催化剂氧化水处理工艺

12010年利用催化氧化水的污水处理及除臭工艺21.1.污水处理系统的组成和作用污水处理系统的组成和作用低浓度NaOCl(1~100ppm)催化氧化水原集水池(催化氧化反应池)用水处理水催化剂塔(填充催化剂)有机物的氧化分解O•OH•原水有机物去除率约40%提高可生化性去除N-Hex、色度和恶臭自来水、工业用水中水（回用水）32.2.催化氧化水催化氧化水::制备方法和废水处理的机理制备方法和废水处理的机理1.定义:含有能够氧化分解污水中有机物的成分的溶液2.制备方法:NaOCl水溶液与催化剂接触，生成具有强氧化能力的物质※催化剂与污水中的污染物不进行直接接触，因此对催化剂不产生毒性。催化剂塔催化剂催化氧化水NaOCl水溶液1~100ppm氢氧自由基初生态氧超氧自由基O2•次氯酸次氯酸根水合电子43.3.氢氧自由基氢氧自由基((羟基羟基,,HydroxylradicalHydroxylradical))的作用的作用1.非常强的氧化能力非常强的氧化能力(=杀菌、消毒、除臭、分解能力):F》OH•》O3》Cl21)杀菌能力为臭氧的2000倍，紫外线的180倍2)正在参与韩国国家级污水和大气净化方面的国策研究事业(KAIST等)3)通过化学方法，将难降解物质等所有污染源转换成二氧化碳和水2.对人体无害的天然物质对人体无害的天然物质(氟、臭氧、氯气:对人体有危害，具有毒性)3.应用领域应用领域:饮用水、养殖饮用水、除臭溶液、污水处理、洗浴水(防止对皮肤产生过敏反应)4.氢氧自由基制备的难度大氢氧自由基制备的难度大1)制备氢氧自由基需消耗大量能源:催化剂的必要性开始显现2)催化剂(酶)可以改变反应机理，在低能耗（温度）下也能快速生成氢氧自由基，但自身不发生化学变化。55.催化氧化水的氧化成分生成原理1)化学说明NaOCl→Na+＋OCl-(自然状态)H+＋OCl-→HOClNa++OH-→NaOH(与催化剂接触后状态)HOCl→HCl＋〔O〕(与催化剂接触后状态),初生态氧2)物理说明a)电子从催化剂表面被激发到导带（水溶液）b)在催化剂表面形成失去电子后的空穴(hall)c)在导带中为了维持电子平衡，H2O被氧化生成氢氧自由基d)被激发到导带的电子的能量将氧还原成超氧自由基3）废水处理方法:将催化氧化水投加到集水池后曝气※初生态氧(〔O〕),氢氧自由基(OH•)和超氧自由基(O2•)将污水中的有机物分解成二氧化碳、水或低浓度的HCl等无害的化合物。6C---C---C---C---C---C---C通过催化氧化水中的超氧自由基[O]实现氧化分解的前处理过程长链有机物分子CO2CO2CCOCO2分解成短链有机物分子CO2CO分解成短链分子，提高后续的化学絮凝处理效果。微生物微生物C-O2C-O有机物分解成小分子有机物，利于后续生物处理中微生物的摄取。4.4.氢氧自由基氢氧自由基((羟基羟基,,HydroxylradicalHydroxylradical))的氧化分解图示的氧化分解图示71)恶臭种类(12种复合恶臭)性质种类酸性硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲硫醚碱性氨、胺类中性乙醛、醛2)氨(NH3)有机氮R-N⇒氨氮NH3⇒亚硝态氮NO2-⇒硝态氮NO32-3)甲硫醇(CH3SH)CH3SH+3〔O〕→CH3SO3H(甲基磺酸,可溶于水，无臭)5.催化氧化水的除臭原理84)硫化氢(H2S)H2S+4〔O〕→H2SO4(硫酸,可溶于水，无臭)5)甲硫醚(CH3SCH3)CH3SCH3＋〔O〕→(CH3)2SO(二甲基砜)(CH3)2SO＋2〔O〕→(CH3)2SO3(硫酸甲脂，溶于水，无臭)6)二甲硫醚(CH3)2S2(CH3)2S2＋H2O→CH3SH(甲硫醇)＋CH3SOH(甲基次磺酸,可溶于水，无臭)CH3SH＋3〔O〕→CH3SO3H(甲基磺酸,可溶于水，无臭)7)乙醛(CH3CHO)CH3CHO＋〔O〕→CH3COOH(醋酸，可溶与水，无臭)96.6.催化氧化水工艺和其他氧化工艺（催化氧化水工艺和其他氧化工艺（AOP）对比催化氧化水臭氧氧化Fenton氧化湿式催化氧化污泥发生量全无全无多量多量二次污染物质全无OH•对人体无害残留的臭氧等对人体有害残留的过氧化氢和铁盐等对人体有害残留的臭氧等对人体有害氧化剂储罐(按500吨/日处理量，10日使用量计算)NaOCl12%5㎥PE纯氧30㎥SUS316高压储罐防火设备过氧化水30㎥SUS316防火设备粉碎催化剂储罐臭氧设备浆液分离设备浆液循环设备月运行费用(药剂+电费+污泥处理费)NaOCl12%4.5㎥(90万韩元)纯氧费用电费过氧化氢费用铁盐费用污泥处理费用催化剂磨损(缩短催化剂寿命)纯氧费电费污泥处理费107.7.养殖废水处理设施改善的必要性养殖废水处理设施改善的必要性1.政策方面:2012年1月1日开始全面禁止养殖废水排放到海洋+有必要开发原向海洋排放的养殖废水进行有效处理的技术方案2.经济方面:禁止向海洋排放后，目前处理费用(43000韩元/吨)会上升，通过开发新技术，降低运行费用。3.行政方面:满足环境保护法规定的排放标准，减少向政府缴纳的罚款。4.社会方面:避免因产生恶臭而引起的居民的投诉5.卫生方面:通过养殖场的清洁化管理，减少养殖动物的疾病发生率，以此提高生产率。118.8.催化氧化水工艺在养殖场中的应用催化氧化水工艺在养殖场中的应用1.养殖场饮用水:催化氧化水的氢氧自由基可以作为养殖场的饮用水(对动物和人体无害)2.养殖场圈舍的除臭:在圈舍顶棚安装催化氧化水喷水装置，通过氢氧自由基除臭3.圈舍清扫水:利用催化氧化水对圈舍进行定期的清理，除臭的同时预防疾病的发生。4.养殖废水处理:利用催化氧化水处理养殖废水，分解废水中的有机物，同时进行除臭。129.9.养殖废水处理中存在的问题养殖废水处理中存在的问题1.含盐量高:养殖废水中含盐约1%，因此在生物处理中对微生物的活性具有抑制作用。☞通过催化氧化水中的氢氧自由基将高浓度的氯离子转换成低浓度的HCl，降低污水中氯离子浓度，提高生物处理效率。2.含有难降解有机物:养殖废水中使废水呈黑色的物质是形成恶臭的同时较难生物分解的物质。☞利用氢氧自由基将难降解物质的碳链打断，形成易于生物处理的小分子。1310.10.利用催化氧化水的养殖废水处理工艺流程图利用催化氧化水的养殖废水处理工艺流程图沉淀池养殖废水滚筒筛化学沉淀池生物沉淀池一级催化氧化池一级催化氧化池污泥浓缩池A2O生物处理三级催化氧化池化学处理废弃物堆肥排放脱水机堆肥池消毒池排放水池板块框压滤机固相沉淀物沉淀物脱水滤液脱水滤液沉淀物14滚筒筛40㎥/d催化氧化水沉淀污泥脱水泥饼脱水滤液剩余污泥圈舍集水池化学反应池化学沉淀池硫酸铝NaOHPAM浓缩池脱水机污泥回流内回流曝气池生物沉淀池厌氧池催化氧化反应池搅拌混合锯末脱水泥饼堆肥池消毒池处理水排放S/F砂滤M/F微滤1511.11.利用催化氧化水处理养殖废水的效果利用催化氧化水处理养殖废水的效果项目CODmn(ppm)BOD(ppm)SS(ppm)T-N(ppm)T-P(ppm)原水350003500030000150001500滚筒筛1500021000170008000450一次催化氧化+沉淀8500950011502500320二次催化氧化+化学沉淀7502,5008098030三次催化氧化+生物沉淀80808020020最终排放水(保证水质)10010010020020排放标准150150150850200161122..利用催化氧化水处理利用催化氧化水处理高浓度盐分海产品加工废水高浓度盐分海产品加工废水((牡蛎加工厂牡蛎加工厂::巨济市永丰水产巨济市永丰水产))☞+牡蛎肉洗涤水牡蛎剥壳台清扫水(海水）高盐分废水污水处理厂全景原水投加催化氧化水原水-催化处理-排放171133..利用催化氧化水处理利用催化氧化水处理泔水滤液泔水滤液((釜山市三德产业釜山市三德产业))((含含2%~3%2%~3%盐分废水盐分废水))18三德产业污水处理工程个单元处理效率:无生物处理工程单元CODmn(ppm)BOD(ppm)SS(ppm)T-N(ppm)T-P(ppm)废水850001100001150005000900沉淀（固液分离）4500062000650003100260一级催化处理后上清液9000180001200540140二级催化处理25006000900250120气浮300170070805改造工程只增加催化剂塔改造前处理水50025001001101191144..泔水处理厂除臭塔泔水处理厂除臭塔((釜山市三德产业釜山市三德产业))((酸性恶臭物质酸性恶臭物质++中性恶臭物质）中性恶臭物质）08.kmj08.08.08.Check'byDesig'byCheck'byAppro'by탈취탑(산+알칼리세정)DongGuEn.Tech.coRef,DwgDateScaleDG1-Dwg,NN/S08.탈취탑(산+알칼리세정):산+알칼리세정시설300CMM*1SET삼득산업(주)pHpHpHpH?700100A80A80A100A?900?1200송풍기:300CMM*350mmAq*40HP정량펌프150cc*2(1대예비)황산탱크1000L가성소다탱크1000L650069006000900산세정시설300CMM알칼리세정시설300CMM살수펌프1.5CMM*15HP*2(1대예비)살수펌프1.5CMM*15HP*2(1대예비)정량펌프150cc*2(1대예비)80A80A08.kmj08.08.08.Check'byDesig'byCheck'byAppro'by탈취탑(산+알칼리세정)DongGuEn.Tech.coRef,DwgDateScaleDG1-Dwg,NN/S08.탈취탑(산+알칼리세정):산+알칼리세정시설300CMM*1SET삼득산업(주)pHpHpHpH?700100A80A80A100A?900?1200송풍기:300CMM*350mmAq*40HP정량펌프150cc*2(1대예비)황산탱크1000L가성소다탱크1000L650069006000900산세정시설300CMM알칼리세정시설300CMM살수펌프1.5CMM*15HP*2(1대예비)살수펌프1.5CMM*15HP*2(1대예비)정량펌프150cc*2(1대예비)80A80A20案例)三德产业除臭塔设备工程211155..利用催化氧化水处理利用催化氧化水处理印染废水印染废水1.处理工艺:催化氧化水投加到集水池，撤掉原化学处理单元，而直接进行生物处理。NaOCl原水工业用水催化剂催化氧化水原生化池原集水池排放水2.优势:降低运行费用70%以上1)化学药剂费:原处理费用的10%以下(NaOCl)2)化学污泥:不产生化学污泥3)生化处理剩余污泥量:原发生量的60%以下4)对有机物和色度的去除率明显优于原化学处理+生物处理工艺。22负责环境部G-7课题技术公关项目:开发利用催化氧化水处理印染废水的新工艺1)大邱飞山印染工业园期待的效果（采用催化氧化水工艺进行改造时）-污水产生量：100000吨/日-药剂费用节省：120亿韩元/年-脱水污泥量减少附带的电费和泥饼处置费用：40亿韩元/年-人工费用节省：30亿韩元/年2)目前尚未得到实施的原因+技术开发完毕，但200亿韩元的投资还没有具体落实。23多种类进水排放水难分解性TPA的去除催化剂塔案例)大邱秀昌纤维印染废水处理(催化剂处理+化学处理)TPAUV-Spectrum00.511.522.533.54200212224236248260272284296308320332344원폐수촉매처리(200ppm)原水催化处理水（催化氧化水200ppm)TPAPeak(UV230nm)析出的TPA241616..利用催化氧化水将印染废水的排放水处理成利用催化氧化水将印染废水的排放水处理成工业回用水工业回用水((中国青岛中国青岛))华金苑污水2000m3/d污水处理(生物处理)3000m