• / 8
  • 下載費用:30 金幣  

一種難降解廢水的處理裝置及其廢水處理方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201310497035.6

申請日:

2013.10.22

公開號:

CN104556502A

公開日:

2015.04.29

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情:

授權|||實質審查的生效號牌文件類型代碼:1604號牌文件序號:101611423035IPC(主分類):C02F 9/08專利申請號:2013104970356申請日:20131022|||公開

IPC分類號:

C02F9/08

主分類號:

C02F9/08

申請人:

中國石油化工股份有限公司

發明人:

王建娜; 潘咸峰; 張方銀; 李茂雙; 茍社全

地址:

255400山東省淄博市臨淄區桓公路15號齊魯石化公司科技部

優先權:

專利代理機構:

淄博佳和專利代理事務所37223

代理人:

張雯

PDF完整版下載: PDF下載
內容摘要

一種難降解廢水的處理裝置及其廢水處理方法,屬于污水處理技術領域,其特征在于:包括依次串聯的pH調節池(1)、超聲波反應器(3)、催化反應池(4)和沉降池(5),超聲波反應器(3)為單頻對射管式超聲波反應器,超聲波反應器(3)的內壁為波紋狀。利用該裝置實現對難降解廢水的超聲波協同Fenton氧化,超聲波處理前先投加Fenton試劑,然后進入超聲波反應器(3)進行協同氧化反應。單頻對射管式超聲波反應器(3),波紋狀的內壁設計使超聲波多次反射聚焦,實現能量的多重疊加。本發明的裝置和方法超聲波反應時間短,能耗低,提高了反應效率,減少了藥劑用量,超聲波能耗低,便于工業實施。

權利要求書

權利要求書
1.  一種難降解廢水的處理裝置,其特征在于:包括依次串聯的pH調節池(1)、超聲波反應器(3)、催化反應池(4)和沉降池(5),其中pH調節池(1)開有酸入口(10),pH調節池(1)和超聲波反應器(3)之間串有第一管道混合器(2),第一管道混合器(2)上有氧化劑和催化劑入口(11);催化反應池(4)和沉降池(5)之間串有第二管道混合器(14),第二管道混合器(14)上設有堿入口(12);超聲波反應器(3)為單頻對射管式超聲波反應器,超聲波反應器(3)的內壁為波紋狀。

2.  根據權利要求1所述的一種難降解廢水的處理裝置,其特征在于:所述的單頻對射管式超聲波反應器整體呈管狀,兩端各裝有一超聲波換能器(8)且兩超聲波換能器(8)連接同一超聲波發生器(7),超聲波換能器(8)上均設有伸入超聲波反應器(3)內的管形超聲波分布器。

3.  根據權利要求1所述的一種難降解廢水的處理裝置,其特征在于:所述的pH調節池(1)裝有壓縮空氣攪拌設備。

4.  根據權利要求1所述的一種難降解廢水的處理裝置,其特征在于:所述的催化反應池(4)裝有壓縮空氣攪拌設備。

5.  一種權利要求1~4所述的難降解廢水的處理裝置的廢水處理方法,其特征在于,具體處理步驟為:
1)難降解廢水首先進入pH調節池(1),加入無機酸調節pH值至2.5~5.5,再經第一管道混合器(2)投加氧化劑和催化劑,氧化劑投加濃度為1~7mL/L,氧化劑與催化劑的摩爾比為10:1~3:1;
2)廢水和藥劑經第一管道混合器(2)混合后進入單頻對射管式超聲波反應器(3),超聲波分布器發出的超聲波頻率為15~35KHz,超聲波作用強度為0.1~1.0W/cm2,廢水和藥劑經超聲波交互作用時間為10S~180S;
3)超聲波反應器(3)出水自流進入催化反應池(4),利用壓縮空氣進行曝氣攪拌,使剩余氧化劑與廢水中有機污染物進一步反應,提高COD的去除效果,催化反應時間為5~60min;
4)催化反應池(4)出水經第二管道混合器(14)加堿混合后調節至中性進入沉降池(5),經固液分離后出水達標排放。

6.  根據權利要求1所述的一種難降解廢水的處理裝置的廢水處理方法,其特征在于:所述的步驟2)中超聲波反應器(3)中的超聲波分布器發出的超聲波頻率為20~30 KHz,超聲波作用時間為20S~60S。

7.  根據權利要求1所述的一種難降解廢水的處理裝置廢水處理方法,其特征在于:所述的步驟3)中催化反應池(4)中催化反應時間為15~35min。

8.  根據權利要求1所述的一種難降解廢水的處理裝置廢水處理方法,其特征在于:所述的步驟4)加堿后廢水調節pH至7.0~7.5。

說明書

說明書一種難降解廢水的處理裝置及其廢水處理方法
技術領域
一種難降解廢水的處理裝置及其廢水處理方法,屬于污水處理技術領域,具體涉及一種采用超聲波技術、高級氧化技術的物化方法處理化工廢水的裝置及使用該裝置的處理方法。
背景技術
工業廢水例如造紙廢水、醫藥廢水等化工廢水含有大量的難降解有機污染物,采用常規的生物處理技術難以達到排放標準。通常再采用各種高級氧化技術處理生化出水,使之達到理想的排放標準。其中Fenton試劑能有效氧化去除傳統廢水處理技術無法去除的難降解有機物,它不僅能夠氧化打破共軛體系結構,還可以使有機分子進一步礦化成CO2和水等小分子。但Fenton法處理廢水存在反應時間長、試劑用量大、H2O2利用率有待提高、處理后產生渣量大等問題,使其應用受到了限制。但是目前超聲波協同氧化技術還處于實驗室研究階段,沒有高效的超聲波反應器,大多采用成型的探頭式超聲波儀器進行燒杯試驗,超聲波作用時間長,大于10min,能耗高,無法在工業上應用。
專利KR100719455提供了一種有輻射的廢液中難降解有機化合物的處理方法,采用Fenton試劑在高頻超聲波和短波長的紫外線作用下處理類似螯合劑的難降解有機化合物,目的是使難降解有機化合物分解并縮短處理時間。該法除了采用Fenton試劑和超聲波以外,還使用短波長的紫外光,采用高頻超聲波,頻率為130~300kHz,水溫要加熱到40~50℃,能耗較高。 
專利CN101786756A提供了一種生化難降解有機廢水的處理方法,該法主要利用紫外光、電化學、超聲波和Fenton氧化處理生化難降解廢水,經處理后廢水COD去除率可達到90%以上。但是該法采用了多級廢水深度氧化處理工藝,處理工藝復雜,能耗較高。
發明內容
本發明要解決的技術問題是:克服現有技術的不足,提供一種難降解廢水的處理裝置及其廢水處理方法,利用該裝置超聲波協同Fenton氧化用于處理難降解廢水,處理能耗低,效率高,藥劑用量少,處理后可以達到理想的排放標準。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:該難降解廢水的處理裝置,其特征在于:包括依次串聯的pH調節池、超聲波反應器、催化反應池和沉降池,其中pH調節池開有酸入口,pH調節池和超聲波反應器之間串有第一管道混合器,第一管道混合器上有氧化劑和催化劑入口;催化反應池和沉降池之間串有第二管道混合器,第二管道混合器上設有堿入口;超聲波反應器為單頻對射管式超聲波反應器,超聲波反應器的內壁為波紋狀。
所述的單頻對射管式超聲波反應器整體呈管狀,兩端各裝有一超聲波換能器且兩超聲波換能器連接同一超聲波發生器,超聲波換能器上均設有伸入超聲波反應器內的管形超聲波分布器。
所述的pH調節池裝有壓縮空氣攪拌設備。
所述的催化反應池裝有壓縮空氣攪拌設備。
本發明的難降解廢水的處理裝置內可以實現超聲波協同Fenton氧化,能現明顯的協同效應,既能大幅提高COD去除率,又能降低藥劑用量和能耗,處理后可以達到理想的排放標準。本發明的難降解廢水處理方法,超聲波處理前先投加Fenton試劑,然后進入超聲波反應器進行協同氧化反應。超聲波反應器為單頻對射管式,內壁設計為波紋狀,可以使超聲波多次反射聚焦,實現能量的多重疊加,以較小的電功率,瞬間可以產生較大的超聲波能量,超聲波處理效率明顯提高,超聲波能耗顯著降低,使工業應用成為可能。污水經超聲波反應后再進入催化反應池,進一步發揮剩余氧化劑的作用,使更多的有機污染物得到氧化分解。催化反應后加堿回調pH為中性,然后再進行固液分離,上清液可達標排放。
一種上述難降解廢水的處理裝置的廢水處理方法,其特征在于,具體處理步驟為:
1)難降解廢水首先進入pH調節池,加入無機酸調節pH值至2.5~5.5,再經第一管道混合器投加氧化劑和催化劑,氧化劑投加濃度為1~7mL/L,氧化劑與催化劑的摩爾比為10:1~3:1;
2)廢水和藥劑經第一管道混合器混合后進入單頻對射管式超聲波反應器,超聲波分布器發出的超聲波頻率為15~35KHz,超聲波作用強度為0.1~1.0W/cm2,廢水和藥劑經超聲波交互作用時間為10S~180S;
3)超聲波反應器出水自流進入催化反應池,利用壓縮空氣進行曝氣攪拌,使剩余氧化劑與廢水中有機污染物進一步反應,提高COD的去除效果,催化反應時間為5~60min;
4)催化反應池出水經第二管道混合器加堿混合后調節至中性進入沉降池,經固液分離后出水達標排放。
所述的步驟2)中超聲波反應器中的超聲波分布器發出的超聲波頻率為20~30 KHz,超聲波作用時間為20S~60S。此超聲波頻率下與有極大分子的固有頻率頻率更接近,更容易摧毀大分子、難降解物質的穩定結構。
所述的步驟3)中催化反應池中催化反應時間為15~35min。此催化時間下催化下過較好,效率最高,時間過短催化效果不夠充分,時間過長,催化效果沒有非常明顯提高,浪費時間降低效率。
所述的步驟4)加堿后廢水調節pH至7.0~7.5.
所述的氧化劑為雙氧水。所述的催化劑為Fe3+、Mn2+均相催化劑或鐵粉、石墨、鐵、錳的氧化礦物非均相催化劑。
本發明的超聲波反應器,超聲波自兩端單頻對射,經波紋狀內壁反射,使超聲波多次聚焦、反射,極大提高了能量利用率和超聲波作用強度,在超聲波的空化作用下,廢水中大分子、難降解物質的穩定結構被摧毀,使所投加的氧化劑更易將有機污染物氧化分解。超聲波與氧化劑的協同作用,大大提高了氧化反應效率,縮短了反應時間。超聲波可以加速化學反應,提高化學反應效率,特別是超聲波與其它降解技術聯合使用,不僅可以發揮超聲波本身的降解能力,而且超聲波的機械效應可以強化其它降解技術的降解效果,超聲波協同Fenton氧化處理難降解廢水,可以加速化學氧化進程,提高化學氧化效率,縮短反應時間和藥劑投加量。
與現有技術相比,本發明的所具有的有益效果是:本發明采用獨特設計的超聲波反應器,與Fenton試劑協同作用,可連續處理難降解廢水,與單獨Fenton氧化處理相比,COD去除率由50%提高到80%以上,總反應時間減少80%以上,藥劑用量減少50%以上,反應產生的渣量減少50%以上。超聲波反應時間短,能耗低,與現有技術相比,超聲波能耗大大降低,本發明處理1m3廢水,超聲波能耗僅為1KW·h左右。本發明的廢水處理方法,提高了反應效率,減少了藥劑用量,超聲波能耗低,便于工業實施。
附圖說明
圖1是一種難降解廢水的處理裝置的連接示意圖。
其中:1、pH調節池  2、第一管道混合器  3、超聲波反應器  4、催化反應池  5、沉降池  6、耐蝕泵  7、超聲波發生器  8、超聲波換能器  9、進水管線  10、酸入口  11、氧化劑和催化劑入口  12、堿入口  13、出水管線  14、第二管道混合器。
具體實施方式
圖1是本發明一種難降解廢水的處理裝置的最佳實施例,下面結合附圖1對本發明做進一步說明。
參照附圖1:本發明難降解廢水的處理裝置,包括依次串聯的pH調節池1、超聲波反應器3、催化反應池4和沉降池5,pH調節池1連接進水管線9并設有酸入口10,pH調節池1和超聲波反應器3之間串有第一管道混合器2,第一管道混合器2上有氧化劑和催化劑入口11;催化反應池4和沉降池5之間串有第二管道混合器14,第二管道混合器14上有堿入口12;沉降池5上部連出水管線;超聲波反應器3為單頻對射管式,兩端設有超聲波換能器8,超聲波換能器8上設有伸入超聲波反應器3的管式超聲波分布器,超聲波反應器3的內壁為波紋狀。兩超聲波換能器8連接同一超聲波發生器7。pH調節池1和催化反應池4上設有壓縮空氣入口,可進行壓縮空氣攪拌。
第一管道混合器2和第二管道混合器14后的管路上串有耐蝕泵6。
下面結合具體實施例對本發明一種利用難降解廢水的處理裝置的處理方法做進一步說明,其中實施例1為最佳實施例。
實施例1
造紙熒光增白劑廢水經生化處理后COD為1161mg/L,采用本發明的方法處理,廢水處理量為100L/h,用硫酸調節廢水pH為3.1,然后投加氧化劑和Fe3+催化劑,氧化劑H2O2(濃度30%)投加濃度為1.4mL/L,Fe3+催化劑投加濃度為0.85g/L,氧化劑與Fe3+催化劑摩爾比為4:1。廢水經泵打入單頻對射管式內壁為波紋狀的超聲波反應器,超聲波頻率為20KHz,超聲波作用強度為0.13 W/cm2,超聲波作用時間為30S,然后進入催化反應池,反應時間為30min,催化反應出水經加堿調節pH為7.1后,進入沉淀池進行固液分離,上清液COD為220mg/L,COD去除率為81.1%,達到可以排入城鎮污水處理廠所要求的指標(COD<500mg/L)。處理1m3廢水,超聲波能耗僅為0.9KW·h。
實施例2
造紙熒光增白劑廢水經生化處理后COD為1161mg/L,采用本發明的方法處理,廢水處理量為110L/h,用硫酸調節廢水pH為3.5, 然后投加氧化劑和Fe2+催化劑,氧化劑H2O2(濃度30%)投加濃度為3.1mL/L,Fe2+催化劑投加濃度為1.5g/L,氧化劑與Fe2+催化劑摩爾比為5:1。廢水經泵打入單頻對射管式內壁為波紋狀的超聲波反應器,超聲波頻率為25KHz,超聲波作用強度為0.18 W/cm2,超聲波作用時間為25S,然后進入催化反應池,反應時間為35min,催化反應出水經加堿調節pH為7.5后,進入沉淀池進行固液分離,上清液COD為160mg/L,COD去除率為86.2%。處理1m3廢水,超聲波能耗僅為1.0KW·h。
實施例3
造紙熒光增白劑廢水經生化處理后COD為738mg/L,采用本發明的方法處理,廢水處理量為100L/h,用硫酸調節廢水pH為2.5, 然后投加氧化劑和催化劑,Mn2+氧化劑H2O2(濃度30%)投加濃度為7mL/L,Mn2+催化劑投加濃度為1.7g/L,氧化劑與Mn2+催化劑摩爾比為10:1。廢水經泵打入單頻對射管式內壁為波紋狀的超聲波反應器,超聲波頻率為15KHz,超聲波作用強度為0.1 W/cm2,超聲波作用時間為10S,然后進入催化反應池,反應時間為60min,催化反應出水經加堿調節pH為7.0后,進入沉淀池進行固液分離,上清液COD為146mg/L,COD去除率為80.2%。處理1m3廢水,超聲波能耗僅為0.95KW·h。
實施例4
造紙熒光增白劑廢水經生化處理后COD為738mg/L,采用本發明的方法處理,廢水處理量為100L/h,用硫酸調節廢水pH為5.5, 然后投加氧化劑和Fe2+催化劑,氧化劑H2O2(濃度30%)投加濃度為1mL/L,Fe2+催化劑投加濃度為0.82g/L,氧化劑與Fe2+催化劑摩爾比為3:1。廢水經泵打入單頻對射管式內壁為波紋狀的超聲波反應器,超聲波頻率為35KHz,超聲波作用強度為1.0 W/cm2,超聲波作用時間為180S,然后進入催化反應池,反應時間為5min,催化反應出水經加堿調節pH為7.5后,進入沉淀池進行固液分離,上清液COD為125mg/L,COD去除率為83.0%。處理1m3廢水,超聲波能耗僅為1.1KW·h。
對比例1
造紙熒光增白劑廢水經生化處理后COD為1161mg/L,采用Fenton試劑氧化處理,先將廢水用硫酸調節pH為3.0,氧化劑H2O2(濃度30%)投加濃度為3.0mL/L,催化劑投加濃度為1.5g/L,氧化劑與催化劑摩爾比為5:1,然后在攪拌的條件下在灌狀產生波反應器內反應3h,用堿回調pH為7.0,靜止沉降3h,測上清液COD為520mg/L,COD去除率為55%。處理后出水達不到排入城鎮污水處理廠所要求的指標(COD<500mg/L)。處理1m3廢水,超聲波能耗為4.0KW·h。
對比例2
造紙熒光增白劑廢水經生化處理后COD為738mg/L,采用Fenton試劑氧化處理,先將廢水用硫酸調節pH為3.0,氧化劑H2O2(濃度30%)投加濃度為7.0mL/L,催化劑投加濃度為1.7g/L,氧化劑與催化劑摩爾比為10:1,然后在攪拌的條件下在灌狀產生波反應器內反應3h,用堿回調pH為7.3,靜止沉降3h,測上清液COD為369mg/L,COD去除率為50%。處理1m3廢水,超聲波能耗為3.5KW·h。 
對比例3
造紙熒光增白劑廢水經生化處理后COD為738mg/L,采用Fenton試劑氧化處理,先將廢水用硫酸調節pH為3.0,氧化劑H2O2(濃度30%)投加濃度為7.0mL/L,催化劑投加濃度為1.7g/L,氧化劑與催化劑摩爾比為10:1,然后在攪拌的條件下在反應3h,用堿回調pH為7.3,靜止沉降3h,測上清液COD為501mg/L,COD去除率為32%。
從以上實施例和對比例分析可以看出,廢水在經過Fenton試劑氧化處理后再加入氧化劑后在超聲波處理條件下能夠更有效的去除COD;而且本發明的單頻對射管式內壁為波紋狀的超聲波反應器能夠在較低耗能的條件下更好的去除COD,有效地節約能源,增大廢水處理效率。
以上所述,僅是本發明的較佳實施例而已,并非是對本發明作其它形式的限制,任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容,依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型,仍屬于本發明技術方案的保護范圍。

關 鍵 詞:
一種 降解 廢水 處理 裝置 及其 廢水處理 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:一種難降解廢水的處理裝置及其廢水處理方法.pdf
鏈接地址:http://www.1825919.live/p-6417445.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
踢球者足球即时指数 博发秒速时时彩下载 彩票开奖查询公告 私募基金配资 福建11选五开奖结果走势图 快乐8平台登录网址 青海快3开奖走势 恒邦股份股票分析 贵州十一选五下注平台 2012最新股票推荐 北京28彩票是什么意思