催化剂氧化水处理工艺

Scale
Date 08.
Re f , D w g
탈 취 탑 (산 + 알 칼 리 세 정 )
N/S D wg , N
DG 1 -
D e sig 'b y C he c k'b y C he c k'b y Ap p r o 'b y
D o n g
G u
E n . T e c h . c o
08. k mj
4
5. 催化氧化水的氧化成分生成原理 1) 化学说明
NaOCl → Na+ ＋ OCl- (自然状态) H+ ＋ OCl- → HOCl Na+ + OH- → NaOH (与催化剂接触后状态)
HOCl → HCl ＋ 〔O〕 (与催化剂接触后状态), 初生态氧
2) 物理说明
a) 电子从催化剂表面被激发到导带（水溶液）
b) 在催化剂表面形成失去电子后的空穴 (hall) c) 在导带中为了维持电子平衡，H2O被氧化生成氢氧自由基 d) 被激发到导带的电子的能量将氧还原成超氧自由基
3）废水处理方法: 将催化氧化水投加到集水池后曝气
※ 初生态氧(〔O〕), 氢氧自由基 (OH•) 和超氧自由基(O2•) 将污水中的有机物分解成二氧化碳、 水或低浓度的HCl等无害的化合物。 5
알 칼 리 세 정 시 설 30 0 CMM
정 량펌 프 150 cc *2 (1대 예비 ) 황 산탱 크 10 00L 가 성소 다 탱크 1 000 L
정 량 펌프 1 50c c *2 (1 대예 비)
탈취탑( 산+알칼리세정) : 산+알칼리 세정시설 300 CMM *1SET
삼 득 산 업 (주 )
去除N-Hex、 色度和恶臭
2
2. 催化氧化水 : 制备方法和废水处理的机理
1. 定义: 含有能够氧化分解污水中有机物的成分的溶液 2. 制备方法: NaOCl水溶液与催化剂接触，生成具有强氧化能力的物质
※ 催化剂与污水中的污染物不进行直接接触，因此对催化剂不产生毒性。
催化剂塔
催化氧化水 氢氧自由基 初生态氧 超氧自由基 O2 • 次氯酸 次氯酸根 水合电子
NaOCl 12% 4.5 ㎥ (90万韩元)
纯氧费用 电费
过氧化氢费用 铁盐费用 污泥处理费用
7. 养殖废水处理设施改善的必要性
1. 政策方面 : 2012年1月1日开始全面禁止养殖废水排放到海洋 + 有必要开发原向海洋排放的养殖废水进行有效处理的技术方案 2. 经济方面 : 禁止向海洋排放后，目前处理费用(43000韩元/吨)会上升，通过 开发新技术，降低运行费用。 3. 行政方面 : 满足环境保护法规定的排放标准，减少向政府缴纳的罚款。 4. 社会方面 : 避免因产生恶臭而引起的居民的投诉 5. 卫生方面 : 通过养殖场的清洁化管理，减少养殖动物的疾病发生率，以此提 高生产率。
有机物分解成小分子有机物，利于后续生物处理中 微生物的摄取。
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5. 催化氧化水的除臭原理
1) 恶臭种类 (12种复合恶臭)
性质 酸性 碱性 中性 种类 硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲硫醚 氨、胺类 乙醛、 醛
2) 氨 (NH3) 有机氮 R-N ⇒ 氨氮 NH3 ⇒ 亚硝态氮 NO2- ⇒ 硝态氮 NO323) 甲硫醇 (CH3SH)
利用催化氧化水的污水处理及除臭 工 艺
2010年
1
1. 污水处理系统的组成和作用
自来水、工业用水 中水（回用水）
催化氧化水 原水 O • OH• 处理水
用 水
低浓度NaOCl (1~100ppm)
有机物的氧化分解
有机物去除率约 40% 提高可生化性
催化剂塔 ( 填充催化剂)
原集水池 (催化氧化反应池)
CODmn (ppm) 35000 15000 8500 750 80 100 150
BOD (ppm) 35000 21000 9500 2,500 80 100 150
SS (ppm) 30000 17000 1150 80 80 100 150
T-N (ppm) 15000 8000 2500 980 200 200 850
T-P (ppm) 1500 450 320 30 20 20 200
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12. 利用催化氧化水处理高浓度盐分海产品加工废水
(牡蛎加工厂 : 巨济市永丰水产)
+
☞
牡蛎肉洗涤水
牡蛎剥壳台清扫水(海水）
高盐分废水
污水处理厂全景
原水
投加催化氧化水
原水->催化处理->排放 16
13.利用催化氧化水处理泔水滤液 (釜山市三德产业) (含2%~3%盐分废水)
NaOCl 水溶液
催 化 剂
1~100 ppm
3
3. 氢氧自由基 (羟基, Hydroxyl radical)的作用
1. 非常强的氧化能力(=杀菌、消毒、除臭、分解能力) : F 》OH•》O3》Cl2 非常强的氧化能力 1) 杀菌能力为臭氧的2000倍，紫外线的180倍 2) 正在参与韩国国家级污水和大气净化方面的国策研究事业 (KAIST等) 3) 通过化学方法，将难降解物质等所有污染源转换成二氧化碳和水 2. 对人体无害的天然物质 (氟、臭氧、氯气:对人体有危害，具有毒性) 3. 应用领域: 饮用水、养殖饮用水、除臭溶液、污水处理、洗浴水 (防止对皮 应用领域 肤产生过敏反应) 4. 氢氧自由基制备的难度大 1) 制备氢氧自由基需消耗大量能源: 催化剂的必要性开始显现 2) 催化剂(酶)可以改变反应机理，在低能耗（温度）下也能快速生成氢氧 自由基，但自身不发生化学变化。
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案例) 大邱秀昌纤维印染废水处理 (催化剂处理+化学处理)
难分解性TPA的去除
TPA UV-Spectrum
催化剂塔
4 3.5 3 2.5
원폐수原水 촉매처리(200ppm) 催化处理水
（催化氧化水200ppm)
TPA Peak (UV 230nm)
多种类进水
排放水
2 1.5 1 0.5 0 200 212 224 236 248 260 272 284 296 308 320 332 344
?900
?7 00
900
80 A
8 0A
80A
80 A
6900
6000
100 A
100 A
pH
pH
살수 펌 프 1.5 CMM *15 HP*2 (1대 예비 ) 송풍 기 : 30 0C MM*35 0m mAq *40H P
살 수펌 프 1. 5C MM *1 5HP*2 (1대 예비 )
산 세 정 시 설 3 0 0 CMM
污泥回流 内回流 化学沉淀池
滚筒筛 脱 水 泥 饼
化学反应池 催化氧化 反应池 脱水 滤液 沉 淀 污 泥 厌氧池 曝气池
生物沉 淀池
集水池
剩余污泥
搅拌混合
锯 末
脱水泥饼 S/F 40 ㎥/d 砂滤 浓缩池 脱水机 消毒池 微滤
M/F
处理水 排放
堆肥池
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11. 利用催化氧化水处理养殖废水的效果
项目 原水 滚筒筛 一次催化氧化+沉淀 二次催化氧化+化学沉淀 三次催化氧化+生物沉淀 最终排放水 (保证水质) 排放标准
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负责环境部 G-7课题技术公关项目 : 开发利用催化氧化水处理印染废水 的新工艺 1) 大邱飞山印染工业园期待的效果（采用催化氧化水工艺进行改造时） - 污水产生量：100000吨/日 - 药剂费用节省：120亿韩元/年 - 脱水污泥量减少附带的电费和泥饼处置费用：40亿韩元/年 - 人工费用节省：30亿韩元/年 2) 目前尚未得到实施的原因 + 技术开发完毕，但200亿韩元的投资还没有具体落实。
T-N(ppm) 5000 3100 540 250 80
T-P(ppm) 900 260 140 120 5
一级催化处理后 上清液 二级催化处理 气浮 改造工程 改造前处理水
500
2500
100
110
1
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14. 泔水处理厂除臭塔 (釜山市三德产业) (酸性恶臭物质+中性恶臭物质）
?12 00
6500
08.
08.
08 .
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案例) 三德产业除臭塔设备工程
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15. 利用催化氧化水处理印染废水
1. 处理工艺 : 催化氧化水投加到集水池，撤掉原化学处理单元，而直接进行 生物处理。
原水
催 化 剂
原集水池
催化氧化水
原生化池
排放水
NaOCl 工业用水
2. 优势 : 降低运行费用70%以上 1) 化学药剂费 : 原处理费用的10% 以下 (NaOCl) 2) 化学污泥 : 不产生化学污泥 3) 生化处理剩余污泥量 : 原发生量的60%以下 4) 对有机物和色度的去除率明显优于原化学处理+生物处理工艺。
析出的 TPA
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16. 利用催化氧化水将印染废水的排放水处理成工业回用水 (中国青岛)
其他工厂污水
补充水 1000m3/d 5元/m3 工业用水费用
污水 3000m3/d
污水处理 (生物处理) 3000m3/d
1000m3/d
+
华金苑污水
CH3SH + 3〔O〕 → CH3SO3H (甲基磺酸,可溶于水，无臭) 7
4) 硫化氢 (H2S) H2S + 4〔O〕→ H2SO4
(硫酸, 可溶于水，无臭)
5) 甲硫醚(CH3SCH3) CH3SCH3 ＋ 〔O〕 → (CH3)2SO (二甲基砜) (CH3)2SO ＋ 2〔O〕→ (CH3)2SO3 (硫酸甲脂，溶于水，无臭) 6) 二甲硫醚 (CH3)2S2 (CH3)2S2 ＋ H2O → CH3SH (甲硫醇) ＋ CH3SOH (甲基次磺酸,可溶于水，无臭) CH3SH ＋ 3〔O〕 → CH3SO3H (甲基磺酸,可溶于水，无臭) 7) 乙醛 (CH3CHO) CH3CHO ＋ 〔O〕 → CH3COOH
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8. 催化氧化水工艺在养殖场中的应用
1. 养殖场饮用水 : 催化氧化水的氢氧自由基可以作为养殖场的饮用水 (对动物和人体无害) 2. 养殖场圈舍的除臭 : 在圈舍顶棚安装催化氧化水喷水装置，通过氢氧自由 基除臭 3. 圈舍清扫水 : 利用催化氧化水对圈舍进行定期的清理，除臭的同时预防疾 病的发生。 4. 养殖废水处理 : 利用催化氧化水处理养殖废水，分解废水中的有机物，同时 进行除臭。
(醋酸，可溶与水，无臭)
8
6. 催化氧化水工艺和其他氧化工艺（AOP）对比 催化氧化水工艺和其他氧化工艺（
催化氧化水 污泥发生量 全无 全无 OH•对人体无害
臭氧氧化 全无 残留的臭氧等对 人体有害 纯氧 30㎥ SUS316 高压储罐 防火设备
Fenton氧化 多量 残留的过氧化氢 和铁盐等对人体 有害 过氧化水 30㎥ SUS316 防火设备
4. 氢氧自由基 (羟基, Hydroxyl radical)的氧化分解图示
通过催化氧化水中的超氧自由基[O]实现氧化分解的前处理过程
C---C---C---C---C---C---C
长链有机物分子
CO2
CO2
C
CO
CO2
分解成短链有机物分子
CO2
CO
微生物
C-O2
C-O
微生物
分解成短链分子，提高后续的化学 絮凝处理效果。
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Hale Waihona Puke Baidu
9. 养殖废水处理中存在的问题
1. 含盐量高 : 养殖废水中含盐约1%，因此在生物处理中对微生物的活性具有抑 制作用。 ☞ 通过催化氧化水中的氢氧自由基将高浓度的氯离子转换成低浓度的HCl， 降低污水中氯离子浓度，提高生物处理效率。
2. 含有难降解有机物 : 养殖废水中使废水呈黑色的物质是形成恶臭的同时较难 生物分解的物质。 ☞ 利用氢氧自由基将难降解物质的碳链打断，形成易于生物处理的小分子。
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三德产业污水处理工程个单元处理效率 : 无生物处理
工程单元 废水
沉淀（固液分离）
CODmn(ppm) 85000 45000 9000 2500 300
BOD(ppm) 110000 62000 18000 6000 1700
SS(ppm) 115000 65000 1200 900 70 只增加催化剂塔
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10. 利用催化氧化水的养殖废水处理工艺流程图
养殖废水
固相
废弃物
堆肥
排放
滚筒筛
堆肥池
排放水池
一级催化氧化池
脱水滤液
脱水机
消毒池
沉淀池
沉淀物
污泥浓缩池
沉淀物 脱水滤液
生物沉淀池
一级催化氧化池
板块框压滤机
沉淀物
A2O 生物处理
化学处理
化学沉淀池
三级催化氧化池
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圈 舍
催化氧化水
硫酸铝
NaOH
PAM
湿式催化氧化 多量 残留的臭氧等对 人体有害 粉碎催化剂储罐 臭氧设备 浆液分离设备 浆液循环设备 催化剂磨损(缩 短催化剂寿命) 纯氧费 电费 污泥处理费
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二次污染物质 氧化剂储罐 (按500吨/日处 理量，10日使用 量计算) 月运行费用 (药剂+电费+污 泥处理费)
NaOCl 12% 5㎥ PE