微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備的製作方法

2024-04-07 19:50:05

專利名稱：微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於水處理領域，特別涉及一種微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備。
背景技術：
隨著我國水運事業的迅速發展，化學品的貨運量和品種不斷地增長，液體化學品的運輸方式以船運散裝為主，港口洗艙廢水來源於貨船裝卸作業過程中產生的壓載水和洗艙水。該廢水不僅因其含有難以生物處理的化學品物質，如甲苯、苯酚、甲醛、苯乙烯、丙烯腈和清洗船艙所用的清洗劑，而且由於散化專用港口間歇操作、汙染物品種繁多等使廢水的水質和水量具有多變性和隨機性，處理難度較大。目前我國關於港口化學品廢水的處理工藝多為生物法，包括生物接觸氧化法、厭氧-好氧工藝、SBR法、氧化溝、一體式膜生物反應器等，並在上海港、大連港和天津港建有處理廠。但洗艙廢水中含有艙內殘留化學品和所使用清洗劑，其水質經常隨著運輸化學品的種類不同而不同，生化性差異較大，對生物處理系統的適應能力有很高的要求；另外由於化學品港口間歇操作，廢水水量和水質的多變性和隨機性勢必將不同程度的破壞生化處理系統的穩定運行。微波技術的發展為解決環境問題提供了一種新的解決途徑，由於微波加熱具有加熱速度快、均勻加熱、節能高效、易於控制、低溫殺菌和選擇性加熱的特點，微波技術已廣泛應用於土壤修復、油水乳液分離、殺菌消毒、汙泥處理、水處理劑製備、活性炭改性與再生和環境監測等環境領域。微波誘導催化氧化技術是在微波加熱的基礎上發展而來，即將高強度短脈衝微波輻射聚焦到含有某些「敏化劑」的固體催化劑床表面上，由於表面點位與微波能的強烈相互作用，微波能被轉變為熱能，從而使某些表面點位選擇性地被很快加熱至很高的溫度，當反應物與其接觸時就可能被誘導發生化學催化反應。活性炭作為一種優良的吸附劑已在廢水處理中得到廣泛應用，被廣泛應用於廢水處理中，同時活性炭還是一種電阻型吸波材料，電磁能主要衰減在電阻上，乾燥後的活性炭在微波輻照下能快速地吸波升溫，20s溫度即可達到1000°C以上，活性炭的這種強吸波性， 使其作為「敏化劑」已被廣泛應用於微波法治理環境汙染物的過程中。
發明內容本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備，以滿足市場上對此類廢水排放的環保標準。本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是一種微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備，包括活性炭反應床、微波發生器、進水池、進水提升泵、氣泵、冷凝器、氣液分離器和尾氣吸收裝置，所述活性炭反應床頂部設有廢水和空氣的進口，側部設有微波入口，底部設有處理後廢水出口，所述廢水和空氣的進口與所述
3氣泵連接，並與所述進水池經進水提升泵連接，所述微波入口與所述微波發生器連接，所述處理後廢水出口與所述冷凝器的入口連接，所述冷凝器的出口與所述氣液分離器的入口連接，所述氣液分離器設有淨化後廢水出口和出氣口，所述氣液分離器的出氣口與所述尾氣吸收裝置的入口連接，所述尾氣吸收裝置設有淨化後廢氣出口。所述尾氣吸收裝置為活性炭柱。所述氣泵和所述進水泵上分別連接有流量計。所述活性炭反應床中的活性炭為煤質炭、椰殼炭、果殼炭和竹炭中的任意一種。所述活性炭反應床中的活性炭粒徑為0. 5 20mm。本實用新型具有的優點和積極效果是1)汙染物去除率較高，單獨處理可使出水COD降至100mg/L以下，出水可直接排放，不產生二次汙染；2)催化氧化反應在常壓下進行，設備材料要求低，系統一次性投入費用少，設備要求不高，操作簡便；3)可使廢水處理工程小型化、分散化，特別適合港口化學品廢水的處理，尤其是高濃度化學品洗箱廢水的處理。綜上所述，本實用新型克服了由於各類化學品洗艙廢水性質不同，導致傳統工藝不能使其達標排放的缺點，利用微波可以使活性炭在較短時間內迅速升溫，並利用活性炭不規則的表面結構在微波作用下產生大量的熱點，以及在與廢水相互作用過程中產生的羥基自由基的氧化作用，使各類化學品洗箱廢水達標排放。本實用新型採用微波誘導活性炭催化氧化的方法，顯示出諸多優點，如降解率高，處理時間短，降解在常壓下進行，具有設備材料要求低，系統一次性投入費用少等優點。同時將微波技術用於汙水處理，可使廢水處理工程小型化、分散化，一旦實際運用，可大大節約城市建設中現行廢水處理工程流程長距離埋設的龐大排汙管網，使人類水環境步入良性循環，具有較高的經濟效益。

圖1是本實用新型的結構示意圖。圖中1、進水池，2、流量計，3、氣泵，4、微波發生器，5、活性炭反應床，6、冷凝器，7、
氣液分離器，8、尾氣吸收裝置，9、進水提升泵。
具體實施方式
為能進一步了解本實用新型的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下實施例1 請參見圖1，一種用於實現微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備，包括活性炭反應床5、微波發生器4、進水池1、進水提升泵9、氣泵3、冷凝器6、氣液分離器7和尾氣吸收裝置，所述活性炭反應床5頂部設有廢水和空氣的進口，側部設有微波入口，底部設有處理後廢水出口，所述廢水和空氣的進口與所述氣泵3連接，並與所述進水池1經進水提升泵9連接，所述微波入口與所述微波發生器4連接，所述處理後廢水出口與所述冷凝器 6的入口連接，所述冷凝器6的出口與所述氣液分離器7的入口連接，所述氣液分離器7設有淨化後廢水出口和出氣口，所述氣液分離器7的出氣口與所述尾氣吸收裝置8的入口連接，所述尾氣吸收裝置8設有淨化後廢氣出口。在本實施例中，尾氣吸收裝置8為活性炭柱。為方便控制進氣量和進水量，在上述氣泵3和所述進水泵9上分別連接有流量計2。上述設備以苯酚廢水為處理對象，進水苯酚濃度2000mg/L，COD為6000mg/L，將苯酚廢水從進水池1中用提升泵6導入活性炭反應床5，同時開啟氣泵3和微波發生器4，將空氣泵入活性炭反應床5，並使微波輻射活性炭反應床5，活性炭反應床5內發生微波誘導活性炭催化氧化反應，在微波的作用下廢水在活性炭表面發生催化氧化作用而被降解；同時廢水在與活性炭接觸時，由於微波輻射作用產生大量羥基自由基，部分汙染物被羥基自由基氧化而去除；活性炭在微波的作用下吸附和解吸過程交替發生，使化學品廢水被淨化。 控制廢水在活性炭反應床5中的水力停留時間為20min，空氣的進氣量為0. 3L/min，微波功率為142W。活性炭反應床5中的活性炭為原煤破碎炭，粒徑為0. 85 2. 8mm ；被處理後的廢水從活性炭反應床5底部排出，進入冷凝器6，冷卻後的廢水從冷凝器6中排出進入氣液分離器7，經氣液分離後，淨化後的廢液達標排放，廢氣經活性炭柱8吸附後排放進空氣。經測試，淨化後的廢液苯酚濃度為20mg/L，COD降至56mg/L。實施例2 請參見圖1，一種用於實現微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備，與實施例1的不同之處在於，活性炭反應床5中的活性炭為椰殼炭，椰殼炭粒徑為0. 5-2. 8mm ； 尾氣吸收裝置為活性碳纖維吸收塔。用上述設備以實際化學品洗箱廢水為處理對象，進水 COD為8500mg/L，設備的操作步驟與實施例1相同，操作參數如下控制廢水在活性炭反應床5中的水力停留時間為90min，空氣的進氣量為2000L/min，微波功率為150KW。經測試，淨化後的廢液COD降至75mg/L。實施例3 請參見圖1，一種用於實現微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備，與實施例1的不同之處在於，活性炭反應床5中的活性炭為果殼炭，果殼炭粒徑為18 20mm。 尾氣吸收裝置為環氧樹脂吸收塔。用上述設備以實際化學品洗箱廢水為處理對象，進水 COD為4995mg/L，設備的操作步驟與實施例1相同，操作參數如下控制廢水在活性炭反應床5中的水力停留時間為150min，空氣的進氣量為5000L/min，微波功率為150W。經測試，淨化後的廢液COD降至53mg/L。實施例4 請參見圖1，一種用於實現微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備，與實施例1的不同之處在於，活性炭反應床5中的活性炭為竹炭，竹炭粒徑為9 11mm。尾氣吸收裝置為活性炭柱。用上述設備以實際化學品洗箱廢水為處理對象，進水COD為1695mg/ L，設備的操作步驟與實施例1相同，操作參數如下控制廢水在活性炭反應床5中的水力停留時間為5min，空氣的進氣量為0. 2L/min，微波功率為0. 05KW。經測試，淨化後的廢液COD降至65mg/L。本實用新型的工作原理將高強度短脈衝微波輻射聚焦到活性炭反應床表面上， 利用微波特有的選擇性加熱方式，在較短時間內使活性炭迅速升溫，由於活性炭不規則的表面結構在微波作用下產生大量的熱點，當汙染物物與其接觸時便可發生化學催化反應， 而使汙染物得以降解；同時利用廢水與活性炭表面接觸時產生的羥基自由基的氧化作用， 進一步降解化學品洗箱廢水中的汙染物，並使其完全去除。儘管上面結合附圖對本實用新型的優選實施例進行了描述，但是本實用新型並不局限於上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，並不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬於本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備，其特徵在於，包括活性炭反應床、微波發生器、進水池、進水提升泵、氣泵、冷凝器、氣液分離器和尾氣吸收裝置，所述活性炭反應床頂部設有廢水和空氣的進口，側部設有微波入口，底部設有處理後廢水出口，所述廢水和空氣的進口與所述氣泵連接，並與所述進水池經進水提升泵連接，所述微波入口與所述微波發生器連接，所述處理後廢水出口與所述冷凝器的入口連接，所述冷凝器的出口與所述氣液分離器的入口連接，所述氣液分離器設有淨化後廢水出口和出氣口，所述氣液分離器的出氣口與所述尾氣吸收裝置的入口連接，所述尾氣吸收裝置設有淨化後廢氣出
2.根據權利要求1所述微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備，其特徵在於，所述尾氣吸收裝置為活性炭柱。
3.根據權利要求1所述微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備，其特徵在於，所述氣泵和所述進水泵上分別連接有流量計。
4.根據權利要求1所述微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備，其特徵在於，所述活性炭反應床中的活性炭為煤質炭、椰殼炭、果殼炭和竹炭中的任意一種。
5.根據權利要求1所述微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備，其特徵在於，所述活性炭反應床中的活性炭粒徑為0. 5 20mm。
專利摘要本實用新型公開了一種微波誘導活性炭催化氧化處理化學品廢水的設備，包括活性炭反應床、微波發生器、進水池、進水提升泵、氣泵、冷凝器、氣液分離器和尾氣吸收裝置，活性炭反應床頂部設有廢水和空氣的進口，側部設有微波入口，底部設有處理後廢水出口，廢水和空氣的進口與氣泵連接，並與進水池經進水提升泵連接，微波入口與微波發生器連接，處理後廢水出口與冷凝器的入口連接，冷凝器的出口與氣液分離器的入口連接，氣液分離器設有淨化後廢水出口和出氣口，氣液分離器的出氣口與尾氣吸收裝置的入口連接，尾氣吸收裝置設有淨化後廢氣出口。本實用新型降解率高，處理時間短，降解在常壓下進行，具有設備材料要求低，系統一次性投入費用少等優點。
文檔編號C02F1/30GK202279716SQ201120384200
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月11日 優先權日2011年10月11日
發明者周斌, 張光玉, 曹紅梅, 李欣, 蔣文新, 趙英傑 申請人:交通運輸部天津水運工程科學研究所