本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，特別涉及一種高濃度有機(jī)工業(yè)廢水處理系統(tǒng)及處理方法。
背景技術(shù)：
高濃度有機(jī)廢水一般來(lái)源于化工、食品加工等行業(yè)，可生化性差，直接生化效果不佳，處理系統(tǒng)停留時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)行不穩(wěn)定。現(xiàn)有工程一般采用芬頓氧化工藝、微電解工藝和電解工藝：芬頓氧化工藝由于反應(yīng)條件是液相的，藥劑使用量大，氧化較不徹底，效率低，污泥產(chǎn)生量大。微電解工藝由于反應(yīng)條件較溫和，氧化不徹底，處理效率低；電解工藝由于陽(yáng)極溶解，運(yùn)行成本高，目前未得到推廣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種高濃度有機(jī)工業(yè)廢水處理系統(tǒng)及處理方法，將廢水中有難降解的有機(jī)物，直接氧化分解，以達(dá)到提高廢水的可生化性，同時(shí)大幅降低廢水的COD，有效降低處理系統(tǒng)的停留時(shí)間。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種高濃度有機(jī)工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：包括與進(jìn)水管道依次相連的非均相氧化床、一沉池、pH調(diào)節(jié)池、混凝絮凝沉淀池和二沉池；還包括強(qiáng)酸溶液加藥裝置、H2O2加藥裝置、強(qiáng)堿溶液加藥裝置、混凝劑加藥裝置、絮凝劑加藥裝置和鼓風(fēng)機(jī)；所述的強(qiáng)酸溶液加藥裝置、H2O2加藥裝置連接進(jìn)水管道；強(qiáng)堿溶液加藥裝置連接pH調(diào)節(jié)池；混凝劑加藥裝置和絮凝劑加藥裝置連接混凝絮凝池；所述的非均相氧化床下部設(shè)有催化氧化床攪拌裝置、pH調(diào)節(jié)池底部設(shè)有pH調(diào)整攪拌裝置、混凝絮凝沉淀池底部設(shè)有混凝絮凝攪拌裝置；所述的催化氧化床攪拌裝置、pH調(diào)整攪拌裝置和混凝絮凝攪拌裝置通過(guò)管道連接鼓風(fēng)機(jī)；所述的非均相氧化床內(nèi)設(shè)有固相的非均相銅系催化劑CuO/C-Al2O3。
優(yōu)選的，所述的非均相銅系催化劑CuO/C-Al2O3采用浸漬—焙燒法制成。具體制備方法為：
進(jìn)一步的，所述的非均相銅系催化劑CuO/C-Al2O3制備方法包括如下步驟：
步驟1：將氯化鋁結(jié)晶體、水、乙醇、環(huán)氧丙烷，它們間質(zhì)量比例為1∶45-50∶9-10∶10-13，均勻攪拌，得到澄清的氧化鋁溶膠溶液；
步驟2：再加入甲醛、間苯二酚，其中甲醛加入量為澄清的氧化鋁溶膠溶液質(zhì)量的2/3，間苯二酚為清的氧化鋁溶膠溶液質(zhì)量的1/3，,攪拌均勻，得到RF/Al2O3復(fù)合氣凝膠溶膠溶液；
步驟3：然后再與碳纖維氈復(fù)合反應(yīng)至溶膠凝膠，再利用CO2超臨界干燥法對(duì)樣品進(jìn)行處理，最后對(duì)樣品進(jìn)行氬氣或者氦氣惰性氣體保護(hù)下高溫?zé)崽幚?，得到碳纖維氈增強(qiáng)C-Al2O3復(fù)合氣凝膠粉末；
步驟4：根據(jù)Cu(NO3)·6H2O的吸水量制備Cu(NO3)·6H2O的飽和水溶液，將溶液逐滴加入到C-Al2O3復(fù)合氣凝膠粉末中，其中每1gC-Al2O3復(fù)合氣凝膠粉末中添加的Cu(NO3)·6H2O的飽和水溶液為1m,不斷攪拌使之浸漬均勻；再通過(guò)靜置、干燥、焙燒后得CuO/C-Al2O3催化劑。
優(yōu)選的，步驟4所述的再通過(guò)靜置、干燥、焙燒后得CuO/C-Al2O3催化劑的過(guò)程為：室溫下靜置12-14h后在110℃條件下干燥8-10h，然后放在馬弗爐中進(jìn)行焙燒，焙燒的過(guò)程為，從室溫下加熱至800℃，升溫速率為10℃/min，每100℃保持1h，從而得到CuO/C-Al2O3催化劑。
優(yōu)選的，步驟4所述的C-Al2O3的吸水量的測(cè)試方法為：取1g C-Al2O3于坩堝中，然后逐滴加入去離子水，當(dāng)載體剛好被完全浸漬時(shí)，記錄使用的去離子水的量，即得到1gC-Al2O3的吸水量。
優(yōu)選的，還包括對(duì)CuO/C-Al2O3催化劑進(jìn)行固化的步驟，所述的固化步驟為通過(guò)添加硅溶膠、六偏磷酸鈉和水，硅溶膠、六偏磷酸鈉和水質(zhì)量比為1.8-2：3：58-60，硅溶膠、六偏磷酸鈉和水的加入量為能夠完全浸沒(méi)CuO/C-Al2O3催化劑基料，達(dá)到了對(duì)CuO/C-Al2O3顆粒進(jìn)行粘接和固化的目的。
優(yōu)選的，所述的進(jìn)水管道上設(shè)有pH管道混合器、H2O2管道混合器。
本發(fā)明還包括一種高濃度有機(jī)工業(yè)廢水處理方法，其特征在于：采用上述高濃度有機(jī)工業(yè)廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。
采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所述的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水處理系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)的高濃度有機(jī)工藝廢水處理方法，通過(guò)非均相銅系催化劑CuO/C-Al2O3催化強(qiáng)氧化劑H2O2產(chǎn)生大量OH-，使大分子難降解的有機(jī)物氧化降解為低毒或者無(wú)毒的小分子物質(zhì)，并通過(guò)混凝與絮凝技術(shù)去除高濃度有機(jī)廢水的大量污染物，該系統(tǒng)的COD去除率可達(dá)70％以上；與均相的芬頓氧化工藝，催化劑CuO/C-Al2O3采用固相，氧化劑H2O2與廢水混合后為液相，催化床攪拌器為氣動(dòng)攪拌，非均相的銅系催化劑的膠結(jié)骨架多孔，與液相的氧化劑H2O2有充分的接觸面積，催化效果更具有效率；具有的優(yōu)點(diǎn)為：降低污泥產(chǎn)生量、提高氧化效率、降低運(yùn)行成本解決催化床板結(jié)問(wèn)題等。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明所述的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水處理系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
1)催化劑制備
步驟1：將氯化鋁結(jié)晶體1g、水45g、乙醇9g、環(huán)氧丙烷10g，均勻攪拌，得到澄清的氧化鋁溶膠溶液；
步驟2：再加入甲醛43.3g、間苯二酚21.6g，攪拌均勻，得到RF/Al2O3復(fù)合氣凝膠溶膠溶液；
步驟3：然后再與碳纖維氈復(fù)合反應(yīng)至溶膠凝膠，再利用CO2超臨界干燥法對(duì)樣品進(jìn)行處理，最后對(duì)樣品進(jìn)行氬氣或者氦氣惰性氣體保護(hù)下高溫?zé)崽幚?，得到碳纖維氈增強(qiáng)C-Al2O3復(fù)合氣凝膠；
步驟4：取1g C-Al2O3于坩堝中，然后逐滴加入去離子水，當(dāng)載體剛好被完全浸漬時(shí)，記錄使用的去離子水的量，即得到1gγ-Al2O3的吸水量，根據(jù)吸水量及載體的質(zhì)量制備一定體積和濃度的Cu(NO3)·6H2O水溶液，將溶液逐滴加入到一定量的C-Al2O3復(fù)合氣凝膠粉末中，每1gC-Al2O3復(fù)合氣凝膠粉末中添加的Cu(NO3)·6H2O的飽和水溶液為1m,不斷攪拌使之浸漬均勻；再通過(guò)室溫下靜置12-14h后在110℃條件下干燥8-10h，然后放在馬弗爐中進(jìn)行焙燒，焙燒的過(guò)程為，從室溫下加熱至800℃，升溫速率為10℃/min，每100℃保持1h，從而得到CuO/C-Al2O3催化劑。
步驟4所述的C-Al2O3的吸水量的測(cè)試方法為：取1gC-Al2O3于坩堝中，然后逐滴加入去離子水，當(dāng)載體剛好被完全浸漬時(shí)，記錄使用的去離子水的量，即得到1gC-Al2O3的吸水量。
2)催化劑固化
還包括對(duì)CuO/C-Al2O3催化劑進(jìn)行固化的步驟，所述的固化步驟為通過(guò)添加硅溶膠和六偏磷酸鈉，硅溶膠、六偏磷酸鈉和水質(zhì)量比為2：3：58，硅溶膠、六偏磷酸鈉和水的加入量為能夠完全浸沒(méi)CuO/C-Al2O3催化劑基料，達(dá)到了對(duì)CuO/C-Al2O3顆粒進(jìn)行粘接和固化的目的。固化后通過(guò)各組分間彼此反應(yīng)的產(chǎn)物的膠結(jié)作用，使銅系催化物顆粒間固結(jié)并形成具有一定強(qiáng)度，能耐酸性水腐蝕，并有一定導(dǎo)電能力的微粒的膠結(jié)骨架，從而抑制床層的塌陷，延長(zhǎng)使用壽命及時(shí)間，并且通過(guò)氣動(dòng)攪拌，清除催化劑表面形成泥垢，最終解決板結(jié)問(wèn)題。
如圖1所示，本發(fā)明所述的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，其包括與進(jìn)水管道11依次相連的非均相氧化床1、一沉池2、pH調(diào)節(jié)池3、混凝絮凝沉淀池4和二沉池5；還包括強(qiáng)酸溶液加藥裝置12、H2O2加藥裝置13、強(qiáng)堿溶液加藥裝置14、混凝劑加藥裝置15、絮凝劑加藥裝置16和鼓風(fēng)機(jī)17；所述的強(qiáng)酸溶液加藥裝置12、H2O2加藥裝置13連接進(jìn)水管道11；強(qiáng)堿溶液加藥裝置14連接pH調(diào)節(jié)池3；混凝劑加藥裝置15和絮凝劑加藥裝置16連接混凝絮凝池4；所述的非均相氧化床1下部設(shè)有催化氧化床攪拌裝置9、pH調(diào)節(jié)池3底部設(shè)有pH調(diào)整攪拌裝置18、混凝絮凝沉淀池4底部設(shè)有混凝絮凝攪拌裝置19；所述的催化氧化床攪拌裝置9、pH調(diào)整攪拌裝置18和混凝絮凝攪拌裝置19通過(guò)管道連接鼓風(fēng)機(jī)16；所述的非均相氧化床1內(nèi)設(shè)有固相的非均相銅系催化劑CuO/C-Al2O310。
4)實(shí)施結(jié)果
本系統(tǒng)用非均相銅系催化劑CuO/C-Al2O3催化強(qiáng)氧化劑H2O2產(chǎn)生大量OH-，使大分子難降解的有機(jī)物氧化降解為低毒或者無(wú)毒的小分子物質(zhì)，并通過(guò)混凝與絮凝技術(shù)去除高濃度有機(jī)廢水的大量污染物，該系統(tǒng)的COD去除率可達(dá)70％以上。
盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。