[发明专利]微波下催化连续处理难降解废水的方法及其实施装置

说明书

技术领域

本发明涉及废水净化处理技术，更为具体地说，是涉及一种利用微波和催化剂固定床连续处理难降解废水的工艺方法以及实施装置。

背景技术

生活和生产过程中产生的废水，特别是难于降解处理的废水，严重污染人们生活的环境，对人们的身体健康带来了极大的危害，因此如何处理净化人们在生活和生产过程中产生的废水，一直是人们面临的重大生存的课题。

高浓度氨氮废水属于难降解废水中的一种，现在工业上多采用吹脱工艺来处理氨氮废水，效果明显，但该方法的实施设备庞大，运行需消耗大量的蒸汽，运行成本高。有研究者开始利用微波辐照处理废水，如林莉等于2009在《Journal of Hazardous Materials 168(2009)》公开的《用微波直接辐射处理焦化厂氨氮废水》，在他们的研究中，氨氮去除率最好可达85％。但该方法的不足之处是，氨氮去除效率低，生产成本高。

对于难降解的有机废水，如焦化废水、垃圾渗滤液、染料废水等高浓度、难以生化降解的工业废水，普通的处理方法难以破坏其中有机物的稳定结构。有些学者利用活性炭和微波处理难降解有机废水，一般是采用活性炭吸附、微波再生吸附饱和的活性炭，再将活性炭用于吸附，或采用将改性后的活性炭与废水混合后放入微波场中辐射3-15分钟，有机物去除效果明显，有些甚至能达到100%去除。但是，间歇式的反应使工艺的处理量小（每次50-200ml），操作复杂，需要控制的参数多，同时微波辐照时间过长（8-30分钟），造成单位体积污水处理电耗高。

碳单质在微波场中具有较快的升温速率，短时间内（3分钟）能达到很高的温度（900℃）。根据这个特点，湘潭大学于2010年提出申请的、专利公开号为CN102001721-A、名称为一种氨氮废水的处理方法，公开了以活性炭粉末与微波辐照结合进行脱除氨氮，氨氮脱除过程为间隙操作，氨氮脱除反应结束后进行固液分离。该方法与传统加热吹脱法相比，氨氮去除效率高（最高达99%），也更加节能。但由于该方法所采用的活性炭是粉体活性炭，带来了固液分离困难、活性炭在微波场中使用寿命短、间歇式操作反应时间长（4-15分钟）、废水处理能力低（15ml/min）等缺点，使之不具有实际工程应用的前景。

发明内容

针对现有技术利用微波和炭基催化剂处理难降解废水存在的不足，本发明的第一个目的是提供一种微波下催化连续处理难降解废水的方法，本发明的第二个目的是提供一种微波下催化连续处理难降解废水的实施装置，以解决现有技术处理难降解废水存在的固液分离困难、处理水量小、催化剂使用寿命短等问题。

针对本发明的第一个目的，本发明提供的微波下催化连续处理难降解废水的方法，其内容主要包括，颗粒状催化剂填充于石英管内构成石英管催化剂柱，石英管催化剂柱以其轴向与辐照微波方向交角不小于45°置入微波场内构成催化剂固定床，待处理废水连续地流过催化剂固定床层，在微波与颗粒状催化剂的复合作用下脱除废水中的污染物，处理后的水和废水处理过程中产生的气体排放，所述颗粒状催化剂为经炭化、粉碎、粘结成型、二氧化碳活化处理制成的负载有金属氧化物的果壳类颗粒活性炭。

在上述技术方案中，为了取得更好的微波辐照处理效果，更有利于废水处理的操作，所述石英管催化剂柱最好以其轴线垂直于微波方向和地面设置在微波场内,待处理的废水从上向下连续流过石英管内的果壳类颗粒活性炭催化剂。

在上述技术方案中，当待处理的废水为有机难降解废水，所述果壳颗粒活性炭最好采用掺杂有重量含量为1%-15%金属氧化物的果壳颗粒活性炭。所述金属氧化物优先选自V₂O₅、Fe₂O₃、Ni₂O₃和MnO₂等，可以是它们中的一种或几种。

在上述技术方案中，石英管催化剂柱高度，即颗粒催化剂填充于石英管内的高度，与废水的处理难度、废水处理量等有关。石英管催化剂柱的截面沿微波方向的尺寸，即石英管内腔截面沿微波方向的尺寸，与废水的处理难度、微波强度、颗粒活性炭柱的轴线与微波方向的交角等有关，石英管内腔截面沿微波方向的尺寸最好不大于50mm。