一种吹脱氧化降解含高浓度硝基苯废水的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于含高浓度硝基苯废水处理的技术领域，具体设及一种吹脱氧化降解含 高浓度硝基苯废水的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 火炸药工业废水中常常含有较高浓度的易挥发且具有生物毒性的硝基苯化合物， 其具有较强的致癌致突变性，如果不经处理直接排放，会对人体及环境造成严重的危害。
[0003] 空气吹脱一般是在水处理的底部放有曝气装置，风机送来的空气被分散成微小的 气泡，在废水主体中形成气液两相，废水中的挥发性有机物从液相转移到气相中，随气泡离 开液相主体。根据气液平衡理论，当液相中挥发性有机物浓度较高时，传质推动力大，有利 于有机物从液相进入气相。但当浓度降低到一定程度时，传质推动力变小，处理效率降低。 同时传统曝气反应中的液体端动程度低，造成液相深处有机物无法快速到达气液相界面， 传质效果差。由于硝基苯沸点较高，自然条件下的蒸发速度较慢，单一传统曝气吹脱装置或 填料塔中气液端动程度低、气液接触面积小，处理效果并不明显。如果加大气液接触面积和 气液端动程度，可大大提高硝基苯去除率。
[0004] 超重力技术利用旋转的转子将液体破碎成细小的液滴或液膜、液丝，其尺度都是 在几十微米数量级，只有填料塔的几分之一，该就意味着仅在该一点上，质量传递速率就将 数倍于填料塔。另外，在旋转的转子中，液体在离屯、力的作用下流动，而高速旋转的转子提 供的离屯、力是促使填料塔中液体流动的重力的几百倍。该使得液体可W克服表面张力的作 用，W极高的速度、极小的尺度，在高比表面的填料中运动。填料弯曲的孔道促使了液体表 面的迅速更新，大大增加了液体的端动。该两点结合在一起，使得在超重力设备中的传质速 率较在填料塔中的同样过程提高了 1~3个数量级。
[0005] 超重力-臭氧高级氧化法是常用的废水氧化处理方法，结合超重力技术可有效提 高臭氧利用率和氧化效率，处理效果良好。专利化200910073666. 9公开了一种将超重力旋 转填料床与臭氧法相禪合降解含硝基苯类废水的方法及装置，但此专利方法和装置针对的 是含低浓度硝基苯类化合物(浓度小于lOOmg/L)的废水。公开文献《RPB-O3/H2O2法处理硝 基苯模拟废水》偉C亮等，环境工程学报，第8卷第12期，2014)报道了一种超重力-臭氧/ 过氧化氨氧化法处理硝基苯废水的方法，公开报道了对300mg/L含硝基苯废水具有很好的 处理效果。如果直接利用此法处理含高浓度挥发性有机废水，虽然也可达到预期去除效果， 但臭氧消耗量明显升高，水处理成本显著提高。该主要是因为，在臭氧氧化降解有机化合物 的过程中，生成的中间产物会使废水水质发生变化，哲基自由基生成速率降低，同时生成的 中间产物如小分子酸、醇会与目标污染物竞争与臭氧和哲基自由基反应，使得氧化处理效 果明显下降。当有机物含量高时，生成的中间产物就多，废水水质变的更差，氧化效果就明 显降低。
【发明内容】
[0006] 本发明为了解决臭氧高级氧化法处理含高浓度硝基苯废水成本高的问题，提供了 一种吹脱氧化降解含高浓度硝基苯废水的方法及装置。
[0007] 本发明采用如下的技术方案实现；一种吹脱氧化降解含高浓度硝基苯废水的方 法，步骤如下；将含高浓度硝基苯废水与新鲜空气在超重力设备中充分接触，完成吹脱传质 过程降低高浓度硝基苯废水中硝基苯的含量；吹脱传质完成后的废水送入储液槽中，在储 液槽中与过氧化氨混合，然后在超重力设备中与臭氧气体充分接触反应，废水中剩余有机 物在臭氧和&〇2协同作用下降解。
[0008] 高浓度硝基苯废水中硝基苯浓度> 500 mg/L;吹脱后的废水中硝基苯含量为 80~lOOmg/L ;吹脱阶段新鲜空气与高浓度硝基苯废水在超重力设备中的气液比为200~600 L/m3。完成吹脱传质过程后超重力设备内的废水中&〇2浓度为0. 1~2. 9 mmol/L。臭氧和过氧 化氨协同反应过程超重力设备中废水与臭氧的液气比为0. 5~2. 0 L/m3,臭氧浓度为10~30 mg/L。所述超重力设备为超重力旋转床装置，包括填料床、折流式或螺旋通道形式的超重力 旋转床反应器，填料层中的填料包括金属材料和非金属材料的丝网、多孔板、波纹板、泡沫 材料或规整填料；超重力设备的转速为300~700 rpm。
[0009] 本发明所述的超重力设备是已经公开的超重力旋转床装置，包括填料床、折 流式、螺旋通道等形式的超重力旋转床反应器(参考申请号91109255. 2、91111028. 3、 01268009. 5、200520100685. 3、02114174. 6 和 200510032296. 6)，优选超重力旋转填料床， 填料层中的填料包括，但不限于；金属材料和非金属材料的丝网、多孔板、波纹板、泡沫材料 或规整填料。
[0010] 一种实现如上所述的吹脱氧化降解含高浓度硝基苯废水方法的装置，包括设有进 气口、出气口、进液口、出液口的旋转填料床，旋转填料床的进气口通过气体流量计I和气 体流量计II分别与风机和臭氧发生器出口连接；臭氧发生器进口连接风机；旋转填料床出 气口连接尾气处理装置；旋转填料床进液口通过液累与废水储槽和储液槽连接，旋转填料 床进液口与液累之间设有液体流量计；旋转填料床出液口连接废水储槽和储液槽，储液槽 连接过氧化氨储液罐。尾气处理装置内的填充物为活性炭。
[0011] 将含高浓度硝基苯废水在超重力设备中与新鲜空气充分接触，完成吹脱传质过程 降低废水中有机物含量。吹脱后的气体通过装有活性炭的尾气处理装置回收硝基苯。吹脱 后的废水(硝基苯含量在80~lOOmg/L)进入储液槽，添加均相催化剂馬〇2,然后将混合有均 相催化剂&化的废水与臭氧气体在超重力设备中充分接触反应，使得废水中剩余硝基苯在 臭氧和&化协同作用下得到降解。氧化降解阶段废水在超重力设备中循环处理，达国家排 放标准。
[0012] W超重力设备为吸收及反应装置，&〇2作为均相催化剂与臭氧相结合，使溶解于废 水中的臭氧快速分解，产生大量哲基自由基，从而使硝基苯染物快速分解。&化的催化机理 见下式：
【主权项】
1. 一种吹脱氧化降解含高浓度硝基苯废水的方法，其特征在于：步骤如下：将含高浓 度硝基苯废水与新鲜空气在超重力设备中充分接触，完成吹脱传质过程降低高浓度硝基苯 废水中硝基苯的含量；吹脱传质完成后的废水送入储液槽中，在储液槽中与过氧化氢混合， 然后在超重力设备中与臭氧气体充分接触反应，废水中剩余有机物在臭氧和H2O2协同作用 下降解。
2. 根据权利要求1所述的一种吹脱氧化降解含高浓度硝基苯废水的方法，其特 征在于：高浓度硝基苯废水中硝基苯浓度多500mg/L;吹脱后的废水中硝基苯含量为 80~100mg/L;吹脱阶段新鲜空气与废水在超重力设备中的气液比为200~600L/m3。
3. 根据权利要求1所述的一种吹脱氧化降解含高浓度硝基苯废水的方法，其特征在 于：完成吹脱传质过程后超重力设备内的废水中H2O2浓度为0. 1~2. 9mmol/L。
4. 根据权利要求1所述的一种吹脱氧化降解含高浓度硝基苯废水的方法，其特征在 于：臭氧和过氧化氢协同反应过程超重力设备中废水与臭氧的液气比为〇. 5~2. 0L/m3,臭 氧浓度为10~30mg/L。
5. 根据权利要求1所述的一种吹脱氧化降解含高浓度硝基苯废水的方法，其特征在 于：所述超重力设备为超重力旋转床装置，包括填料床、折流式或螺旋通道形式的超重力旋 转床反应器，填料层中的填料包括金属材料和非金属材料的丝网、多孔板、波纹板、泡沫材 料或规整填料；超重力设备的转速为300~700rpm。
6. -种实现如权利要求1~5所述的吹脱氧化降解含高浓度硝基苯废水方法的装置，其 特征在于：包括设有进气口、出气口、进液口、出液口的旋转填料床（6)，旋转填料床（6)的 进气口通过气体流量计I(2)和气体流量计II(4)分别与风机（1)和臭氧发生器（3)出口 连接；臭氧发生器（3)进口连接风机（1);旋转填料床（6)出气口连接尾气处理装置（5);旋 转填料床（6)进液口通过液泵（10)与废水储槽（9)和储液槽（7)连接，旋转填料床（6)进 液口与液泵（10 )之间设有液体流量计（11);旋转填料床（6 )出液口连接废水储槽（9 )和储 液槽（7 )，储液槽（7 )连接过氧化氢储液罐（8 )。
7. 根据权利要求6所述的一种实现吹脱氧化降解含高浓度硝基苯废水方法的装置，其 特征在于：尾气处理装置（5)内的填充物为活性炭。
【专利摘要】本发明属于含高浓度硝基苯废水处理的技术领域，为了解决臭氧高级氧化法处理含高浓度硝基苯废水成本高的问题，提供一种吹脱氧化降解含高浓度硝基苯废水的方法及装置。含高浓度硝基苯废水与新鲜空气在超重力设备中接触，完成吹脱传质过程；吹脱传质完成后废水送入储液槽与过氧化氢混合，然后在超重力设备中与臭氧气体接触反应，废水中剩余有机物在臭氧和H2O2协同作用下降解。提高臭氧氧化效率，缩短处理时间，用吹脱法使废水中的污染物含量减少后进行氧化反应，最大限度减少废水水质变化降低中间产物生成量，使臭氧和羟基自由基消耗物生成量减少，臭氧氧化效率提高65~75%，处理时间缩短80%，臭氧用量减少70%，处理成本节约50%。
【IPC分类】C02F9-04, C02F101-38
【公开号】CN104724852
【申请号】CN201510093419
【发明人】刘有智, 焦纬洲, 张巧玲, 祁贵生, 袁志国, 高璟, 罗莹, 栗秀萍, 申红艳, 郭亮
【申请人】中北大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月3日