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基本信息
- 項目名稱：
- 含鹽有毒有機化工廢水新型高效處理技術(shù)及裝置
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品所屬技術(shù)領(lǐng)域為環(huán)保科技新技術(shù)新裝備的研發(fā)。根據(jù)工藝強化、結(jié)構(gòu)強化的原理和節(jié)能減排、安全環(huán)保的現(xiàn)實需求，研發(fā)高效、經(jīng)濟、安全、快速的“光電波催化催化”技術(shù)，首次創(chuàng)制成功成套工業(yè)化裝置，并成功應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等行業(yè)的含鹽有毒有機化工廢水的處理，解決了一些重污染企業(yè)廢水不能達標(biāo)排放的老大難問題，該技術(shù)成果的廣泛應(yīng)用將有力地推動環(huán)境科技的進步，不僅具有顯著的經(jīng)濟效益，更具有重大的環(huán)境和社會效益，必將為推動社會和諧穩(wěn)定做出重要貢獻。
- 詳細介紹：
- 化工是我國的重要支柱產(chǎn)業(yè)，為我國經(jīng)濟的騰飛發(fā)揮了重要的作用。但是，由于化工行業(yè)的特點，每年排放大量有毒廢水，其中有機毒物的排放量位居全國各行業(yè)之首。這些化工廢水濃度高組分復(fù)雜，而且由于化工反應(yīng)分離過程（如鹵代、鹽析、中和等）往往會產(chǎn)生大量含鹽廢水，造成化工行業(yè)的廢水極難處理。對生態(tài)環(huán)境造成了極大的危害，嚴(yán)重威脅著飲用水安全和人民的生命健康。甚至影響了社會的和諧與穩(wěn)定，引起了全社會的高度關(guān)注。 隨著我國排污標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，據(jù)不完全統(tǒng)計，僅在江蘇太湖地區(qū)，就有一半以上的化工企業(yè)因缺乏有效的廢水處理技術(shù)，廢水處理設(shè)施落后，導(dǎo)致廢水始終難以達標(biāo)排放，面臨著整改和關(guān)停的危險。因此，自主創(chuàng)新，研發(fā)先進技術(shù)對含鹽有毒有機化工廢水進行高效處理，對于化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對保護生態(tài)環(huán)境、構(gòu)建和諧社會意義十分重大。 近年來，針對有毒有機化工廢水的處理技術(shù)，一直是研究的熱點。由于生物法、傳統(tǒng)的化學(xué)氧化法如吸附、膜分離等物化技術(shù)對復(fù)雜化工廢水處理技術(shù)的適用性、有效性、經(jīng)濟性等方面的問題，高級氧化技術(shù)的研究與開發(fā)備受關(guān)注，濕式氧化技術(shù)、紫外光催化氧化技術(shù)、超臨界水氧化技術(shù)、脈沖電暈技術(shù)等今年來研究較多。但是這些處理技術(shù)在有效性、經(jīng)濟性和安全性和成熟度、實用性等方面存在明顯局限性，尤其是對含鹽的有毒有機化工廢水的處理，目前尚無經(jīng)濟有效的處理方法，是水處理領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)難點。 因此，加緊對含鹽有毒有機化工廢水的達標(biāo)處理關(guān)鍵技術(shù)進行重點研究攻關(guān)，盡快形成高效經(jīng)濟的成套技術(shù)裝置已成為當(dāng)前消除化工污染、保護水環(huán)境的一個最為迫切而重大的課題。本作品依靠大學(xué)生課外創(chuàng)新實驗室的優(yōu)良條件，自主創(chuàng)新，研發(fā)成功“含鹽有毒有機化工廢水新型高效處理技術(shù)及裝置”，對有效控制化工污染、保護生態(tài)環(huán)境和人民生命健康、構(gòu)建和諧社會、促進可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 本作品在對含鹽有毒有機化工廢水的水質(zhì)特點、處理技術(shù)的難點進行認(rèn)真研究、分析的基礎(chǔ)上，面向化工行業(yè)及環(huán)保產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵重大技術(shù)需求，分別對相關(guān)單一高級氧化技術(shù)（如光催化氧化、Fenton催化氧化、微波催化氧化等）進行系統(tǒng)研究和條件優(yōu)化，創(chuàng)新性的提出研究多技術(shù)協(xié)同用于含鹽有毒有機化工廢水的處理，開展了以光-波協(xié)同催化氧化技術(shù)為核心的含鹽有毒有機化工廢水新型高效處理技術(shù)的研究。利用微波能高效、快速的特點對有機物進行催化降解，同時利用微波的電磁波特性激發(fā)無極燈產(chǎn)生紫外光，結(jié)合紫外催化氧化技術(shù)進一步提高處理效果。同時，由于紫外光由微波能激發(fā)無極燈產(chǎn)生，克服了傳統(tǒng)紫外燈能耗高，壽命短和啟動慢等缺點；研制了適于本體系的炭基二氧化鈦（TiO2/AC）催化劑和納米二氧化鈦覆膜(TiO2/Ti)功能材料，實現(xiàn)了在光波體系中大量強氧化性基團快速而持久的生成，大大增強了對難降解有機毒物的催化氧化效果。通過對光-波技術(shù)的深入研究和相關(guān)功能材料的研制，為此技術(shù)的工業(yè)化提供了強大的技術(shù)支持。通過反復(fù)研究和放大試驗，成功創(chuàng)制了針對含鹽有毒有機化工廢水體系的新型高效處理成套裝置。通過在反應(yīng)器空間布局，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與放大、功能催化材料與反應(yīng)器的耦合、能量注入、自控與反饋保護系統(tǒng)等方面形成創(chuàng)新，實現(xiàn)對含鹽廢水中有機毒物的高效催化降解，大大降低廢水的生物毒性、提高廢水的可生化性，形成含鹽有毒有機化工廢水新型高效處理成套工業(yè)化裝置。該裝置處理效率高（特征污染物脫除率85～95%，處理后廢水生物毒性EC50/%值達到60%以上）、處理成本低（3～8元/噸廢水）、處理速度快（5～15min）、且能夠在常壓中溫（反應(yīng)溫度低于80℃）下操作。適用于化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等行業(yè)的含鹽有毒有機化工廢水，尤其是精細化工行業(yè)含芳香類有毒有機化工廢水的處理，滿足了化工行業(yè)對高效廢水治理技術(shù)的亟需。從而為我國化工行業(yè)廢水處理、污染控制和節(jié)水減排提供重要的技術(shù)支持。 目前光波協(xié)同催化氧化技術(shù)，國內(nèi)外相關(guān)報道大多數(shù)停留在實驗室階段，鮮見工業(yè)化報道。只有武漢方元環(huán)境科技股份有限公司開發(fā)的高效物化組合技術(shù)與本技術(shù)類似，該技術(shù)使用微波能激發(fā)無極燈產(chǎn)生紫外光，利用產(chǎn)生的紫外光對印染廢水廢水進行光催化氧化。但是此技術(shù)并沒有將光波技術(shù)進行有效的協(xié)同并應(yīng)用于難降解的含鹽有毒有機化工廢水的處理，僅僅是光催化氧化技術(shù)中對光源的改進，與本技術(shù)原理存在較大區(qū)別。國外鮮見光波協(xié)同催化氧化技術(shù)的報道，只有美國一家公司有與本作品效果相近的裝置，但是與本技術(shù)的原理存在較大區(qū)別，且設(shè)備價格單臺在1000萬元以上，同等規(guī)模下，是本作品設(shè)備價格的6倍以上。 本作品技術(shù)不僅一次性投資成本較同類設(shè)備低得多，而且運行成本也較低，設(shè)備操作簡便、安全性好。已在南通泰禾化工有限公司、南京八幸藥業(yè)科技有限公司、江蘇雙鶴集團有限公司等多家企業(yè)的含鹽有毒有機化工廢水的處理工程實踐中，取得了顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益。本作品是目前化工行業(yè)廢水處理急需的關(guān)鍵性創(chuàng)新技術(shù)。擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，在國內(nèi)屬于首創(chuàng)，填補了國內(nèi)空白。該技術(shù)成果的廣泛應(yīng)用將有力地推動環(huán)境科技的進步，不僅具有顯著的經(jīng)濟效益，更具有重大的環(huán)境和社會效益，必將為推動社會和諧穩(wěn)定做出重要貢獻。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：化工是我國重要支柱產(chǎn)業(yè)，但由于化工行業(yè)的特點，每年排放大量有毒廢水，并且由于鹵代、鹽析等反應(yīng)過程，廢水中常伴隨大量鹽份，極難處理，對生態(tài)環(huán)境造成極大危害。含鹽有毒有機化工廢水的處理目前尚無經(jīng)濟有效的技術(shù)，是水處理領(lǐng)域的研究熱點和關(guān)鍵技術(shù)難點。加緊對該類廢水處理關(guān)鍵技術(shù)重點研究攻關(guān)，盡快形成高效經(jīng)濟成套技術(shù)裝置，是當(dāng)前消除化工污染的一個最為迫切的課題。 基本思路：針對含鹽有毒有機化工廢水處理技術(shù)難點進行分析，分別對相關(guān)單一高級氧化技術(shù)系統(tǒng)研究，運用多技術(shù)協(xié)同原理，開展光波協(xié)同技術(shù)研發(fā)，形成含鹽有毒有機化工廢水新型高效處理技術(shù)。通過反復(fù)研究、放大試驗、優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、研制功能材料，系統(tǒng)集成，創(chuàng)制新型成套水處理裝置。 創(chuàng)新點： 1、通過光波協(xié)同，實現(xiàn)在常壓下體系中持續(xù)生成高密度強氧化性自由基團，大大增強對難降解有機毒物的催化氧化效果。 2、在能量注入、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化、功能催化材料、自控與反饋保護系統(tǒng)等方面形成集成創(chuàng)新，創(chuàng)制光波協(xié)同新型高效催化氧化成套工業(yè)化裝置。 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)： 如何實現(xiàn)光催化與微波催化技術(shù)的高效協(xié)同；如何成功的減小放大效應(yīng)、優(yōu)化配置、系統(tǒng)集成，構(gòu)建成套裝置是本作品的技術(shù)關(guān)鍵。 本作品對含鹽有毒有機化工廢水，尤其是含芳烴類的有機廢水處理效率高（特征污染物脫除率85～95%，處理后廢水生物毒性EC50/%值降低60%以上）、處理成本低（3～8元/噸廢水）、處理速度快（5～15min）、安全性好（常壓中溫，反應(yīng)溫度低于80℃）下操作。
科學(xué)性、先進性
- 本作品以光波協(xié)同催化氧化為核心，利用微波能激發(fā)無極燈產(chǎn)生紫外光，克服了傳統(tǒng)紫外燈能耗高，壽命短和啟動慢等缺點；結(jié)合炭基二氧化鈦催化劑和納米二氧化鈦覆膜電極材料，實現(xiàn)了在光波體系中對含鹽有毒有機廢水的高效處理；通過巧妙的空間布局和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在能量注入、自控與反饋保護系統(tǒng)等方面形成創(chuàng)新，首次創(chuàng)制成功光波協(xié)同新型高效處理成套工業(yè)化裝置。 目前光波協(xié)同催化氧化技術(shù)，國內(nèi)外相關(guān)報道大多數(shù)停留在實驗室階段，鮮見工業(yè)化報道。只有武漢方元環(huán)境科技股份有限公司開發(fā)的高效物化組合技術(shù)與本技術(shù)類似。但此技術(shù)并沒有將光波技術(shù)進行有效協(xié)同并應(yīng)用于難降解含鹽有毒有機化工廢水的處理，僅是光催化氧化技術(shù)中對光源的改進，與本技術(shù)原理存在較大區(qū)別。國外鮮見光波協(xié)同催化氧化技術(shù)的報道，只有美國一家公司有與本作品效果相近的裝置，但是與本技術(shù)的原理存在較大區(qū)別，且價格是本作品設(shè)備的6倍以上。本作品研發(fā)的技術(shù)及裝置具有高效、經(jīng)濟、安全、快速等明顯技術(shù)優(yōu)點，處于國際先進水平，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，填補了國內(nèi)空白。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 發(fā)明專利: 用于誘導(dǎo)催化氧化工藝的催化劑及其置備方法 公開號: CN 101185888A 發(fā)明專利: 一種處理有機毒物廢水的強化氧化工藝及裝置 公開號: CN 101148287A 發(fā)明專利：用于催化氧化的金屬/二氧化鈦催化劑及其制備方法 公開號: CN 101298045A
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)轉(zhuǎn)讓/技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 圖紙、圖片、電腦展示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明：含鹽有毒有機化工廢水采用電磁泵打入反應(yīng)釜，進水端設(shè)加藥泵和管道混合器，整個處理過程受PLC中央控制系統(tǒng)控制，自控程度高，設(shè)有反饋保護系統(tǒng)，安全性高。 技術(shù)特點和優(yōu)勢：1、光波協(xié)同高效催化氧化技術(shù)，結(jié)合功能材料，持續(xù)產(chǎn)生高密度強氧化性基團，提高處理效果。2、光波協(xié)同催化氧化成套裝置，巧妙設(shè)計、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、自控與反饋保護、系統(tǒng)集成，對有機毒物達到的高效、經(jīng)濟、安全、快速處理。本技術(shù)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，國內(nèi)首創(chuàng)。 適應(yīng)范圍：適用于化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等行業(yè)含鹽有毒有機化工廢水，尤其是含芳香類有毒有機化工廢水的處理。 推廣前景、市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測：我國擁有大小化工企業(yè)近十萬家，每年排出的有機毒物居各行業(yè)之首，處理難度極大，已引起全社會的高度關(guān)注，故亟需處理該類廢水的關(guān)鍵技術(shù)和成套裝置，且需求量極大。本作品成功研發(fā)的光波協(xié)同催化氧化新技術(shù)與新裝置，對此類廢水針對性極強，已成功應(yīng)用于南通泰禾化工、南京八幸藥業(yè)等多家企業(yè)，取得了顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)外對含鹽有毒有機化工廢水的處理進行了廣泛研究。形成的方法既包括物理、化學(xué)處理法以及生化處理法，也包括諸如濕式氧化法在內(nèi)的高級氧化技術(shù)。然而，由于化工生產(chǎn)的復(fù)雜性，化工廢水不僅成分復(fù)雜、毒性高，且往往含有大量鹽份，極難處理。生化法由于生物受廢水的毒性、pH、營養(yǎng)物質(zhì)等條件限制，難以適應(yīng)含鹽有毒有機化工廢水的水質(zhì)特點，單純或直接采用生化法往往難以達標(biāo)。傳統(tǒng)物理方法（如過濾、重力沉淀和氣浮等）工藝簡單，只能去除廢水中不可溶性成分，對含鹽有毒有機化工廢水具有很大的局限。傳統(tǒng)化學(xué)氧化法對溶解態(tài)有機毒物有一定處理效果，但運行成本較高且易產(chǎn)生二次污染；吸附法對組分較單一、濃度較低并且有機物具有回收利用價值的廢水相當(dāng)有效，但對組分復(fù)雜的含鹽化工廢水體系適用性受到嚴(yán)重限制，且處理成本相對較高；膜分離法雖可分離并資源化回收廢水中的有用組分，但存在處理費用高，濃縮液需進行處理，易造成二次污染，再生周期短等缺點。高級氧化技術(shù)近年來研究較多，是一類能夠有效處理有機化工廢水的技術(shù)，目前研究較多的高級氧化技術(shù)主要包括濕式催化氧化，光催化氧化，超聲催化氧化，微波催化氧化等。這些技術(shù)雖然有一定效果，但均存在明顯局限性。如對廢水水質(zhì)（透明度，SS等）要求高，反應(yīng)條件苛刻（300℃以上高溫、200公斤高壓），反應(yīng)時間較長（3-5h），投資大，能耗高，運行費用高，裝置不易放大，安全性差等缺點，目前鮮見大型工程化應(yīng)用實例報道。因此，亟需研發(fā)能夠高效經(jīng)濟處理含鹽有毒有機廢水，尤其是芳香類有毒有機化工廢水的新技術(shù)及新裝置。 本作品本作者在對含鹽有毒有機化工廢水的水質(zhì)特點、處理技術(shù)的難點進行認(rèn)真研究、分析的基礎(chǔ)上，在分別對相關(guān)單一高級氧化技術(shù)進行系統(tǒng)研究和條件優(yōu)化的基礎(chǔ)上，運用多技術(shù)協(xié)同原理，研發(fā)了光波高效協(xié)同催化氧化技術(shù)并成功創(chuàng)制了成套設(shè)備。 目前光波協(xié)同催化氧化技術(shù)，國內(nèi)外相關(guān)報道大多數(shù)停留在實驗室階段，鮮見工業(yè)化報道。國內(nèi)只有武漢方元環(huán)境科技股份有限公司開發(fā)的高效物化組合技術(shù)與本技術(shù)類似。但是此技術(shù)與本技術(shù)原理存在較大區(qū)別。國外鮮見光波協(xié)同催化氧化技術(shù)的報道，只有美國一家公司有與本作品效果相近的裝置，但是與本技術(shù)的原理存在較大區(qū)別，且價格是本作品設(shè)備價格的6倍以上。本作品研發(fā)的技術(shù)及裝置具有高效、經(jīng)濟、安全、快速等明顯技術(shù)優(yōu)點，處于國際先進水平，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，填補了國內(nèi)空白。
