一种微波催化氧化水处理方法及处理装置与流程

本发明属于污水处理，具体的说，涉及一种微波催化氧化水处理方法及处理装置。

背景技术：

1、废水中主要污染物包括有机物、氨氮、总氮、总磷、重金属等，有机物种类繁多，结构复杂，对水体的危害很大，若不经处理直接排放将会消耗水中的溶解氧，而导致水中缺氧，同时会发生腐败发酵，使细菌滋长，恶化水质，破坏水体，从而危害水生生物。工业用水中的有机污染物，还会降低产品的质量。

2、目前的污水处理技术中，常用的有机物去除方法有：生物处理法、吸附法、膜分离技术、化学氧化法和高级氧化法等。化学氧化法是通过投加臭氧、h2o2等氧化剂使有机物发生氧化反应，将无机污染物物转化为无害物。化学氧化法在去除难降解有机物和有毒物质方面作用显著，但却存在反应速度慢、反应不完全，反应效率低等缺点。通过加入催化剂可以加速反应速率并降低反应所需的能量。但催化反应受到温度、压力、物质浓度等的影响，催化剂在温度较高环境条件下表现出较好的催化氧化效果，采用传统的增温方式存在能源消耗大、加热速率慢、处理周期长、处理成本高等问题。

3、有研究表明，微波条件下采用化学氧化法处理污水，利用微波作用于催化剂及其载体，使多孔载体表面产生活性点位，可加快催化氧化反应，提高污水处理效果，但该方法为了保证催化剂的效率，仍需要较高的温度，且存在微波场不均匀，能耗过大的问题。

技术实现思路

1、针对现有化学氧化技术存在的不足，本发明提出了一种微波催化氧化水处理方法及设备。通过对微波反应设备的改进，以及真空条件的使用，缩短催化氧化反应时间、降低催化氧化反应温度，极大地提高了微波处理污水的效率，且处理温度只需要控制在30～40℃即可，解决了催化剂需要在高温下才能发挥较好催化效果的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了微波催化氧化水处理方法和微波催化氧化水处理装置。

3、所述的微波催化氧化水处理方法：将废水中加入催化剂和氧化剂，在微波水处理设备内进行微波反应，控制微波反应温度30～40℃，反应压力-90～-70kpa；所述催化剂吸附在载体上使用，所述催化剂为feso4、mno2或nio2，所述载体为活性碳、sic或硅藻土；

4、所述的微波水处理装置包括微波反应罐、罩设在微波反应罐外的金属外壳、微波发生设备和真空泵；所述微波反应罐的罐体为塑料材质，内设搅拌设备；所述微波发生设备在微波水处理设备内形成均匀可控的微波场，真空泵为微波反应罐提供真空反应条件。

5、进一步的，所述微波反应罐的高径比为2:1到4:1。

6、进一步的，以废水中cod含量控制氧化剂、载体及氧化剂用量，催化剂与废水中cod质量比为(1～3):1，载体与废水中cod质量比为(4～5):1，氧化剂与废水中cod质量比为(5～8):1，微波强度为0.6～1.2w/cm2，微波反应时间为10～15min。

7、进一步的，所述的微波催化氧化水处理方法，包括以下步骤：

8、(1)将废水与负载催化剂的粉状载体在混合器内混合；

9、(2)向废水中加入氧化剂；

10、(3)废水进行微波反应；

11、(4)向废水中加入絮凝、液固分离；

12、(5)液固分离所产生上清液返回步骤(2)，固体部分经干燥后返回步骤(1)；

13、(6)固液分离后清水回用或达标排放。

14、进一步的，废水在步骤(1)的混合槽内停留10～30min；步骤(2)与氧化剂的混合时间10～30min。

15、所述的微波催化氧化水处理装置包括混合槽、氧化槽、微波水处理设备和固液分离器；所述的微波水处理设备包括微波反应罐、罩设在微波反应罐外的金属外壳、微波发生器、波导管和真空泵；所述微波反应罐为塑料材质；所述波导管一端连接微波发生器，另一端连接金属外壳，波导管为金属材质；微波反应罐内设搅拌设备；真空泵通过真空管与微波反应罐外壳连接；所述混合槽和氧化槽之间通过管道连接；氧化槽与微波反应罐之间通过进水泵和管道连通；所述微波反应罐与固液分离器之间通过管道连通；混合槽内添加负载有催化剂的载体；氧化槽配套设有氧气发生器或氧化剂投加装置。

16、进一步的，所述微波反应罐设有液位计、温度传感器。

17、进一步的，微波水处理设备还包括冷凝水循环泵；所述冷凝水循环泵从冷凝水箱抽水通过冷凝水循环管对微波发生器的散热器进行降温。

18、进一步的，所述固液分离器为罐体结构，其内设有中心筒和搅拌设备；所述搅拌设备设置在中心筒内；中心筒和外筒之间设有过滤填料层，外筒的内壁设有围堰，其清水出水口开设在围堰区；微波反应罐与固液分离器的进水连接至中心筒。

19、进一步的，微波水处理设备和固液分离器之间设有缓冲池。

20、本发明的有益效果：

21、本发明的水处理装置，可实现真空条件下的微波氧化反应，降低cod催化氧化分解温度、缩短催化氧化时间，提高污水中cod催化氧化分解效率。且处理温度只需要控制在30～40℃即可，解决了催化剂需要在高温下才能发挥较好催化效果的技术问题。

技术特征：

1.一种微波催化氧化水处理方法，其特征在于，将废水中加入催化剂和氧化剂，在微波水处理设备内进行微波反应，控制微波反应温度30~40℃，反应压力-90~-70kpa；所述催化剂吸附在载体上使用，所述催化剂为feso4、mno2或nio2，所述载体为活性碳、sic或硅藻土；

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述微波反应罐的高径比为2:1到4:1。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，以废水中cod含量控制氧化剂、载体及氧化剂用量，催化剂与废水中cod质量比为1~3:1，载体与废水中cod质量比为4~5:1，氧化剂与废水中cod质量比为5~8:1，微波强度为0.6~1.2w/cm2，微波反应时间为10~15min。

4.根据权利要求1至3任一项所述的微波催化氧化水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的微波催化氧化水处理方法，其特征在于，废水在步骤（1）的混合槽内停留10~30min；步骤（2）与氧化剂的混合时间10~30min。

6.一种微波催化氧化水处理装置，其特征在于，包括混合槽、氧化槽、微波水处理设备和固液分离器；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述微波反应罐设有液位计、温度传感器。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，微波水处理设备还包括冷凝水循环泵；所述冷凝水循环泵从冷凝水箱抽水通过冷凝水循环管对微波发生器的散热器进行降温。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述固液分离器为罐体结构，其内设有中心筒和搅拌设备；所述搅拌设备设置在中心筒内；中心筒和外筒之间设有过滤填料层，外筒的内壁设有围堰，其清水出水口开设在围堰区；微波反应罐与固液分离器的进水连接至中心筒。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，微波水处理设备和固液分离器之间设有缓冲池。

技术总结本发明涉及一种微波催化氧化水处理方法及处理装置，属于污水处理技术领域，本发明的处理装置包括混合槽、氧化槽、固液分离器、微波反应罐、罩设在微波反应罐外的金属外壳和微波发生设备。微波反应罐内设搅拌设备；真空泵为微波反应罐提供真空，微波发生设备为废水反应提供稳定、均匀的微波场；使污水在微波、真空条件下催化氧化反应，本发明可缩短催化氧化反应时间、降低催化氧化反应温度，极大地提高了微波处理污水的效率，且处理温度只需要控制在30~40℃即可，解决了催化剂需要在高温下才能发挥较好催化效果的技术问题。技术研发人员：李梦田,许海生,姜维,齐宏丽,杨晓露,黄公受保护的技术使用者：云南智德环保科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18