本发明涉及环境工程领域，更具体地说，涉及一种高效降解有机废水预反应器。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，各种新型的化工产品被各行各业广泛应用，特别是医药、化工、农药、印染等行业，大量难降解有机污染物产生于工业废水中，废水如果直接排入水体，一方面将会使整个水体出现严重缺氧或厌氧的情况，导致水生生物的死亡，水环境急剧恶化，另一方面由于难降解有机废水本身具有的致毒性，将会成为水环境和人类身体健康的巨大安全隐患。
一般难降解有机废水是指BOD5/CODcr值低于0.3的有机废水，其中，BOD5是一种用微生物代谢作用所消耗的溶解氧量来间接表示水体被有机物污染程度的一个重要指标，CODcr 是指采用重铬酸钾作为氧化剂测定出的化学需氧量，BOD5与CODcr的比值是废水可生化性的一个重要指标；BOD5与CODcr的比值低于0.3的废水代表可生化性较低，原因主要在于废水中含有多环芳烃类化合物、有机磷农药、表面活性剂、有机染料等大量毒性大、成分复杂、化学耗氧量高的物质，目前国际上普遍采用的是物化一级处理和生化二级处理相结合的处理工艺。即首先通过预处理方式以提高其BOD5与CODcr比值，然后进行废水的后续处理，从而降低处理成本。
湿式氧化技术是20世纪50年代发展的一种处理有机废水的有效手段，通常是在高温、高压等条件下以空气或纯氧为催化剂将有机物降解，然而该处理技术反应条件较为严苛，运行成本较高，因此在该方法的基础上逐渐发展了湿式催化氧化技术，该方法引入了催化剂以降低了反应的严苛条件，进一步提高氧化剂的能力，然而该方法仍然存在前期投资大、耗能大、运行费用高等问题，且对成分复杂的有机废水的处理效果还有待提高。
经检索，针对于难降解有机废水的处理，现有技术已公布了技术方案，中国专利号 200910201744.9，公开日为2012.12.12的申请案公布了一种油田含油污水集成处理工艺，该申请案的工艺流程为：沉砂除油-破乳气浮-微波强化芬顿-絮凝气浮-精密过滤-活性炭纤维毡催化臭氧化-超滤-清水；利用该申请案的工艺处理有机废水取得了一定的效果，然而其不可避免的存在如下缺陷：(1)整个处理工艺较为复杂，处理单元过长，操作要求高，且有超滤膜过滤单元，运行成本贵；(2)该申请案的工艺只能针对油田油污特定有机污染物进行处理，处理范围较为局限，不利于推广。
针对现有处理工艺较为复杂的缺陷，中国专利号200810071551.1，公开日为2011.07.06 的申请案公开了一种连续微波-紫外光诱导催化氧化废水的无害化处理方法及设备，该申请案的处理方法为：废水经过预处理，通过吸附剂反应床，发生微波诱导催化氧化反应，使废水中有机物快速分解为小分子无机物，并且反应床中的吸附剂通过吸附剂再生系统循环利用；最后排放净化的废水。该申请案利用微波辐射提高了吸附剂的吸附效率，具有耗能低、无二次污染的优点，然而其自身也存在一定的缺陷：1)废水中的有机物经过连续催化氧化，最后通过吸附剂吸附的方式很难控制出水水质；2)由于对进水负荷要求很高，只能处理有机物污染程度较低的水体。
较为简单的废水处理装置还包括中国专利号CN201520275220.5，公开日为2015.09.09 的申请案，该申请案公布了一种光催化废水装置的反应主体装置，该装置包括桶体，桶体内部设有石英玻璃套管，石英玻璃套管下部设有底座，底座下部设有砥柱，石英玻璃套管内部设有紫外灯，紫外灯均匀分布于石英玻璃套管的环形空间，连杆穿过石英玻璃套管中心，连杆分别与供电装置和排水扇相连，石英玻璃套管内壁和外壁均设有不锈钢丝网，催化剂固载设置于不锈钢丝网上，通入废水后，紫外灯提供全方位光源，排水扇可起到搅拌作用，从而促进废水与催化剂充分接触，提高催化效果，该装置将催化剂设置于固定位置虽然能在一定程度上提高常规废水处理的催化效果，然而由于难降解有机废水有机物比较复杂，且有机物浓度较高，对难降解有机废水的处理效果还有待提高。
技术实现要素：
1.要解决的问题
针对于现有技术中难降解有机废水的处理设备操作复杂、污水处理效率低的问题，本实用新型旨在提供一种处理效果更好，更为简单的预反应器。
2.技术方案
为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
本实用新型提供了一种难降解有机废水预反应器，包括容器、微波发射器、动力装置和搅拌叶片，微波发射器设置于容器中央位置，搅拌叶片根部与微波发射器连接，所述的搅拌叶片上固定有催化剂；所述的动力装置驱动微波发射器和搅拌叶片旋转。
作为本实用新型更进一步的改进，还包括转轴，所述的微波发射器通过转轴翻转。
作为本实用新型更进一步的改进，所述微波发射器内部安装有半导体器件。
作为本实用新型更进一步的改进，所述的催化剂是由硝酸镍改性的活性炭棒体。
作为本实用新型更进一步的改进，所述搅拌叶片在垂直方向分层设置。
作为本实用新型更进一步的改进，所述搅拌叶片在水平方向均匀分布。
作为本实用新型更进一步的改进，所述由硝酸镍改性的活性炭棒体与微波发射器相互平行设置。
作为本实用新型更进一步的改进，所述预反应器串联安装或并联安装。
3.有益效果
相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型的一种微波搅拌削减难降解有机废水预反应器，针对于现有技术中对难降解有机废水降解效率低的问题，将微波发射器设置于容器中央位置，将催化剂固定在搅拌叶片上，搅拌叶片根部与微波发射器连接，动力装置驱动微波发射器旋转时可以使固体催化剂和搅拌叶片一起搅动，与催化剂仅仅设置在水中或固定位置的方式相比，有机废水中的难降解有机物与催化剂、氧气之间的接触面积更大，显著的提高了有机废水的降解效率。
(2)本实用新型的一种微波搅拌削减难降解有机废水预反应器，将微波发射筒设置于反应设备中央，并与搅拌桨根部连接，可以使搅拌桨搅动时水体产生紊流，使微波催化反应更为均匀，与现有技术中将微波发生器安装在处理装置的顶部，由顶部向底部辐射反应装置相比其微波辐射范围更广，能更进一步的强化处理效果。此外，将微波发射筒设置于反应设备中央并与搅拌桨根部连接，还可以使经过微波催化裂解的小分子碳化合物由于离心力作用远离微波发射筒，未裂解的大分子难降解有机污染物靠近微波发射器，受到更大的辐射能量，整个装置对废水降解效率更高。
(3)本实用新型的一种微波搅拌削减难降解有机废水预反应器，解决了难降解有机废水的可生化性低的问题，为后续二级处理生化工艺提供了便利，使其对废水的其他指标如化学需氧量、总氮、总磷去除效果好。
(4)本实用新型的一种微波搅拌削减难降解有机废水预反应器，运用物理原理提高废水的可生化性，不需要添加氧化剂等化学药剂，相对利用化学方法解碳碳长链，该设备耗能小，运行费用更低；且本发明的装置组成部件较少、组装和操作简单，利于推广。
(5)本实用新型的一种微波搅拌削减难降解有机废水预反应器，通过控制器转动支轴，使固定于支轴上的电动机以及连接的微波发射筒，转出水面，便于后期维护，更换损坏的设备，且该操作简单，耗费时间较短，几乎不影响整套工艺污水量的处理效率。
(6)本实用新型的一种微波搅拌削减难降解有机废水预反应器，催化作用的棒体设计成圆柱形，有效减少搅动过程中的水体剪切力，减少能源的消耗，节约运行成本。
附图说明
图1是预反应器的示意图；
图中：1、控制器；2、有机污染物疏水层；3、半导体器件；4、污水沉水层；5、转轴； 6、电动机；7、催化剂；8、搅拌叶片；9、容器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实施例的一种削减难降解有机废水预反应器，包括容器9、微波发射器、动力装置、搅拌叶片8，微波发射器设置于容器9中央位置，搅拌叶片8根部与微波发射器连接，所述搅拌叶片8在垂直方向分层设置，层数设置3层，在水平方向均匀分布；搅拌叶片8上固定设置有催化剂7，所述催化剂7是由硝酸镍改性的活性炭棒体。
所述的每个搅拌叶片8中部分别设置与由硝酸镍改性的活性炭棒体相匹配的通孔，从而将由硝酸镍改性的活性炭棒体固定在搅拌叶片8中部位置。
搅拌叶片与水平方向的夹角为60度，最大限度使预处理废水形成紊流，搅拌均匀。同时，需要保证由硝酸镍改性的活性炭棒体的机械强度，防止催化反应过程中，出现断裂。整体容器边缘至微波发射器的距离不超过2米。
所述的动力装置为电动机6，电动机6驱动微波发射器旋转，带动搅拌叶片8搅拌。
微波发射器内部安装有半导体器件3，半导体器件3以串联方式连接，所述由硝酸镍改性的活性炭棒体与微波发射器相互平行设置。
实施例2
本实施例待处理废水来自制药废水，水质CODCr＝2400mg/L，BOD5＝400mg/L，总氮(TN) ＝200mg/L，总磷(TP)＝60mg/L；制药废水水质基本特性CODCr浓度高、BOD5浓度低，有毒性或难降解物质多，废水氮磷含量高，含盐量高。
利用实施例1的装置进行废水处理的步骤为：
步骤1)、通过管道收集，进入调节池中，适当稀释2倍，并且调整酸碱度为中性。
步骤2)、经过提升泵将难降解有机废水输送至实施例1中的预反应器中，当有机污染物疏水层的底部靠近微波发射器的底部时，停止进水。
步骤3)、通过控制器1，控制转轴5，调正电动机6位置。调正后，开启电动机6开关，接通微波发射器的电源，设定其功率为800w，使半导体元件3发射出微波，进行高分子有机物的催化氧化，裂解高分子有机物。
步骤4)、经10h的搅拌反应后，打开容器9的球阀出水，测定出水CODCr、BOD5、总氮(TN)、总磷(TP)的值，经检测，CODCr去除率达到30.13％，BOD5升高40.02％，TN、 TP的削减率大约为6.8％和3.6％，难降解有机废水可生化性BOD5/CODcr由0.167升高至0.33。
对照例A
使用与实施例1相同的装置，在废水处理时基本步骤相同，不同之处在于：在进行废水处理时不开启电动机6开关，搅拌叶片8与催化剂均不进行搅拌。
经过10h的微波催化反应后，打开容器9的球阀，测定出水CODCr、BOD5、总氮(TN)、总磷(TP)的值，经检测，CODCr的去除率达到8.62％，BOD5升高12.36％，总氮(TN)、总磷(TP)的削减率为5.8％和3.5％，难降解有机废水可生化性BOD5/CODcr由0.16升高至0.2。
由此可知，仅仅采用微波、固定催化剂进行反应的方式降解有机废水，有机废水的可生化性有一定的提高，仍然属于可生化性较低的水平。
对照例B
对照例B的装置基本与实施例1相同，不同之处在于：搅拌叶片8上不固定有催化剂有由硝酸镍改性的活性炭棒体，所述的硝酸镍改性的活性炭棒体放置在预反应器中。
开启电动机6开关，并且接通微波发射器的电源，设定其功率为800w，使半导体元件3 可以发射出微波，进行催化氧化，裂解高分子有机物。
经过10h的搅拌反应后，打开容器9的球阀。测定出水CODCr、BOD5、总氮(TN)、总磷(TP)的值，经检测，CODCr的去除率达到18.31％，BOD5升高20.26％，TN、TP的削减率分别为4.6和3.9％，难降解有机废水可生化性BOD5/CODcr由0.16升高至0.232。
由此可知，在搅拌状态下提高了微波降解有机污染物的效率，使有机废水的可生化性有一定的提高，然而将催化剂设置在预反应器的水体中，催化剂与废水中有机物的接触面积有限，降解有机废水的效率还有待提高。
实施例3
本实施例待处理废水来自焦化废水，水质CODCr＝4200mg/L，BOD5＝540mg/L，总氮(TN) ＝150mg/L，总磷(TP)＝60mg/L；焦化废水是煤在高温干馏、煤气净化和副产品回收和精制过程中产生的一类工业废水，含有高浓度的氨、氰化物、硫氰化物、氟化物等无机污染物外，此外还含有酚类、吡啶、喹啉、多环芳烃等有机污染物。
将实施例1的装置串联进行废水处理，其步骤为：
步骤1)、通过管道收集3t废水，进入调节池中，适当稀释3倍，并且调整酸碱度为中性；
步骤2)、经过提升泵将难降解有机废水输送至实施例1中的预反应器中，当有机污染物疏水层的底部靠近微波发射器的底部时，停止进水。
步骤3)、通过控制器1，控制转轴5，调正电动机6位置。调正后，开启电动机6开关，并且接通微波发射器的电源，其中的半导体器件的功率设置为500w，使半导体器件3可以发射出微波，进行催化氧化，裂解高分子有机物。
步骤4)、经过10h的搅拌反应后，打开容器9的球阀出水，测定出水CODCr、BOD5、总氮(TN)、总磷(TP)的值，经检测，CODcr的削减率为35％，BOD5的增加率为60％，TN和TP的削减率分别为5％，难降解有机废水的可生化性BOD5/CODcr从0.13提高为0.316。将经过预处理的废水输送至二级生化处理工艺进行处理。
实施例4
本实施例待处理废水来自石油化工厂商生产废水，水质CODCr＝4000mg/L，BOD5＝ 300mg/L，总氮(TN)＝200mg/L，总磷(TP)＝60mg/L；石化废水是炼油厂、石油化工厂等企业产生的高浓度有机废水，具有水量大、难处理等特点。
利用实施例1的装置进行废水处理，其步骤为：
步骤1)、通过管道收集2t废水，进入调节池中，稀释5倍，并且调整酸碱度为中性。
步骤2)、经过提升泵将难降解有机废水输送至以硝酸镍为催化剂的微波搅拌削减难降解有机废水预反应器中，当有机污染物疏水层的底部靠近微波发射器的底部时，停止进水，共进稀释后的水5t。
步骤3)、通过控制器1，控制转轴5，调整电动机6位置。调正后，开启电动机6开关，并且接通微波发射器的电源，控制半导体器件的功率为800w，使半导体器件3发射出微波，进行催化氧化，裂解高分子有机物。
步骤4)、经过24h的搅拌反应后，打开容器9的球阀出水，测定出水CODCr、BOD5、总氮(TN)、总磷(TP)的值，经检测，CODcr的减少率为61.56％，BOD5的增加率为55％，总氮(TN)和总磷(TP)的削减率分别为6％，难降解有机废水的可生化性BOD5/CODcr从 0.075提高为0.32。可降解污水输送至二级生化处理工艺，采用A/O工艺，有效去除氮磷含量。然后，在沉淀池中，加氯消毒，也起到氧化的作用，减少出水中的有机物含量，静止1d 后，按照石油炼制工业污染物排放标准GB31570-2015，前期需每天经过实验室检测合格后，达标排放出水。后期出水水质稳定后，可以减少检测次数，每周一次。
表1为实施例1与对照例处理方式的对比数据。
表1实施例和对照例处理方式的对比数据
由表1可知，采用本实用新型的装置进行处理后废水的可生化性均高于0.3，对照例A 仅利用微波和催化剂，对装置不设置搅拌功能时可生化性仅为0.2。对照例B将催化剂放置在水体中，只通过搅拌叶片8的搅拌处理后的可生化性为0.232。