TWI695816B - 使用觸媒之廢水處理系統及方法 - Google Patents
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Abstract
一種廢水處理系統包含一液態氧化促進劑、多數的觸媒、一曝氣氧化設備及一固定床氧化吸附設備。曝氣氧化設備利用該些觸媒，以氧化用氣體使廢水進行氧化，藉以將廢水的COD濃度降低至預定濃度。固定床氧化吸附設備包含一第一氧化吸附塔，用以接收含有預定濃度之COD的廢水。而且，該些觸媒被置入於該第一氧化吸附塔內，用以對該廢水進行吸附及氧化反應，藉以降低該廢水的COD濃度並且回收該些觸媒。
Description
本發明係關於一種廢水處理用觸媒之製造方法以及使用此觸媒之廢水處理方法。尤其關於一種用於分解廢水中有機物及/或無機COD成分所需的廢水處理用觸媒之製造方法以及使用此觸媒之廢水處理方法。
廢水處理方法一般分為一級處理、二級處理及三級處理。一級處理例如有沈澱法等，將污水中的固體垃圾、油、沙、硬粒以及其他可沉澱的物質清除。二級處理，將污水中的有機化合物分解為無機物，開始處理化學需氧量(Chemical oxygen demand，COD)，一般使用生物處理法曝氣等。三級處理經過活性碳，化解毒素。三級處理是繼二級處理以後的廢水處理過程，主要是將經過二級處理的水進行脫氮、脫磷處理，用活性炭吸附法或反滲透法等去除水中的剩餘污染物，並用臭氧或氯消毒殺滅細菌和病毒。另外，目前，廢水處理方法已知有活性污泥法、生物處理法、經由燒結之燃燒處理法、以及津點爾曼方法(Zimmerman process)之無觸媒濕式氧化處理法等。
生物處理法，因分解有機物等而需要長時間，至於處理氨等難分解性
氮化合物即需有複雜之工程，而且因需稀釋適合藻類，細菌等微生物之生長濃度，以及調節適合微生物生長之pH的廢水而設置供處理用之廣大面積等缺點。燃燒處理法，由於因燃燒所需而有燃料費等之成本問題，所排放之氣體有引起二次公害之問題等缺點。無觸媒濕式氧化處理法，係在高溫高壓下將廢水在氧氣之存在下加以處理，使有機物及/或無機COD成分等氧化或氧化分解之方法，雖係屬優異之處理方法，惟通常其處理效率低而有必要設置二次處理裝置。
有鑑於此，目前已有很多研究，以提高濕式氧化處理法的處理效率為目的，而提出各種觸媒之使用方法。從廢水的高淨化性及良好的經濟性等層面來看，使用固體觸媒之濕式氧化處理法已廣受注目。日本專利公開特開昭49-44556號，特開昭49-94157號，提出將鈀、鉑等貴金屬類載置在氧化鋁、氧化矽、矽凝膠、活性碳等載體所形成之觸媒。臺灣專利申請號083112298，提出包括錳之氧化物和選自鐵、鈦及鋯群之至少一種金屬之氧化物的觸媒混合物。然而，習知的濕式氧化處理法需要在高壓及高溫下進行，這樣會提高為了加壓及加溫所需的能量，而提高廢水處理的成本。
然而，前述的廢水處理用觸媒，依據存在有改良的空間。
依據本發明一實施例之目的在於，提供一廢水處理系統及方法，其能
夠利用觸媒進行廢水處理。
依據本發明一實施例，一種廢水處理系統包含一液態氧化促進劑、多數的觸媒、一曝氣氧化設備及一固定床氧化吸附設備。多數的觸媒包含多數的活性碳、多數的過渡金屬及多數的貴金屬，其中該些貴金屬隔著該些過渡金屬被接合於該些活性碳上。曝氣氧化設備連通於該固定床氧化吸附設備，並且導入有該些觸媒、該液態氧化促進劑、一氧化用氣體、以及COD濃度高於一預定濃度的一廢水，並且利用該些觸媒，以該氧化用氣體使該廢水進行氧化，藉以將該廢水的COD濃度降低至該預定濃度。固定床氧化吸附設備包含一第一氧化吸附塔，用以接收含有預定濃度之COD的一廢水。而且，該些觸媒被置入於該第一氧化吸附塔內，用以對該廢水進行吸附及氧化反應，藉以降低該廢水的COD濃度並且回收該些觸媒。
於一實施例中，該固定床氧化吸附設備更包含：多個開關閥；一第二氧化吸附塔；及一第三氧化吸附塔。該些開關閥位於該第一氧化吸附塔、該第二氧化吸附塔及該第三氧化吸附塔之間，藉以於該第一氧化吸附塔及該第二氧化吸附塔進行吸附及氧化反應時，讓該第三氧化吸附塔進要再生反應。
於一實施例中，廢水處理系統更包含：一調整桶。該調整桶包含一第一流入管路、一第二流入管路、一排出管路及一本體。第一流入管路用以流入該液態氧化促進劑。第二流入管路用以流入該廢水。排出管路用以排出調整過後的該廢水。本體連通於該第一流入管路、該第二流入管路及該排出管路，用以儲存並處理該廢水，使該液態氧化促進劑混合於該廢水內。
於一實施例中，該些過渡金屬為一錳，該些貴金屬為一釕，該氧化用氣體為一空氣，且該液態氧化促進劑為一漂白水。
於一實施例中，曝氣氧化設備更包含一沈澱池，用以回收該些觸媒。
依據本發明一實施例，一種廢水處理方法包含以下步驟。提供多數的觸媒，其中該些觸媒包含多數的活性碳、多數的過渡金屬及多數的貴金屬，而且該些貴金屬隔著該些過渡金屬被接合於該些活性碳上。提供一液態氧化促進劑。將該些觸媒、該液態氧化促進劑、一氧化用氣體、以及一廢水，導入於一曝氣氧化設備中，其中該廢水的COD濃度高於一預定濃度，並利用該些觸媒，以該氧化用氣體使該廢水在該曝氣氧化設備中進行氧化，藉以將該廢水的COD濃度降低至該預定濃度。將含有預定濃度之COD的廢水及溶於水中的該些觸媒，導入該固定床氧化吸附設備，並且利用該些觸媒對該廢水進行吸附及氧化反應，藉以降低該廢水的COD濃度並且回收溶於水中的該些觸媒。
於一實施例中，廢水處理方法更包含以下步驟。將一液態氧化促進劑及該廢水，導入至一調整桶中，用以使該液態氧化促進劑混合於該廢水內。
於一實施例中，廢水處理方法更包含以下步驟。將該些觸媒及一活化劑，導入於一反應釜中進行反應，以活化該些觸媒。
於一實施例中，該曝氣氧化設備，連通於該調整桶及該固定床氧化吸附設備之間，並且從該調整桶導入該廢水。
於一實施例中，廢水處理方法更包含以下步驟。利用該曝氣氧化設備的一沈澱池，回收該些觸媒。
於一實施例中，該些過渡金屬為一錳，該些貴金屬為一釕，該氧化用氣體為一空氣，且該液態氧化促進劑為一漂白水。
依本發明一實施例之廢水處理系統及方法，相較於習知的生物池處理，反應速度較快，而且建置空間小，不會有汙泥產生。於一實施例中，除了能夠降低COD，同時可以脫色，並降低氨氮至1PPM以下。
100‧‧‧處理系統
110‧‧‧固定床氧化吸附設備
111-114‧‧‧氧化吸附塔
115‧‧‧開關閥
120‧‧‧調整桶
121‧‧‧第一流入管路
122‧‧‧第二流入管路
123‧‧‧本體
125‧‧‧排出管路
130‧‧‧曝氣氧化設備
131‧‧‧曝氣氧化塔
132‧‧‧沈澱池
133‧‧‧熱交換器
134‧‧‧加熱器
135‧‧‧熱交換器
230‧‧‧曝氣氧化設備
231‧‧‧曝氣氧化塔
233‧‧‧熱交換器
234‧‧‧加熱器
235‧‧‧觸媒回收管路
236‧‧‧熱交換器
237‧‧‧腳架
圖1A為本發明一實施例之廢水處理系統的示意圖。
圖1B為本發明一實施例之廢水處理設備的示意圖。
圖2為本發明一實施例之調整桶的示意圖。
圖3為本發明一實施例之曝氣氧化設備的示意圖。
圖4為本發明另一實施例之連續操作式的曝氣氧化設備的示意圖。
【實施例1】：廢水COD一階處理系統
以下說明，空氣觸媒一階固定床氧化吸附設備的廢水處理的示例。以1000噸/日之空氣氧化一階段工業廢水為例，包含以下步驟。1、建造2.5M3的至少一氧化吸附塔，例如氧化吸附塔111~114共四座，將2.2M3之釕錳活性碳觸媒，置於氧化吸附塔111~114內。2、從調整桶120，使處理過之COD為200ppm的室溫廢水，進入氧化吸附塔111~114內，並且使有機成分在常壓、溫度40℃及PH6-7範圍的條件下，進行氧化及吸附作用。3、連續進人三座氧化吸附塔後進行反應至COD下降，另一氧化吸附塔可以進行再生，藉以增加處理速度及壽命。4、經反應後工業廢水之COD可由200ppm下降至50ppm，符合排放標準，隨後流放至一放流槽。本實施例工程的汙水處理，可以達到三級處理的標準。
更詳言之，於一實施例中，一階處理同時包含氧化及吸附的功能。圖1A為本發明一實施例之廢水處理系統的示意圖。圖1B為本發明一實施例之廢水處理設備的示意圖。如圖1A及1B所示，處理系統100包含一曝氣氧化設備130及一固定床氧化吸附設備110。固定床氧化吸附設備110包含至少一氧化吸附塔，例如包含有四座塔111-114；以及多個開關閥115。於一實施例中，處理系統100可以更包含有一調整桶120。
調整桶120用以執行空氣觸媒一階氧化吸附塔廢水處理前處理步驟。更具體而言，建造一座20M3的調整桶120，在調整桶120內加入COD為200ppm的廢水，追加250ppm液態氧化促進劑，調整酸鹼值至PH 7~9，室溫通入空氣攪拌。液態氧化促進劑可以為例如漂白水-，於一實施例中，漂白水的成分可以為次氯酸鈉(Sodium hypochlorite)、次氯酸鈣(Ca(ClO)2)或氯化次氯酸鈣(Ca(ClO)Cl)等。若COD超過200ppm時，可以利用稀釋方式或其他方法(例如實施例2，將於後述)，將COD降至200ppm。酸鹼值至PH 7~9時觸媒活性比較強。
漂白水能夠將COD氧化，相當於六價鉻，因此可以替代六價鉻來使用。觸媒除了活性碳之外，還在活性碳上塗布(coating)一層貴金屬。更具體而言，觸媒中的三價釕(不易溶於水)，能夠被漂白水氧化成六價釕(易溶於水)，因而可以減少釕的使用量。
圖2為本發明一實施例之調整桶的示意圖。如圖2所示，調整桶120包含一第一流入管路121，用以流入漂白水；一第二流入管路122，用以流入廢水；一排出管路125，用以排出調整過後的廢水；以及一本體123連通於第一流入管路121、第二流入管路122及排出管路125，用以儲存並處理廢水。
如圖1B所示，固定床氧化吸附設備110，從調整桶120接收調整過後的廢水，用以對該廢水進行氧化及吸附處理。於本實施例中，固定床氧化吸附設備110包含4座第1-4氧化吸附塔111-114；以及多個連接於該些塔111-114
之間的開關閥115。較佳的情況是，在操作時，三座氧化吸附塔進行活性碳吸附，一座氧化吸附塔進行觸媒回收。於一實施例中，每座塔使用約2.2立方米的觸媒。更具體而言，如圖1B所示，第一次進入第1塔，當第1塔飽合後，利用該些開關閥115進行切換，讓廢水走第2、3、4塔，並且讓第1塔進行再生程序。當第2塔飽合後，讓廢水走第3、4、1塔，並且讓第2塔進行再生程序。當第3塔飽合後，讓廢水走第4、1、2塔，並且讓第2塔進行再生程序。當第4塔飽合後，讓廢水走第1、2、3塔，並且讓第4塔進行再生程序。
固定床氧化吸附設備110完成廢水的吸附及氧化，氧化過後的廢水之COD可由200ppm下降至50ppm，已符合排放標準，最後將氧化過後的廢水，流放至一放流槽。
【實施例2】：廢水COD二階處理系統
如圖1A所示，處理系統100包含一固定床氧化吸附設備110、一調整桶120及一曝氣氧化設備130，藉以進行二階處理系統。以下說明，空氣漂白水觸媒二階曝氣氧化塔廢水處理前處理步驟的示例。以1000噸/日之工業廢水為例。建造一座20M3的調整桶120，於調整桶120內加入廢水，追加500ppm漂白水，調整酸鹼值至PH 7~9，室溫通入空氣攪拌。並且，在第一階段時，在常壓、溫度為80℃、PH 7~9的條件下，使廢水進行曝氣，以進行氧化。於本發明一實施例中，使用釕為貴金屬時，需要在80℃下進行，若使用白金為貴金屬時，則僅需要在室溫下即可進行。此外，反應溫度可以約為60~100℃，較佳地為70~90℃。高於100℃時水中的溶氧太低。考量
到廢水中溶氧量時，60℃~80℃較佳，最好為60℃但是當廢水中含有樹脂等有機物時，容易造成活性碳的阻塞而失去活性，而且溫度低反應速度較慢。因此，當廢水中含有樹脂時，75~100℃時，可以有效地將樹脂碳化，而不會使活性碳失去活性，然而溫度愈高時水中溶氧愈低，因此較佳地為75~80℃。在第二階段時，在常壓、溫度為40℃、PH 6~7的條件下，進行氧化及吸附，藉以降低廢水的COD濃度並且回收溶於水中的該些觸媒。依據本實施例，除了於曝氣氧化設備130的沈澱池132回收觸媒之外，還在固定床氧化吸附設備110中回收觸媒，因此，能夠將廢水中的釕的濃度降低在10ppb以下，藉以降低釕的損失量，而減少廢水處理的成本。
接著說明，空氣漂白水觸媒二階曝氣氧化塔廢水處理的示例。以1000噸/日之工業廢水為例。1、建造一座觸媒曝氣氧化塔130體積25M3，將5M3之釕錳活性碳觸媒，置入曝氣氧化塔130內。2、加入500ppm漂白水氧化廢水，加熱至80℃，通入空氣與釕錳活性碳觸媒作連續式反應。3、經反應後工業廢水之COD可由500ppm下降至200ppm，進入下一階段固定床氧化吸附設備110(例如圖1B實施例)處理。觸媒中的三價釕(不易溶於水)，能夠被漂白水氧化成六價釕(易溶於水)，因而可以減少釕的使用量。此外，漂白水被還原成氯化鈉後，氯化鈉又容易被水中的溶氧給氧化再次變回漂白水，因此漂白水的損失量，實質上很少，可以多次地回收再利用，以減少實際所需之漂白水的成本。
更具體而言，以1000噸/日之空氣氧化一階段工業廢水為例。1、建造2.5M3的至少一氧化吸附塔，將2.2M3之釕錳活性碳觸媒，置入於氧化吸附塔內。2、使處理過之COD為200ppm室溫廢水進入氧化吸附塔，做氧化及吸附作用。3、連續進入三個氧化吸附塔進行反應至COD下降。4、經反應後工業廢水之COD可由200ppm下降至50ppm，符合排放標準。本實施例工程的汙水處理，可以達到三级處理的標準。
圖3為本發明一實施例之曝氣氧化設備的示意圖。如圖3所示，曝氣氧化設備130包含一曝氣氧化塔131、一沈澱池132、一熱交換器133、一加熱器134。熱交換器133連通於調整桶120及曝氣氧化塔131，用以接收來自調整桶120之調整過的且約35℃的廢水；以及來自曝氣氧化塔131之氧化過的且約80℃的廢水，使兩種廢水進行熱交換，以使調整過的廢水升溫為70℃；且使氧化過的廢水降溫為45℃。加熱器134連通於熱交換器133，用以接收調整過的且約70℃的廢水，並利用一外部蒸氣將其加溫至約90℃後，通入曝氣氧化塔131。曝氣氧化塔131從其底部通入空氣Air，使調整過的廢水進行氧化後流放出，並通過熱交換器133後導入沈澱池132中。沈澱池132使觸媒進行沈澱，以回收觸媒，最後再將被回收的觸媒導入曝氣氧化塔131中，並且將無觸媒的廢水放流。於一實施例，可以放流至固定床氧化吸附設備110，用以進行廢水的三級處理。
於一實施例中，曝氣氧化設備130包含更另一熱交換器135。另一熱交換器135，用以利用一冷卻水將氧化過的且約45℃的廢水降溫至40℃後，再導入至沈澱池132中，且將約32℃的冷卻水升溫至約37℃。
圖4為本發明另一實施例之連續操作式的曝氣氧化設備的示意圖。如圖4所示，曝氣氧化設備230包含一曝氣氧化塔231、一熱交換器233、一加熱器234及一觸媒回收管路235。熱交換器233連通於調整桶120及曝氣氧化塔231的頂部，用以接收來自調整桶120之調整過的且約35℃的廢水；以及來自曝氣氧化塔231的頂部之氧化過的且約80℃的廢水，使兩種廢水進行熱交換，以使調整過的廢水升溫為70℃後導入至曝氣氧化塔231；且使氧化過的廢水降溫為45℃，作為放流水。加熱器234連通於曝氣氧化塔231的頂部，用以從曝氣氧化塔231的頂部接收氧化過的且約80℃的廢水，並利用一外部蒸氣將其加溫至約85℃後，通入曝氣氧化塔131。曝氣氧化塔131從其頂部通入空氣Air至其底部，使調整過的廢水進行氧化。觸媒回收管路235連通於曝氣氧化塔231的底部，用以使包含有觸媒的廢水流出，並透過一沈澱池回收觸媒。
於一實施例，曝氣氧化設備230可以更包含另一熱交換器236。另一熱交換器135，用以利用一冷卻水將氧化過的且約45℃的廢水降溫至40℃後，作為放流水，並且將約32℃的冷卻水升溫至約37℃。於一實施例，可以使放流水導入至固定床氧化吸附設備110，用以進行廢水的三級處理。
【實施例3】：觸媒製造方法。以下說明觸媒的製造方法。
更具體而言，利用氧化釕、二氧化錳及活性碳觸媒5L，以高壓水熱法合成，用以合成COD去除用觸媒。於本發明一實施例的觸媒製造方法包含
以下步驟S31~S39。步驟S31：於1000ml活性碳加純水3000ml，60℃水洗三次以上，直到上層液澄清為止。步驟S32：加入1%碳酸氫納水溶液3000ml持續攪拌，用以將溶液調整成鹹性。步驟S33：取硫酸錳20克，使用純水500ml溶解，慢慢滴入下層液中，滴入時間約60分鐘。由於貴金屬不容易接於活性碳上，因此需要利用例如鎂鋅銅錳錫等過渡金屬，隔著過渡金屬將例如為釕的貴金屬接於活性碳。為了成本最低而且也是最容易製造的目的，較佳地選擇錳(亦即使用硫酸錳作為原料)。
步驟S34：滴完後升溫到160℃反應60分鐘，反應完成後冷卻到40℃，將上層液抽出。此步驟為長晶步驟。步驟S35：加入純水3000ml，室溫水洗三次以上，直到上層液澄清為止。步驟S36：加入0.5%碳酸氫鈉水溶液3000ml持續攪拌。步驟S37：取氯化釕3.0克，使用純水500ml溶解，慢慢滴入下層液中，滴入時間約60分鐘。步驟S38：滴完後持續攪拌升溫到160℃，反應1小時，冷卻到40℃才解壓，將上層液抽出。步驟S39：加入純水溶液3000ml，室溫水洗三次以上，直到上層液澄清為止，即可以製得COD去除用觸媒。
依據上述觸媒製造方法，先將錳長於活性碳上，再將釕接於錳上，藉以將釕隔著錳接合在活性碳上。詳言之，釕不容氧化容易還原，因此透過二氧化錳，將釕氧化成氧化釕，再將氧化釕接合於活性碳上的OH基上。
本實施例的觸媒，由於能夠利用活性碳進行吸附有機物，再利用貴金屬氧化有機物，待有機物氧化成二氧化碳及水後，可以再次吸附有機物，
如此反復進行，直到活性碳的活性消失，因此，可以得利較佳的氧化效果及速度。此外，當活性碳活性消失時，可以加入活化液或活化劑進行活化反應，活化完成後觸媒即可以回復活性，可繼續使用。
【實施例4】：氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒5L，批次氧氣氧化高濃度廢水及活化方法。
本實施例包含以下步驟S41-S45。步驟S41：氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒500ml置放到5L反應釜內，加入低濃度廢水2L，COD約400ppm，再加入活化液100ml，PH值調整到7至9之間，通入氧氣升壓到5Kg/cm2，再升溫到80℃反應120分鐘。此步驟是進行觸媒的活化反應，用以將將觸媒活化。活化液為包含釕及界面活性劑的液體，用以增長觸媒的使用時間。步驟S42：反應完成後，冷卻到40℃靜置30分鐘，將上層液洩出並且取樣30ml分析COD。步驟S43：下層液加入高濃度廢水2L，COD約4000ppm，PH值調整到7至9之間，通入氧氣升壓到5Kg/cm2，再升溫到80℃反應60分鐘。步驟S44：反應完成後，冷卻到40℃靜置30分鐘，將上層液洩出並且取樣30ml分析COD。步驟S45：重覆步驟S43及S44數十次，直到COD超過2000ppm以上時，再進行氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒活化反應。
【實施例5】：氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒5L，批次氧化中濃度廢水及活化步驟。
本實施例包含以下步驟S51-S55。步驟S51：氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒500ml置放到5L反應釜內，加入含2000ppm漂白水的低濃度廢水2L，
COD約200ppm，再加入活化液100ml，PH值調整到7至9之間，升溫至80℃，通入空氣反應120分鐘。步驟S52：反應完成後，冷卻到40℃靜置30分鐘，將上層液洩出並且取樣30ml分析COD。步驟S53：下層液加入含2000ppm漂白水的中濃度廢水2L，COD約2000ppm，PH值調整到7至9之間，升溫到80℃通入空氣反應60分鐘。步驟S54：反應完成後，冷卻到40℃靜置30分鐘，將上層液洩出並且取樣30ml分析COD。步驟S55：重覆步驟S53及S54數十次，直到COD超過800ppm以上時，再進行氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒活化反應。
【實施例6】：氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒5L，批次氧化低濃度廢水及活化步驟。
本實施例包含以下步驟S61-S65。步驟S61：氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒500ml置放到5L反應釜內，加入含1000ppm漂白水的低濃度廢水2L，COD約80ppm，再加入活化液100ml，PH值調整到7至9之間，攪拌升溫至80℃，通入空氣反應120分鐘。步驟S62：反應完成後，冷卻到40℃靜置30分鐘，將上層液洩出並且取樣30ml分析COD。步驟S63：下層液加入含1000ppm漂白水的低濃度廢水2L，COD約800ppm，PH值調整到7至9之間，攪拌升溫到80℃通入空氣反應60分鐘。步驟S64：反應完成後，冷卻到40℃靜置30分鐘，將上層液洩出並且取樣30ml分析COD。步驟S65：重覆步驟S63及S64數十次，直到COD超過300ppm以上時，再進行氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒活化反應。
【實施例7】：氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒5L，低濃度廢水三級處理及活化步驟。
本實施例包含以下步驟S71-S75。步驟S71：氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒500ml置放到5L反應釜內，加入含500ppm漂白水的低濃度廢水2L，COD約30ppm，再加入活化液100ml，PH值調整到7至9之間，攪拌升溫至80℃，通入空氣反應120分鐘。步驟S72：反應完成後，冷卻到40℃靜置30分鐘，將上層液洩出並且取樣30ml分析COD。步驟S73：下層液加入含1000ppm漂白水的低濃度廢水2L，COD約300ppm，PH值調整到7至9之間，攪拌升溫到80℃通入空氣反應60分鐘。步驟S74：反應完成後，冷卻到40℃靜置30分鐘，將上層液洩出並且取樣30ml分析COD。步驟S75：重覆步驟S73及S74數十次，直到COD超過150ppm以上時，再進行氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒活化反應。
【實施例8】：氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒，COD吸附及活化步驟。
本實施例包含以下步驟S81-S84。步驟S81：氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒500ml置放到5L反應釜內，加入含500ppm漂白水的低濃度廢水2L，COD約80ppm，PH值調整到7至9之間，攪拌升溫至80℃，通入空氣反應120分鐘。步驟S82：反應完成後，冷卻到40℃靜置30分鐘，將上層液洩出並且取樣30ml分析COD。步驟S83：150ml活化過的氧化釕、氧化錳及活性碳COD觸媒，充填在固定床氧化吸附設備110的氧化吸附塔111-114中，使用漂白水氧化過的低濃度廢水，將PH值調整到6至7之間進行吸附，並且回收釕觸媒，流速約900ml/hr，每900ml取樣30ml分析COD。步驟S84：直到COD超過標準值
以上時，再進行氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒活化反應。通過實施例4至實施例8，即可以將廢水的COD從高濃度(例如為4000ppm)降低至標準值的低濃度(例如為50ppm)。
【實施例9】：氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒500L，批次氧化低濃度廢水及活化步驟。
本實施例包含以下步驟S91-S94。步驟S91：氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒100L置放到反應釜內，加入含1000ppm漂白水的低濃度廢水390L，COD約600ppm，再加入活化液10L(包含釕及界面活性劑)，PH值調整到7至9之間，通入空氣升溫至80℃反應120分鐘。步驟S92：反應完成後，冷卻到40℃靜置30分鐘，將上層液洩出並且取樣30ml分析COD。步驟S93：下層液加入含1000ppm漂白水的低濃度廢水400L，COD約600ppm，PH值調整到7至9之間，通入空氣升溫到80℃反應60分鐘。步驟S94：反應完成後，冷卻到40℃靜置30分鐘，將上層液洩出並且取樣30ml分析COD。步驟S95：重覆步驟S93及S94數十次，直到COD超過300ppm以上時，再進行氧化釕、氧化錳及活性碳觸媒活化反應。
依據本發明一實施例為高級氧化法，優勢包含如下至少其一。
1、反應速度快約需0.5-2hr，可有效縮短處理時間；相對於此，一般習知的生物池處理時間約需24-48hr，因此本發明一實施的例的反應速度快20倍以上。
2、設備建置空間佔地小，造價較便宜，無土木建設問題。
3、無汙泥產出，不須處理二次汙染物問題。
4、除了降低COD，同時可以脫色，並降低氨氮至1PPM以下。
5、氧化反應穩定，容易控制，無數值超標之問題。
綜上所述，依本發明一實施例之廢水處理方法，相較於習知的生物池處理，反應速度較快，而且建置空間小，不會有汙泥產生。相較於習知的濕式氧化處理法，不需要在高壓及高溫下進行，而可以在常壓及溫度為80℃下進行廢水處理。於一實施例中，除了能夠降低COD，同時可以脫色，並降低氨氮至1PPM以下。
130‧‧‧曝氣氧化設備
131‧‧‧曝氣氧化塔
132‧‧‧沈澱池
133‧‧‧熱交換器
134‧‧‧加熱器
135‧‧‧熱交換器
Claims (10)
- 一種廢水處理系統，包含：一液態氧化促進劑；一固定床氧化吸附設備；多數的觸媒，包含多數的活性碳、多數的過渡金屬及多數的貴金屬，其中該些貴金屬隔著該些過渡金屬被接合於該些活性碳上；及一曝氣氧化設備，連通於該固定床氧化吸附設備，並且導入有該些觸媒、該液態氧化促進劑、一氧化用氣體、以及COD濃度高於一預定濃度的一廢水，並且利用該些觸媒，以該氧化用氣體使該廢水進行氧化，藉以將該廢水的COD濃度降低至該預定濃度；其中，該固定床氧化吸附設備，包含一第一氧化吸附塔，用以接收含有該預定濃度之COD的該廢水，該些觸媒被置入於該第一氧化吸附塔內，用以對該廢水進行吸附及氧化反應，藉以降低該廢水的COD濃度並且回收該些觸媒，該些過渡金屬包含一錳，該氧化用氣體包含一空氣，該些貴金屬包含一釕，該液態氧化促進劑包含一漂白水。
- 一種廢水處理系統，包含：一液態氧化促進劑；一固定床氧化吸附設備；多數的觸媒，包含多數的活性碳、多數的過渡金屬及多數的貴金屬，其中該些貴金屬隔著該些過渡金屬被接合於該些活性碳上；及 一曝氣氧化設備，連通於該固定床氧化吸附設備，並且導入有該些觸媒、該液態氧化促進劑、一氧化用氣體、以及COD濃度高於一預定濃度的一廢水，並且利用該些觸媒，以該氧化用氣體使該廢水進行氧化，藉以將該廢水的COD濃度降低至該預定濃度；一調整桶，用以將至PH值調整至約7~9，其中，該些過渡金屬包含一錳，該氧化用氣體包含一空氣，該些貴金屬包含一釕，該固定床氧化吸附設備，包含一第一氧化吸附塔，用以接收含有該預定濃度之COD的該廢水，該些觸媒被置入於該第一氧化吸附塔內，用以對該廢水進行吸附及氧化反應，藉以降低該廢水的COD濃度並且回收該些觸媒，該調整桶包含：一第一流入管路，用以流入該液態氧化促進劑；一第二流入管路，用以流入COD濃度高於該預定濃度的該廢水；一排出管路，用以排出調整過後的該廢水；以及一本體，連通於該第一流入管路、該第二流入管路及該排出管路，用以儲存並處理該廢水，使該液態氧化促進劑混合於該廢水內，其中，該曝氣氧化設備，連通於該調整桶及該固定床氧化吸附設備之間，並且從該調整桶導入該廢水，該曝氣氧化設備包含；一曝氣氧化塔； 一觸媒回收管路；及一沈澱池，其中，該觸媒回收管路連通於該曝氣氧化塔，用以使包含有該些觸媒的該廢水流出至該沈澱池，該沈澱池使該些觸媒進行沈澱，以回收該些觸媒，再將被回收的該些觸媒導入該曝氣氧化塔中。
- 根據請求項1所述的廢水處理系統，其中，該曝氣氧化設備包含：一曝氣氧化塔；一觸媒回收管路；及一沈澱池，其中，該觸媒回收管路連通於該曝氣氧化塔，用以使包含有該些觸媒的該廢水流出至該沈澱池，該沈澱池使該些觸媒進行沈澱，用以回收該些觸媒，再將被回收的該些觸媒導入該曝氣氧化塔中。
- 根據請求項2所述的廢水處理系統，其中，該液態氧化促進劑為一漂白水。
- 根據請求項1至4任一項所述的廢水處理系統，其中，該固定床氧化吸附設備更包含：多個開關閥；一第二氧化吸附塔；及一第三氧化吸附塔，而且該些開關閥位於該第一氧化吸附塔、該第二氧化吸附塔及該第三氧化吸附塔之間，藉以於該第一氧化吸附塔及該第二氧化吸附塔進行吸附及氧化反應時，讓該第三氧化吸附塔進要再生反應。
- 一種廢水處理方法，包含：提供多數的觸媒，其中該些觸媒包含多數的活性碳、多數的過渡金屬及多數的貴金屬，而且該些貴金屬隔著該些過渡金屬被接合於該些活 性碳上，其中，該些過渡金屬包含一錳，該些貴金屬包含一釕；提供一包含一漂白水的液態氧化促進劑；將該些觸媒、該液態氧化促進劑、包含一空氣的一氧化用氣體、以及一廢水，導入於一曝氣氧化設備中，其中該廢水的COD濃度高於一預定濃度，並利用該些觸媒，以該氧化用氣體使該廢水在該曝氣氧化設備中進行氧化，藉以將該廢水的COD濃度降低至該預定濃度；將含有該預定濃度之COD的該廢水及該些觸媒，導入一固定床氧化吸附設備，並且利用該些觸媒對該廢水進行吸附及氧化反應，藉以降低該廢水的COD濃度並且回收該些觸媒。
- 一種廢水處理方法，包含：提供多數的觸媒，其中該些觸媒包含多數的活性碳、多數的過渡金屬及多數的貴金屬，而且該些貴金屬隔著該些過渡金屬被接合於該些活性碳上；提供一液態氧化促進劑；將該些觸媒、該液態氧化促進劑、一氧化用氣體、以及一廢水，導入於一曝氣氧化設備中，其中該廢水的COD濃度高於一預定濃度，並利用該些觸媒，以該氧化用氣體使該廢水在該曝氣氧化設備中進行氧化，藉以將該廢水的COD濃度降低至該預定濃度；將含有該預定濃度之COD的該廢水及該些觸媒，導入一固定床氧化吸附設備，並且利用該些觸媒對該廢水進行吸附及氧化反應，藉以降低該廢水的COD濃度並且回收該些觸媒；以及將一液態氧化促進劑及該廢水，導入至一調整桶中，並且將至PH值調整至約7~9，用以使該液態氧化促進劑混合於該廢水內，使包含有該些觸媒的該廢水，從該曝氣氧化設備的一曝氣氧化塔流出至 該曝氣氧化設備的一沈澱池，使該些觸媒在該沈澱池進行沈澱，以回收該些觸媒，再將被回收的該些觸媒導入該曝氣氧化塔中，其中，該曝氣氧化設備，連通於該調整桶及該固定床氧化吸附設備之間，該些過渡金屬包含一錳，該氧化用氣體包含一空氣，該些貴金屬包含一釕。
- 根據請求項6或7所述的廢水處理方法，更包含：將該些觸媒及一活化劑，導入於一反應釜中進行反應，以活化該些觸媒。
- 根據請求項6所述的廢水處理方法，更包含：使包含有該些觸媒的該廢水，從該曝氣氧化設備的一曝氣氧化塔流出至該曝氣氧化設備的一沈澱池，使該些觸媒在該沈澱池進行沈澱，以回收該些觸媒，再將被回收的該些觸媒導入該曝氣氧化塔中。
- 根據請求項7所述的廢水處理方法，其中，該液態氧化促進劑包含一漂白水。
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