[发明专利]一种高氯难降解废水催化氧化净化装置及方法

说明书

本发明属于废水净化技术领域，具体涉及一种高氯难降解废水催化氧化净化装置及方法。所述装置包括pH调节区，主反应区，催化剂储罐，催化剂补充管，pH回调絮凝区，催化剂回收池，催化剂回流管道；处理方法包括：在pH调节区将待处理水质呈酸性，加入双氧水，催化剂与加入的双氧水混合进行反应，调节水质呈偏碱，催化剂自絮凝、回收，催化剂与处理后水分离，回流到pH调节区实现回用。本发明有效实现了高氯难降解废水的处理，去除效率高，运行成本低，管理方便等优势，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于废水净化技术领域，具体涉及一种高氯难降解废水催化氧化净化装置及方法。尤其涉及高氯离子条件下吡啶类(氯代吡啶、吡啶酸)、硝基芳烃类、卤代有机污染物、蒽醌类的催化氧化净化方法。

背景技术

芬顿氧化技术是难降解工业废水处理过程中的重要技术，一般认为芬顿技术主要通过催化产生羟基自由基(·OH)对难降解有机物进行氧化矿化作用实现去除。芬顿技术在处理高氯难降解废水时，由于氯离子的存在，导致大部分·OH转变为·Cl，·Cl再转变为二氯阴离子自由基(·Cl₂^-)，·Cl及·Cl₂^-氧化能力低于·OH，导致芬顿氧化过程受阻，有机物氧化矿化过程难于进行。通过类芬顿或其他催化氧化过程，提高反应过程pH或在中性条件下进行芬顿反应过程有望降低·Cl的生成量，但存在的问题是·OH的氧化能力与pH有关，pH越高，·OH的氧化能力越低，从而导致对难降解有机物氧化矿化能力的不理想，甚至基本无效。废水无法实现良好的处理或处理成本过高直接制约了企业产能的提升，影响了经济发展。这就要求我们在高氯废水处理过程中寻找到能够在酸性条件下增加·OH比例的方法。

·OH+Cl^-→·ClOH^- k＝4.2×10⁹

·ClOH^-→·OH+Cl^- k＝6.0×10⁹

·ClOH^-+H⁺→·Cl+H₂O k＝2.4×10¹⁰

·Cl+Fe²⁺→Cl^-+Fe³⁺ k＝5.9×10⁹

·Cl+Cl^-→·Cl₂^- k＝7.9×10⁹

·Cl₂^-+HO₂·→2Cl^-+H⁺+O₂ k＝3.1×10⁹

此外，在难降解有机物处理过程中，如吡啶类，硝基苯污染物由于氮对吡啶环电子云的吸引，导致吡啶环上其他位置电子云密度偏低，导致其易还原不易氧化，同时芬顿氧化矿化过程中存在羟基吡啶等中间产物的累积问题，开环缓慢，双氧水消耗量大，成本高，甚至无法实现良好的矿化降解。实际处理过程中往往采用焚烧，甚至稀释排放的方式满足监管要求，处理成本过高，风险较大。这就需要在芬顿氧化过程中实现氧化与还原过程有机耦合。

此外，芬顿技术在使用中也存在药剂消耗大、出水泥水不易分离、铁泥处理处置困难等问题。首先，在单纯采用芬顿技术直接氧化促使难降解污染物矿化时，往往存在氧化剂及催化剂用量过大、药剂成本高等问题；同时芬顿技术应用芳香族等有机物处理过程中存在有机物污染物自聚合、出水颜色深、泥水不能分离等问题；此外，传统芬顿过程中往往需要进行大量的铁泥排放，难降解废水芬顿处理后排放的铁泥中由于存在较多氧化不完全的中间代谢产物，导致铁泥需要作为危废处置，铁泥危废处理成本高达2800～8000元/t，成本过高。芬顿氧化过程中二价铁的利用效率极低，铁离子的还原成为羟基自由基产生的限速步骤，催化剂循环使用减少铁泥的产生，实现成本的降低。