一種紫外光耦合觸媒臭氧分解煉化廠反滲透水的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境工程煉化廢水處理技術領域，尤其涉及一種紫外光耦合觸媒臭氧分解煉化廠反滲透水的方法。具體而言是一種紫外光耦合觸媒強化高壓臭氧分解煉化廠反滲透濃水的方法
【背景技術】
[0002]國內(nèi)煉化企業(yè)為了節(jié)能減排，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益，通常采用以超濾(UF)和反滲透(RO)為主的雙膜工藝對生化出水進行深度處理。在回用優(yōu)質(zhì)反滲透產(chǎn)水的同時，還產(chǎn)生了占總水量約25%的反滲透濃水。通常，濃水中COD在130?250mg/L、石油類在8?13mg/L、TDS在5?llg/L、B/C小于0.1，這種高含鹽、難生化的廢水處理難度極大。因此在煉化企業(yè)中，反滲透濃水的處理是生化出水深度處理與回用能否實施的關鍵，也是制約雙膜工藝推廣的瓶頸。
[0003]針對煉化廠反滲透濃水，常規(guī)的物理化學方法有著對污染物去除效果不佳、操作繁瑣、處理成本昂貴等一些不足。比如:Fenton氧化法性能較好，但受pH影響較大，同時要產(chǎn)生大量鐵泥，這種固體廢棄物處理與處置困難；濕式氧化法操作條件苛刻，帶有一定的安全風險，而且處理成本偏高；蒸發(fā)濃縮法只是污染物與水分離，并沒有實現(xiàn)污染物的真正去除，而且產(chǎn)生的殘渣要填埋或焚燒，處理成本高；活性碳吸附法的材料吸附容量有限，活性炭吸附飽和后再生困難，處理成本高。因此，迫切需要開發(fā)一種煉化廠反滲透濃水的處理方法，解決雙膜工藝在煉化廠生化出水深度處理與回用中的瓶頸問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是:克服現(xiàn)有技術對污染物去除效果不佳、操作繁瑣、處理成本高等諸多不足，提供一種方法能夠高效的，低成本的分解煉化廠反滲透濃水，使分解后出水達到排放要求。
[0005]采用紫外光耦合觸媒兩階段強化高壓臭氧與濃水中污染物的氧化分解反應，使臭氧易于分解為高活性的羥基自由基，同時降低羥基自由基與污染物反應的活化能。紫外光強化反應區(qū)可看作高壓臭氧對污染物的預氧化分解，用于長鏈脂肪族大分子和稠環(huán)芳香族大分子化學鍵的活化，使大分子發(fā)生初級的開環(huán)、斷鏈；然后通過觸媒強化反應區(qū)的主氧化分解反應，使活化后發(fā)生初級開環(huán)、斷鏈的分子進行深度開環(huán)、斷鏈，氧化分解后最終另煉化廠反滲透濃水達到排放要求。
[0006]紫外光能夠強化高壓臭氧與長鏈脂肪族大分子和稠環(huán)芳香族大分子的氧化分解反應，是因為不僅臭氧會對紫外光有強烈吸收(即臭氧紫外吸收檢測法的原理)，而且長鏈脂肪族大分子和稠環(huán)芳香族大分子中的不飽和鍵對紫外光也有強烈吸收(濃水進行紫外光掃描，可見明顯吸收峰)，可認為是紫外光能夠活化整個反應體系，從而起到強化作用。
[0007]本發(fā)明為一種紫外光耦合觸媒臭氧分解煉化廠反滲透水的方法，其特征在于:
[0008]針對煉化廠反滲透濃水，所用氧化劑臭氧是高壓狀態(tài)；所用強化措施是紫外光耦合觸媒由下向上依次設置于一體化反應罐內(nèi)；所用流體操作模式為氣液并流向上在反應罐內(nèi)流動，灌頂流出物流經(jīng)背壓閥后靠氣液分離器實現(xiàn)氣水分離；
[0009]包括如下工藝過程:煉化廠反滲透濃水經(jīng)過調(diào)節(jié)罐I均質(zhì)均量后，由水泵4泵入反應罐5的底部，濃水在反應罐內(nèi)與臭氧壓縮機3制備的高壓臭氧并流向上流動，依次通過紫外光強化反應區(qū)6和觸媒強化反應區(qū)7，反應罐頂流出的氣水混合物流經(jīng)背壓閥8后，在氣液分離器9內(nèi)實現(xiàn)氣水分離，分離后出水流入清水罐11儲存，尾氣由氣體凈化器10凈化后排放。
[0010]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其特征在于:所述所用強化措施是紫外光耦合觸媒由下向上依次設置于一體化反應罐內(nèi)；是指強化措施不是單一的紫外光或者觸媒，而是由紫外光和觸媒兩者耦合構成紫外光強化反應區(qū)6和觸媒強化反應區(qū)7，兩個反應區(qū)由下向上依次設置在一體化反應罐之內(nèi)；高壓臭氧和濃水并流向上在反應罐內(nèi)流動；
[0011]所用氧化劑臭氧是高壓狀態(tài)，表壓力0.2?0.9Mpa ;臭氧投加量用加入濃水中的臭氧與濃水COD的質(zhì)量比表示為0.5?1.0，濃水在氧化罐5內(nèi)的停留時間控制在20?70min ；
[0012]氧化罐5內(nèi)紫外光強化反應區(qū)6采用浸沒式紫外光源，紫外光的波長范圍是200 ?280nm ；
[0013]氧化罐5內(nèi)觸媒強化反應區(qū)7裝填固體催化劑，該催化劑是無定形氧化鋁粉與羥基氧化鐵粉的焙燒復合物。
[0014]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其特征在于:反應罐5內(nèi)系統(tǒng)壓力由背壓閥8控制；流經(jīng)背壓閥8的氣水混合物在氣液分離器9內(nèi)實現(xiàn)氣水分離。
[0015]本發(fā)明實質(zhì)性特點是:針對煉化廠反滲透濃水，所用氧化劑臭氧采用高壓臭氧；所用強化措施是紫外光耦合固體催化劑觸媒由下向上依次設置于一體化反應罐內(nèi)；所用流體操作模式為氣液并流向上在反應罐內(nèi)流動，灌頂流出物流經(jīng)背壓閥后靠氣液分離器實現(xiàn)氣水分離。
[0016]所述高壓臭氧由臭氧壓縮機制備，制備方法詳見本公司中國海洋石油總公司專利【CN 103864198 A】。在臭氧壓縮機中，靠液態(tài)水來壓縮常壓臭氧。工藝過程是:用真空泵將臭氧壓縮機的壓縮罐抽真空，然后將常壓臭氧充滿臭氧壓縮機的壓縮罐，接著用高壓水泵將液態(tài)水注入臭氧壓縮機的壓縮罐，獲得所需壓力和濃度的高壓臭氧儲存在儲氣罐中。該臭氧壓縮機工藝流程短，設備簡單不易出故障，不需要水蒸氣、吸附劑和脫附劑，只需要廉價的液態(tài)水且液態(tài)水可循環(huán)使用。制備的高壓臭氧可以達到所需的壓力和與壓力對應的濃度。
[0017]氧化罐5內(nèi)觸媒強化反應區(qū)7裝填的固體催化劑，其制備方法詳見本公司中國海洋石油總公司專利【CN 101982237 B】。該催化劑是將無定形氧化鋁粉與羥基氧化鐵粉按干重比100:1?30混合，經(jīng)滾動造粒、養(yǎng)護、烘干、焙燒等步驟制成復合催化劑成品。催化劑制備工藝簡單，適宜工業(yè)化放大。該催化劑活性組分粒徑小，分布均勻，且催化劑的比表面積和孔容較大，具有良好吸附催化活性，特別適用于煉化廠反滲透濃水中污染物的高效去除。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明紫外光耦合觸媒強化高壓臭氧分解煉化廠反滲透濃水的工藝流程示意圖。
[0019]其中，I是調(diào)節(jié)罐、2是常壓臭氧發(fā)生器、3是臭氧壓縮機、4是供水泵、5是反應罐、6是紫外光強化反應區(qū)、7是觸媒強化反應區(qū)、8是背壓閥、9是氣液分離器、10是氣體凈化器、11是儲水鍾。
【具體實施方式】
[0020]實施例一:
[0021]浙江省某煉化公司主要煉制、加工渤海灣產(chǎn)高酸重質(zhì)稠油，由此產(chǎn)生的煉化廢水由以“二級氣浮+SBR+生物接觸氧化+沉淀+超濾+反滲透”為主的組合工藝處理，會產(chǎn)生大量的反滲透濃水。該濃水具有含鹽量高、污染物成分復雜多變、難生物降解等特點，靠傳統(tǒng)的處理工藝很難使最終出水達到排放要求。針對該煉化公司反滲透濃水中污染物成分復雜多變的特點，采用了紫外光耦合觸媒強化高壓臭氧分解反滲透濃水工藝，進出水的水質(zhì)指標如下:
[0022]1、進水中COD為150mg/L，石油類濃度為9mg/L，進水臭氧投加量為0.55，進水在反應罐內(nèi)的停留時間為22min。處理后出水中COD為39mg/L，石油類濃度為0.9mg/L。出水水質(zhì)滿足達標排放的要求。
[0023]2、進水中COD為190mg/L，石油類濃度為10mg/L，進水臭氧投加量為0.72，進水在反應罐內(nèi)的停留時間為37min。處理后出水中COD為48mg/L，石油類濃度為1.lmg/L。出水水質(zhì)滿足達標排放的要求。
[0024]3、進水中COD為240mg/L，石油類濃度為llmg/L，進水臭氧投加量為0.89，進水在反應罐內(nèi)的停留時間為65min。處理后出水中COD為46mg/L，石油類濃度為1.0mg/L。出水水質(zhì)滿足達標排放的要求。
【主權項】
1.一種紫外光耦合觸媒臭氧分解煉化廠反滲透水的方法，其特征在于: 針對煉化廠反滲透濃水，所用氧化劑臭氧是高壓狀態(tài)；所用強化措施是紫外光耦合觸媒由下向上依次設置于一體化反應罐內(nèi)；所用流體操作模式為氣液并流向上在反應罐內(nèi)流動，灌頂流出物流經(jīng)背壓閥后靠氣液分離器實現(xiàn)氣水分離； 包括如下工藝過程:煉化廠反滲透濃水經(jīng)過調(diào)節(jié)罐(I)均質(zhì)均量后，由水泵(4)泵入反應罐(5)的底部，濃水在反應罐內(nèi)與臭氧壓縮機(3)制備的高壓臭氧并流向上流動，依次通過紫外光強化反應區(qū)(6)和觸媒強化反應區(qū)(7)，反應罐頂流出的氣水混合物流經(jīng)背壓閥(8)后，在氣液分離器(9)內(nèi)實現(xiàn)氣水分離，分離后出水流入清水罐(11)儲存，尾氣由氣體凈化器(10)凈化后排放。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:所述所用強化措施是紫外光耦合觸媒由下向上依次設置于一體化反應罐內(nèi)；是指強化措施不是單一的紫外光或者觸媒，而是由紫外光和觸媒兩者耦合構成紫外光強化反應區(qū)(6)和觸媒強化反應區(qū)(7)，兩個反應區(qū)由下向上依次設置在一體化反應罐之內(nèi)；高壓臭氧和濃水并流向上在反應罐內(nèi)流動； 所用氧化劑臭氧是高壓狀態(tài)，表壓力0.2?0.9Mpa ;臭氧投加量用加入濃水中的臭氧與濃水COD的質(zhì)量比表示為0.5?1.0，濃水在氧化罐(5)內(nèi)的停留時間控制在20?70min ； 氧化罐(5)內(nèi)紫外光強化反應區(qū)(6)采用浸沒式紫外光源，紫外光的波長范圍是200 ?280nm ； 氧化罐(5)內(nèi)觸媒強化反應區(qū)(7)裝填固體催化劑，該催化劑是無定形氧化鋁粉與羥基氧化鐵粉的焙燒復合物。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:反應罐(5)內(nèi)系統(tǒng)壓力由背壓閥(8)控制；流經(jīng)背壓閥(8)的氣水混合物在氣液分離器(9)內(nèi)實現(xiàn)氣水分離。
【專利摘要】本發(fā)明為一種紫外光耦合觸媒臭氧分解煉化廠反滲透水的方法。特征在于：所用氧化劑是高壓臭氧；強化措施是紫外光耦合觸媒由下向上依次設置于一體化反應罐內(nèi)；所用流體操作為氣液并流向上在反應罐內(nèi)流動，灌頂流出物流經(jīng)背壓閥后靠氣液分離器實現(xiàn)氣水分離。工藝過程包括：煉化廠反滲透濃水經(jīng)過調(diào)節(jié)罐(1)均質(zhì)均量后，由水泵(4)泵入反應罐(5)的底部，濃水在反應罐內(nèi)與臭氧壓縮機(3)制備的高壓臭氧并流向上流動，依次通過紫外光強化反應區(qū)(6)和觸媒強化反應區(qū)(7)，反應罐頂流出的氣水混合物流經(jīng)背壓閥(8)后，在氣液分離器(9)內(nèi)實現(xiàn)氣水分離，分離后出水流入清水罐(11)儲存，尾氣由氣體凈化器(10)凈化后排放。
【IPC分類】C02F1-78, C02F1-32
【公開號】CN104692517
【申請?zhí)枴緾N201510101137
【發(fā)明人】李立峰, 于海斌, 孫彥民, 張艷芳, 滕厚開, 鄭書忠
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油天津化工研究設計院, 中海油能源發(fā)展股份有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月6日