組合式催化氧化裝置說明
一、 前言
化工廢水、印染廢水、印刷油墨廢水、噴漆噴油廢水、電鍍廢水治理工藝到現在已有很多成熟的工藝了，在廢水治理中為中國環保作出了很大的貢獻。常規工藝是化學混凝沉淀、氣浮和生化處理工藝，但廢水中各種成分的污染物都有，廢水有機物濃度高，鹽類含量高，有的成分對微生物有毒害作用，生化處理效果不是很理想。且很多有機物是溶于水中，用物理方法如沉淀、氣浮工藝處理效果也不佳。單純加強氧化劑進行化學氧化，處理效果也不好，如果用濕式氧化裝置來處理，一是投資大，二是運行條件苛刻，日常運行比較困難。用二氧氯氧化，需要用氯酸鈉和鹽酸類的化學藥品現場制作，藥劑成本高，還有就是因藥劑的加入zui終生成氯化鈉之類的鹽類，如果是用于生化預處理造成鹽含量的增加而影響后面的生化處理效果。用臭氧氧化具有氧化效果好，氧化速度快的特點，但臭氧發生器的設備投次大，電耗高，產出一公斤臭氧能耗達16-20KW，造成投資和運行成本偏高。
針對這種狀況，我公司組織一了批*從事廢水治理的專家、技術員，經多年的攻關研究，開發出了一套常溫常壓催化氧化的廢水治理設備，專門對高濃度，難生化的工業污水進行處理。
二、 技術原理
我公司新開發組合式催化氧化裝置是利用H2O2/UV/TiO2系統，即雙氧水在紫外光的照射下產生羥基自由基（°OH）及TiO2在紫外線照下產生價帶空穴（h+）和導帶電子(e-)。其中價帶空穴是一種強氧化劑，而導帶電子上是一種強還原劑。因此大多數有機物和無機物都能被光生載流子直接或間接地氧化或還原。在水溶液中的光催化反應，在失去電子的TiO2表面，主要是水分子、OH和有機物本身均可充當光生空穴的俘獲劑，從而形成氧化能力*的°OH。同時表面的高活性的光生電子具有很強的還原能力，可以還原去除水中的金屬離子。反應式如下：
H2O2+UV——2°OH
TiO2+ UV→h++ e-
h++ e-→熱量
H2O→H++OH-
h++ OH-→°OH
h++ H2O→°OH + H+
e-+O2→O2-
O2-+ H+→HO2-
HO2-→H2O2+O2
H2O2+ O2-→°OH +OH-+ O2
Mn++ne-→M0
°OH是一種級強的化學氧化劑，它的氧化電位要比普通氧化劑如臭氧、氯氣和過氧化氫等高得多。各氧化電位例表如下：
氧化劑 | °OH | O3 | H2O2 | HClO | CL2 |
氧化電位 | 2.80 | 2.07 | 1.77 | 1.63 | 1.36 |
且羥基自由基反應速很快,比常規氧化劑反應速度快得多,是常規反應速度系數的106倍以上,其氧化反應沒有選擇性,對廢水中的各類有機物如表面活性劑、油脂、氰化物及其它對重金屬有絡合性的有機物都能進行氧化反應。該系統能實現有機污染物的*礦化，zui后有機物被氧化成二氧化碳和水，因廢水中的成分復雜，各組分與°OH反應的中間過程也很難用簡單的方程式來描述清楚，其反應機理世界各國還在不斷研究中。
組合式催化氧化裝置的關鍵裝置是一個管式催化氧化單元。管徑采用Ø200（根據情況可大可小）的不銹鋼管或PVC管，管內壁涂有光催化功能的*涂層，這種裝置單位體積表面種大，一立方體積液體管內表面積達20平方，與太陽能裝置比，占地面積大縮小。管內沿管徑軸向安裝紫外燈管。廢水進入管中時，通過管道推流混合，這樣省去了的混合攪拌裝置，節省能耗。廢水在管內流動時，與管內壁的*涂層接觸，在其表面發生光催化氧化反應，同時雙氧水在紫外光作用下也產生各種氧化反應，zui終達到去除污染物的目的。這樣可以充分利用容器的空間和表面，光能也能得到充分利用。達到同樣處理效果的條件下，可以減少雙氧水投加量和反應時間。根據廢水水質和水量來確定紫外光照射強度及反應時間，濃度低反應時間短，加藥量也少，所需的紫外光能也少，濃度越高，單位能耗和加藥量及反應時間都相應增加。根據反應時間、紫外燈功率、光催化表面積來確定管式催化氧化單元數量和排列方式。可多個單元串連為一組，然后多組并聯，組裝方式靈活方便，便于維修保養。根據處理量的大小，管式催化氧化單元規格也可以做相應調整。*涂層采用耐紫外線*的氟碳漆，氟碳漆是一種雙組分溶劑型裝飾涂料，采用優質的氟碳樹脂、顏填料、助劑、固化劑組成，具有優良的耐化學品性（耐酸、堿、溶劑等）、附著力等特性，為室內外墻壁及鋼結構表面提的保護及裝飾作用，屬*的耐候性涂料。使用壽命高出常規涂料的數倍以上,因此被譽為"涂料王"。 抗紫外線性能特強，能*保持原有色澤；優異的耐候性，能*地防止外殼結構的碳化；優異的防污染能力；優異的耐腐蝕性能，適合特殊惡劣環境。保保催氧氧化單元不受紫外線損害。
三、 設備優點
1、設備適用范圍廣：即可適用于新建廢水處理的配套設備，也可適用于現在廢水處理設備的改造。可放于廢水治理工藝的前端，根據實際情況也可用于廢水治理后面（主要是去除COD）。還可適用于高濃度難降解廢水的生物預處理，改善廢水可生化性。特別適用于小型工業廢水有機物的一次性治理。
2、紫外燈裝置采用一體化浸沒式，可從管兩端安裝和拆卸，清洗更換方便，因廢水PH調節在弱酸性，金屬離子不會發生沉積，有機物被*氧化，催化氧化裝置內不會發生結垢和有機物粘附現象，無需經常清洗。這樣處理工藝簡單，操作管理方便。且進水前裝有前置永磁防垢除垢器，利用永磁（銣、鐵、硼），當水通過磁場時，水分子在磁場的作用下，產生扭曲、變形、反轉、震動、使其分子加強從而使原來的水中締合形成的各種鏈狀、團狀的大分子（H2O）N，解離成單個雙分子 （H2O）2，使水的活性增加，改變了水的物理結構 通過磁場對溶液中的離子產生作用，使水中鈣、鎂鹽類結垢物的針狀結晶改變成顆粒狀結晶體，使它們不能交織在一起成為堅硬的水垢附著在器壁或管壁上。而成為微小的顆粒沉淀于底部，隨排污排出，從而達到防水垢的作用；對原有的老水垢也可通過已處理水的作用，使之逐漸剝蝕、軟化、松動、龜裂、直到脫落，達到除垢目的。防止廢水中的鹽類在紫外燈套管表面結垢。
3、該設備在常溫常壓下運行，控制簡單方便，維護少，可實現全自動控制。
4、反應zui終產物是二氧化碳、水、氮氣及其它無害氧化物，不產生二次污染，特別適用于污水回用的預處理工藝，保證污水回用進水水質，防止有機物對RO膜造成污堵。
5、催化表面積大，一立方水的平均催化面積達20平方米，催化效率高；紫外光能利用充分，大大降低單位處理能耗。運行成本較原有工藝要低，藥劑用量比原有工藝要少，處理效果比原有工藝好，同時減少廢水中可溶性固體的增加。
四、 部分試驗數據
經我公司實驗室小試試驗,取其典型數據例表如下
序號 | 廢水名稱 | 原水濃度(mg/l) | 處理后 (mg/l) | 去除率 | 反應時間 |
1 | 印染廢水脫色 | 800倍色度（紅色） | <20倍 | 91.0% | 0.2h |
2 | 鍍銀含氰廢水 | CN- =52.00 | 0. 20 | 99.9% | 0.5h |
3 | 排放口廢水 | CODCr =156.80 | 59.10 | 62% | 0.5h |
4 | 洗滌廢水 | CODCr =488.20 | 46.6 | 90.5% | 1.0h |
5 | 電鍍綜合廢水 | CODCr =268.20 | 76.6 | 71.4% | 1.0h |
6 | 印刷油墨廢水 | CODCr =668.0 | 73.1 | 89.0% | 1.5h |
7 | 噴漆噴油廢水 | CODCr =4568.0 | 352.3 | 92.3% | 6.0h |
五、 廢水治理工藝說明：
車間廢水經收集后用耐腐蝕泵提升，打入前置過濾器，濾除大顆粒懸浮物和砂粒，防止其在管式催化氧化裝置內沉積而影響催化效果。過濾裝置采用不銹鋼袋式過濾器，具有容污量大，維護管理方便的特點。濾渣定時清理。泵前同時用計量泵計量加入雙氧水和硫酸，用PH儀控制PH在所需要的范圍。加藥后的廢水進入管式催化氧化裝置，在其中進行催化氧化。反應到我們所需要的條件時，再進入后續的生化處理系統或直接排放。管式催化氧化單元主體由PVC管制作，內表面涂上光催化氧化劑*涂層，因*粒徑為6 nm左右，能與固體表面結合得非常好，不易脫落。容器兩端采用法蘭粘接，污蘭再與兩端蓋板用不銹鋼螺栓連接，蓋板中心軸向焊接一個與一體化防水紫外燈配套的內螺紋，每個容器內安裝兩個紫外燈固定板，一是加固紫外燈以防止擺動，另一作用是強化廢水混合。然后將一體化紫外燈裝置從兩端分別裝入容器內。一體化紫外燈裝置采用大功率紫外燈，該裝置具有防水功能，在低壓力下不會發生滲漏現象。該裝置的紫外燈和玻璃護套也能很方便的拆卸，燈管更換簡單，不需要將整個紫外燈裝置拆下，可在不停機的條件下進行更換。護套清洗也很容易，因紫外燈裝置大部分情況下在酸性強氧化性環境下工作，表面很難結垢，因此很少需要進行清洗。管式容器內壁都涂有*涂層，紫外線不能透過催化涂層，因此對容器也不會造成損害，保證設備能正常使用。根據水量和所需反應時間，確定管式催化氧化單元的數量，然后進行串聯和并聯組合，zui后形成組合式催化氧化裝置。主要工藝流程如下所示：
雙氧水→計量泵 計量泵←硫酸
↓ ↓
高濃度有機廢水→提升泵→過濾裝置→催化氧化裝置→生化反應→排放
雙氧水→計量泵 計量泵←硫酸
↓ ↓
低濃度有機廢水→提升泵→過濾裝置→催化氧化裝置→排放
六、 工藝設備選型
工藝設備主要針對水量少，處理難度大的電鍍廢水、線路板廢水中的前處理廢水、表面處理廢水、噴漆噴油廢水、化工廢水、印染廢水等，重點是去除廢水中有機物。主要設備規格如下：
序號 | 設計處理能力 | 規格 | 整機功率 | 備注 |
01 | 0.1m3/hr(1.0-2.0 m3/d) | 2500Х1000Х2000 | 1.07 | |
02 | 0.2m3/hr(2.0-4.0 m3/d) | 2500Х1500Х2000 | 1.71 | |
03 | 0.3m3/hr(3.0-6.0 m3/d) | 2500Х2000Х2000 | 2.35 | |
04 | 0.4m3/hr(4.0-8.0 m3/d) | 2500Х2500Х2000 | 3.01 | |
05 | 0.5m3/hr(5.0-10.0 m3/d) | 2500Х3000Х2000 | 3.63 | |
06 | 1.0m3/hr(10.0-20.0 m3/d) | 2500Х3000Х2500 | 5.23 | |
07 | 1.5m3/hr(15.0-30.0 m3/d) | 3500Х2500Х2500 | 6.43 | |
08 | 2.0m3/hr(20.0-4.0 m3/d) | 3500Х3000Х2500 | 6.43 | |
09 | 3.0m3/hr(30.0-60.0 m3/d) | 3500Х3500Х3500 | 10.43 | |
10 | 4.0m3/hr(40.0-80.0 m3/d) | 3500Х4000Х3500 | 10.43 | |
大水量的可根據實際情況定做.
