公布日：2022.09.06
申请日：2022.07.05
分类号：C02F9/08(2006.01)I;C02F1/30(2006.01)N;C02F1/72(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种工业生产废水的微波催化氧化处理系统及方法。处理系统包括预处理水池(1)，用于沉淀及控制废水均匀流动；催化混合器(2)，用于投加稳定剂和催化剂，使废水与药剂混合均匀；催化反应区(3)，用于通过催化混合反应，完成废水中大分子物质的初级催化氧化及小分子的完全氧化；微波升级反应区(4)，用于使废水发生微波加持的催化降解反应，将废水进行多重循环氧化处理，完成难降解物质的集成式处理及大分子物质的降解处理；混凝加药区(5)，用于投加稳定剂、混凝剂、助凝剂并进行搅拌混凝；固液分离区(6)，用于进行固液分离，将废水中大颗粒、悬浮物沉淀固液分离，并对上清液收集，废水达标排放或回用。
权利要求书
1.一种工业生产废水的微波催化氧化处理系统，其特征在于：包括依次连接的预处理水池(1)、催化混合器(2)、催化反应区(3)、微波升级反应区(4)、混凝加药区(5)、固液分离区(6)；所述预处理水池(1)用于沉淀分离废水中的大颗粒物及控制废水均匀流动；所述催化混合器(2)用于投加稳定剂和催化剂，使废水与药剂混合均匀；所述催化反应区(3)用于通过催化混合反应，完成废水中大分子物质的初级催化氧化以及小分子的完全氧化；所述微波升级反应区(4)用于使废水发生微波加持催化剂的催化降解反应，进行强化催化降解，将废水进行多重循环氧化处理，完成难降解物质的集成式处理，以及大分子物质的降解处理；所述混凝加药区(5)用于投加稳定剂、混凝剂、助凝剂并进行搅拌混凝；所述固液分离区(6)用于通过沉淀池进行固液分离，将废水中大颗粒、悬浮物沉淀固液分离，并对固液分离后的上清液进行收集，废水达标排放或回用。
2.根据权利要求1所述的工业生产废水的微波催化氧化处理系统，其特征在于：所述预处理水池(1)包括一级反应沉淀池和调节池；所述预处理水池(1)与所述催化混合器(2)之间通过定量提升泵(81)连接。
3.根据权利要求1所述的工业生产废水的微波催化氧化处理系统，其特征在于：所述催化混合器(2)为压力式动力混合器，利用进水口的水头动力和混合器内部的紊流结构，强化平衡剂和催化剂与废水的充分混合，所述催化混合器(2)上设有稳定剂添加口(21)、至少一个催化剂添加口(22)。
4.根据权利要求1所述的工业生产废水的微波催化氧化处理系统，其特征在于：所述催化反应区(3)包括催化反应搅拌器(31)、曝气搅拌单元(34)，所述催化反应搅拌器(31)上连接催化反应搅拌杆(32)，所述催化反应搅拌杆(32)上设有至少一组催化搅拌桨叶(33)，用于形成循环水流，加强催化反应的进行；所述曝气搅拌单元(34)与曝气搅拌风机(82)相连接，用于气动搅拌和增加氧溶解氧，强化混合液水体流动，增加反应效率；所述催化反应区(3)设有pH及ORP在线监测装置(71)。
5.根据权利要求1所述的工业生产废水的微波催化氧化处理系统，其特征在于：所述微波升级反应区(4)包括微波发生器(41)、若干个微波辐射催化单元，所述微波辐射催化单元包括上下密封体(46)以及位于内腔的微波辐射管(42)，所述微波辐射管(42)外的内腔构成微波缓冲带(43)，所述微波辐射催化单元的外腔设有点引剂载体(44)、微波点引剂(45)；所述微波发生器(41)包括为所述微波辐射管(42)供电的脉冲调制电路。
6.根据权利要求5所述的工业生产废水的微波催化氧化处理系统，其特征在于：所述微波升级反应区(4)内设有若干个推流混合器(47)，用于通过推流将废水与所述微波辐射催化单元进行接触性氧化反应；所述微波升级反应区(4)设有pH、温度及ORP在线监测装置(72)；所述微波发生器(41)包括为所述推流混合器(47)供电的飞轮缓释电路。
7.根据权利要求5所述的工业生产废水的微波催化氧化处理系统，其特征在于：所述微波升级反应区(4)内对应于从所述催化反应区(3)流入的入水口处以及流往所述混凝加药区(5)的出水口处均设有格栅网(48)，以均匀布水及均匀出水，缓冲均衡，维持稳定。
8.根据权利要求1所述的工业生产废水的微波催化氧化处理系统，其特征在于：所述混凝加药区(5)包括混凝反应搅拌器(51)、稳定剂、混凝剂及助凝剂投加装置(54)，所述混凝反应搅拌器(51)上连接混凝反应搅拌杆(52)，所述混凝反应搅拌杆(52)上设有至少一组混凝搅拌桨叶(53)，用于形成循环水流，促进稳定剂、混凝剂、助凝剂与废水的充分混合，加强混凝反应的进行；所述混凝加药区(5)设有pH在线监测装置(73)。
9.根据权利要求4所述的工业生产废水的微波催化氧化处理系统，其特征在于：所述固液分离区(6)内中部设有中心布水筒(61)、对应于从所述混凝加药区(5)流入的入水口处以及出水口处分别设有集水堰(62)，所述中心布水筒(61)的外壁到所述固液分离区(6)的内壁布设沉淀斜板(63)，所述中心布水筒(61)的底部设有三角折流板(64)，所述沉淀分离区(5)的下部设有泥斗(65)，所述泥斗(52)的出泥口通往污泥管路；所述沉淀斜板(63)的下方设有气反冲洗管路(66)，所述气反冲洗管路(66)与所述曝气搅拌风机(82)相连接。
10.一种工业生产废水的微波催化氧化处理方法，其特征在于：包括以下步骤：(S1)对工业生产废水进行预处理，通过沉淀分离废水中的大颗粒物，避免对催化反应的阻断作用，减少催化剂浪费；通过调节池控制均匀流入水，减少对系统的负荷冲击；(S2)向催化混合器(2)投加稳定剂和催化剂，通过管道内的紊流动力推动，使废水与药剂混合均匀；(S3)通过搅拌使废水发生催化混合反应，完成废水中大分子物质的初级催化氧化以及小分子的完全氧化；(S4)使废水发生微波加持催化剂的催化降解反应，进行强化催化降解，将废水进行多重循环氧化处理，完成难降解物质的集成式处理，以及大分子物质的降解处理；(S5)在混凝加药区(5)投加稳定剂、混凝剂、助凝剂，并进行搅拌混凝；(S6)通过沉淀池进行固液分离，将废水中大颗粒、悬浮物沉淀固液分离，并对固液分离后的上清液进行收集，废水达标排放或回用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工业生产废水的微波催化氧化处理系统，可用于高效、快速、经济的破解大分子难降解物质和去除有机污染物，解决工业生产废水处理的攻坚难题。
另外，本发明还提供一种工业生产废水的微波催化氧化处理方法。
本发明的工业生产废水的微波催化氧化处理系统所采用的技术方案是：本发明的工业生产废水的微波催化氧化处理系统包括依次连接的预处理水池、催化混合器、催化反应区、微波升级反应区、混凝加药区、固液分离区；所述预处理水池用于沉淀分离废水中的大颗粒物及控制废水均匀流动；所述催化混合器用于投加稳定剂和催化剂，使废水与药剂混合均匀；所述催化反应区用于通过催化混合反应，完成废水中大分子物质的初级催化氧化以及小分子的完全氧化；所述微波升级反应区用于使废水发生微波加持催化剂的催化降解反应，进行强化催化降解，将废水进行多重循环氧化处理，完成难降解物质的集成式处理，以及大分子物质的降解处理；所述混凝加药区用于投加稳定剂、混凝剂、助凝剂并进行搅拌混凝；所述固液分离区用于通过沉淀池进行固液分离，将废水中大颗粒、悬浮物沉淀固液分离，并对固液分离后的上清液进行收集，废水达标排放或回用。
可选的，所述预处理水池包括一级反应沉淀池和调节池。
可选的，所述预处理水池与所述催化混合器之间通过定量提升泵连接。
可选的，所述催化混合器为压力式动力混合器，利用进水口的水头动力和混合器内部的紊流结构，强化平衡剂和催化剂与废水的充分混合，所述催化混合器上设有稳定剂添加口、至少一个催化剂添加口。
可选的，所述催化反应区包括催化反应搅拌器、曝气搅拌单元，所述催化反应搅拌器上连接催化反应搅拌杆，所述催化反应搅拌杆上设有至少一组催化搅拌桨叶，用于形成循环水流，加强催化反应的进行；所述曝气搅拌单元与曝气搅拌风机相连接，用于气动搅拌和增加氧溶解氧，强化混合液水体流动，增加反应效率。
可选的，所述催化反应区设有pH及ORP在线监测装置。
可选的，所述微波升级反应区包括微波发生器、若干个微波辐射催化单元，所述微波辐射催化单元包括上下密封体以及位于内腔的微波辐射管，所述微波辐射管外的内腔构成微波缓冲带，所述微波辐射催化单元的外腔设有点引剂载体、微波点引剂；所述微波发生器包括为所述微波辐射管供电的脉冲调制电路。
可选的，所述微波升级反应区内设有若干个推流混合器，用于通过推流将废水与所述微波辐射催化单元进行接触性氧化反应；所述微波发生器包括为所述推流混合器供电的飞轮缓释电路。
可选的，所述微波升级反应区设有pH、温度及ORP在线监测装置。
可选的，所述微波升级反应区内对应于从所述催化反应区流入的入水口处以及流往所述混凝加药区的出水口处均设有格栅网，以均匀布水及均匀出水，缓冲均衡，维持稳定。
可选的，所述混凝加药区包括混凝反应搅拌器、稳定剂、混凝剂及助凝剂投加装置，所述混凝反应搅拌器上连接混凝反应搅拌杆，所述混凝反应搅拌杆上设有至少一组混凝搅拌桨叶，用于形成循环水流，促进稳定剂、混凝剂、助凝剂与废水的充分混合，加强混凝反应的进行。
可选的，所述混凝加药区设有pH在线监测装置。
可选的，所述固液分离区内中部设有中心布水筒、对应于从所述混凝加药区流入的入水口处以及出水口处分别设有集水堰，所述中心布水筒的外壁到所述固液分离区的内壁布设沉淀斜板，所述中心布水筒的底部设有三角折流板，所述沉淀分离区的下部设有泥斗，所述泥斗的出泥口通往污泥管路。
可选的，所述沉淀斜板的下方设有气反冲洗管路，所述气反冲洗管路与所述曝气搅拌风机相连接。
本发明的工业生产废水的微波催化氧化处理方法所采用的技术方案是：本发明的工业生产废水的微波催化氧化处理方法包括以下步骤：
(S1)对工业生产废水进行预处理，通过沉淀分离废水中的大颗粒物，避免对催化反应的阻断作用，减少催化剂浪费；通过调节池控制均匀流入水，减少对系统的负荷冲击；
(S2)向催化混合器投加稳定剂和催化剂，通过管道内的紊流动力推动，
使废水与药剂混合均匀；
(S3)通过搅拌使废水发生催化混合反应，完成废水中大分子物质的初级催化氧化以及小分子的完全氧化；
(S4)使废水发生微波加持催化剂的催化降解反应，进行强化催化降解，将废水进行多重循环氧化处理，完成难降解物质的集成式处理，以及大分子物质的降解处理；
(S5)在混凝加药区投加稳定剂、混凝剂、助凝剂，并进行搅拌混凝；
(S6)通过沉淀池进行固液分离，将废水中大颗粒、悬浮物沉淀固液分离，
并对固液分离后的上清液进行收集，废水达标排放或回用。
本发明的有益效果是：由于本发明的工业生产废水的微波催化氧化处理系统包括依次连接的预处理水池、催化混合器、催化反应区、微波升级反应区、混凝加药区、固液分离区；所述预处理水池用于沉淀分离废水中的大颗粒物及控制废水均匀流动；所述催化混合器用于投加稳定剂和催化剂，使废水与药剂混合均匀；所述催化反应区用于通过催化混合反应，完成废水中大分子物质的初级催化氧化以及小分子的完全氧化；所述微波升级反应区用于使废水发生微波加持催化剂的催化降解反应，进行强化催化降解，将废水进行多重循环氧化处理，完成难降解物质的集成式处理，以及大分子物质的降解处理；所述混凝加药区用于投加稳定剂、混凝剂、助凝剂并进行搅拌混凝；所述固液分离区用于通过沉淀池进行固液分离，将废水中大颗粒、悬浮物沉淀固液分离，并对固液分离后的上清液进行收集，废水达标排放或回用；本发明的工业生产废水的微波催化氧化处理系统克服了现有技术的缺陷和不足，结合工业生产对污染物排放的要求，对废水中的有机物进行氧化，同时创造良好的催化氧化反应条件，在综合技术加成条件下可短时间内完成催化氧化反应，以达到高效、快速、经济的破解大分子难降解物质和去除有机污染物的目的，进而解决行业废水处理的攻坚难题，适用于各类工业生产废水及同类型污水的降解处理，特别是煤化工行业含高COD、酚类、苯系物类的高有机综合废水的快速处理并稳定达标排放，具有以下明显优势：(1)工艺技术实施简单，自动化控制程度高，人工干预少，不受环境因素影响，无二次污染；(2)工艺执行要求简单，协同不同氧化工艺(芬顿催化氧化、臭氧氧化、氯系氧化剂氧化等)完成有机物的强化降解；(3)对出水有协同脱色作用，有效控制出水感官效果，进而综合减少废水的脱色环节工艺，节省系统投资。
同理，采用本发明的工业生产废水的微波催化氧化处理方法对工业生产废水的微波催化氧化处理也具有上述有益效果。
（发明人：董晨阳;叶翔龙;叶纯）
