高级催化氧化设备是如何处理高浓废水？

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1.高浓度废水背景概述

高浓度难降解废水越来越多。同时，随着生活水平的提高，环保意识增强，人们越来越关注环境中难降解有机污染物的迁移和变化。然而，高浓度难降解有机污染物的处理是废水处理中的一个难点，难以用常规工艺(如混凝法和生化法)进行处理。这是因为？

首先，这类废水浓度高，codcr一般在几万毫克/升，甚至达到10万毫克/升以上；

二是其中污染物主要为芳香族化合物，bod/cod很低，一般在0.1以下，难以生物降解；

第三，污染物具有很高的毒性，许多物质被列入环境污染物的黑名单，如苯胺和硝基苯；

第四，无机盐的含量很高，达到数万甚至超过10万。因此，开发有效的高浓度难降解有机废水处理技术迫在眉睫。在此背景下，新型高效催化氧化技术应运而生。

二、高效催化氧化的原理

新型高效催化氧化的原理是利用强氧化剂二氧化氯，在表面催化剂的存在下，在常温常压下催化氧化废水中的有机污染物，或者直接氧化有机污染物，或者将大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物，从而提高废水的可生化性，更好地去除有机污染物。在cod降解过程中，有机分子中的双键发色团，如偶氮基、硝基、羟基硫化物、碳亚胺基等。，达到脱色的目的，同时，bod/cod值得到有效提高，使其易于生化降解。这样，在高浓度、高毒性和高含盐量的废水中，二氧化氯的催化氧化反应充当了常规物理化学预处理和生化处理之间的桥梁。高效表面催化剂(各种稀有金属)由活性炭支撑，活性炭经过浸渍和高温处理。

二氧化氯在室温下是黄绿色的含氯气体，溶解在水中后，随着浓度的增加，颜色由黄绿色变为橙红色。它的分子有19个价电子和一个不成对的价电子。这个价电子可以在氯和两个氧原子之间跳跃，所以它像一个自由基。这种特殊的分子结构决定了二氧化氯具有很强的氧化性。二氧化氯在水中的反应如下:

二氧化氯水→氯化氢

二氧化氯→二氧化氯o2

二氧化氯ho→氯化氢hclo

hclo→lo2 h2o

hclo2 cl2 h2o→hclo3 hcl

氯酸和氯酸在高酸性溶液中不稳定，具有强氧化性，会进一步分解氧，最终产物为氯化物。在强酸性条件下，二氧化氯分解生成氯酸盐，释放氧气，从而氧化降解废水中的有色基团和其他有机污染物；然而，在弱酸性条件下，二氧化氯不容易分解污染物，而是直接与废水中的污染物反应，破坏有机物的结构。因此，ph值会影响处理效果。

从上式可以看出，二氧化氯遇水迅速分解，产生多种强氧化剂，如hclo3、hclo2、cl2、h2o2等。能产生多种氧化能力强的活性基团(即自由基)，能刺激有机分子中的活性氢，通过脱氢反应产生r*自由基，成为进一步氧化的诱导剂；它还可以通过羟基取代反应取代芳烃上的so3h、no2等基团，生成不稳定的羟基取代中间体，该中间体易被打开和裂解，直至完全分解为无机物。此外，二氧化氯还能氧化还原物质，如S2-。二氧化氯的分解产物对颜料中的某些基团有取代作用，对颜料分子结构中的双键有加成作用。因此，二氧化氯可以氧化和分解难降解的有机物，如苯酚、氯酚、硫醇、仲胺和叔胺，以及无机物，如硫化物、铁和锰。

以二氧化氯为催化剂的催化氧化工艺对含苯环废水有很好的降解效果，对cod的去除率也很高。然而，在降解有机物的过程中，会产生一些中间产物，主要包括草酸、马来酸、对苯酚和对苯醌等。，这导致相对较低的cod去除率，但其b/c比可以大大提高生物降解性。

3.氧化剂的制备

二氧化氯在现场制备。在塔式喷雾反应器中，氯酸钠和盐酸在催化剂存在下反应生成二氧化氯。反应方程式如下:

盐酸氯化钠→二氧化氯氯化钠

反应过程是使反应器在射流的作用下形成负压，使原料通过转子流量计自动吸入反应器，反应生成二氧化氯，二氧化氯最终通过射流带入水中。负压条件可使操作过程更安全，二氧化氯不会泄漏，操作环境无异味。在该反应中，催化剂可用于减少氯的产生并提高二氧化氯的产率。

四.设计与应用

(一)催化氧化的处理过程

催化氧化的一般处理过程是:废水→物化预处理→催化氧化→布水→生化

流程描述如下:

⑴预处理采用混凝、沉淀、气浮、微电解、中和、预曝气等物化处理方法。经过这些物理和化学处理后，悬浮固体被去除，废水的化学需氧量降低，ph值得到调整，废水更适合催化氧化。

⑵催化氧化过程中，部分cod降低，b/c增加，有利于生化处理，起到了物化和生化处理的桥梁作用；

(3)催化氧化塔出水配水的目的是降低含盐量，使其更有利于生化处理。

(4)生化处理的主要目的是进一步降低化学需氧量，最大限度地去除有机污染。

(2)催化氧化的处理效果

Cod去除率≥70%；色度去除率≥95；挥发酚去除率≥99%；苯胺的去除率≥95%；硝基苯去除率≥95%；氰化物去除率≥99%。

五、铁炭微电解工艺介绍:

微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。它是在不通电的情况下,利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2v电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。当系统通水后，设备内会形成无数的微电池系统,在其作用空间构成一个电场。在处理过程中产生的新生态[h] 、fe2 等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，比如能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用;生成的fe2 进一步氧化成fe3 ，它们的水合物具有较强的吸附- 絮凝活性，特别是在加碱调ph 值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的吸附能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量吸附水中分散的微小颗粒，金属粒子及有机大分子。