低浓度难降解工业及园区废水非均相催化氧化深度处理工艺技术及流化床反应器设备

   日期:2020-12-18     浏览:37    
核心提示:难降解COD去除能力90%以上,出水色度降到12倍以内

1、适用范围或应用领域

该技术广泛适用于制浆造纸、纺织印染、石油(煤)化工、生物发酵、钢铁冶金、制药及中间体等大水量、难降解工业废水的深度处理领域;同样适用于工业园区废水的深度处理提标改造;以及中水回用双膜系统的膜前预处理和反渗透浓水的高级氧化深度处理领域;该技术针对工业及园区废水中难降解COD的深度降解具有广谱适应性,对进水水质无严格要求,更合适于生化后沉淀出水的深度处理。


2、工艺路线及参数或技术原理

本技术是国内首个将固相催化剂采用流化工艺形式应用于大水量难降解工业废水深度处理工程化应用案例的高级氧化技术,是废水处理高级氧化技术的一种发展和突破。非均相催化氧化技术是基于部分固相催化材料能够高效催化过氧化氢产生羟基自由基、从而降解水体中的有机污染物的原理,通过催化材料的合成技术和性能突破,实现更高效的羟基发生反应和更彻底的有机污染物氧化分解。


难生化降解的污染物质和H2O2分子首先扩散到高效催化剂表面的活性中心,在该处被吸附,然后H2O2在高活性催化剂的催化作用下产生大量的·OH,从而引发自由基反应氧化降解有机物,降解产物主要是H2O、CO2和无机盐等,从催化剂表面脱附,扩散到水溶液中,从而实现水中污染物的去除和无害化。


公司基于非均相催化氧化技术原理,开发研制了专有的高效固态催化剂。该催化剂是通过纳米技术,将铁氧化物与锰、硅等活性激发物质进行配方复合,实现更高的活性和稳定性,促进反应过程中·OH的产生,从而能更高效地降解污染物。 同时,我们针对非均相催化氧化反应的特点,引进并开发完成了全自动内循环流化床反应器作为配套反应装置,并结合固态催化剂的物理化学性能,应用流体软件模拟,实现反应器的主体设计和工艺运行参数优化。


在此基础上,专有布水系统、催化剂截留系统、回流与出水自动配水系统、自动加药系统等部件或组成部分都实现了自主创新。其中,布水系统采用了专门开发的布水组件,在显著增强均质混合效果的同时,可以很好地解决不同容重要求的催化材料的承载问题,确保催化反应的流化状态和充分高效。催化剂截留系统是利用内置分离组件,对固体催化剂颗粒物进行有效地截留,提高非均相催化氧化工艺所需的催化剂的实际利用率。回流与出水配水系统,则是通过巧妙的配水设计,实现了反应器出水与回流水的自动配水,确保了工艺回流的可控性。


3、主要技术指标

1.对反应条件要求低,常温常压即可正常运行;对pH要求温和,在PH值5-10范围内均有可能实现高效反应;


2.反应过程中,将废水中的难生化降解物质彻底降解为二氧化碳和水,与传统 Fenton等工艺相比,二次污染的影响显著降低;


3.加药量大大减少,同比可降低加药成本50%;


4.出水返色问题根除;


5.化学污泥产量相比常规芬顿工艺,可减少50%-70%;


6.与 Fenton工艺相比,有效地减少了催化剂(Fe2+)的投加量,酸碱调整需求大大降低,出水的盐度和电导率明显改善,更有利于回用。 同时,反应器主体及附属配套设备均采用高耐酸碱腐蚀材料和专用型设备,寿命长、运行稳定可靠;催化剂材料物理强度高、物理化学性能稳定,正常工况不需要补充投加。 实际工程案例工艺运行效果检测:顽固性难降解COD的氧化去除能力达到90%以上;部分工业及园区生化出水经催化氧化后,COD降到30mg/l以内;原水色度600倍情况下,出水色度降到12倍以内。


4、技术特点

工程总运行费用为2.13—2.15元/吨水,相比于同类技术 


 ①加药量至少节省50%以上,吨水药剂费用一般可节省1-2元,每年节省药剂费用为350万-700万;


 ②产泥量比同类产品减少50%-70%,非均相催化氧化系统由于较高的催化氧化反应效率、较低的化学药品投入量,可确保产泥量至少能减少50%,即处理万吨水日产化学污泥量在100吨内,减少后续污泥处理设施及处理成本; 


 ③同比Fenton工艺处理后废水全盐量明显降低约600mg/L(至少50%), 减轻后续车间中水回用系统的运行负荷及成本;


 ④同比传统高级氧化工艺技术的投资及运行成本,采用非均相催化氧化工艺技术,一般1.5年左右的运行成本节省即可收回全部投资;


 ⑤考虑到未来污泥处理处置的成本及投资的剧增,该技术的未来经济效益将更加突出。


5、技术优势

1、投资优势: 

本技术的投资成本低于同类其它技术,以10000m³/d的处理规模为例,本技术的工程总投资成本在800-1000万元之间;若属提标改造项目可以利旧,投资成本可控制在450万以内;而且与传统工艺运行成本的对比优势,通常2年内即可收回投资;


2、运行费用:

本技术运行费用包括电费、药剂费及催化剂补充添加费,以处理能力10000m³/d标准型号为例,吨水电耗成本为0.12-0.14元(包含废水提升及溶药加药系统电耗,约占50%);药品费用根据不同水质类型及难降解程度,吨水费用在1.0-5.0元(化学药品包括浓硫酸、硫酸亚铁、27.5%双氧水、PAM、液碱,价格按照市场常规价格核算)不等,同比传统高级氧化工艺,运行成本降低50%以上;催化剂投加费用初次启动免费投加,后续根据运行状况每年补充10%-20%的催化剂约3-5万元/年。


3、运行稳定性: 

本成套设备运行在常温、常压状态,反应条件温和,运行同比安全可靠;工艺设备化程度高,配套自动配水系统和自动化控制药品投加和调节系统,自动化程度高,常规工况可实现无人值守;羟基氧化具备广谱适应性,氧化电位高,出水更稳定。


6、设备组成

非均相催化氧化工艺技术关键设备由反应器主体、专有布水系统、催化剂截留系统、回流与出水配水系统、自跟随加药自动控制系统等组件组成。


其中,布水系统采用了专门开发的布水组件,在显著增强均质混合效果的同时,可以很好地解决不同容重要求的催化材料的承载问题,确保催化反应的流化状态和充分高效。


催化剂截留系统是利用内置分离组件,对固体催化剂颗粒物进行有效地截留,提高非均相催化氧化工艺所需的催化剂的实际利用率。


回流与出水配水系统,则是通过巧妙的配水设计,实现了反应器出水与回流水的自动配水,确保了工艺回流的可控性。设备标准型号包括5000m³/d、8000m³/d、10000m³/d三种,根据进水水量差别进行数量的增减及不同型号的组合。


7、技术要求

单套设备废水处理量有5000m³/d、8000m³/d、10000m³/d三种设备型号,根据进水水量差别进行数量的增减及不同型号的组合,最大规模不限。 


处理污水COD浓度宜低于350mg/L,为生化后出水;当BOD≤20mg/L时,COD很高的难降解废水处理效果尤佳。


8、工程案例

1、2017年5月,非均相催化氧化工艺技术及流化床反应器成套生产装置落地晨鸣纸业江西晨鸣股份有限公司制浆废水深度处理工程现场,并一次性试车成功,各项指标均超设计目标;


2、2017年11月14日,非均相催化氧化工艺技术及流化床反应器设备被列入工信部《国家鼓励发展的重大技术装备目录(2017年版)》中推广类技术,推广类水污染防治第39项:非均相催化氧化深度处理装备,适用范围为:中低浓度难降解工业废水处理。


3、2017年12月,在江西南昌晨鸣纸业有限公司污水深度处理项目现场,成功举办了非均相催化氧化新技术现场观摩会。参会单位包括:山东省造纸协会、山东省轻工业设计院、桑德集团、北控集团、金风水务、以及理文纸业等各企业代表。同时,会议还邀请到了多位行业专家与众多知名企业家莅临现场;


4、2018年2月26日,由中国环保机械行业协会组织,旨在引导重大环保技术装备研发及产业化,加快新技术、新产品、新装备的推广应用,我公司被评为第一批国家鼓励发展的重大环保技术装备(2017)依托单位。


5、2018年4月 在《中国造纸》期刊杂志做整年度技术推广专页,技术路线及对比优势通过专业媒体渗透到所有造纸行业企业。


6、2018年5月参加中国上海环博会做主题为“工业废水深度处理新工艺“的技术专项演讲与交流,为推广低浓度难降解工业废水非均相催化氧化深度处理工艺技术及流化床反应器设备做进一步的推广。


7、2018年9月参与了由山东省造纸行业协会和山东造纸学会等单位主办的《2018山东造纸行业“四新”技术交流及推广会议》,为与会来宾做了题为《制浆造纸废水深度处理新工艺--非均相催化氧化工艺》的专题技术交流与分享。


8、2018年11月,与启迪桑德签署战略合作协议,在工业园区废水治理及提标改造业务领域,全面合作和进行推广。


 

 
 
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