[发明专利]催化臭氧氧化-陶瓷膜过滤深度处理焦化废水的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种深度处理焦化废水的新系统，尤其涉及一种催化臭氧氧化-陶瓷膜过滤深度处理焦化废水的系统。

背景技术

焦化废水含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等多种高浓度的有毒有害物质，它的超标排放对人类、水产、农作物等构成了很大危害，必须经过处理达标后方能排放。然而焦化废水的治理到目前为止仍然是一项世界性的难题。据统计，我国目前有1300多家焦化企业，其焦化废水处理大多是以不同形式的A/O工艺作为生物处理的主体工艺，出水COD、色度和浊度稳定达标排放存在一定的困难，尤其是出水COD超标非常普遍，因此必须采用有效的深度处理工艺。

臭氧氧化技术作为一种高级氧化技术，是目前普遍采用的废水深度处理方法，能够有效氧化焦化废水中较多有机物（如链型不饱和化合物、苯酚、喹啉、吡啶、吲哚等），然而单独臭氧氧化对长链脂肪烃、小分子有机酸、酯类和醇类等物质的氧化速率较低，而这些物质也存于焦化废水A/O处理工艺的出水中，醇和有机酸更是许多焦化废水中有机物臭氧氧化的中间产物，因此单独臭氧氧化深度处理焦化废水时COD去除率不高。

目前一般采用投加固体催化剂强化臭氧生成羟基自由基来提高臭氧氧化效率，即采用催化臭氧氧化工艺提高臭氧氧化工艺处理废水的COD或TOC去除率。在催化臭氧氧化工艺中，高效、经济和稳定的催化剂的开发和应用是最关键的问题。已报道的催化剂包括金属氧化物(如MnO₂,Al₂O₃,Ce₂O₃和Ce_xZr_1-xO₂)、负载金属或金属氧化物(如Co/Al₂O₃,Fe/AC，Ru/AC,Cu/Al₂O₃,Fe₂O₃/Al₂O₃，MnO_x/ZrO₂和RuO₂/Al₂O₃)和碳材料(如活性炭、碳纳米管)。已有的研究证明，臭氧能够氧化碳材料导致催化剂失活；铁、锰、铜、钴等金属的氧化物浸泡在水中容易发生金属组分溶出而导致催化剂失活；CeO₂和掺杂Zr的金属铈氧化物（Ce_xZr_1-xO₂)在水中具有非常好的稳定性，在催化臭氧氧化过程中也表现出良好的活性，而且通过简单的共沉淀制备方法就能够获得高活性和高稳定的CeO₂和Ce_xZr_1-xO₂粉末催化剂。

目前，粉末催化剂一般是在实验室的间歇反应器中应用，实际水处理工程绝大部分均采用连续反应器和颗粒催化剂，因而粉末催化剂一般要经过成型为颗粒催化剂才能够应用于实际水处理工程。催化臭氧氧化处理废水过程中，水流对颗粒催化剂表面的剪切力会让强度较小的颗粒催化剂逐渐变成粉末并随水流出反应器，从而导致催化剂迅速失活，因而实际应用的颗粒催化剂必须要具备足够的强度。CeO₂和Ce_xZr_1-xO₂粉末催化剂要成型为具有较高强度的颗粒催化剂，一般需要经过高温焙烧。但是高温焙烧会导致催化剂比表面积急剧变小，尤其是极大的减少了有利于催化臭氧氧化反应的介孔和大孔体积，这些均会导致催化剂活性急剧降低甚至是完全失去活性。这给CeO₂和Ce_xZr_1-xO₂催化剂的实际应用带来了极大的障碍。因而，对于CeO₂和Ce_xZr_1-xO₂催化剂来说，最好是能够以粉末催化剂形式应用于实际工程中，这就需要改进目前常采用的应用颗粒催化剂的连续处理装置。