ClO2催化氧化处理高浓度有机化工废水

徐锡彪，褚宏伟
(嘉兴市大禹环境工程有限公司，浙江嘉兴　314000)

　　摘　要：以ClO₂为氧化剂，在自制催化剂存在的条件下可将高浓度有机化工废水中的有机物氧化分解，对COD的去除率≥70%，对色度的去除率≥95%，若再后接生化处理可使出水达标排放。
　　关键词：有机化工废水；催化氧化；ClO₂?
　　中图分类号：X703.1
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2002)04-0070-03

1 　试验原理、方法及结果

1.1 　原理
　　在高效表面催化剂存在的条件下，利用ClO₂在常温、常压下氧化降解高浓度污染物(COD)的目的，与此同时通过打断有机分子中的双键发色团(如偶氮基、硝基、硫化羰基、碳亚氨基等)来实现彻底脱色，同时有效提高BOD₅/COD值。
1.2 试验方法及结果
1.2.1 试验方法
　　试验流程见图1。

1.2.2 试验结果
　　①模拟废水
　　控制各种模拟废水的pH=5～7，加入10%的ClO₂水溶液，室温下催化反应15min后结果见表1。

表1模拟废水处理结果 有机成分 进水浓度(mg/L) 出水浓度(mg/L) 去除率(%) 甲醇 780 43 94.5 乙醇 930 54 94.2 三乙胺 820 52 93.7 三乙醇胺 1010 95 90.6 吡啶 1210 116 90.4 苯胺 1080 120 88.9 硝基苯 620 110 82.3 苯酚 1366 69 94.9 对苯二酚 820 86 89.5 丙酮 842 68 91.9

　　由表1可知，对单一污染物的去除率为80%～95%。
　　②比较试验
　　控制各种模拟废水的pH=5～7，加入10%的ClO₂水溶液分别进行催化氧化和单独氧化，试验结果见表2。
　　由表2可知，在催化剂存在下的COD去除率高且反应时间短。
　　③工业废水
　　当废水pH=5～7、加入10%的ClO₂水溶液，反应时间为15min时，对无机类废水的COD去除率＞90%，对有机类废水的COD去除率为70%～90%，试验结果分别见表3、4。

表2比较试验结果 有机成分 处理方法 进水浓度(mg/L) 处理时间(min) 出水浓度(mg/L) 去除率(%) 乙醇 单独氧化
催化氧化 920
920 60
15 780
56 15.2
93.9 苯酚 单独氧化
催化氧化 1400
1400 60
15 960
74 31.4
94.7 苯胺 单独氧化
催化氧化 1020
1020 60
15 730
115 28.4
88.7 硝基苯 单独氧化
催化氧化 605
605 60
15 450
102 25.6
83.1 三乙醇胺 单独氧化
催化氧化 2100
2100 60
15 1690
207 19.5
90.1 甲醛 单独氧化
催化氧化 1250
1250 60
15 890
107 28.8
91.4

表3 对无机类废水处理结果 类 别 进水浓度(mg/L) 出水浓度(mg/L) 去除率(%) 含亚硝酸钠废水(COD) 2100
1800
1900 32
10
15 98.5
99.4
99.2 含硫废水(COD) 600
580
710 64
62
74 89.3
89.3
89.6 含氰电镀废水(CN^-) 90
120
80 检不出 100

表4 对有机类废水处理结果 类 别 进水浓度(mg/L) 出水浓度(mg/L) 去除率(%) 阳离子染料废水 13000
12800
13100 3280
3170
3306 74.8
75.2
74.8 活性染料废水 10800
9900
10600 2800
2500
2470 74.1
74.9
76.7 弱酸性染料废水 8200
8600
9000 1600
1580
1670 80.5
81.6
81.4 医药中间体废水 18000
18200
18500 5210
5220
5250 71.1
71.3
71.6 香兰素废水 35000
34700
35200 5200
5220
5250 85.1
85.3
85.2 甲胺磷废水 23000
23200
23250 5200
5110
5210 79.7
79.7
79.7 邻氨基苯甲醚废水 42000
41800
41900 4680
4700
4710 89.5
89.5
89.5 对氨基苯乙醚废水 4000
40500
41000 4400
4380
4385 87.5
87.4
87.5

2 工程实例

2.1 催化氧化装置
　　催化氧化装置由催化氧化反应器、ClO₂发生器和机械过滤器组成(见图2)。

　　催化氧化反应器采用塔式结构，尺寸为1 800 mm×5 000 mm，塔内装填颗粒状催化剂，从塔底进水、进气，塔上部出水。在常温、常压下废水在催化剂的表面与ClO₂水溶液和空气发生三相反应，其处理水量为2m³/h，进水COD≤5×10⁴ mg/L，对COD去除率≥70%。ClO₂发生器用于现场制备ClO₂，尺寸为500 mm×1300 mm×1500 mm。机械过滤器是催化氧化塔的保护装置，主要是为了防止过多悬浮物进入催化氧化塔，其尺寸为600 mm×2500 mm。
2.2 工程概况
　　浙江省嘉兴市中华化工集团以生产香兰素为主，废水量为120m³/d，工程占地为1000m²，投资为500万元。废水水质见表5，工艺流程见图3。

表5　废水水质 pH COD(mg/L) SS(mg/L) 色度(倍) 挥发酚(mg/L) BOD₅(mg/L) 6.0或7.0 60 000 5 000 10 000 100 5 000

　　香兰素废水由车间自流入调节池，再提升至预曝气池，通过曝气使大量颗粒物析出；用箱式压滤机强制固液分离后，滤渣送入焚烧炉焚烧，出水则流入中间池；将其经机械过滤后与现场发生的ClO₂水溶液一起泵入催化氧化塔中，在颗粒催化剂表面发生催化氧化反应，在稳定、高效降解有机物的同时使BOD₅/COD由0.154提高到0.359，大大有利于后续生化处理。催化氧化出水进入水质调整池，与地面冲洗水以1∶4混匀，其含盐量降至15 000 mg/L以下，达到生化处理要求后则进入接触氧化池进行处理，出水经二沉池排放，污泥全部回流。
　　经监测，整个系统处理效果见表6，催化氧化装置的处理效果见表7。

表6　系统处理结果 采样日期 采样地点 pH COD(mg/L) 去除率(%) 色度(倍) 去除率(%) SS(mg/L) 去除率(%) 挥发酚(mg/L)

去除率(%)

1999年2月1日 调节池进口 6.0 60000 　 10000 　 5000 　 90 　 二沉池出口 7.0 180 99.7 50 99.5 50 99.0 0.3 99.7 1999年4月2日 调节池进口 6.0 58000 　 1000 　 4900 　 95 　 二沉池出口 7.0 150 99.9 50 99.5 40 99.2 40.2 99.8 GB 8978—1996的医药原料药行业二级标准 6-9 300 　 80 　 80 　 0.5 　

表7　催化氧化处理效果 采样日期 监测项目 COD(mg/L) 去除率(%) BOD₅(mg/L) 去除率(%) BOD₅/COD 色度(倍) 去除率(%) 挥发酚(mg/L) 去除率(%) 999年2月1日 进口 35000 　 5300 　 0.150 8000 　 85 　 出口 5300 84.8 1900 64.0 0.385 300 96.2 0.5 99.4 1999年4月2日 进口 33000 　 5200 　 0.158 8000 　 90 　 出口 5000 84.8 1800 65.4 0.360 300 96.2 0.5 99.4

3 结语

　　高浓度有机化工废水一般色度高、有机成分难以降解，其BOD₅/COD值很低，故实际工程中直接采用生化处理效果不好。利用新型催化氧化装置、强氧化剂配以高效的表面 催化剂对废水进行强烈的化学氧化则出水色度基本达标，同时可使COD值及BOD₅/COD值都适合生化处理，从而在常规的物化处理和生化处理之间架设了一座桥梁。

参考文献：

　　［1］张嘉义，祝万鹏.臭氧水处理技术的进展［J］.环境科学进展，1995，3(6)：18-24.
　　［2］魏宏斌，李田筹.水中有机污染物的光催化氧化［J］.环境科学进展，1994，2(3)：50-57.
　　［3］李家珍.染料、染色工业废水处理［M］.北京：化学工业出版社，1997.

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