[发明专利]小水量难降解废水深度净化回用的处理方法及实施设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水的净化回用处理方法及实施该方法的设备，尤其涉及一种难降解废水的净化回用处理方法及实施该方法的设备。

背景技术

工业是国民经济的支柱产业，工业的发展在给国家和人们带来财富的同时，也带来了环境污染和资源短缺的问题，环境的急剧恶化和资源的日益短缺越来越成为摆在人们面前的大难题。其中，工业生产过程中产生大量的难降解废水给环境带来污染，难降解废水不能再次利用也加剧了水资源的短缺。

难降解废水习惯上是指那些用常规物化-生化方法都难以处理的废水，具体是指含有染料的印染、印花、染料生产废水、电镀、造纸、化工、食品、饮料、五金业中研磨、切削、洗车及农副产品加工等行业排出的废水。这些废水的共同点是化学耗氧量远远大于生物耗氧量，微观上的表现是污染物的有机分子量大、分子键牢固而不易断开。因此，用常规的物化-生化技术手段一般只能起到初级净化的效果，甚至毫无效果。

为了进化这些难降解废水，人们研究了许多方法，包括微电解法、光助芬顿催化氧化法、强化絮凝法、微波催化氧化法、光化学法。

1、微电解法

微电解法是一种电化学方法，在一个反应过滤塔里装填某种特定功能填料，废水与此填料保持3-30分钟液固两相接触时间，废水中有机污染物便会发生氧化还原反应而降解，色度和COD(化学需氧量)得到去除。

根据废水种类和处理深度不同，可以选用不同的功能填料。已经公布的研究例子有铁碳系(Fe-C)、铁铜系(Fe-Cu)、铜铝系(Cu-Al)及催化铁碳系(Fe-C-Pa-Cr)等。

其中铁碳系成本最低，效果最好，缺点是容易堵塞、结块及失去活性，其他体系虽然没有这个缺点，但成本高，材料用量大，而这些材料的共同点是体系组分单一，不能形成多种微电池电位共存的电化学环境，以适应废水中有机物分子在不同降解阶段的氧化还原电位要求，因而总的COD去除率仅30％左右，但脱色率可达80％以上。

2、光助芬顿催化氧化法

光助芬顿催化氧化法是17世纪化学家Fenton发现的一种强氧化法，其反应机理是Fe²⁺+H₂O₂-＞Fe³⁺+OH^-+OH^·，OH^·+RH(有机物)-＞P(降解产物)，其中OH^·有极强的氧化性将废水中的有机污染物降解。这种方法将许多有机分子矿化成二氧化碳和水，COD去除率高达80％，但是最大的缺点是需要投加500ppm以上的Fe²⁺及H₂O₂，因此成本很高。

也有人采用微波强化芬顿反应的方法，用微波能激发空气产生紫外光，但是仍需要投加大量的Fe²⁺及H₂O₂，成本仍然很高。

3、强化絮凝法

强化絮凝法是常规的物化法的改进，用投加大剂量的化学混凝剂，产生大量的絮凝体来吸附水中的有机污染物，再沉淀除去。操作简单，COD去除率达50％左右，对于某些有色染料废水，还能有良好的脱色效果。这种方法的最大缺点是药剂投量必须在800ppm以上，甚至2000ppm，成本更加高，而且沉淀残渣极多。

4、微波催化氧化法

分析各种文献发现，这个方法必须是废水中有固相微波能载体，否则效能很低，即要把整个反应器置于微波场中，让载体首先吸附水中的污染物分子，同时让微波能穿透、辐射反应器中的载体，使载体的空隙通道表面产生800℃以上的高温热点，废水中有机污染物分子便会在这些热点发生微波等离子催化反应而降解。但同时这些热点也会向废水传导热量，引起能量损失。

视废水种类不同，这些载体不同，吸附型的有活性炭、焦炭、硅藻土，反应型的有各种微电解金属材料，铁碳系(Fe-C)、铁铜系(Fe-Cu)等，他们的共同点是微波能损耗高，尤其是金属介质，会产生火红色或蓝色辉光等离子体，热点达800℃以上，微波能损耗远高于活性炭类，但有机污染物分子降解反应快，因而COD去除率高。

由于微波的穿透距离仅12-25cm，因而这类固相型介质反应器要工程放大就很困难，微波能耗也很大。

也有用絮凝体作为微波能载体，它流动性好，在设备放大上要突破微波穿透距离限制，还是有办法的，但缺点是必须往水中投加1200ppm以上的絮凝药才能有效，药剂的效能决定成效。

5、光化学法