一种微流体湿式氧化处理草甘膦废水工艺与装置的制作方法

1.本发明属于环境工程和废水处理技术领域，尤其涉及一种微流体湿式氧化处理草甘膦废水工艺与装置。该工艺适用于处理草甘膦等有机磷农药废水。


背景技术：

2.草甘膦是一种广谱，出苗后且非选择性的有机磷除草剂，是世界上使用最广泛的除草剂，用于抗多年生和一年生杂草。由于草甘膦的大量使用，已在水体环境中广泛检测到草甘膦，对人类健康造成潜在威胁。因此，处理草甘膦废水是目前迫切需要解决的共性问题。
3.目前，化学氧化法是处理草甘膦废水最具前景的方法之一。申请号为cn101757761a公布了一种氧化法处理草甘膦母液，通过先将草甘膦母液用调节剂调节ph值到0.1～14，然后在催化剂存在的情况下与强氧化性气体进行加压氧化反应将草甘膦氧化成磷酸盐和铵盐以达到处理草甘膦母液的效果。但是，该工艺操作复杂，不能连续处理废水，且使用的催化剂(活性炭、硅藻土、特种树脂等)寿命有限，会增加工艺成本，此外其还需后续处理，可能会带来二次污染。
4.申请号为cn200910308213.x发明了一种草甘膦生产废水的预处理方法，主要通过调节ph值3～4将草甘膦生产废水排入调节池，将调节过后ph值的废水排入一级催化氧化塔，通入空气，用30％双氧水和硫酸亚铁配置而成的fenton试剂进行一级催化氧化，接着排入二级催化氧化塔，通入空气，用次氯酸钠进行二级催化氧化，然后将经催化氧化后的废水排入除磷反应器，加入除磷剂氯化钙进行钙化除磷，充分反应后，将沉淀物的废水进行压滤，沉淀物被压滤后去除，最后使用三效蒸发结晶去除氯化钠以达到处理草甘膦废水的目的。但该工艺操作繁杂，草甘膦去除不够彻底，且fenton试剂中双氧水和铁离子的不断消耗会增加成本，且该过程会产生污泥，会导致二次污染。
5.专利cn102795734b公开了一种催化空气氧化法处理草甘膦母液的工艺，通过先加热草甘膦母液到110～120℃，进入反应器，反应器内设有催化触摸和加热器，反应温度为200～300℃，反应压力为5～9mpa，母液与空气的液空比为1:120～200(g/l)，反应时间为5～15min，最后结晶分离，得到磷酸盐和氨盐的回收利用。但该工艺对草甘膦的降解还不够彻底，且空气的用量巨大，使得成本过高不利于实际利用。
6.上述现有技术表明，草甘膦废水的处理工艺还需进一步完善，开发一种新型高效、成本低、空气用量少、能连续处理的草甘膦处理废水工艺具有非常重要的现实意义。


技术实现要素：

7.针对以上问题，本发明提供一种能够连续处理、无需催化剂、空气用量少、快速高效可靠、无二次污染和环境效益好的草甘膦废水处理方法。
8.为解决上相关述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
9.一种微流体湿式氧化处理草甘膦废水工艺，包括以下步骤：将草甘膦废水与空气
分别通过液体泵与气泵注入微流体装置中进行氧化反应，反应后收集经处理过后的废水。
10.优选的，所述微流体装置是使用带有微通道的不锈钢管作为微反应器。
11.优选的，所述微通道的内径和外径分别为1.6mm和3.2mm。
12.优选的，所述微通道的长度为5m-10m。
13.通过所述微通道的内径和长度可以计算得到微通道的总内部体积。
14.优选的，所述氧化反应的温度为200℃-250℃。
15.进一步优选的，所述氧化反应的温度为250℃。
16.优选的，所述氧化反应的压强为15mpa。
17.优选的，所述草甘膦废水在微流体装置中的停留时间为30～90min，，所述的停留时间τ通过以下公式计算：
[0018][0019]
其中，vm微通道的总内部体积，通过微通道的内径和长度来计算，q为流体的流速。
[0020]
优选的，所述微流体装置中草甘膦废水与空气的液空比为1.7：1(mol/mol)。
[0021]
优选的，所述草甘膦废水的流速为0.2ml/min-0.3ml/min，进一步优选为0.2ml/min或0.3ml/min。
[0022]
优选的，所述氧化剂的流速为0.025ml/min-0.035ml/min，进一步优选为0.025ml/min或0.035ml/min。
[0023]
以上所述的一种微流体湿式氧化处理草甘膦废水工艺所用的装置，包括空气罐、第一阀门、气泵、气体吹扫装置、液体注射器、第二阀门、液体泵、液体吹扫装置、第三阀门、温度箱、液体线圈、气体线圈、第四阀门、第一温度传感器、微流体装置、第二温度传感器、第五阀门、爆破片、第六阀门和液体收集装置；
[0024]
所述空气罐、第一阀门、气泵、气体吹扫装置、气体线圈依次通过管道连接；所述液体注射器、第二阀门、液体泵、液体吹扫装置、第三阀门、液体线圈、第四阀门、微流体装置、第五阀门、第六阀门、液体收集装置依次通过管道连接；所述气体线圈的出口与第四阀门连接；所述液体线圈、气体线圈、第四阀门、微流体装置和第五阀门设置在温度箱内；所述五阀门和第六阀门间的管道上设置有爆破片；所述第四阀门、第五阀门上分别设置有第一温度传感器、和第二温度传感器。
[0025]
优选的，所述的微流体装置是带有微通道的不锈钢管，其内径和外径分别为1.6mm和3.2mm，长度为5m-10m；所述的微流体装置的反应温度为200℃-250℃；所述的微流体装置的反应压强为15mpa；所述的草甘膦废水在微流体装置中的停留时间为30-90min；所述的微流体装置使用的气相为空气；所述的微流体装置使用的液空比为1.7：1(mol/mol)。
[0026]
本发明的微流体湿式氧化处理草甘膦废水工艺与现有技术相比，具备以下优点：
[0027]
(1)本发明使用了微流体装置，可以达到连续处理草甘膦废水的目的，且草甘膦去除效果好。
[0028]
(2)本发明使用的氧化剂清洁、低廉易得，且用量少；
[0029]
(3)本发明处理草甘膦废水不需要使用催化剂，不需要调节废水的ph值，也不需要对废水进行预热处理；
[0030]
(4)本发明的装置和操作简单，易于维护，无污泥产生。
附图说明
[0031]
图1是本发明微流体湿式氧化处理草甘膦废水的装置的示意图。
具体实施方式
[0032]
以下结合附图与实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0033]
本发明微流体湿式氧化处理草甘膦废水的装置的示意图如图1所示，该装置包括空气罐1、第一阀门2、气泵3、气体吹扫装置4、液体注射器5、第二阀门6、液体泵7、液体吹扫装置8、第三阀门9、温度箱10、液体线圈11、气体线圈12、第四阀门13、第一温度传感器14、微流体装置15、第二温度传感器16、第五阀门17、爆破片18、第六阀门19和液体收集装置20；所述空气罐1、第一阀门2、气泵3、气体吹扫装置4、气体线圈12依次通过管道连接；所述液体注射器5、第二阀门6、液体泵7、液体吹扫装置8、第三阀门9、液体线圈11、第四阀门13、微流体装置15、第五阀门17、第六阀门19、液体收集装置20依次通过管道连接；所述气体线圈12的出口与第四阀门13连接；所述液体线圈11、气体线圈12、第四阀门13、微流体装置15和第五阀门17设置在温度箱10内；所述五阀门17和第六阀门19间的管道上设置有爆破片18；所述第四阀门13、第五阀门17上分别设置有第一温度传感器14、和第二温度传感器16。
[0034]
本发明的一种微流体湿式氧化处理草甘膦废水工艺，其具体操作方式如下，储存在液体注射器5的草甘膦废水经液体泵7经过液体线圈11输入微流体装置15中，以一定流速使反应压力达到所需压力，当温度箱10达到设定温度时，通过气泵3使空气罐1的空气经过气体线圈12，使草甘膦废水与空气发生氧化反应，经过一定停留时间后，使草甘膦废水得到充分降解，在液体收集装置20收集经处理过后的废水。等反应结束后，利用阀门8使反应器内的压力降至0。
[0035]
实施例1
[0036]
将含有1000mg/l草甘膦的废水通过液体泵注入微通道长度为10m的微流体装置中，以0.3ml/min的流速达到反应压力15mpa，当达到设定温度200℃时，通过气泵以0.035ml/min的流速将空气注入微流体装置中，以获得1.7：1(mol/mol)的液空比和60min的停留时间，停留时间过后，收集样品进行分析。出水经检测，草甘膦去除率为82.36％。
[0037]
实施例2
[0038]
类同实施例1，将含有1000mg/l草甘膦的废水通过液体泵注入微通道长度为10m的微流体装置中，以0.2ml/min的流速达到反应压力15mpa，当达到设定温度200℃时，通过气泵以0.025ml/min的流速将空气注入微流体装置中，以获得1.7：1(mol/mol)的液空比和90min的停留时间，停留时间过后，收集样品进行分析。出水经检测，草甘膦去除率为82.15％。
[0039]
实施例3
[0040]
类同实施例1，将含有1000mg/l草甘膦的废水通过液体泵注入微通道长度为5m的微流体装置中，以0.3ml/min的流速达到反应压力15mpa，当达到设定温度250℃时，通过气泵以0.035ml/min的流速将空气注入微流体装置中，以获得1.7：1(mol/mol)的液空比和30min的停留时间，停留时间过后，收集样品进行分析。出水经检测，草甘膦去除率为94.96％。
[0041]
实施例4
[0042]
类同实施例1，将含有1000mg/l草甘膦的废水通过液体泵注入微通道长度为5m的微流体装置中，以0.2ml/min的流速达到反应压力15mpa，当达到设定温度250℃时，通过气泵以0.025ml/min的流速将空气注入微流体装置中，以获得1.7：1(mol/mol)的液空比和45min的停留时间，停留时间过后，收集样品进行分析。出水经检测，草甘膦去除率为97.01％。
[0043]
实施例5
[0044]
类同实施例1，将含有1000mg/l草甘膦的废水通过液体泵注入微通道长度为10m的微流体装置中，以0.3ml/min的流速达到反应压力15mpa，当达到设定温度250℃时，通过气泵以0.035ml/min的流速将空气注入微流体装置中，以获得1.7：1(mol/mol)的液空比和60min的停留时间，停留时间过后，收集样品进行分析。出水经检测，草甘膦去除率为97.44％。
[0045]
实施例6
[0046]
类同实施例1，将含有1000mg/l草甘膦的废水通过液体泵注入微通道长度为10m的微流体装置中，以0.2ml/min的流速达到反应压力15mpa，当达到设定温度250℃时，通过气泵以0.025ml/min的流速将空气注入微流体装置中，以获得1.7：1(mol/mol)的液空比和90min的停留时间，停留时间过后，收集样品进行分析。出水经检测，草甘膦去除率为98.22％。
[0047]
综上所述，本发明采用的微流体湿式氧化处理草甘膦废水工艺是一种能连续处理、空气用量少、操作简便快速、清洁、无需催化剂、无污泥产生，去除效率高的草甘膦废水处理方法。
[0048]
申请人声明，本发明通过上述实施例来帮助理解本发明的实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明全部构思与技术方案，因此，不应理解为对本发明总的技术方案的限定，本领域技术人在不偏离本发明构思的基础上，对技术进行非实质性的增加或改动，例如对微流体装置参数的简单改变或相似技术效果的技术特征的替换，均属于本发明保护范围。