一种用电－多相催化技术治理化肥厂工业废水的方法

摘要

一种用电—多相催化技术治理化肥厂工业废水的方法,其特征在于:使化肥厂工业废水通过槽式或塔式电－多相催化反应器进行处理;所述反应器中催化剂填充到电极间,外加直流电压2—100V,电流密度20－500A/米

说明书

本发明涉及工业废水的处理方法，特别提供了一种用电—多相催化技术治理化肥厂工业废水的方法。

化肥厂工业废水主要来源于造气，脱硫冷却降温水，及浓硝酸、苯胺生产废水。废水中主要污染因子为：PH值、化学需氧量、悬浮物、氨氮、石油类、氰化物、挥发酚、硫化物、铜、苯胺类和硝基苯类。生物降解是最常用的处理工业废水的方法，但是由于化肥厂工业废水中含有难降解的有机物，具有生物毒性，生物不易成活，处理效率非常之低。用电化学法处理废水在八十年代就有报导，但都是在电极表面进行的催化反应，均满足按法拉弟电量计算的反应物量法则，因而耗能量高，在实际的使用过程中未获应用。在传统二维电解槽间装填粒状或其它碎屑状工作电极材料，发展成三维电极也有报导(“三维电极电化学水处理技术研究现状及方向”《工业水处理》1998，18(1)，5)，三维电极处理重金属离子废水较为成熟，可是在有机废水领域的研究并不多。本发明的发明人曾经在两项专利中分别提供过“用电—多相催化处理啤酒厂废水”(ZL92106153.6)和“用电—多相催化反应处理二硝基苯酚工业废水的方法”(申请号：96115545.0)，即是对特定的工业废水，研制出合适的催化剂，装在塔式或槽式的电—多相催化反应器中，给催化剂施加直流电压和电流，就能在缓和的条件(如常温常压)下治理难降解的有机工业废水。

本发明的目的在于提供一种用电—多相催化技术治理化肥厂工业废水的方法，使用该方法可以使化肥厂工业废水在缓和的条件下进行处理达到国家要求的排放标准，并且能耗低。

本发明提供了一种用电—多相催化技术治理化肥厂工业废水的方法，其特征在于：使化肥厂工业废水通过槽式或塔式电—多相催化反应器进行处理；所述反应器中催化剂填充到电极间，外加直流电压2-100V，电流密度20-500A/米²在常温常压下进行反应，处理时间0.5～6小时；所用催化剂由活性组分和载体组成，载体为SiO₂、Al₂O₃或活性炭，活性组分选自过渡金属Ti，Co，Fe，Ni，V，Mn，W或Pd中一种或几种元素的氧化物，金属组分的重量含量为：0.4～8％。

本发明中较佳的工艺参数为电压8-50V，电流密度100-200A/米²。

本发明所用催化剂中还可以添加Zr、稀土或混合稀土元素作助剂，重量含量为0.1～2％。

本发明中所用催化剂活性组分最好选自Fe、Co、Mn、Ni之一种或几种。

具体地，本发明将做好的催化剂装在塔式或槽式固定床反应器中，用泵直接输送废水通过催化反应器或用泵把废水打到高位槽，然后以一定速度自流过反应器，通过和催化剂接触的电极，将直流电压和电流加到催化剂上，使化肥厂废水中的污染物在常温常压下就能被催化分解，降低COD和各种污染物，降低色度，使废水得到达标治理。本发明应用电—多相催化技术，显现了非法拉弟效应，即是催化转化的有机物量可大大超过按法拉弟电量计算的反应物量，所以用该技术耗能较少。由于对某种工业废水可研制出选择性高的催化剂，所以可以高效地治理废水。由于在常温常压下治理废水，所以操作简便，设备简单。靠电—多相催化分解和/或矿化有机物质，无二次污染产生。

下面通过实施例详述本发明。

实施例1.M/SiO₂(载体)催化剂的制备：取CoSO₄水溶液配制成浸渍液，溶液浓度和使用量按催化剂中金属含量和载体量计算求得，用常规湿法制备。将3～5毫米直径的SiO₂颗粒倒入浸渍液中搅拌放置12小时，于110℃烘干6小时，再在350℃下焙烧4小时，自然冷却到室温制成催化剂。催化剂中金属组分的重量为：Co：2％，其余为SiO₂。按同样方法可制得不同金属组分的M/SiO₂催化剂，其催化剂的成分表示法相同。

实施例2.M-R/SiO₂(载体)催化剂的制备

取Mn(NO₃)₂，Ti(SO₄)₂和LaCl₃水溶液混合配制成浸渍液，按实例1的方法制成含助剂R的催化剂，催化剂中金属组分的重量含量为：Mn：4％，Ti：1％，La：0.5％。按同样方法可制得不同金属组分的M-R/SiO₂催化剂，其催化剂的成分表示法相同。制备中载体可为SiO₂，Al₂O₃或活性炭。当以活性炭为载体时，焙烧在氮气氛下进行。

实施例3.

取Fe(NO₃)₃和Ni(NO₃)₂水溶液混合配制成浸渍液，按实例1的方法制成催化剂，催化剂中金属组分的重量含量为：Fe：1％，Ni：2％。用200毫升该催化剂装入玻璃反应器内，加入300毫升某化肥厂的工业废水，打循环处理，结果如下：

  处理时间  (小时)   电流   (毫安)    电压    (伏)    COD  (毫克/升)COD去除率    (％)    0    0.5    1.0    140    8    396    65    65    85    85

实施例4：某化肥厂工业废水治理的小试结果

在装有200毫升实施例1催化剂的玻璃反应器内，装入300毫升某化肥厂的工业废水，在电极上施加约18伏电压，200毫安的电流，打循环处理，结果如下：

  处理时间(小时)    COD(mg/l)  COD去除率(％)    0    204.8    0.5    108.5    47.0    1.0    73.5    64.1    1.5    56.0    72.7    2.0    47.3    76.9

实施例5

在装有200毫升实施例2.催化剂的玻璃反应器内，装入300毫升某化肥厂的工业废水，在电极上施加约18伏电压，200毫安的电流，打循环处理，结果如下：

处理时间(小时)COD(毫克/升)COD去除率(％)    0    1.0    1.5    222.1    80.5    77.3    63.8    65.2实施例6.用电—多相催化技术处理某化肥厂的工业废水某化肥厂的工业废水在常温常压下通过装有实施例3.型催化剂的三个4×4×3米的池子，空速为1h^-1，用3个电柜给电极供电，每组电柜有4路输出，每路电压为约40伏，电流为约40A，废水得到处理，结果如下：化肥厂工业废水治理监测结果  单位：mg/l(PH值除外)

    PH    COD  悬浮物 氨氮 石油类 氰化物  挥发酚 硫化物  总铜   笨胺类  硝基笨类原水    6.25  218  498    298  未检出  14.4   0.4    未检出  0.195  0.28    6.5出水    8.08  42   ＜50   67.9 未检出  0.038  未检出 未检出  未检出 0.06    0.5验收标准6-9   500  400    250  30      1.0    2.0    2.0     2.0    5.0     5.0

实例7：催化剂的寿命试验

处理某化肥厂工业废水的工业化装置已于1999年11月建成并投入试运行，在2000年7月通过省级环保局的验收，每天24小时运行，催化剂性能不下降，无二次污染。采用“治理回用余排”的方案，每天达标排放污水由治理前的9000吨减少到720吨，每年削减COD外排近500吨，治理后的废水可以回用，节约了水资源，有很大的社会效益和经济效益。