[发明专利]一种处理难降解有机废水的方法及其所采用的多元催化剂

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种类芬顿多元催化氧化技术处理难降解有机废水的方法，还涉及一种多元催化剂。

背景技术

难降解有机物是指COD_Cr浓度较高而BOD₅相对偏低，不易被微生物分解或分解速度很慢，分解不彻底的有机物(也包括某些有机物的代谢中间产物)，这类污染物易在生物体内富集，也容易成为水体的潜在污染源。随着我国经济的迅速发展，每天排放的有机工业废水越来越多，其中难降解有机废水占了很大比例，主要来源于焦化废水、制药废水、石化废水、纺织/印染废水、精细化工废水、农药废水、造纸废水等行业废水。这类废水包含多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物、有机氯化物、有机磷农药、表面活性剂、有机染料等有毒难降解有机污染物。这些物质的共同特点是结构稳定，成份复杂，化学耗氧量高，毒性大，很多属于“致畸、致癌、致突变”的物质，一般微生物不能将其作为代谢基质，对其几乎没有降解效果，常规处理工艺难以实现达标排放，且处理成本高。如果这些物质不加治理地向环境排放，势必严重地污染环境和威胁人体健康。因此难降解有机废水的治理已引起国内外环保人士的高度重视，是目前水污染防治研究领域的热点与难点。

目前处理难降解有机废水的主要方法有化学氧化法、萃取法、吸附法、焚烧法、催化氧化法、生化法等，生化法因工艺成熟，设备简单，处理能力大，运行成本低，是难降解有机废水治理应用最广的方法。但由于工业废水中污染物组分复杂，难降解有机废水中的有毒有害物质使得微生物难以正常存活，甚至中毒死亡。研究证明影响有机物生物降解性的主要因素有：分子中所含C原子数、环的数目、偶键数目、偶氮基团、单取代基、取代基位置、取代基数目、结构复杂性等，这些官能团难以被微生物打开，从而成为生化反应的限制因素。因此工业应用中就需要有经济快速的预处理方法，打破这些官能团对生物降解的限制作用。目前高浓度难降解有机废水常用的预处理主要有以下方法。

（1）O₃氧化法：利用空气或氧气源通过高压放电技术产生O₃对有机废水进行直接氧化和自由基间接氧化的技术。该方法设备投资大，耗电量大，运行费用高，产生的O₃浓度低，产量受到限制，常需要与活性炭吸附技术配合使用，适合于低浓度小水量有机废水的深度处理。

（2）芬顿（Fenton）氧化法：在酸性条件下，利用硫酸亚铁作催化剂，双氧水为氧化剂，产生强氧化性的羟基自由基，将难降解有机物氧化分解的技术。该方法氧化前需要加酸调pH=3-4，氧化后需加碱调pH值至碱性并进行絮凝沉淀，酸碱耗量大，运行费用高，产生大量的物化污泥，易造成二次污染。由于多数废水实际呈中性甚至偏碱性，而且废水的排放标准也多要求为近中性，因此其使用条件制约了芬顿技术的广泛应用。

（3）铁碳微电解法：铁碳微电解是将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微小原电池。这些原电池是以电位低的铁作为阳极，电位高的碳做阴极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。阳极反应生成大量的Fe²⁺进入废水,进而氧化成Fe³⁺，形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂。阴极反应产生大量新生态的[H]和[O]，在偏酸性的条件下，这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解。该法要求酸性环境，需要加酸调pH=3-5，且铁屑大量消耗，需要经常补充，铁碳填料容易堵塞。该方法氧化不彻底，只能将有机物部分转化为中间产物，需要与絮凝沉淀法配合使用，产生大量的物化污泥。

（4）光催化氧化法：这是一种利用化学氧化剂在紫外光催化作用下进行强氧化反应降解有机物的方法。该方法耗电量较大，不适合于处理有颜色和悬浮物含量高的废水，大规模工程应用还不成熟。

上述方法在处理难降解有机废水时，均存在某些方面的缺点和不足，本发明提出的“类芬顿多元催化氧化技术处理难降解有机废水的方法”是一种类似于芬顿氧化的多元催化氧化技术，它吸收了铁碳微电解法和芬顿氧化法的诸多优点，克服了其存在的一些缺陷，能够较好地解决上述问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种难降解有机废水类芬顿多元催化氧化技术，通过氧化剂和多种催化剂构建多元类芬顿试剂，在近中性条件下完成类芬顿多元催化氧化反应，减少调节pH的酸碱用量，降低催化剂耗量，几乎不产生污泥。