利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法及系统与流程

本发明属于废水处理，涉及一种利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法及系统，尤其适用于石化领域含氮有机废水的处理。

背景技术：

1、在石油炼制及石化产品的生产过程中会产生大量的三废，其中石油炼制所需催化剂的生产过程中会产生大量含氮有机废水，因其cod浓度高、盐份含量高、成分复杂、生物毒性大等特征成为行业废水处理的难点。目前国内外对于石油化工类污水的处理方法主要分为物理法、生化法，但是物理法只能做到有机物的转移及浓缩，不能从根本上去除有机污染物，生化法对进水的盐度、可生化性、生物毒性等有较高要求，不能处理此类含氮有机废水。随着环保要求的日趋严格，此类含氮有机废水必须处理达标后才能排放，因此急需开发新的处理方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种处理效果好、处理量大、运行稳定、投入少、维护量小且无二次污染的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法及系统。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

3、一种利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法，包括以下步骤：

4、s1、将含氮有机废水送至一固定床催化反应器中，所述固定床催化反应器内自底部向上依次设有砂芯过滤板、曝气装置和催化剂床层，所述催化剂床层内设有催化剂，所述曝气装置与一臭氧发生器连通，所述固定床催化反应器的底部与一吸附塔连通，所述吸附塔内设有吸附材料；将臭氧通过臭氧发生器、曝气装置均匀分布于固定床催化反应器中，进行催化氧化反应，臭氧浓度控制在80mg/l～100mg/l，废水ph值控制在9～11，反应温度为15℃～75℃，反应时间为1h～3h，反应后得到催化氧化后废水；

5、s2、将催化氧化后废水送至所述吸收塔中进行深度处理，所述催化氧化后废水每小时的进水体积为所述吸附材料体积的3倍～5倍，所述吸附材料饱和吸附cod穿透浓度为40mg/l～50mg/l，深度处理后，所得深度处理后液排出所述吸附塔。

6、上述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法，优选的，步骤s1中，所述催化剂由载体和负载于载体上的活性组分组成，所述载体包括介孔氧化铝或多孔陶瓷，所述活性组分包括稀土金属（如镧、铈、钕等）及其氧化物和过渡金属（如钴、镍、锰等）及其氧化物中的一种或多种。

7、上述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法，优选的，步骤s2中，所述吸附材料包括多孔环氧树脂、交联聚苯乙烯吸附树脂和微孔活性炭中的一种或多种，所述吸附材料的比表面积为1000m2/m3～1400m2/m3。

8、上述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法，优选的，步骤s1中，所述臭氧发生器的产气量为0.5l/（min·l废水）～1.5l/（min·l废水）。产气量为每分钟流经单位体积废水的气量。

9、上述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法，优选的，步骤s1中，所得催化氧化后废水中cod含量降至75mg/l～90mg/l；步骤s2中，所述吸附塔深度处理废水体积为所述吸附材料体积的200倍～300倍。

10、上述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法，优选的，步骤s2中，采用低压蒸汽对深度处理废水后的吸附材料进行再生，所述低压蒸汽的压力为0.4mpa～0.7mpa，所述低压蒸汽的温度为140℃～170℃，所述低压蒸汽每小时的进气体积为所述吸附材料体积的500倍～800倍，再生后产生的气体经冷凝形成再生浓液，返送至所述固定床催化反应器中。

11、作为一个总的技术构思，本发明还提供一种利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的系统，包括臭氧发生器、固定床催化反应器和吸附塔，所述固定床催化反应器内自底部向上依次设有砂芯过滤板、曝气装置和催化剂床层，所述催化剂床层内设有催化剂，所述曝气装置与所述臭氧发生器连通，所述固定床催化反应器的底部与所述吸附塔连通，所述吸附塔内设有吸附材料，所述吸附塔的底部与一深度处理后液罐连通。

12、上述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的系统，优选的，所述臭氧发生器与所述曝气装置之间设有臭氧进气管线，所述固定床催化反应器的顶部设有含氮有机废水进水管线、ph调节药剂添加管线和ph计，所述固定床催化反应器的底部与所述吸附塔之间设有计量泵，所述固定床催化反应器的底部与所述计量泵之间设有催化氧化出水管线，所述计量泵与所述吸附塔之间设有深度处理进水管线。

13、上述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的系统，优选的，所述吸附塔的底部与所述深度处理后液罐之间设有深度处理出水管线，所述吸附塔的侧面底部设有低压蒸汽进气管线，所述吸附塔的顶部设有冷凝器，所述吸附塔的顶部与所述冷凝器之间设有吹脱气管线，所述冷凝器与所述固定床催化反应器之间设有再生浓液管线。

14、上述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的系统，优选的，所述臭氧进气管线上设有第一阀门，所述含氮有机废水进水管线上设有第二阀门，所述ph调节药剂添加管线上设有第九阀门，所述催化氧化出水管线上设有第三阀门，所述深度处理进水管线上设有第四阀门，所述深度处理出水管线上设有第五阀门，所述低压蒸汽进气管线上设有第六阀门，所述吹脱气管线上设有第七阀门，所述再生浓液管线上设有第八阀门。

15、本发明中，饱和吸附cod穿透浓度是指以gb31570—2015《石油炼制工业污染物排放标准》规定的50mg/l作为穿透浓度，吸附后cod排放值达到穿透浓度50mg/l时刻的总吸附量作为饱和吸附量。

16、与现有技术相比，本发明的优点主要在于：

17、本发明的方法以臭氧气体为氧化剂、采用多相催化剂加速臭氧生成氧化能力更强和适用范围更广的羟基自由基，提高了对废水cod的去除效果，与此同时，选取功能性吸附材料来深度处理含氮有机废水，使处理后出水的cod含量低于50mg/l的排放限值。本发明相较于常用的物理法和生化法等，不仅处理效果好，处理量大、适用范围广，而且催化氧化效率高，处理彻底，无二次污染，投资成本低，吸附材料的再生工艺也容易实现。

18、本发明的方法中，催化氧化反应的ph值为9-11，臭氧浓度为80-100mg/l，反应温度为15-75℃，反应时间为1-3h，以上条件下能使含氮有机废水的cod含量降至75-90mg/l。

19、本发明的方法中，在吸附塔中进行深度处理，待处理废水每小时的进水量为吸附材料体积的3-5倍，饱和吸附cod穿透浓度定为40-50mg/l，共可处理废水体积为吸附材料体积的200-300倍，显著优于现有技术。

20、本发明的方法中，再生产生的气体经过冷凝形成再生浓液，返回前端固定床催化反应器进行处理，整个过程无污染转移和二次污染。

技术特征：

1.一种利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法，其特征在于，步骤s1中，所述催化剂由载体和负载于载体上的活性组分组成，所述载体包括介孔氧化铝或多孔陶瓷，所述活性组分包括稀土金属及其氧化物和过渡金属及其氧化物中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法，其特征在于，步骤s2中，所述吸附材料（9）包括多孔环氧树脂、交联聚苯乙烯吸附树脂和微孔活性炭中的一种或多种，所述吸附材料（9）的比表面积为1000m2/m3～1400m2/m3。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法，其特征在于，步骤s1中，所述臭氧发生器（1）的产气量为0.5l/（min·l废水）～1.5l/（min·l废水）。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法，其特征在于，步骤s1中，所得催化氧化后废水中cod含量降至75mg/l～90mg/l；步骤s2中，所述吸附塔（8）深度处理废水体积为所述吸附材料（9）体积的200倍～300倍。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法，其特征在于，步骤s2中，采用低压蒸汽对深度处理废水后的吸附材料（9）进行再生，所述低压蒸汽的压力为0.4mpa～0.7mpa，所述低压蒸汽的温度为140℃～170℃，所述低压蒸汽每小时的进气体积为所述吸附材料（9）体积的500倍～800倍，再生后产生的气体经冷凝形成再生浓液，返送至所述固定床催化反应器（2）中。

7.一种利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的系统，其特征在于，包括臭氧发生器（1）、固定床催化反应器（2）和吸附塔（8），所述固定床催化反应器（2）内自底部向上依次设有砂芯过滤板（5）、曝气装置（4）和催化剂床层（3），所述催化剂床层（3）内设有催化剂，所述曝气装置（4）与所述臭氧发生器（1）连通，所述固定床催化反应器（2）的底部与所述吸附塔（8）连通，所述吸附塔（8）内设有吸附材料（9），所述吸附塔（8）的底部与一深度处理后液罐（6）连通。

8.根据权利要求7所述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的系统，其特征在于，所述臭氧发生器（1）与所述曝气装置（4）之间设有臭氧进气管线（l1），所述固定床催化反应器（2）的顶部设有含氮有机废水进水管线（l2）、ph调节药剂添加管线（l9）和ph计，所述固定床催化反应器（2）的底部与所述吸附塔（8）之间设有计量泵（7），所述固定床催化反应器（2）的底部与所述计量泵（7）之间设有催化氧化出水管线（l3），所述计量泵（7）与所述吸附塔（8）之间设有深度处理进水管线（l4）。

9.根据权利要求8所述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的系统，其特征在于，所述吸附塔（8）的底部与所述深度处理后液罐（6）之间设有深度处理出水管线（l5），所述吸附塔（8）的侧面底部设有低压蒸汽进气管线（l6），所述吸附塔（8）的顶部设有冷凝器（10），所述吸附塔（8）的顶部与所述冷凝器（10）之间设有吹脱气管线（l7），所述冷凝器（10）与所述固定床催化反应器（2）之间设有再生浓液管线（l8）。

10.根据权利要求9所述的利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的系统，其特征在于，所述臭氧进气管线（l1）上设有第一阀门（v1），所述含氮有机废水进水管线（l2）上设有第二阀门（v2），所述ph调节药剂添加管线（l9）上设有第九阀门（v9），所述催化氧化出水管线（l3）上设有第三阀门（v3），所述深度处理进水管线（l4）上设有第四阀门（v4），所述深度处理出水管线（l5）上设有第五阀门（v5），所述低压蒸汽进气管线（l6）上设有第六阀门（v6），所述吹脱气管线（l7）上设有第七阀门（v7），所述再生浓液管线（l8）上设有第八阀门（v8）。

技术总结
本发明公开了一种利用臭氧催化氧化协同吸附材料处理含氮有机废水的方法及系统，该方法包括将含氮有机废水送至固定床催化反应器中，固定床催化反应器内自底部向上依次设有砂芯过滤板、曝气装置和催化剂床层，催化剂床层内设有催化剂，曝气装置与臭氧发生器连通，固定床催化反应器的底部与吸附塔连通，吸附塔内设有吸附材料，将臭氧均匀分布于固定床催化反应器中进行催化氧化反应，将所得催化氧化后废水送至吸收塔中深度处理。系统包括臭氧发生器、固定床催化反应器和吸附塔，吸附塔的底部与一深度处理后液罐连通。本发明的方法及系统具有处理效果好、处理量大、处理彻底、无二次污染、适用范围广、投资成本低、吸附材料的再生易实现等优点。

技术研发人员：邓军,蒋晓云,周剑雄,刘汉阳
受保护的技术使用者：长沙华时捷环保科技发展股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25