高难度化工废水铁基材料协同催化氧化处理关键技术及装备
成果类型:: 发明专利,实用新型专利
发布时间: 2022-10-28 15:12:36
国家高度重视水污染防治,于2015年颁布《水污染防治行动计划》简称“水十条”。现有的处理方法主要包括湿式氧化、多效蒸发、活性炭吸附、芬顿氧化等,但均存在设备投资高、处理成本高、易产生二次污染、不能稳定达标排放等问题。铁基材料具有还原电位低、可定向还原有机污染物毒性基团、价廉易得、环境友好等优势,具有应用于化工废水处理的潜能。但在处理高难度化工废水过程中,铁基材料存在副反应多、电子利用率低、铁泥产量大、固定床传质效率低等技术瓶颈问题。本项目以环境友好的铁基材料为基础,围绕高难度化工废水处理,开展技术攻关,在新材料、新工艺、新装备等三个方面做了系列的创新研究:(1)创制微米级铁铜双金属材料,实现电子定向转移,显著提升电子利用效率;(2)开发三级梯度氧化工艺,实现酸、氧化剂、铁腐蚀产物等共存物质逐级利用,提高药剂利用率,为实际废水中复杂污染物组分的高效梯度降解提供技术手段,保证后续生化处理稳定运行;(3)首创循环水高速旋流装备,显著提高铁基材料传质效率,吨水酸消耗量减少90%以上、铁基材料消耗量降低50%以上、铁泥产生量降低50%以上,综合运行成本降低50%以上。
本项目针对高难度化工废水处理难题,以新材料、新工艺和新设备的研发为核心,旨在提高废水处理效率、减少有毒难降解物质对周边环境造成的影响、降低废水处理成本并减少处理过程中的二次污染;在新型微米级铁基双金属材料制备的基础上,开发可调控氧化还原关键技术,形成高难度化工废水处理成套绿色技术及装备。(1)创制高活性微米级铁铜材料:化学镀制备新型的mFe/Cu相对于市场上销售的大颗粒铁炭填料,具有反应活性高、稳定性强、pH适用范围宽、适用于流化床等优点,有利于其工业化推广应用。(2)构建三级梯度氧化工艺技术:。三级梯度氧化实现酸、氧化剂、铁腐蚀产物等共存物质逐级利用,提高铁基材料电子利用率,为实际废水中复杂污染物组分的高效梯度降解提供技术手段。(3)首创循环水高速旋流装备:设计的沉淀回流区利用重力快速分离回流原理,有效防止了mFe/Cu的流失。mFe/Cu材料在反应器中高速旋转,颗粒之间的碰撞和离心力作用能够防止材料表面铁腐蚀产物的沉积(避免板结钝化现象)
我国工业废水治理方面有许多问题需要解决和完善,并且近年来国家的宏观政策,加上行业标准的升级和监管力度的加大,迫使企业不得不加大环保投入。高难度化工废水处理对象复杂多变,处理技术门槛高,市场空白较大。因此,整体来看,工业废水处理的市场,尤其是高难度化工废水处理市场形势是可期的。
该技术在高难度化工行业具有巨大的市场容量和推广应用前景。如,①民用起爆药生产行业:全国有约200家相关生产企业,按每套废水处理设备300万元计算,废水处理设备的市场容量高达6亿元,每套设备每年消耗微米级铁铜双金属材料按15吨计算,每年催化剂销售的市场容量高达6000万元;②军用底火药生产行业:全国有约300家相关生产企业,按每套废水处理设备300万元计算,废水处理设备的市场容量高达9亿元,每套设备每年消耗微米级铁铜双金属材料按15吨计算,每年催化剂销售的市场容量高达9000万元;③染料中间体生产行业:全国有约400家相关生产企业,按每套废水处理设备300万元计算,废水处理设备的市场容量高达12亿元,每套设备每年消耗微米级铁铜双金属材料按15吨计算,每年催化剂销售的市场容量高达1.2亿元;④制药中间体行业:全国有约200家相关生产企业,按每套废水处理设备300万元计算,废水处理设备的市场容量高达6亿元,每套设备每年消耗微米级铁铜双金属材料按15吨,每年催化剂销售的市场容量高达6000万元。
技术负责人:赖波,教授,博士生导师,四川大学环境科学与工程系主任,国家级青年人才,四川省青年科技奖、四川省环境科学学会青年科技奖获得者,入选全球前2%顶尖科学家榜单。主持国家级及省部级课题11项,科技成果转化和工程应用项目5项。第一作者/通讯作者发表SCI论文140余篇,ESI高被引论文16篇,相关研究成果获四川省科技进步一等奖(第一)和中国环保产业协会环境技术进步一等奖(第一)。担任四川省水安全与水污染控制工程技术研究中心执行主任、海天水务集团-国家技术转移示范机构副主任。团队中还包括专职博士后、专业技术骨干人员和在校学生等优秀人才。
本技术成功的实施和应用能够有效的消除难降解化工废水中有毒有害物质对生态环境的影响,减少了污染物进入环境水体总量,对于提升我国水生态环境质量和保护水资源具有明显的促进作用。本技术成功的实施和应用有效地解决了生产废水处理不达标的问题,为城市服务、社会服务提供良好的生态环境保障;显著改善城区投资环境的同时,吸引更多的投资,促进城市经济发展。此外,本技术的成功实施和应用,能够进一步推进我国地区资源、市场、科技、人才方面的交流。促进产学研紧密合作,创新资源优化配置,构筑上下游一体化的产品链结构,使相关专利技术利用全产业链的经济效益得到充分体现,促进我国环保产业的持续健康发展。
建议以技术合作的模式进行转化,寻找合适的合伙人,加大项目的推广力度。