专利名称：一种多段多元催化氧化处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于废水预处理及深度处理领域的多段多元催化氧化处理装置。
背景技术：
目前，一些低浓度易降解的废水可通过传统工艺的组合得以处理，但对一些浓度高、可生物降解性差的废水仍缺乏既有效又经济的方法。近年国内对废水的催化氧化法处理研究十分活跃，包括光催化氧化法、均相催化氧化法、多相催化氧化法、超临界催化氧化法等。这些方法的前期研究工作均为后来者提供了大量的理论及实践依据。但这些方法中，大部分经过实践验证其或由于技术成熟性不足，或由于经济性的缺陷，导致大部分的催化氧化技术无法得到规模化应用。目前规模化应用于废水催化氧化处理的技术如i^enton 氧化法、臭氧氧化法由于药剂及设备原因造成运行成本偏高，出水波动大的特点。
发明内容
本发明提供一种多段多元催化氧化处理装置，本发明解决了难降解有机废水预处理及废水深度处理过程中，已有的i^nton氧化法、臭氧氧化法处理效率低、出水水质波动大、运行成本高的问题。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案一种多段多元催化氧化处理装置，其特征在于包括多段串联的污水处理装置，每段污水处理装置均设有2个氧化剂加入口，在每一段污水处理装置的进口及出口间，均设有四-五级活动隔板，隔板及污水处理装置内壁均涂覆有改性复合纳米二氧化钛薄膜；污水处理装置进水口及出水口分别加装PH计及 ORP 计。进一步地，本发明的一种多段多元催化氧化处理装置，还具有如下特点两个氧化剂加入口分别加入的氧化剂是H2A和03。每一段污水处理装置的内壁和隔板，均涂覆改性复合纳米二氧化钛涂料，涂料厚度不少于100-500nm。污水处理装置涂覆的改性复合纳米二氧化钛涂料，其改性元素为Mn、Fe、Ni或Co。所述改性元素占涂料总质量的比例为1. 25%。本发明采用多段多元催化氧化，有机的将多种氧化方法结合成多“元”，而在氧化步骤中分“段”进行，使其氧化性能可以人为操控以在经济及技术上寻找到最佳平衡点。本发明污水处理装置采用多段串联的氧化反应室，以及各段氧化剂投加量可调节的加药口，可在取得最佳废水处理效果的同时，减少化学氧化剂的使用量，降低运行成本； 本装置各反应室内均设置涂覆有改性复合纳米二氧化钛薄膜的隔板以及负载有改性复合纳米二氧化钛薄膜的活性球形填料，可以增强氧化剂的反应能力，有效降解废水中的有机物。
图1是本发明结构示意图。图中符号说明1为污水处理装置，2为装置内反应室，本装置共用四级反应室，3 为反应室内隔板，4为各级反应室催化剂载体-活性填料，5为装置进水管，6为装置出水管， 7、8为各级反应室氧化剂加药管。
具体实施例方式如图1所示，一种多段串联的污水处理装置。每段污水处理装置均设有2个氧化剂加入口，在每一段污水处理装置的进口及出口间，均设有四级活动隔板，隔板及污水处理装置内壁均涂覆有改性复合纳米二氧化钛薄膜，反应段内部填充加载改性复合纳米二氧化钛薄膜的活性填料，污水处理装置进水口及出水口分别加装PH计及ORP计。本发明由分为多格(段)的反应槽、槽内填充的催化剂载体、隔板、氧化剂计量加药系统组成，废水进入反应槽后，分段的投加的氧化剂在催化剂的作用下，对废水进行分段氧化，氧化剂投加量由ORP控制。优选的技术方案，本发明所多段多元述催化氧化装置，是一种多段多元的催化氧化组合，可根据进水水质及出水要求进行灵活调整各“段”氧化剂的加入量以达到最佳效^ ο优选的技术方案，本发明所述的多段多元催化氧化装置，其催化载体承载方式分为两类，一类是涂覆与反应器内壁及隔板表面，另一类是负载与反应器内活性填料的。可有效避免催化剂的流失。优选的技术方案，本发明所述的多段多元催化氧化装置，其催化剂采用经过改性的复合纳米二氧化钛，其有别于传统应用于光催化反应的纳米二氧化钛，而是经过添加改性金属及非金属元素，复合而成更加适应于有机化学反应的催化剂。多段多元催化氧化装置内壁及隔板表面、活性填料载体负载的改性复合纳米二氧化钛薄膜的组成为Mn、Fe、Ni、Co。单一元素掺加量按质量分数计分别为二氧化钛质量的 0. 75%、0. 50%、0. 30%、0. 20%。改性薄膜的厚度为200nm，改性复合纳米二氧化钛其粒径小于lOOnm。所述改性复合纳米二氧化钛薄膜制作方式如下在500mL广口瓶中加入60g的钛酸四丁酯、250g的无水乙醇，在70°C的水浴下进行磁力搅拌，同时氮气保护。搅拌20min后，加入5g乙酰丙酮和5g浓硝酸，同时将0. 5g的硝酸锰、0. 4g的硝酸亚铁、0. 2g的硝酸镍一级0. 2g的硝酸钴溶于20g水中，溶解完全后加入上述广口瓶，继续搅拌4h，陈化得到改性二氧化钛凝胶。将前述隔板内壁及活性填料浸入凝胶，烘干后将活性填料及隔板置于600摄合。C高温进行热处理，降温后即可得到负载有改性复合纳米二氧化钛薄膜的填料。下列实施方案中若无特殊说明，其方案均为常规方案， 所涉及的药剂、材料等均为市场可采购的。实施案例一活性填料及隔板负载改性复合纳米二氧化钛薄膜。在500mL广口瓶中加入60g的钛酸四丁酯、250g的无水乙醇，在70°C的水浴下进行磁力搅拌，同时氮气保护。搅拌20min后，加入5g乙酰丙酮和5g浓硝酸，同时将0. 145g 的硝酸锰、0. 068g的硝酸亚铁、0. 0625g的硝酸镍以及0. 0626g的硝酸钴溶于IOg水中，溶解完全后加入上述广口瓶，继续搅拌4h，陈化得到改性二氧化钛凝胶。将用清水洗净的活性填料及经过除锈、清洗的隔板(若为不锈钢材质，此步骤可省略)浸入二氧化钛凝胶中，时间控制在lmin，取出，在空气中晾干；二次浸入，取出，在空气中晾干，将晾干后的载体和隔板置入马弗炉，在600°C条件下处理池，待自然降温后即可得到负载有改性纳米薄膜的活性填料及隔板。实施案例二 本发明装置的构建。本发明提供一种污水处理装置，如附图1所示，附图一中，1为污水处理装置，2为装置内反应室，本装置共用四级反应室，3为反应室内隔板，4为各级反应室催化剂载体一活性填料，5为装置进水管，6为装置出水管，7、8为各级反应室氧化剂加药管。所述装置尺寸可根据处理水量灵活选择。待处理的污水由进水管5进入污水处理装置，依次经过一级、二级、三级、四级反应室，反应室中填充负载改性复合纳米二氧化钛薄膜的填料，在各级反应室中加入氧化剂，氧化剂在改性复合纳米二氧化钛催化作用下，与废水中的有机物发生化学氧化作用从而降解有机物，经过四级反应的污水其污染物可以得到最大的降解效率，同时每一级反应室的氧化剂使用量可以得到最大限度的利用，废水在反应器中的整体停留时间为池。实施案例三本装置在印染废水深度处理的应用。CODcr = 190mg/L, BOD5 = 20mg/L,色度50倍的印染生化出水，流经本发明所述的多段多元催化氧化装置，其尺寸为30CmX1200CmX50Cm，内充负载改性复合纳米二氧化钛的活性填料球100颗，实验结果测定流经本发明装置后的出水口水样中C0D 、BOD5、色度分别为 85mg/L，12mg/L、20 倍。实施案例四本装置在甲醛废水深度处理的应用。CODcr = 450mg/L, BOD5 = 100mg/L,色度120倍的甲醛生化出水，流经本发明所述的多段多元催化氧化装置，其尺寸为30CmX1200CmX50Cm，内充负载改性复合纳米二氧化钛的活性填料球100颗，实验结果测定流经本发明装置后的出水口水样中C0Dra、BOD5、色度分别为 155mg/L，37mg/L、40 倍。最后应说明的是显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种多段多元催化氧化处理装置，其特征在于包括多段串联的污水处理装置，每段污水处理装置均设有2个氧化剂加入口，在每一段污水处理装置的进口及出口间，均设有四-五级活动隔板，隔板及污水处理装置内壁均涂覆有改性复合纳米二氧化钛薄膜；污水处理装置进水口及出水口分别加装pH计及ORP计。
2.如权利要求1所述一种多段多元催化氧化处理装置，其特征在于两个氧化剂加入口分别加入的氧化剂是H2A和03。
3.如权利要求1所述一种多段多元催化氧化处理装置，其特征在于每一段污水处理装置的内壁和隔板，均涂覆改性复合纳米二氧化钛涂料，涂料厚度不少于100-500nm。
4.如权利要求3所述一种多段多元催化氧化处理装置，其特征在于污水处理装置涂覆的改性复合纳米二氧化钛涂料，其改性元素为Mn、Fe、Ni或Co。
5.如权利要求4所述一种多段多元催化氧化处理装置，其特征在于所述改性元素占涂料总质量的比例为1.25%。
全文摘要
本发明公开了一种多段多元催化氧化处理装置，涉及一种应用于废水预处理及深度处理领域的多段多元催化氧化处理装置。包括多段串联的污水处理装置，每段污水处理装置均设有2个氧化剂加入口，在每一段污水处理装置的进口及出口间，均设有四五级活动隔板，隔板及污水处理装置内壁均涂覆有改性复合纳米二氧化钛薄膜；污水处理装置进水口及出水口分别加装pH计及ORP计。本发明解决了难降解有机废水预处理及废水深度处理过程中，已有的Fenton氧化法、臭氧氧化法处理效率低、出水水质波动大、运行成本高的问题。
文档编号C02F1/72GK102502942SQ20111035246
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者叶庆华, 官圣灵, 杨文斌, 邵云海 申请人:武汉森泰环保工程有限公司