基本信息
- 项目名称：
- 水体微污染物降解处理系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本设计针对水体典型难降解微污染物问题，研究混凝强化工艺和催化氧化工艺，研究混凝强化与催化氧化有机匹配，形成一套针对水体典型微污染物实现高效处理的工艺；研发出一套能充分发挥催化氧化功能、高效去除典型难降解微污染物的设备。
- 详细介绍：
- 高浓度难降解有机废水的处理, 是目前国内外污水处理界公认的难题。焦化、制药 、石化/油类、纺织/ 印染、化工等工业废水，“高浓度”、“难降解”两大特性使得此类废水简单使用生物法或物化法等“常规”方法不仅效率低，而且干扰、毒害反应池中的微生物，危害处理工艺，导致出水水质差，其中有很多难降解污染物得不到有效控制，排放到环境中，形成生态威胁和环境污染，其难降解的特点导致在自然环境中自净能力弱，很多种类的难降解污染物都可以穿透自来水处理工艺，直接形成对人体生命健康的威胁。 本设计属于节能环保新技术应用方向，针对水体难降解有机物和微污染物使用常规处理效率低、难度大、出水水质差、严重恶化水质等问题，研发高效、安全、经济的特种混凝强化与催化氧化集成工艺、设备以解决上述问题。本项目在特种混凝剂、优化混凝分离等方面研究混凝强化工艺基础上，研发出一套能充分发挥催化氧化功能、高效降解难降解有机物的设备；研究混凝强化与催化氧化有机匹配，形成一套针对难降解有机物和微污染物实现高效处理的工艺。用于工业废水处理、回用，微污染处理，突发污染应急处置等领域。与现有工艺相比，可有效去除多种难降解污染物，如重金属、POPs（持久性有机污染物）、农药、表面活性剂等；工艺系统、简捷，氧化剂、催化剂使用效率高，污染控制效果好、安全可靠、运行成本低；省却再生和相关废水的产生，综合效益显著。 混凝强化与催化氧化等技术优化集成，可以有效去除多种水体常见难降解污染物，如重金属、POPs（持久性有机污染物）、农药、表面活性剂、增塑剂、内分泌干扰物、消毒副产物等，处理效率高，且不产生浓水等其他污染；预期达到污染控制效果好、安全可靠，工艺系统、简捷，并可大幅度提高氧化剂、催化剂的使用效率，降低运行成本。本工艺省却再生工艺和相关废水的产生，降低氧化剂、催化剂用量，资源能耗低，综合效益显著。主要有降解效率高、稳定性强；较常规氧化、吸附工艺效果好、成本低；较常规生物处理、停留时间短等优点。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 水中典型微污染物含量少、危害大、对人体健康影响深远。本设计针对水体典型难降解微污染物问题，研究混凝强化工艺和催化氧化工艺，研究混凝强化与催化氧化有机匹配，形成一套针对水体典型微污染物实现高效处理的工艺；研发出一套能充分发挥催化氧化功能、高效去除典型难降解微污染物的设备。 创新点及关键技术要点： 1.研发混凝强化工艺，在混凝剂的设计、水力条件、分离条件等方面实现典型微污染物的高效分离。 2.从催化剂设计、催化流程控制等角度研发适合水体典型微污染物的催化反应设备，研发了复合氧化铁改性活性炭，表征了其优良的催化臭氧化性能，设计、试制了多级催化臭氧化反应器。 3.形成一套特种混凝强化与多级催化反应器集成的典型微污染物处理系统。
科学性、先进性
- 本设计研发的设备属于提升难降解污染物控制水平的关键设备和系统化集成工艺，与目前污废水处理常规工艺（生物氧化法、膜处理法）相比，具有对重金属、POPs（持久性有机物）、内分泌干扰物、农药、表面活性剂等多种难降解污染物系统化控制能力，并突出对难降解污染物的选择性控制，工艺适应性强、稳定性好，出水水质好，避免出现污泥中毒、对难降解污染物控制能力差、出水水质差不稳定等问题；同时降低了废水停留时间，减少了基建投资。另外，催化氧化设备及其配套设备可以实现集成化，形成简捷的一体化的处理系统，属于特殊废水处理关键设备，可以广泛应用于难降解污废水控制、中水回用、自来水深度净化和突发性污染事件应急处理等领域。而且本设计所研发的设备污染控制效果好、安全可靠，工艺系统、简捷，大幅度提高氧化剂、催化剂使用效率，降低运行成本。省却再生工艺和相关废水的产生，降低氧化剂、催化剂用量，资源能耗低，综合效益显著。
获奖情况及鉴定结果
- 该设计于2011年5.15—5.19在2011年太原市科技成果发布展览中展示并获得好评。 成果已经山西省科技厅情报中心查新，正在鉴定（省级、市级）中。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 联合开发
作品可展示的形式
- 模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本设计以强化混凝、活性炭催化氧化为核心技术，混凝强化与催化氧化等技术优化集成，可以有效去除多种水体典型微污染物，如POPs（持久性有机污染物）、消毒副产物等，处理效率高，且不产生浓水等其他污染；污染控制效果好、安全可靠，工艺系统、简捷，并可大幅度提高氧化剂、催化剂的使用效率，降低运行成本。本设计研发面向形成高效、安全的水处理专业设备和成套系统集成工艺展开，实现对水体典型微污染物的有效控制；成果可应用于微污染物控制，应对突发污染事件等领域，在水处理厂、企业污染控制部门等单位有广泛需求，且在国内外尚未见类似产品。以每套催化氧化设备成本税金约15.5万元计，售价27万元计，年销售100套，可形成毛利1150万元；工艺改造及系统工艺成套设备每套成本以150万元计，售价240万元，年推广10套，则利润约为900万元。本项目成果前景广阔、盈利能力强。
同类课题研究水平概述
- 水资源短缺和水质型缺水造成的水危机严重威胁着太原地区人民的生活，制约着地区经济的发展；水污染控制和饮用水处理水平等亟待提高。水体中的典型微污染物含量低、危害大、对人体健康影响深远。对水体中的典型微污染物的处理, 是目前国内外污水处理界的工作焦点和公认的难题。本项目以混凝强化、催化氧化为核心技术针对上述问题展开设备、工艺研发，目前尚未见类似产品。 臭氧是强氧化剂（E0=2.07V），又有很强的消毒能力，是有潜力的氧化消毒剂。臭氧氧化技术处理有机物效果好、二次污染少，是近年来水处理领域中的研究热点。水处理中臭氧用于预氧化、消毒和水质深度净化，可氧化水体中大多数有机物，起到除味、除嗅、杀菌、灭活病毒等作用。目前国内外研究集中在臭氧对水体有机物的氧化作用及对颗粒物混凝效果的影响方面。但采用单独臭氧化技术时，矿化效率低，受臭氧传质效率的影响，对臭氧的利用率也较低，一般仅为10-20%左右。因此，单独使用臭氧有效利用率低、成本高。活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，吸附容量大、速度快的特点，能有效地吸附多种气体、胶态物质、有机物及色素等各种物质。然而单独运用活性炭又面临活性炭饱和、再生、工艺组成和控制都较复杂等问题，从而提高了活性炭处理工艺的成本。 可见，此二种处理工艺虽然对水体微污染物等都有良好的控制作用，但上述原因导致不能够被广泛推广应用。近年来国内外学者及本课题组研究表明，活性炭既是良好的吸附剂，又可以作为催化剂或催化剂载体来强化臭氧对水中有机污染物的降解效果。活性炭作为有机物的良好吸附剂，既可以吸附有机物，活性炭对臭氧有显著增溶作用，又可以对臭氧有吸附作用，其表面构成有机物降解活性中心，多种催化作用都可能发生。现已被证实，活性炭表面可以促进臭氧的降解，生成次级具有更强氧化能力的自由基，对多种水体中的难降解有机物和微污染物都有良好的氧化降解能力。同时，活性炭和臭氧联合使用，活性炭在吸附有机物和臭氧的同时实现了有机物的降解和转化，从而省却了活性炭吸附后饱和的再生反应，因而在提高反应效率的同时，大大简化了工艺流程，降低了使用成本，是极具潜力的水处理工艺。
