專利名稱：增強(qiáng)的高級(jí)氧化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及凈化方法(去污方法)，尤其是涉及包含通過普通生物降解方法不能處理的有機(jī)物質(zhì)的工業(yè)廢水的凈化。
背景技術(shù)：
在工業(yè)廢水中的大多數(shù)污染物可以通過細(xì)菌(生物)降解來處理，但對(duì)人類和環(huán)境有毒性的大量污染化學(xué)品仍然污染水、氣和土壤。這些化學(xué)品被稱作不可降解的，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)通過任何細(xì)菌培養(yǎng)物來分解，而必須通過一些其它分解方法來處理。在專業(yè)文獻(xiàn)中公認(rèn)的是，通過US/Fenton(超聲/芬頓)方法，可以處理和氧化化學(xué)品的凈化和降解，其中化學(xué)品是需氧的并且被認(rèn)為是水污染物。US是“超聲”的縮寫。通過添加二價(jià)金屬離子來催化US/Fenton方法的反應(yīng)，該二價(jià)金屬離子具有從一種氧化態(tài)轉(zhuǎn)換成另一種氧化態(tài)的能力，如例如可以是狗”或！7 3的鐵。電子的共振使得可以在反應(yīng)溶液中產(chǎn)生自由基。然而，US/^enton方法的一個(gè)缺點(diǎn)在于，作為金屬的鹽或氧化劑如!^eSO4和TW2加入反應(yīng)溶液中的通用金屬離子，兩者均具有相對(duì)較大尺寸的晶體形成，即，以毫米數(shù)量級(jí)。 這樣的結(jié)晶形式(晶形，crystalline formation)具有較小的表面積，因而在金屬和氧化劑之間提供較小的連接區(qū)域，從而反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)常數(shù)相對(duì)較低。另一個(gè)缺點(diǎn)在于，通用金屬離子的使用對(duì)US/i^nton方法的反應(yīng)效率具有負(fù)面影響。例如，對(duì)于常規(guī)使用的金屬離子的最大溶解性所需要的PH水平具有非常窄的范圍，其限于跨2. 7到3之間的pH水平。顯然，必須通過預(yù)處理來調(diào)節(jié)處理溶液的pH水平，其導(dǎo)致另外的購買添加劑的成本以及進(jìn)一步的勞動(dòng)力費(fèi)用。此外，低PH水平需要面臨不友好的酸。

發(fā)明內(nèi)容
因此，有益的是，提供適于凈化工業(yè)廢水的增強(qiáng)的(強(qiáng)化的)高級(jí)氧化方法 (advanced oxidation procedure)、或增強(qiáng)的Α0Ρ，其可操作用于降解通過普通生物降解方法不能處理的有機(jī)物質(zhì)。還有利的是，提供增強(qiáng)的Α0Ρ，其在相對(duì)較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)提供優(yōu)異的結(jié)果。技術(shù)問題包含通過普通生物降解方法不能處理的有機(jī)物質(zhì)的工業(yè)廢水的凈化和/或消毒仍然是一個(gè)未解決的問題。這樣的不可降解的工業(yè)廢水，其是待處理的溶液，對(duì)于環(huán)境是有毒性的、危險(xiǎn)的、并且是有害的。問題解決方案通過將增強(qiáng)的高級(jí)氧化方法、或增強(qiáng)的AOP應(yīng)用于處理溶液，提供了解決方案，上述增強(qiáng)的AOP可以是包括預(yù)處理過程、中間過程、以及后處理過程的多階段處理方法的一部分。
通過使用具有一定構(gòu)造的管式流通式超聲裝置、在所選的超聲輻射參數(shù)設(shè)置和在預(yù)定溶液循環(huán)條件下操作，增強(qiáng)的高級(jí)氧化方法AOP對(duì)處理溶液進(jìn)行處理(操作)。這意味著，處理溶液以預(yù)定的循環(huán)數(shù)(周期數(shù))強(qiáng)迫地流過具有預(yù)定尺寸的管式流通式反應(yīng)器室 (直流式反應(yīng)器室)。并聯(lián)地，超聲裝置設(shè)置有預(yù)定的成串分布(string distribution)的一組(bank)縱向的超聲換能器，其被設(shè)定在具體選擇的參數(shù)下進(jìn)行操作以產(chǎn)生所期望的空化過程(空穴作用，cavitation process)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，處理溶液暴露于超聲輻射的暴露時(shí)間和循環(huán)數(shù)、以及催化劑特性、高能載荷或功率密度、PH水平、和反應(yīng)器構(gòu)造對(duì)氧化過程的效率起到重要作用。增強(qiáng)的AOP可以被進(jìn)一步改善成螯合的納米晶體方法(chelated nanocrystal process)、或CNP。這通過將在多金屬溶液中以保持活性的配方的一種或多種催化劑加入處理溶液中來實(shí)現(xiàn)，其中上述催化劑被構(gòu)造成納米尺度螯合晶體或納米晶體。作為后過程處理的一部分，通過測(cè)量化學(xué)需氧量、或C0D、和/或總有機(jī)碳，T0C，可以增加測(cè)試用于評(píng)估經(jīng)處理廢水的質(zhì)量。這樣的測(cè)量結(jié)果已證實(shí)了要求的本發(fā)明的效力。


圖1是示出了系統(tǒng)的簡化方框圖，該系統(tǒng)基于超聲/芬頓反應(yīng)用于凈化工業(yè)廢水用于操作增強(qiáng)的Α0Ρ。圖2是圖1所示的系統(tǒng)所包括的US裝置的簡化圖。圖3是循環(huán)數(shù)和暴露時(shí)間對(duì)COD減小的影響的圖。圖4是高能載荷對(duì)COD減小的影響的圖。圖5是反應(yīng)持續(xù)時(shí)間對(duì)COD減小的影響的圖。圖6是催化劑的種類對(duì)COD減小的影響的圖。圖7是不同劑量的催化劑對(duì)COD減小的影響的圖。
具體實(shí)施例方式增強(qiáng)的高級(jí)氧化方法AOP圖1是示出了系統(tǒng)的簡化方框圖，該系統(tǒng)基于超聲/芬頓反應(yīng)用于凈化工業(yè)廢水用于操作增強(qiáng)的Α0Ρ。增強(qiáng)的AOP對(duì)一體積Vo的包含毒性有機(jī)物質(zhì)的處理溶液10操作特殊的超聲裝置和方法，以在有氧化化學(xué)品和催化劑存在的條件下降解通過普通生物降解方法不能處理的有機(jī)物質(zhì)。增強(qiáng)的AOP可以是包括一種或多種不同預(yù)處理過程、中間過程、以及后處理過程的多階段方法的一部分。例如，預(yù)處理過程可以包括除去油性物質(zhì)、懸浮在廢水的處理溶液中的固體、以及來源于通過如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的化學(xué)反應(yīng)處理的被溶解固體的懸浮固體沉降物。作為初步處理階段的另一個(gè)實(shí)例，增強(qiáng)的AOP可以施加超聲/芬頓反應(yīng)，包括對(duì)處理溶液施加單獨(dú)和組合選擇的一個(gè)或多個(gè)處理步驟。這樣的處理步驟可以包括測(cè)量化學(xué)需氧量水平、或COD水平，測(cè)量總有機(jī)碳水平、或TOC水平，調(diào)節(jié)pH水平，添加化學(xué)品40如氧化劑，以及添加催化劑50。一種或多種催化劑50可以單獨(dú)和組合選自二價(jià)金屬離子如Ti、 Fe,Mn,Mo以及Cu的二價(jià)金屬離子。這樣的初步處理階段是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。
用于增強(qiáng)的AOP處理的后處理過程可以被認(rèn)為是操作本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法，包括從處理溶液中除去金屬離子，以及測(cè)量COD、T0C、以及pH的水平。根據(jù)圖1，在控制單元60的控制下，將所選擇的化學(xué)品40和催化劑50加入處理溶液10中，其中上述控制單元控制、命令、以及管理系統(tǒng)以及增強(qiáng)的AOP和方法的操作。這意味著圖1所示的方框10到50由控制單元60控制。在圖1中，通過操作循環(huán)泵30，將處理溶液10供給超聲輻射波發(fā)生裝置20并輸送以強(qiáng)迫地流過反應(yīng)器室20R。處理溶液10的流動(dòng)通過方框箭頭示出從處理溶液的方框 10通到循環(huán)泵30的方框30，接著通到反應(yīng)器室的方框20R，從方框20R處理溶液流回到方框10。實(shí)際上，將超聲輻射施加于流過并停留在反應(yīng)器20R內(nèi)部的樣品、或部分處理溶液10。根據(jù)所選擇的功率設(shè)置，產(chǎn)生超聲輻射波，在樣品停留在反應(yīng)器20R中的時(shí)間期間， 將該輻射施加于處理溶液10。每次重復(fù)流過反應(yīng)器20R的處理溶液10的樣品暴露于輻射的時(shí)間期間，從而重復(fù)處理溶液30流過反應(yīng)器20R的每個(gè)循環(huán)。選擇超聲裝置20、或US裝置20，以具有所期望的功率水平、高能載荷或功率密度、 以及給定容積Vr的管式反應(yīng)器室20R，從而具體限定了 US裝置20的輻射功率?？刂茊卧?60預(yù)加載有對(duì)于增強(qiáng)的AOP方法的有效性能所必需的操作參數(shù)，如處理溶液10流動(dòng)的循環(huán)速率的循環(huán)數(shù)，限定暴露于超聲輻射的時(shí)間。在完成增強(qiáng)的AOP以后，施加后處理過程。為了確定現(xiàn)在處理的處理溶液10的凈化水平，可以進(jìn)行COD測(cè)試。超聲裝置US是“超聲”的縮寫。如圖2所示，US裝置20包括US發(fā)生器22、具有反應(yīng)室M的反應(yīng)器20R、以及成串分布的一組換能器26。在圖2中未示出的循環(huán)泵30迫使處理溶液10流過US反應(yīng)器20R 的管式流通式反應(yīng)器室對(duì)。管式反應(yīng)器室M具有反應(yīng)器室尺寸L，并具有帶有反應(yīng)器入口 IN的第一反應(yīng)器端，通過上述反應(yīng)器入口 IN處理溶液10進(jìn)入反應(yīng)器室并流過到具有反應(yīng)器出口 OUT的第二反應(yīng)器端，經(jīng)由反應(yīng)器出口 OUT處理溶液流出反應(yīng)器室。反應(yīng)器室M的長度L可以選擇為直線的，但可以具有任何所期望的形狀如例如為彎曲的或構(gòu)造為螺旋形的，只要在入口 IN和出口 OUT之間的流動(dòng)路徑具有長度L。管式反應(yīng)器室M的長度L可以在500到1800mm、或在700到1800mm長的范圍內(nèi)選擇，或優(yōu)選為1500mm長。反應(yīng)器室M進(jìn)一步具有垂直于反應(yīng)器室長度L的反應(yīng)器室直徑WD、或?qū)挾瘸叽?WD，該寬度尺寸可以選擇為從25到500mm范圍的寬度。其它寬度尺寸WD可以從75到250mm 的范圍，或優(yōu)選具有125mm的寬度尺寸。反應(yīng)器室M的尺寸限定了反應(yīng)器容積Vr，該反應(yīng)器容積Vr可以小于處理溶液10 的體積Vo。成串或成組的超聲換能器沈可以沿著反應(yīng)器室M的長度L鄰接地設(shè)置以引發(fā)在寬度尺寸WD方向垂直于長度L的輻射，如圖2中通過從換能器方框沈穿過到反應(yīng)器室方框?qū)Φ?個(gè)平行箭頭所示。
US發(fā)生器22驅(qū)動(dòng)超聲換能器沈以在從15kHz到50kHz范圍的選擇頻率下進(jìn)行操作。如果需要的話，頻率可以選擇為從30到45kHz的范圍，或優(yōu)選具有25kHz的值。US反應(yīng)器20R可以選擇在從0. 1到1. 5kff h/m3范圍的高能載荷下進(jìn)行操作。如果需要的話，操作的高能載荷可以在0.2到0.7kW h/m3范圍內(nèi)選擇，或優(yōu)選為在如0.3kW h/ m3的高能載荷下。在過程中，迫使處理溶液10流過反應(yīng)器室M特定數(shù)目的循環(huán)。應(yīng)當(dāng)注意到，多于一個(gè)的反應(yīng)器室M可以參與流過US過程以適應(yīng)規(guī)定的流率。采用反應(yīng)器室長度L和反應(yīng)器室容積Vr，使得整個(gè)體積Vo的處理溶液10可以流過反應(yīng)器室M預(yù)定數(shù)目的循環(huán)/小時(shí)。例如，穿過反應(yīng)器室M的容積Vr的整個(gè)體積Vo 的循環(huán)數(shù)可以在1到10個(gè)循環(huán)/小時(shí)的范圍內(nèi)選擇。然而，如果需要的話，可以選擇2到 8個(gè)循環(huán)/小時(shí)，或優(yōu)選3個(gè)循環(huán)/小時(shí)。此外，采用反應(yīng)器室M的長度L和容積Vr，使得處理溶液10的樣品暴露于US輻射以達(dá)預(yù)先選擇的持續(xù)時(shí)間期間。例如，可以選擇這樣的US輻射暴露時(shí)間期間以包括1到 15秒、或8到15秒的范圍，或優(yōu)選地，至少12秒、或12秒。為了增強(qiáng)的AOP的操作，初步處理步驟可以包括向處理溶液10中加入化學(xué)品40， 該化學(xué)品40可以是氧化劑如過氧化氫、臭氧、或過碳酸鹽。進(jìn)一步的步驟可以包括將催化劑30加入到處理溶液10中。增強(qiáng)的AOP的試驗(yàn)和結(jié)果已進(jìn)行一組試驗(yàn)A、B、以及C以證實(shí)通過增強(qiáng)的AOP所獲得的改善的性能。以下是下文描述的各種試驗(yàn)的共同部分。利用具有IkW h超聲反應(yīng)器的商用超聲裝置。用于試驗(yàn)組的超聲照射的特殊構(gòu)造和設(shè)置選擇如下。超聲裝置20選擇為IkW h裝置，在35kHz下在0. 3kff h/m3的能量載荷下進(jìn)行操作，提供有具有1米長度L、以及125mm直徑、或?qū)挾萕D的管式超聲流通式反應(yīng)器M。如此構(gòu)造反應(yīng)器室M以具有約12. 5升的容積Vr。處理的試驗(yàn)溶液10具有Vo = 50升的體積，并且包含溶解在自來水中的2000ppm 劑量的甲基叔丁基醚(MTBE)。甲基叔丁基醚是來源于燃料添加劑的污染物，并且已知會(huì)引起地下污染。
用于處理試驗(yàn)溶液的金屬催化劑是!^f2和Ti+2的組合，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道是最有效的。 所選擇的催化劑是在200ppm劑量率下的Ti02+FeS04作為對(duì)照，因?yàn)槲墨I(xiàn)推薦金屬離子催化劑的劑量為污染的COD水平的1/10。將處理的試驗(yàn)溶液的pH水平調(diào)節(jié)至約2. 8到3的水平。根據(jù)文獻(xiàn)，氧化劑選擇為30%的過氧化氫，劑量為2000ppm，以等于2000ppm的COD
讀數(shù)的水平。選擇反應(yīng)持續(xù)時(shí)間為30分鐘。試驗(yàn)A 循環(huán)數(shù)和暴露時(shí)間對(duì)COD減小的影響試驗(yàn)A包括一系列四個(gè)單獨(dú)的試驗(yàn)，進(jìn)行這些試驗(yàn)以確定處理的試驗(yàn)溶液10的最佳循環(huán)數(shù)、以及暴露時(shí)間，從而獲得最好的COD減小效率。試驗(yàn)A的設(shè)置包括
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循環(huán)數(shù)/小時(shí)3、5、7以及10個(gè)循環(huán)/h，暴露于US輻射的時(shí)間/循環(huán)12、10. 6、7. 4、以及5. 2秒。反應(yīng)持續(xù)時(shí)間30分鐘/處理在處理的試驗(yàn)溶液10的后處理以后獲得的COD讀數(shù)結(jié)果列在表1中并示出在圖 3中。
試驗(yàn)A循環(huán)/h.暴露時(shí)間/循環(huán)COD減?。?[秒、]0未經(jīng)凈水(原水)0131242.742510.632.52377.414.934105.210.00表 1在試驗(yàn)A中幾乎43%的最有效的COD減小在每小時(shí)流過超聲反應(yīng)器室M的三個(gè)循環(huán)數(shù)時(shí)獲得，其中暴露于超聲輻射的時(shí)間為12秒。試驗(yàn)B 高能載荷或功率密度對(duì)COD減小的影響試驗(yàn)B包括一系列四個(gè)單獨(dú)的試驗(yàn)，進(jìn)行這些試驗(yàn)以確定最佳高能載荷強(qiáng)度對(duì)處理的試驗(yàn)溶液10的影響，以獲得最好的COD減小效率。試驗(yàn)B的設(shè)置包括循環(huán)數(shù)/h:3。暴露于US輻射的時(shí)間/循環(huán)12秒。反應(yīng)持續(xù)時(shí)間30分鐘/處理。在處理的試驗(yàn)溶液的后處理以后獲得的COD讀數(shù)結(jié)果列在表2中并示出在圖4 中。
試驗(yàn)B高能載荷COD讀數(shù)COD減?。?[kW h/m3][ppm]對(duì)照02106010.310804620.5123038.530.711804141.0180010表2在試驗(yàn)B中最有效的COD減小，即46%，在0. 2到0. 3kff h/m3之間的高能載荷密度下獲得。這包括每小時(shí)流過超聲反應(yīng)器室M的三個(gè)循環(huán)數(shù)，其中暴露于超聲輻射的時(shí)間為12秒。試驗(yàn)C 反應(yīng)持續(xù)時(shí)間對(duì)COD減小的影響試驗(yàn)C包括一系列五個(gè)單獨(dú)的試驗(yàn)，進(jìn)行這些試驗(yàn)以確定最佳反應(yīng)持續(xù)時(shí)間、以及反應(yīng)持續(xù)時(shí)間對(duì)處理的試驗(yàn)溶液10的影響，以獲得最好的COD減小效率。試驗(yàn)C的設(shè)置包括
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循環(huán)數(shù)/h:3暴露于US輻射的時(shí)間/循環(huán)12秒反應(yīng)持續(xù)時(shí)間30、60、90、120以及150分鐘/處理在處理的試驗(yàn)溶液的后處理以后獲得的COD讀數(shù)結(jié)果列在表3中并示出在圖5中。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)的高級(jí)氧化方法、或增強(qiáng)的Α0Ρ，適于凈化通過普通生物降解方法不能處理的工業(yè)廢水，處理溶液(10)的所述增強(qiáng)的AOP包括施加選擇為超聲/芬頓反應(yīng)的預(yù)處理過程或中間過程，包括對(duì)所述處理溶液單獨(dú)和組合進(jìn)行選自以下組中的至少一個(gè)步驟包括測(cè)量COD水平、測(cè)量TOC水平、調(diào)節(jié)pH水平、添加氧化劑、以及添加催化劑，所述催化劑單獨(dú)和組合選自包括Ti、Fe、Mg、Mo、以及Cu的二價(jià)金屬離子的組，以及操作產(chǎn)生超聲輻射波的流通式超聲裝置(20)，用于對(duì)所述處理溶液施加空化過程，所述增強(qiáng)的AOP的特征在于包括以下步驟迫使處理溶液流過所述超聲裝置00)的至少一個(gè)流通式管式反應(yīng)器室(M)，所述至少一個(gè)反應(yīng)器室包括所述反應(yīng)器室04)具有長度尺寸L、以及具有反應(yīng)器入口 IN的第一反應(yīng)器端，通過所述反應(yīng)器入口所述處理溶液(10)進(jìn)入所述至少一個(gè)反應(yīng)器室并流到具有反應(yīng)器出口 OUT 的第二反應(yīng)器端，通過所述反應(yīng)器出口所述處理溶液流出所述至少一個(gè)反應(yīng)器室，所述反應(yīng)器室04)具有垂直于所述反應(yīng)器室長度L的直徑WD、或?qū)挾瘸叽鏦D，所述寬度尺寸選自包括范圍從25到300mm寬度的組，以及操作沿著所述至少一個(gè)管式反應(yīng)器室04)的所述長度L固定地設(shè)置和連接的縱向成串分布的一組超聲換能器(26)，以沿著所述寬度尺寸WD引發(fā)輻射，并且以選自包括范圍從 15kHz到50kHz頻率的組中的頻率、以選自包括范圍從0. 1到1. 5kff h/m3功率密度的組中的高能載荷操作所述超聲換能器06)，以及循環(huán)泵(30)迫使所述處理溶液(10)流過所述至少一個(gè)反應(yīng)器室(M)，以達(dá)選自包括 1到10個(gè)循環(huán)/小時(shí)的組中的循環(huán)數(shù)，并且其中所述至少一個(gè)反應(yīng)器室適于獲得所述處理溶液的超聲輻射暴露時(shí)間以達(dá)選自包括范圍從1到60秒的組中的時(shí)間期間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟 從包括范圍在50到250mm寬度的組中選擇所述寬度尺寸WD。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟 將所述寬度尺寸WD選擇為125mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟從包括范圍在18kHz到30kHz頻率的組中選擇所述超聲換能器06)的操作頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟 將所述超聲換能器的操作頻率選擇為25kHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟 從包括范圍在0. 2到0. 7kff h/m3高能載荷的組中選擇所述高能載荷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟 將所述高能載荷選擇為0. 3kff h/m3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟迫使所述處理溶液流過所述至少一個(gè)反應(yīng)器室，以達(dá)選自包括2到8個(gè)循環(huán)/小時(shí)的組中的循環(huán)數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟迫使所述處理溶液流過所述至少一個(gè)反應(yīng)器室以達(dá)3個(gè)循環(huán)/小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟迫使所述處理溶液流過所述至少一個(gè)反應(yīng)器室3個(gè)循環(huán)/小時(shí)達(dá)兩小時(shí)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟使所述至少一個(gè)反應(yīng)器室適于獲得所述處理溶液的超聲輻射暴露時(shí)間達(dá)選自包括范圍從2到15秒的組中的時(shí)間期間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟使所述至少一個(gè)反應(yīng)器室適于獲得所述處理溶液的超聲輻射暴露時(shí)間達(dá)選自包括范圍從8到15秒的組中的時(shí)間期間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟使所述至少一個(gè)反應(yīng)器室適于獲得所述處理溶液的超聲輻射暴露時(shí)間達(dá)至少12秒的時(shí)間期間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟在所述中間過程以前，首先施加預(yù)處理過程，用于除去單獨(dú)和組合選自包括礦物油、懸浮固體、以及來源于經(jīng)沉淀或浮選處理的被溶解固體的懸浮固體的沉降物的組中的油性物質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)的Α0Ρ，進(jìn)一步包括以下步驟 操作所述增強(qiáng)的AOP達(dá)兩個(gè)小時(shí)的期間，其后施加后處理過程用于從所述處理溶液中除去金屬離子。
16.一種使用納米尺度螯合晶體的增強(qiáng)的高級(jí)氧化方法，稱為螯合的納米晶體方法 CNP，適于凈化通過普通生物降解方法不能處理的工業(yè)廢水，處理溶液(10)的CNP包括施加選擇為超聲/芬頓反應(yīng)的預(yù)處理過程或中間過程，包括對(duì)所述處理溶液(10)單獨(dú)和組合進(jìn)行選自以下組中的至少一個(gè)步驟包括測(cè)量COD水平、測(cè)量TOC水平、調(diào)節(jié)pH水平、添加氧化劑、以及添加催化劑，所述催化劑單獨(dú)和組合選自包括Ti、Fe、Mg、Mo、以及Cu 的二價(jià)金屬離子的組，以及操作產(chǎn)生超聲輻射波的超聲裝置(20)，用于對(duì)所述處理溶液施加空化過程，所述螯合的納米晶體方法CNP的特征在于包括以下步驟在所述中間過程中向所述處理溶液中加入在多金屬溶液中以保持活性配方的所選擇催化劑的納米尺度螯合晶體中，迫使處理溶液(10)流過所述超聲裝置00)的至少一個(gè)流通式反應(yīng)器室(M)，所述至少一個(gè)反應(yīng)器室包括所述反應(yīng)器室具有帶有反應(yīng)器入口 IN的第一反應(yīng)器端，通過所述反應(yīng)器入口所述處理溶液進(jìn)入所述反應(yīng)器室04)并流到具有反應(yīng)器出口 OUT的第二反應(yīng)器端，通過所述反應(yīng)器出口所述處理溶液(10)流出所述反應(yīng)器室，所述反應(yīng)器室具有垂直于所述反應(yīng)器室長度L的直徑WD、或?qū)挾瘸叽鏦D，所述寬度尺寸選自包括范圍從25到300mm寬度的組，以及操作沿著所述反應(yīng)器室04)的所述長度L設(shè)置的縱向成串分布的一組超聲換能器 (26)，以沿著所述寬度尺寸WD引發(fā)輻射，以及以選自包括范圍從15kHz到50kHz頻率的組中的頻率、以選自包括范圍從0. 1到1. 5kWh/m3高能載荷的組中的高能載荷，操作所述超聲換能器，以及操作循環(huán)泵(30)用于迫使所述處理溶液(10)流過至少一個(gè)反應(yīng)器室04)以達(dá)選自包括1到10個(gè)循環(huán)/小時(shí)的組中的循環(huán)數(shù)，并且其中所述至少一個(gè)反應(yīng)器室適于獲得所述處理溶液的超聲輻射暴露時(shí)間以達(dá)選自包括范圍從1到60秒的組中的時(shí)間期間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟通過下述來產(chǎn)生所選擇的催化劑的納米尺度螯合晶體使Ti、Fe、Mg、Mo、以及Cu的所述二價(jià)金屬離子中的至少一種與單獨(dú)和組合選自包括 EDTA、檸檬酸、羥基乙酸、磷酸鹽螯合聚合物、丙烯酸類聚合物、以及硫醇或硫羰的組中的螯合劑進(jìn)行反應(yīng)，以產(chǎn)生寬PH范圍的所述金屬和所述螯合劑的可溶性復(fù)合物，以及通過以具有至少50W到1000W的超聲波反應(yīng)器設(shè)置來處理所述金屬和所述螯合劑的復(fù)合物，以暴露于超聲輻射15分鐘到250分鐘的持續(xù)時(shí)間達(dá)至少60分鐘。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的CNP，其中所選擇的催化劑的納米尺度螯合晶體提供了相對(duì)于常規(guī)催化劑大至少一個(gè)數(shù)量級(jí)的增加的表面積。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的CNP，其中所選擇的催化劑的納米尺度螯合晶體的表面積增加使得能夠增加至少兩倍的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的CNP，其中所選擇的催化劑的納米尺度螯合晶體使得能夠在具有約6的酸性pH水平的處理溶液中進(jìn)行最佳反應(yīng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的CNP，其中所選擇的催化劑的納米尺度螯合晶體相對(duì)于常規(guī)催化劑在范圍從1到6的pH水平范圍內(nèi)提供了至少兩倍水平的溶解度。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的CNP，其中通過螯合作用和納米尺度化過程產(chǎn)生的所選擇催化劑的納米尺度螯合晶體，由于螯合作用和納米尺度化，允許處理包含有機(jī)污染物的多種成分的廢水。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟從包括范圍在50到250mm寬度的組中選擇所述寬度尺寸WD。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟將所述寬度尺寸WD選擇為125mm。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟從包括范圍在18kHz到30kHz頻率的組中選擇所述超聲換能器06)的操作頻率。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟將所述超聲換能器的操作頻率選擇為25kHz。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟從包括范圍在0. 2到0. 7kff h/m3高能載荷的組中選擇所述高能載荷。
28.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟將所述高能載荷選擇為0. 3kff h/m3。
29.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟迫使所述處理溶液流過所述至少一個(gè)反應(yīng)器室以達(dá)選自包括2到8個(gè)循環(huán)/小時(shí)的組中的循環(huán)數(shù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟迫使所述處理溶液流過所述至少一個(gè)反應(yīng)器室以達(dá)3個(gè)循環(huán)/小時(shí)。
31.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟迫使所述處理溶液流過所述至少一個(gè)反應(yīng)器室3個(gè)循環(huán)/小時(shí)達(dá)兩小時(shí)。
32.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟使所述至少一個(gè)反應(yīng)器室適于獲得所述處理溶液的超聲輻射暴露時(shí)間達(dá)選自包括范圍從2到15秒的組中的時(shí)間期間。
33.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟使所述至少一個(gè)反應(yīng)器室適于獲得所述處理溶液的超聲輻射暴露時(shí)間達(dá)選自包括范圍從8到15秒的組中的時(shí)間期間。
34.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟使所述至少一個(gè)反應(yīng)器室適于獲得所述處理溶液的超聲輻射暴露時(shí)間達(dá)至少12秒的時(shí)間期間。
35.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟在所述中間過程以前，首先施加預(yù)處理過程，用于除去單獨(dú)和組合選自包括礦物油、懸浮固體、以及來源于經(jīng)沉淀或浮選處理的被溶解固體的懸浮固體的沉降物的組中的油性物質(zhì)。
36.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CNP，進(jìn)一步包括以下步驟操作所述增強(qiáng)的AOP達(dá)兩個(gè)小時(shí)的期間，其后施加后處理過程用于從所述處理溶液中除去金屬離子。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)的高級(jí)氧化方法，包括以下步驟迫使處理溶液流過超聲裝置(20)的至少一個(gè)流通式管式反應(yīng)器室(24)；操作沿著至少一個(gè)管式反應(yīng)器室(24)的長度L固定地設(shè)置和連接的縱向成串分布的一組超聲換能器(26)，以沿著寬度尺寸WD引發(fā)輻射，以及以選自包括從15kHz到50kHz范圍頻率的組中的頻率、以選自包括從0.1到1.5kW h/m3范圍功率密度的組中的高能載荷，操作超聲換能器(26)，以及循環(huán)泵(30)迫使處理溶液(10)流過至少一個(gè)反應(yīng)器室(24)，以達(dá)選自包括1到10個(gè)循環(huán)/小時(shí)的組中的循環(huán)數(shù)，并且其中至少一個(gè)反應(yīng)器室適于獲得處理溶液的超聲輻射暴露時(shí)間達(dá)選自包括1到60秒范圍的組中的時(shí)間期間。
文檔編號(hào)C02F1/72GK102372382SQ201010593120
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者喬舒亞·加德-埃爾, 博亞茲·什特澤爾, 本杰明·莫森松 申請(qǐng)人:A.史策有限公司