一種高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水熱催化制備固態(tài)吸附劑的方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高濃度難降解工業(yè)廢水或廢液處理及資源化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水熱催化制備固態(tài)吸附劑的方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]壬基酚聚氧乙烯醚廣泛應(yīng)用于印染、化工和清洗等行業(yè)，可以用做表面活性劑、清潔劑。壬基酚聚氧乙烯醚是全世界公認(rèn)的環(huán)境激素。研究表明，即便這種物質(zhì)排放的濃度很低，也極具危害性。壬基酚聚氧乙烯醚一旦進(jìn)入到環(huán)境中，就會(huì)迅速分解成毒性更強(qiáng)的環(huán)境激素-壬基酚。壬基酚具有持久性以及生物蓄積性。它會(huì)在環(huán)境中存在很長(zhǎng)時(shí)間，而且可以進(jìn)入食物鏈，影響生物體正常的生殖和發(fā)育。
[0003]壬基酚聚氧乙烯醚屬于難生物降解物質(zhì)，含有該類(lèi)物質(zhì)的廢水處理方法有氧化、還原、混凝、生化等及其組合工藝等。但對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水(例如氟聚合物生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的含壬基酚聚氧乙烯醚的濃縮液)，因有機(jī)物濃度太高，常規(guī)的廢水處理組合工藝卻無(wú)法奏效。
[0004]考慮到這些高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水中蘊(yùn)含的有機(jī)物從某種意義上講是資源，所以對(duì)于該類(lèi)高濃度有機(jī)廢液的處理處置，需轉(zhuǎn)變思路，將其中有機(jī)物作為資源回收，不僅能夠符合污染物減排要求，而且通過(guò)資源化和能源化能夠產(chǎn)生較大經(jīng)濟(jì)效益，是最為合理有效的處理處置方法。
[0005]目前，對(duì)于高濃度有機(jī)廢液中的有機(jī)物資源化的途徑研究和應(yīng)用最多的是厭氧消化產(chǎn)甲烷，但厭氧產(chǎn)甲烷技術(shù)只適合于毒性較小、易于生物降解的剩余污泥、食品工業(yè)及畜禽廢水。對(duì)于濃度極高、可生化性差且有一定毒性的高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水，厭氧菌難以正常生長(zhǎng)代謝，厭氧產(chǎn)甲烷技術(shù)效果有限，無(wú)法獲得顯著的有機(jī)物資源化和總量減排的效果。微生物燃料電池是近年來(lái)開(kāi)始研究的新技術(shù)，其原理是將廢水或廢液中有機(jī)物蘊(yùn)含的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而實(shí)現(xiàn)資源化，但限于微生物產(chǎn)電效率有限而無(wú)法獲得較高的電流強(qiáng)度，使其僅能停留在理論和實(shí)驗(yàn)室研究階段，目前尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水熱催化制備固態(tài)吸附劑的方法及其裝置，該方法操作簡(jiǎn)單;與厭氧產(chǎn)甲烷等技術(shù)相比，不受限于高濃度有機(jī)廢液的性質(zhì)，適用范圍廣，易于工程化，為難處理及處置的高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水提供無(wú)害化及資源化的經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)方法。
[0007]本發(fā)明的一種高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水熱催化制備固態(tài)吸附劑的方法，包括:
[0008](I)將高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水和水加入到熱催化反應(yīng)器中，然后加入催化劑，將反應(yīng)器密閉，加溫至180?200°C，攪拌反應(yīng)3.0?4.0h;其中，H20的加入量與高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水體積比為1:5?1:6;
[0009](2)反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)器自然冷卻，將反應(yīng)器中固液兩相混合物排出，固液分離，將得到的固態(tài)物質(zhì)干燥，得到固態(tài)吸附劑。
[0010]所述步驟(I)中廢水為工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生、呈現(xiàn)粘稠狀的有機(jī)廢液，且難以用常規(guī)廢水處理方法處理達(dá)標(biāo)。
[0011]所述步驟(I)中高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水加入量占反應(yīng)釜有效容積的1/2。
[0012]所述步驟(I)中催化劑為98%的濃硫酸和赤鐵礦粉;其中，赤鐵礦粉的投量為1.0?2.0g/(L廢水)，98%濃硫酸投量為0.1g/(L廢水)。
[0013]所述步驟(2)中固液兩相混合物為固態(tài)吸附劑與反應(yīng)殘液的混合物。
[0014]所述步驟(2)中固液分離得到的殘液為COD低于500mg/L的有機(jī)廢水。
[0015]所述步驟(2)中固態(tài)物質(zhì)為粉末狀。
[0016]所述步驟(2)中固體吸附劑吸附能力為0.1?0.2gC0D/(g吸附劑)。
[0017]本發(fā)明的一種高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水熱催化制備固態(tài)吸附劑的裝置，包括熱催化反應(yīng)釜，其中所述的熱催化反應(yīng)釜上端中間設(shè)有熱催化反應(yīng)釜攪拌器、下端與固液兩相反應(yīng)產(chǎn)物排出管道連接，所述的熱催化反應(yīng)釜攪拌器一側(cè)、熱催化反應(yīng)釜上端設(shè)有在線(xiàn)壓力計(jì)和壓力報(bào)警器、另一側(cè)設(shè)有在線(xiàn)溫度計(jì)和溫度報(bào)警器，所述的熱催化反應(yīng)釜一側(cè)、下端設(shè)有檢修入孔，所述的熱催化反應(yīng)釜內(nèi)部側(cè)面上設(shè)有電加熱器，所述的熱催化反應(yīng)釜兩側(cè)面上端分別設(shè)有減壓釋氣管和進(jìn)料液管道，所述的減壓釋氣管上設(shè)有減壓釋氣閥，所述的熱催化反應(yīng)釜上、減壓釋氣管下端設(shè)有溢流液排放管，所述的溢流液排放管上設(shè)有溢流液排放閥，所述的溢流液排放管下端設(shè)有溢流液承接池，所述的進(jìn)料液管道通過(guò)催化劑、酸投加管分別與赤鐵礦粉催化劑溶藥槽和硫酸投藥槽連接、且所述的進(jìn)料液管道與催化劑、酸投加管連接兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)料液調(diào)節(jié)閥，所述的進(jìn)料液管道與自來(lái)水進(jìn)水管連接、且連接處在進(jìn)料液調(diào)節(jié)閥之間，所述的自來(lái)水進(jìn)水管上設(shè)有自來(lái)水進(jìn)水調(diào)節(jié)閥，所述的赤鐵礦粉催化劑溶藥槽和硫酸投藥槽上端分別設(shè)有溶藥槽攪拌機(jī)和投藥計(jì)量栗。
[0018]—種使用所述的一種高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水熱催化制備固態(tài)吸附劑的裝置的方法，其中所述裝置采用間歇序批式工作過(guò)程，包括下列步驟:
[0019](a)開(kāi)啟廢液進(jìn)水閥門(mén)、調(diào)節(jié)閥門(mén)、釋氣閥門(mén)、溢流管調(diào)節(jié)閥門(mén)；關(guān)閉排水閥、自來(lái)水進(jìn)水閥;開(kāi)啟廢液進(jìn)水栗向熱催化反應(yīng)器中輸送待處理廢液，至溢流管中有廢液流出，則表明反應(yīng)器中廢液量已達(dá)到額定處理量;關(guān)閉廢液進(jìn)水閥門(mén)、溢流管調(diào)節(jié)閥門(mén)；開(kāi)啟自來(lái)水進(jìn)水閥，開(kāi)啟攪拌機(jī)，開(kāi)啟催化劑及堿投藥栗，直至加水量和加藥量達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù);關(guān)閉催化劑及酸投加栗;關(guān)閉自來(lái)水進(jìn)水閥、調(diào)節(jié)閥、釋氣閥；至此完成進(jìn)料過(guò)程；
[0020](b)開(kāi)啟反應(yīng)器攪拌機(jī)、電加熱器，攪拌并加熱反應(yīng)3.0?4.0h;然后關(guān)閉攪拌機(jī)、電加熱器，完成熱催化反應(yīng)后自然冷卻;至此完成反應(yīng)過(guò)程；
[0021](c)開(kāi)啟排水閥并排出固液兩相反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)沉淀或離心分離得到的固態(tài)產(chǎn)物經(jīng)干燥后，即為所制備的固態(tài)吸附劑。
[0022]所述的熱催化反應(yīng)釜2的安全運(yùn)行保護(hù)技術(shù)措施為:由在線(xiàn)溫度計(jì)將信號(hào)反饋給PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制電加熱器，使反應(yīng)器內(nèi)溫度維持在正常工作溫度范圍；當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)溫度超過(guò)安全工作溫度的范圍時(shí)，溫度報(bào)警器報(bào)警并自動(dòng)切斷加熱電源；當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)壓力超過(guò)安全工作壓力范圍時(shí)，壓力報(bào)警器報(bào)警并自動(dòng)切斷加熱電源，并通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)啟釋氣閥，以快速降低反應(yīng)器壓力。
[0023]本發(fā)明的原理是在熱催化反應(yīng)釜中的一定溫度和壓力條件下，在鐵氧化物、酸的共同催化作用下將高濃度廢水中的壬基酚聚氧乙烯醚碳化，使其轉(zhuǎn)化為具有較強(qiáng)吸附能力的固態(tài)吸附劑，熱催化殘液轉(zhuǎn)化為低濃度有機(jī)廢水，實(shí)現(xiàn)無(wú)害化及資源化。本發(fā)明能夠解決常規(guī)廢水處理技術(shù)難以解決的高濃度基酚聚氧乙烯醚廢水的處理及處置問(wèn)題，并通過(guò)制備附加值較高的吸附劑創(chuàng)造較大的環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益。
[0024]本發(fā)明的適用范圍為工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水，由于有機(jī)物濃度較高且壬基酚聚氧乙烯醚為難降解物質(zhì)，無(wú)法用常規(guī)廢水處理方法處理達(dá)標(biāo)排放。通過(guò)本發(fā)明提出的方法，可以將該類(lèi)難處理及處置的高濃度有機(jī)廢液無(wú)害化及資源化。
[0025]本發(fā)明的主要特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單；與厭氧產(chǎn)甲烷等技術(shù)相比，不受限于高濃度有機(jī)廢液的性質(zhì)，適用范圍廣；易于工程化。本發(fā)明為難處理高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水無(wú)害化和資源化提供一種經(jīng)濟(jì)可行的方法，符合工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能減排的發(fā)展方向。
[0026]本發(fā)明針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高濃度難降解壬基酚聚氧乙烯醚廢水，提出了一種通過(guò)熱催化將廢液中高濃度壬基酚聚氧乙烯醚轉(zhuǎn)化為固態(tài)吸附劑的方法及反應(yīng)器。該方法生成的固體物質(zhì)可做水處理吸附劑;生成的液態(tài)物質(zhì)有機(jī)物含量較低，經(jīng)物化、生化廢水組合工藝處理后可以達(dá)標(biāo)排放，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
[0027]有益效果
[0028](I)本發(fā)明可以解決傳統(tǒng)廢水處理無(wú)法解決的高濃度有機(jī)廢液的高濃度壬基酚聚氧乙烯醚廢水處理及處置問(wèn)題；
[0029](2)本發(fā)明的方法中經(jīng)熱催化反應(yīng)后，廢液中壬基酚聚氧乙烯醚有機(jī)物脫水碳化后形成吸附能力較強(qiáng)的固態(tài)吸附劑，可用于廢水處理；
[0030](3)本發(fā)明在廢液水熱催化碳化過(guò)程中產(chǎn)生的二次廢液中由于有機(jī)物多數(shù)被碳化，含有COD濃度很低(100?500mg