从底部排水管排出。空气压缩机产生的氧气经布氧器由下至上进入壳体，与污水反向流动，加速了污水中有机质的分解。微波发生器产生的微波通过微波发射器向污水中发射，辐照在碳基催化剂上，与碳基催化剂进行耦合，加速催化剂吸附位点的催化吸附效果。PLC控制器根据接收的各监测仪和红外摄像仪所得数据，控制空气压缩器和微波发生器，使空气压缩器向壳体输送相应量的氧气，使微波发生器产生相应波长和频率的微波。
本发明通过碳基催化剂耦合微波来处理高含量的COD污水，再通过氧气来进一步加速污水中有机质的分解，通过这样的方法，相比常规工艺，处理效果更好，处理效率更高，处理工艺体系更加完善。同时由于布氧器位于壳体下部，处理完的污水是直接排出，减少了底部污水的积聚，不易造成布氧器堵塞。
（发明人：刘娟;安涛;沈军;贾新强）
