CN105884092A - 一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法及装置 - Google Patents
一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105884092A CN105884092A CN201610363467.1A CN201610363467A CN105884092A CN 105884092 A CN105884092 A CN 105884092A CN 201610363467 A CN201610363467 A CN 201610363467A CN 105884092 A CN105884092 A CN 105884092A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waste water
- electrolysis
- iron
- carbon micro
- ozonation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 111
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 101
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 81
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 24
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 48
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 29
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 24
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 24
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 14
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 13
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 claims description 6
- 230000036647 reaction Effects 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VEFXTGTZJOWDOF-UHFFFAOYSA-N benzene;hydrate Chemical compound O.C1=CC=CC=C1 VEFXTGTZJOWDOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 11
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 25
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910017112 Fe—C Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 5
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 5
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N Nitrogen dioxide Chemical compound O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000007172 homogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 125000005245 nitryl group Chemical group [N+](=O)([O-])* 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- -1 phenyl ring Nitro Chemical class 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical group 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/34—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
- C02F1/36—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations ultrasonic vibrations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/08—Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
本发明属于处理硝基苯废水处理的技术领域,具体涉及一种强化铁碳微电解‑臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法及装置,解决了现有技术中铁碳微电解床长期运行后,填料钝化失活,电解反应受阻以及催化剂对臭氧氧化降解废水的效率提高幅度有限的问题,先将硝基苯废水放至铁碳微电解槽内并辅以超声波,使难降解的硝基苯在超声/铁碳微电解共同作用下被快速还原为易降解的苯胺,同时电解反应后产生的向Fe2+被释放至废水中;再将废水送至超重力设备中与臭氧充分反应,深度氧化降解废水中残余有机污染物。本发明使得铁碳微电解的反应速率在整体上提高了6~10倍,同时使得废水中游离Fe2+浓度提高了5~8倍,大幅度减少了后续超重力‑臭氧氧化法的臭氧用量。
Description
技术领域
本发明属于处理硝基苯废水处理的技术领域,具体涉及一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法及装置,其采用超声波技术、铁碳微电解法和臭氧氧化法共同作用处理硝基苯废水。
背景技术
铁碳微电解技术是以废铁屑以及活性炭颗粒作为反应器的填料,利用铁、碳氧化还原电位的差异,使两者在反应器中构成无数的微小原电池,还原降解废水中的有机污染物。反应式如下:
阳极:E(Fe/Fe2+) = 0.44 V(式1)
阴极:E(H+/H2) = 0.00 V(式2)
反应中,铁作为阳极失电子,并转移至碳表面,被其表面的H+捕获产生的质子态[H]。[H]是一种活性较强的还原剂,可有效还原有机污染物上的硝基基团、偶氮键等,从而破坏难降解的有机分子的稳定结构,使其易于降解。硝基苯之所以难氧化降解,是因为其苯环上的硝基具有强吸电子作用而使苯环钝化。铁碳微电解法则可有效将硝基苯上的硝基还原为胺基,活化苯环,使其易于降解。因此铁碳微电解技术常被用于硝基苯类废水的预处理。然而铁碳微电解床长期运行后,铁碳表面易被生成的铁氧化物所覆盖,同时电解产生的二价铁的混凝作用易形成稳定的絮凝物并逐渐沉积在填料表面,造成填料钝化失活,电解反应受阻,致使铁碳微电解床难以长期连续运行。
超声波负载的强大能量,可造成液体稳流,被广泛用于各类液-液、固-液化学反应的强化。对于固液反应体系,超声在溶液中的空化作用所产生的强烈微射流以及冲击波能冲刷固体表面,释放固体表面的反应活性位点,同时超声造成的液体稳流加剧了固液混合成度从而提高了化学反应速率。
超重力-臭氧高级氧化技术是一种新兴的废水处理技术,利用旋转填料床所营造的超重力环境,强化臭氧从气相转移至液相的传质过程,有效提高了液相中臭氧浓度和氧化效率。臭氧化法的氧化机制为直接氧化和间接氧化,前者利用臭氧直接氧化降解有机分子,对作用对象具有选择性,而后者则利用臭氧在水溶液中的自分解反应产生·OH并氧化降解废水中的污染物,反应较快且对作用对象无选择性。因此,提高臭氧在溶液中生成·OH的能力同样可提高臭氧氧化的效率。显然超重力技术仅仅加快了臭氧向液相的传质速率,但并未加快臭氧在溶液中生成·OH的反应速率。
均相催化臭氧氧化法是在溶液中加入金属离子催化剂,催化臭氧分解,加速·OH的生成速率,从而提高臭氧氧化降解有机废水效率。常用的催化剂为Fe2+,为自由基链式反应的引发剂,加速臭氧生成·OH的速率。然而臭氧溶解于液相的传质过程,受液膜控制,传质缓慢,催化剂的加入并不能加速臭氧的传质过程,因此催化剂对臭氧氧化降解废水的效率,尤其是降解高浓度有机废水,提高幅度有限。
发明内容
本发明为了现有技术中铁碳微电解床长期运行后,填料钝化失活,电解反应受阻以及催化剂对臭氧氧化降解废水的效率提高幅度有限的问题,提供一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法及装置。
本发明采用如下技术方案实现:
一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法,其特征在于:步骤如下:(1)先将硝基苯废水放至铁碳微电解槽内并辅以超声波,使难降解的硝基苯在超声/铁碳微电解共同作用下被快速还原为易降解的苯胺,同时电解反应后产生的向Fe2+被释放至废水中;(2)将废水送至超重力设备中与臭氧充分反应,深度氧化降解废水中残余有机污染物。
硝基苯废水中硝基苯的浓度小于等于500 mg/L,经超声/铁碳微电解处理后废水中残余硝基苯浓度小于等于50 mg/L,超重力-臭氧氧化法处理后,废水中污染物矿化率达到90%以上,且硝基苯零残留。硝基苯废水初始pH用酸或碱调节至2~4;构成微电解电极的铁屑与活性炭质量比为1:3~3:1;铁屑质量浓度为10 g/L~30 g/L。
步骤(1)中超声波的频率为20~40 kHz,超声波功率4~8 kW。
步骤(2)中进入超重力设备的废水与臭氧的液气比为0.5~2.5 L/L,臭氧浓度为50~100 mg/L,超重力设备转速为400~800 rpm。
步骤(1)超声-铁碳微电解处理硝基苯废水时间为30~45min,反应温度控制在室温,步骤(2)超重力-臭氧氧化处理时间为20~40 min。
完成上述的强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法的装置,包括铁碳微电解床,铁碳微电解床设有进液口和出液口,进液口通过液体流量计Ⅰ以及液泵Ⅰ连接硝基苯废水储液槽;铁碳微电解床底部设有超声波振板,超声波振板与超声波发生器相连通;铁碳微电解床被夹套所包裹,夹套设有进水口与出水口,且均与储水槽相连,并通过液泵Ⅱ使储槽内的冷却水在铁碳微电解床外循环流动控温,冷却水流速由液体流量计Ⅱ控制;铁碳微电解床的出液口与储液槽相连;旋转填料床设有进液口、出液口、进气口以及出气口,其中进液口通过液体流量计Ⅲ以及液泵Ⅲ与储液槽连接,出液口连接至储液槽;旋转填料床出气口与尾气吸收装置连接,进气口通过气体流量计与臭氧发生器出气口连接;氧气瓶与臭氧发生器进气口连接。
本发明所述超重力设备为已公开的超重力旋转床装置,包括填料床式、螺旋通道式等多种形式的超重力旋转床设备(参考申请号91109255.2、200520100685),优选旋转填料床式超重力设备。
完成上述的强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法的装置,包括铁碳微电解床和旋转填料床,铁碳微电解床设有进液口和出液口,进液口通过液体流量计Ⅰ以及液泵Ⅰ连接硝基苯废水储液槽;铁碳微电解床底部设有超声波振板,超声波振板与超声波发生器相连通;铁碳微电解床被夹套所包裹,夹套设有进水口与出水口,且均与储水槽相连,并通过液泵Ⅱ使储槽内的冷却水在铁碳微电解床外循环流动控温,冷却水流速由液体流量计Ⅱ控制;铁碳微电解床的出液口与储液槽相连;旋转填料床设有进液口、出液口、进气口以及出气口,其中进液口通过液体流量计Ⅲ以及液泵Ⅲ与储液槽连接,出液口连接至储液槽;旋转填料床出气口与尾气吸收装置连接,进气口通过气体流量计与臭氧发生器出气口连接;氧气瓶与臭氧发生器进气口连接,尾气处理装置内填充物为活性炭。
传统的超重力-臭氧氧化法主要利用超重力设备强化传质的特点,大幅提升了溶液中溶解的臭氧浓度,但并未加速臭氧生成·OH的反应速率,因此实际废水处理时,往往需添加催化剂Fe2+,催化臭氧分解,加速·OH的生成速率,充分利用溶液中所溶解的臭氧,提高氧化效率。此外,对于化学性质稳定的硝基苯类废水,直接的超重力-臭氧氧化法难以快速将之完全降解,耗时较长,从而增加了能耗。然而铁碳微电解与超重力-臭氧氧化法两段工艺结合处理硝基苯类废水时,一方面可利用铁碳微电解将难降解的硝基苯还原为易于被氧化降解的苯胺,缩短超重力-臭氧氧化法的运行时间,降低臭氧用量,另一方面铁碳微电解所产生的Fe2+可直接被释于废水中,作为催化剂加速臭氧分解产生·OH,反应机理如式3~6所示。
(式3)
(式4)
(式5)
(式6)
(式7)
传统的铁碳微电解法直接处理废水时,铁表面易形成氧化层,阻碍铁碳微电解反应的进行,同时微电解生成的Fe2+可水解生成具有混凝作用的Fe(OH)2和Fe(OH)3,在溶液中形成稳定的絮凝物,该絮凝物一方面逐渐沉积在铁碳填料表面,阻碍铁碳微电解电子传递过程,另一方面吸附夹带走部分游离的Fe2+,降低溶液中Fe2+浓度,造成后续臭氧氧化法所需的催化剂Fe2+补给不足。因此传统的铁碳微电解床均存在填料易钝化失活,难以长期连续运行的问题。超声波的介入则可解除铁碳填料易钝化的问题。
本发明的有益效果是:(1)将铁碳微电解与超重力-臭氧氧化法两段工艺组合起来并用于硝基苯废水处理,一方面先采用铁碳微电解法将硝基苯还原为苯胺,便于后续臭氧氧化法深度氧化降解废水,另一方面利用微电解反应所生成的Fe2+作为臭氧氧化法的催化剂,实现后续超重力-臭氧氧化法所需催化剂的零添加;(2)为保证铁碳微电解反应能为后续超重力-臭氧氧化法提供足够的催化剂Fe2+,而采用超声波强化铁碳微电解反应,利用超声波的强大能场,连续更新铁碳填料表面,保证铁碳微电解高反应速率,同时防止絮凝物的生成减少Fe2+的流失。(3)超声波的介入使得铁碳微电解的反应速率在整体上提高了6~10倍,同时使得废水中游离Fe2+浓度提高了5~8倍,大幅度减少了后续超重力-臭氧氧化法的臭氧用量。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图中:1-硝基苯废水储液槽;2-液泵Ⅰ;3-液体流量计Ⅰ;4-液体流量计Ⅱ;5-液泵Ⅱ;6-储水槽;7-铁碳填料床;8-超声波振板;9-夹套;10-超声波发生器;11-储液槽;12-旋转填料床;13-液体流量计Ⅲ;14-液泵Ⅲ;15-气体流量计;16-尾气吸收装置;17-臭氧发生器;18-氧气瓶。
具体实施方式
下面结合附图和实施案例对本发明作进一步详细说明。但本发明内容并不受下述实施方式所局限。
强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法,步骤如下:(1)先将硝基苯废水放至铁碳微电解槽内并辅以超声波,使难降解的硝基苯在超声/铁碳微电解共同作用下被快速还原为易降解的苯胺,同时电解反应后产生的向Fe2+被释放至废水中;(2)将废水送至超重力设备中与臭氧充分反应,深度氧化降解废水中残余有机污染物。硝基苯废水中硝基苯的浓度小于等于500 mg/L,经超声/铁碳微电解作处理后废水中残余硝基苯浓度小于等于50 mg/L,超声频率为20 ~40kHz,功率为4~8 kW。铁屑质量浓度10 g/L~30 g/L,构成微电解电极的铁屑与活性炭质量比为1:3~3:1;废水初始pH用酸或碱调节至2~4;臭氧氧化反应阶段,超重力设备中废水与臭氧的液气比为0.5~2.5 L/L,臭氧浓度为50~100 mg/L,超重力设备转速为400~800 rpm。本发明(1)先用铁碳微电解可将硝基苯还原为化学性质较为活泼的苯胺,再进行臭氧深度氧化降解;(2) 铁碳微电解为臭氧氧化法提供了催化剂Fe2+,提高臭氧氧化效率;(3) 超声的介入保证了微电解出水中游离Fe2+的较高浓度,为后续超重力-臭氧氧化法提供足够的催化剂Fe2+,实现超重力-臭氧氧化法工艺过程中催化剂Fe 2+ 的零添加,并减少臭氧用量。
强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的装置,包括铁碳微电解床7,铁碳微电解床7设有进液口和出液口,进液口通过液体流量计Ⅰ3以及液泵Ⅰ2连接硝基苯废水储液槽1;铁碳微电解床7底部设有超声波振板8,超声波振板8与超声波发生器10相连通;铁碳微电解床7被夹套9所包裹,夹套9设有进水口与出水口,且均与储水槽6相连,并通过液泵Ⅱ5使储槽内的冷却水在铁碳微电解床7外循环流动控温,冷却水流速由液体流量计Ⅱ4控制;铁碳微电解床7的出液口与储液槽11相连;旋转填料床12设有进液口、出液口、进气口以及出气口,其中进液口通过液体流量计Ⅲ13以及液泵Ⅲ14与储液槽11连接,出液口连接至储液槽11;旋转填料床8出气口与尾气吸收装置16连接,进气口通过气体流量计15与臭氧发生器17出气口连接;氧气瓶18与臭氧发生器17进气口连接。
具体工艺流程图1所示,液泵Ⅰ2将储液槽1中的硝基苯废水打入铁碳微电解床7中,同时开启超声波发生器10,其发射出高频电能经超声波振板8转化成超声波传至铁碳微电解床7中,与铁碳微电解共同作用处理硝基苯废水。由于超声波作用后的废水温度较高,因此铁碳微电解床的温度由夹套9中循环的冷却水控制,即开启液泵Ⅱ5,将储水槽6中的冷却水打入夹套9中,随后冷却水从夹套的低位出液口再次流回储水槽6中,如此循环使用。硝基苯废水经超声/铁碳微电解作用30~45 min后,全部注入储液槽11中,由液泵Ⅲ14打入旋转填料床12,进行超重力-臭氧氧化深度处理。氧气瓶18中的氧气进入臭氧发生器17生成臭氧,臭氧经气体流量计15进入旋转填料床12,储液槽11中的废水经液泵Ⅲ14进入旋转填料床12与臭氧逆流接触并发生反应,反应后的废水再次流回至储液槽11继续被液泵Ⅲ14送至旋转填料床12中,循环处理。超重力-臭氧氧化技术处理时间为20~40 min。
实施例1:利用图1所示装置流程图,处理含硝基苯废水。废水中硝基初始苯浓度为300 mg/L,pH值为2。微电解槽中,废铁屑浓度为20g/L,铁碳质量比为3:1,超声波输出功率为8kW,频率为40 KHz,夹套中外循环冷却水流速为60L/h。将1m3的硝基苯废水注入微电解槽中反应30 min后,99%的硝基苯被还原为苯胺,反应速率较传统的铁碳微电解法提高了7倍,且废水中游离的Fe2+浓度提高了6.2倍。微电解完成后,对废水进行超重力-臭氧氧化深度降解,旋转填料床转速为200 rpm,废水与臭氧液气比为1.5 L/L,臭氧浓度为80 mg/L,超重力设备转速为800 rpm,反应30min后,污染物矿化率达到97%;而不使用超声波直接利用微电解-超重力-臭氧氧化法处理废水,在处理量不变以及相同操作条件下,达到相同处理效果时,废水的处理时间延长了5倍,臭氧的用量增加了3倍。
实施例2:利用图1所示装置流程图,处理含硝基苯废水。废水中硝基初始苯浓度为,500 mg/L,pH值为2.5。微电解槽中,废铁屑浓度为30 g/L,铁碳质量比为1:3,超声波输出功率为6 kW,频率为20 KHz,夹套中外循环冷却水流速为45 L/h。将1m3的硝基苯废水注入微电解槽中反应45 min后,96%的硝基苯被还原为苯胺,反应速率较传统的铁碳微电解法提高了10倍,且废水中游离的Fe2+浓度提高了8倍。微电解完成后,对废水进行超重力-臭氧氧化深度降解,旋转填料床转速为200 rpm,废水与臭氧液气比为0.5 L/L,臭氧浓度为100mg/L,超重力设备转速为400 rpm,反应40 min后,污染物矿化率达到95%;而不使用超声波直接利用微电解-超重力-臭氧氧化法处理废水,在处理量不变以及相同操作条件下,达到相同处理效果时,废水的处理时间延长了6倍,臭氧的用量增加了4倍。
实施例3:利用图1所示装置流程图,处理含硝基苯废水。废水中硝基初始苯浓度为100 mg/L,pH值为4。微电解槽中,废铁屑浓度为10 g/L,铁碳质量比为1:1,超声波输出功率为4 kW,频率为30 KHz,夹套中外循环冷却水流速为30 L/h。将1m3的硝基苯废水注入微电解槽中反应40 min后,99%的硝基苯被还原为苯胺,反应速率较传统的铁碳微电解法提高了6倍,且废水中游离的Fe2+浓度提高了5倍。微电解完成后,对废水进行超重力-臭氧氧化深度降解,旋转填料床转速为600 rpm,废水与臭氧液气比为2.5 L/L,臭氧浓度为50 mg/L,超重力设备转速为800 rpm,反应20 min后,污染物矿化率达到98%;而不使用超声波直接利用微电解-超重力-臭氧氧化法处理废水,在处理量不变以及相同操作条件下,达到相同处理效果时,废水的处理时间延长了4倍,臭氧的用量增加了3倍。
Claims (6)
1.一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法,其特征在于:步骤如下:(1)先将硝基苯废水放至铁碳微电解槽内并辅以超声波,使难降解的硝基苯在超声/铁碳微电解共同作用下被快速还原为易降解的苯胺,同时电解反应后产生的向Fe2+被释放至废水中;(2)将废水送至超重力设备中与臭氧充分反应,深度氧化降解废水中残余有机污染物。
2.根据权利要求1所述的一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法,其特征在于:硝基苯废水浓度小于等于500 mg/L,经超声/铁碳微电解处理后废水中残余硝基苯浓度小于等于50 mg/L,硝基苯废水初始pH用酸或碱调节至2~4;构成微电解电极的铁屑与活性炭质量比为1:3~3:1;铁屑质量浓度为10 g/L~30 g/L。
3.根据权利要求1或2所述的一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法,其特征在于:步骤(1)中超声波的频率为20~40 kHz,超声波功率4~8 kW。
4.根据权利要求3所述的一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法,其特征在于:步骤(2)中进入超重力设备的废水与臭氧的液气比为0.5~2.5 L/L,臭氧浓度为50~100 mg/L,超重力设备转速为400~800 rpm。
5.根据权利要求4所述的一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法,其特征在于:步骤(1)超声-铁碳微电解处理硝基苯废水时间为30~45min,反应温度控制在室温,步骤(2)超重力-臭氧氧化处理时间为20~40 min。
6.一种完成如权利要求5所述的一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法的装置,其特征在于:包括铁碳微电解床(7),铁碳微电解床(7)设有进液口和出液口,进液口通过液体流量计Ⅰ(3)以及液泵Ⅰ(2)连接硝基苯废水储液槽(1);铁碳微电解床(7)底部设有超声波振板(8),超声波振板(8)与超声波发生器(10)相连通;铁碳微电解床(7)被夹套(9)所包裹,夹套(9)设有进水口与出水口,且均与储水槽(6)相连,并通过液泵Ⅱ(5)使储槽内的冷却水在铁碳微电解床(7)外循环流动控温,冷却水流速由液体流量计Ⅱ(4)控制;铁碳微电解床(7)的出液口与储液槽(11)相连;旋转填料床(12)设有进液口、出液口、进气口以及出气口,其中进液口通过液体流量计Ⅲ(13)以及液泵Ⅲ(14)与储液槽(11)连接,出液口连接至储液槽(11);旋转填料床(8)出气口与尾气吸收装置(16)连接,进气口通过气体流量计(15)与臭氧发生器(17)出气口连接;氧气瓶(18)与臭氧发生器(17)进气口连接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610363467.1A CN105884092A (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610363467.1A CN105884092A (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法及装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105884092A true CN105884092A (zh) | 2016-08-24 |
Family
ID=56717973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610363467.1A Pending CN105884092A (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法及装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105884092A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108002650A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-08 | 环境保护部华南环境科学研究所 | 超声波臭氧-微电解耦合降解工业有机废水的设备及方法 |
CN113754143A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-07 | 中北大学 | 一种强化铁碳微电解-催化臭氧化法处理二硝基甲苯废水的装置及方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102060356A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-05-18 | 东莞市可迪环保科技有限公司 | 超声波辅助铁碳微电解废水处理法 |
CN103145273A (zh) * | 2013-03-15 | 2013-06-12 | 中北大学 | 一种吸附还原氧化降解硝基苯类废水的方法及装置 |
CN104724870A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-06-24 | 中北大学 | 一种吹脱-超声波电解耦合降解含高浓度硝基苯废水的方法及装置 |
CN204874146U (zh) * | 2015-06-26 | 2015-12-16 | 江西康翔环保有限公司 | 一种制药废水一体化预处理装置 |
CN105174632A (zh) * | 2015-09-26 | 2015-12-23 | 哈尔滨工程大学 | 超声强化内电解耦合生物法处理船舶污水的装置及方法 |
-
2016
- 2016-05-30 CN CN201610363467.1A patent/CN105884092A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102060356A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-05-18 | 东莞市可迪环保科技有限公司 | 超声波辅助铁碳微电解废水处理法 |
CN103145273A (zh) * | 2013-03-15 | 2013-06-12 | 中北大学 | 一种吸附还原氧化降解硝基苯类废水的方法及装置 |
CN104724870A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-06-24 | 中北大学 | 一种吹脱-超声波电解耦合降解含高浓度硝基苯废水的方法及装置 |
CN204874146U (zh) * | 2015-06-26 | 2015-12-16 | 江西康翔环保有限公司 | 一种制药废水一体化预处理装置 |
CN105174632A (zh) * | 2015-09-26 | 2015-12-23 | 哈尔滨工程大学 | 超声强化内电解耦合生物法处理船舶污水的装置及方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
徐焕成等: "铝碳微电解法降解水中邻苯二甲酸酯", 《化工环保》 * |
王兵等: "超声-微电解耦合处理难降解污染物研究进展", 《环境科学与技术》 * |
胡明辉等: "超声波与微电解协同作用处理废水中硝基苯的研究", 《职业与健康》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108002650A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-08 | 环境保护部华南环境科学研究所 | 超声波臭氧-微电解耦合降解工业有机废水的设备及方法 |
CN113754143A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-07 | 中北大学 | 一种强化铁碳微电解-催化臭氧化法处理二硝基甲苯废水的装置及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN204752450U (zh) | 一种用于废水处理的温和催化氧化装置 | |
CN105884098A (zh) | 超声波/铁碳微电解-Fenton氧化法处理硝基苯废水的方法及装置 | |
CN103145273B (zh) | 一种吸附还原氧化降解硝基苯类废水的方法及装置 | |
CN104003504B (zh) | 一种难降解有机废水臭氧催化氧化处理装置及工艺 | |
CN102976451A (zh) | 一种原位电产生h2o2协同o3氧化的废水处理装置及方法 | |
CN103553237B (zh) | 一种地表水氨氮高效去除工艺*** | |
CN104556502B (zh) | 一种难降解废水的处理装置及其废水处理方法 | |
CN203530001U (zh) | 过硫酸盐活化高级氧化反应器 | |
CN110845057A (zh) | 一种电化学耦合臭氧微纳米气泡处理***及废水处理方法 | |
CN104291505A (zh) | 一种微波强化铁炭联合微波氧化处理含油废水的方法 | |
CN204874212U (zh) | 用于高浓含酚废水的回收设备 | |
JP2009056364A (ja) | 配管型の水処理装置 | |
CN104710053A (zh) | 一种超重力强化臭氧处理硝基苯类废水的方法及装置 | |
CN211946615U (zh) | 一种电化学耦合臭氧微纳米气泡处理*** | |
CN207330486U (zh) | 一种臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置 | |
CN105884092A (zh) | 一种强化铁碳微电解-臭氧氧化法降解硝基苯废水的方法及装置 | |
CN104310678B (zh) | 一种连续式催化等离子体水污染净化装置 | |
CN205740597U (zh) | 一种强化铁碳微电解‑臭氧氧化法降解硝基苯废水的装置 | |
CN207294453U (zh) | 处理难降解有机废水的电化学氧化-铁碳联合*** | |
CN207405000U (zh) | 一种复合高级氧化工艺处理高cod废液的装置 | |
Sun et al. | Research Progress of Advanced Oxidation Water Treatment Technology | |
CN113754143A (zh) | 一种强化铁碳微电解-催化臭氧化法处理二硝基甲苯废水的装置及方法 | |
CN211226740U (zh) | 一种连续式光芬顿反应器 | |
CN108178387A (zh) | 一种处理难降解有机废水的电化学氧化-铁碳联合*** | |
CN201372225Y (zh) | 一种臭氧氧化水处理装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160824 |