專(zhuān)利名稱(chēng)：液體排放物的凈化方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有溶解的或不溶解的、有機(jī)的和/或無(wú)機(jī)的物質(zhì)的液體排放物的凈
化方法。該方法允許將這些排放物帶到確定的DCO和/或DC0/DB05比以下，還允許將 COT (總碳)和MES (懸浮物)率降到低于確定閾值的數(shù)值。本發(fā)明還涉及凈化這類(lèi)排放物的凈化裝置。本發(fā)明在對(duì)石油排放物或來(lái)自農(nóng)業(yè)的產(chǎn)品的制造方法所產(chǎn)生的排放物的凈化領(lǐng)域中得到特別重要的、但非專(zhuān)一的應(yīng)用，所述排放物特別是初始DCO特別高[(> 30000mg 02/1，或者如下使用的書(shū)寫(xiě)規(guī)定mg/1)]的排放物，這些排放物的碳鏈長(zhǎng)，即很難降解。本發(fā)明還允許例如實(shí)現(xiàn)包括復(fù)雜分子如復(fù)雜的殺蟲(chóng)劑分子的擴(kuò)散污染物的處理。
背景技術(shù)：
DCO即Demande Chimique en OxygSne (化學(xué)需氧量)，是利用強(qiáng)化學(xué)氧化劑對(duì)水的有機(jī)(和無(wú)機(jī))物質(zhì)進(jìn)行氧化所必需的耗氧量。它允許評(píng)價(jià)廢水的污染負(fù)載和測(cè)量可氧化物質(zhì)的總量，這包括可生物降解的物質(zhì)。至于包含在待分析水中的通過(guò)生化氧化(通過(guò)需氧細(xì)菌進(jìn)行的氧化，需氧細(xì)菌從氧化還原反應(yīng)提取它們的能量)可生物降解的物質(zhì)的量，則通過(guò)參數(shù)DBCKDemande Biologique en OxygSne，即生物需氧量)來(lái)確定。已知，經(jīng)常被稱(chēng)作廢水的液體排放物會(huì)污染將這些液體排放物排放到其中的介質(zhì)，其中，廢水構(gòu)成液體排放物的主要例子。然而，排放物的DCO太高和/或DBO太低都是有害的。實(shí)際上，會(huì)導(dǎo)致它們包含的不可生物降解的物質(zhì)通過(guò)溶解在水中的分子氧或通過(guò)在排放物表面的空氣中的分子氧緩慢地氧化。溶解的氣態(tài)氧對(duì)生命是必不可少的，在河水中或在水體表面對(duì)其需求量太大將對(duì)動(dòng)物和植物的生命是有害的，因此需要處理。已知對(duì)廢水和/或來(lái)自化學(xué)工藝的其它排放物進(jìn)行處理以將它們排回到環(huán)境中的許多處理方法。這些處理可在凈化站集中進(jìn)行，或者單獨(dú)地進(jìn)行。因此，存在可得到可接受的DCO和/或DBO從而允許排放到環(huán)境中的凈化站，其尤其通過(guò)氧化處理。但是，這類(lèi)設(shè)施存在一些缺點(diǎn)。實(shí)際上，這些凈化站需要尺寸很大的場(chǎng)地，由于排放令人不舒服的、甚至有毒的氣味或氣霧，因而它們一般要遠(yuǎn)離居民區(qū)。另外，它們的運(yùn)行成本很高，并且有效性有限，由于對(duì)相關(guān)排放的規(guī)定要求日益嚴(yán)苛而越來(lái)越不可接受。特別是，現(xiàn)在要求低于1000mg/l、甚至顯著低于該數(shù)值的DCO比率，在某些排放物的情況下這看來(lái)是不可能得到的，某些排放物例如是來(lái)自油料生產(chǎn)工廠的排放物，或在含鹽環(huán)境中的石油源排放物。另外，在新出現(xiàn)的特殊排放物的情況下，傳統(tǒng)的方法顯得是無(wú)效的。因此，現(xiàn)在常常不能達(dá)到對(duì)排放到環(huán)境中所要求的比率，這就導(dǎo)致成本過(guò)高的一些方案，例如焚燒。特別是發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這些排放物在不利的和邊遠(yuǎn)的環(huán)境中產(chǎn)生時(shí)，另外要實(shí)施的運(yùn)輸成本很高，如海上鉆井平臺(tái)就是這種情況。即便不久前出現(xiàn)了響應(yīng)該長(zhǎng)期沒(méi)有被滿(mǎn)足的需求的有效方案(FR 2914919)，但該
方案還能進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出比現(xiàn)有的方法和裝置更好地滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)要求的處理排放物的這種方法和相應(yīng)的裝置，尤其是本發(fā)明允許基于單個(gè)或多個(gè)的相繼處理的組合的緊湊、經(jīng)濟(jì)和有效的處理，該處理包括一個(gè)或多個(gè)明顯不同的階段，即一方面，機(jī)械和化學(xué)侵蝕階段，根據(jù)待處理的排放物的類(lèi)型，化學(xué)侵蝕可以是氧化、或者還原、或者氧化/還原的，知曉的是在更特別描述的實(shí)施方式中，這涉及自由基氧化，也稱(chēng)為過(guò)氧化(hyperoxydation)，和另一方面，包括撇除的浮選階段。為此，本發(fā)明主要提出以流量Df連續(xù)地被供給的、含有溶解的或不溶解的、有機(jī)的和/或無(wú)機(jī)的物質(zhì)的液體排放物的凈化方法，其特征在于，如需要在所述排放物的浮選預(yù)操作之后，實(shí)施至少一處理周期，所述處理周期包括第一階段，在該第一階段中，通過(guò)在第一腔室中循環(huán)同時(shí)產(chǎn)生極強(qiáng)渦流，進(jìn)行所述排放物的自由基氧化和/或自由基還原 ’然后是第二階段，在該第二階段中，通過(guò)凝聚/絮凝使包含在所述排放物中的不溶解成分聚集，然后使這些排放物在具有自由表面的第二腔室中循環(huán)，同時(shí)在所述第二腔室中鼓泡和保持弱渦流，并撇除在上部分得到的泥渣。有利地，氧化和/或還原通過(guò)電解處理進(jìn)行。這里電解處理是指，通過(guò)具有非常高的電化學(xué)反應(yīng)性的電解過(guò)程的氧化和/或還原，該電解過(guò)程可產(chǎn)生自由基化學(xué)種類(lèi)。這種方法可得到在確定閾值以下的DC0，并且需要的話(huà)，可使DC0/DB05比和/或 MES率分別降到確定的第二和第三閾值以下。另外，該方法允許力求使DB0/DC0比在一特殊數(shù)值以上，這對(duì)于隨后方便生物去污是有利的。極強(qiáng)渦流，應(yīng)理解為利用再循環(huán)泵在相關(guān)的腔室中進(jìn)行攪拌，以使所述再循環(huán)泵的流量大于連續(xù)供給流量Df的五倍，并有利地大于十倍，甚至大到十五倍，甚至大于所述流量Df。換句話(huà)說(shuō)，所述圍腔中的豎直水力狀態(tài)是強(qiáng)渦流狀態(tài)(Re >> 3000!!!2^)，它與過(guò)氧化結(jié)合導(dǎo)致污染長(zhǎng)分子的破碎和斷裂。 弱渦流，應(yīng)理解為將所述腔室中的水力狀態(tài)保持接近層流狀態(tài)(Re < 2000m2 s—1)， 例如通過(guò)以接近或低于該連續(xù)供給流量的流量、即以流量q ( Df的排放物的再循環(huán)得到的輕微攪拌。
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因此，利用該方法，尤其應(yīng)用對(duì)水平流動(dòng)不利的有組織的豎直流動(dòng)，水平流動(dòng)實(shí)際上被排除，以致使相互作用的成分之間的相遇最大化。借助于被凈化產(chǎn)品本身的泵送和再循環(huán)，這里，待凈化的水本身被用作反應(yīng)劑，和用作氧化作用的載體。在一些有利的實(shí)施方式中，另外依靠以下布置中的一個(gè)和/或另一個(gè)-所述電解處理是氧化；-通過(guò)攪拌在所述第一腔室中產(chǎn)生極強(qiáng)渦流，使排放物以Q> 5Df的流量在所述腔室的上部和下部之間循環(huán)；-所述再循環(huán)的流量是如Q彡25Df,有利地Q彡40Df或彡50Df；-通過(guò)在所述第一腔室的下部分獲取的排放物循環(huán)和經(jīng)電解管路在所述第一腔室的上部分的再引入，來(lái)進(jìn)行所述電解處理；-所述電解處理是通過(guò)在覆有含金剛石和硼的一層的電極上的電解來(lái)進(jìn)行的；-所述電解處理是通過(guò)在覆有含碳原子和氮原子的一層的電極上的電解來(lái)進(jìn)行的；-借助用于產(chǎn)生豎直鼓泡的外部氣蝕(cavitation)部件通過(guò)使所述排放物在所述第二腔室的下部分以q ( Df的流量循環(huán)，在所述第二腔室中保持弱渦流；-在所述電解管路的出口給所述排放物除氣，并利用得到的氣體用以供給豎直氣泡用的外部氣蝕部件；-該方法包括至少兩個(gè)處理周期；-該方法包括至少一強(qiáng)氧化處理周期和至少一強(qiáng)還原處理周期。強(qiáng)氧化(或相反地，強(qiáng)還原)主要是指也就是使排放物中存在的化學(xué)體失去(相反地得到)電子的氧化；-使所述排放物相繼地通過(guò)η個(gè)處理周期流動(dòng)，數(shù)目η> 2被設(shè)置用以逐漸獲得在具有自由表面的腔室的表面的固/液相分離，以便把處理出口處的所述排放物帶到確定的 DCO ；-每個(gè)處理周期另外包括在所述第一階段和第二階段之間的中間階段，在該中間階段中，進(jìn)行利用催化劑的后氧化和/或還原操作。有利地，該操作在第三中間腔室中進(jìn)行，以使電解產(chǎn)生的流和氣泡向上升。還有利地，在所述第三中間腔室中另外產(chǎn)生中等渦流；-利用所述電解管路的分路，將所述流量Df在所述第三中間腔室的下部分注入該第三中間腔室中，例如通過(guò)使排放物在所述腔室的下部分以中等流量(Df < d < 3Df)循環(huán)。換句話(huà)說(shuō)，通過(guò)在所述電解管路的出口傾析所述流量Df，實(shí)現(xiàn)所述后氧化和/或還原操作；-在排放物凝聚/絮凝然后使排放物在具有自由表面的弱渦流式的圍腔的下部分再循環(huán)后，通過(guò)鼓泡實(shí)現(xiàn)預(yù)浮選操作，所述圍腔配有在上部分的撇除部件；和用于產(chǎn)生豎直氣泡以便在所述圍腔中進(jìn)行氧化/分離的氣蝕部件；-自由基氧化劑在氧化劑H202、03、0°、或0H°中以單個(gè)或組合的方式選擇；-所述方法另外包括生物過(guò)濾。借助利用該方法的上述階段得到的分子長(zhǎng)度的破碎或斷裂，DC0/DB05比變得非常有利，因此這樣的補(bǔ)充生物處理可得到進(jìn)一步更出色的結(jié)果。本發(fā)明還提出實(shí)施上述方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的裝置。
本發(fā)明還提出以流量Df連續(xù)地被供給的、含有溶解的或不溶解的、有機(jī)的或無(wú)機(jī)的物質(zhì)的液體排放物的凈化裝置，其特征在于，所述裝置包括至少一第一組兩個(gè)相繼的豎直腔室，即第一腔室，所述第一腔室配有所述排放物的自由基氧化和/或自由基還原部件，以及所述第一腔室包括在所述第一腔室中產(chǎn)生極強(qiáng)渦流的產(chǎn)生部件；和具有自由表面的氧化/分離第二腔室，該第二腔室被布置用以在所述第二腔室中保持弱渦流，所述第二腔室配有外部的凝聚/絮凝部件、在上部分的撇除部件、和鼓泡部件，所述第一腔室和第二腔室在下部分相互間連通。實(shí)際上，凝聚/絮凝階段借助所述外部部件在所述第二腔室外進(jìn)行。然后，受益于這兩個(gè)行動(dòng)的排放物進(jìn)入所述第二腔室，因而通過(guò)在所述排放物中的鼓泡效用，將能夠一方面被分解為水和另一方面被分解為漂浮的污染物。在一些有利實(shí)施方式中，另外依靠以下布置中的一個(gè)和/或另一個(gè)-所述裝置包括用于進(jìn)行氧化和/或還原的電解處理部件。電解處理部件是指通過(guò)電解(包括電極)進(jìn)行氧化和/或還原的處理部件；-極強(qiáng)渦流的產(chǎn)生部件包括所述排放物再循環(huán)的第一管路，其使在所述腔室的下部分獲取并在上部分被再引入的排放物以流量Q彡5Df再循環(huán)；-流量Q彡25Df,有利地Q彡40Df、或50Df；-所述裝置包括具有自由表面的弱渦流式的預(yù)浮選圍腔，具有外部的凝聚/絮凝部件和在下部分使排放物再循環(huán)的部件，所述預(yù)浮選圍腔設(shè)有在上部分的撇除部件；和用于產(chǎn)生豎直鼓泡以便在所述預(yù)浮選圍腔中進(jìn)行氧化/分離的氣蝕部件；-所述電解處理部件包括一些覆有包括金剛石和硼的一層的電極；-所述電解處理部件包括一些覆有包括碳原子和氮原子的一層的電極；-所述電解處理部件位于所述排放物再循環(huán)的第一管路中；-所述第二腔室包括在下部分使排放物再循環(huán)的第二管路，所述排放物再循環(huán)的第二管路包括用于在所述第二腔室中產(chǎn)生豎直鼓泡的氣蝕部件；-所述排放物再循環(huán)的第二管路具有在l/20Df(Df的二十分之一)到l/2Df (半個(gè) Df)之間的弱流量；-所述裝置包括至少一第二組腔室，該第二組腔室與所述第一組腔室串聯(lián)；-所述裝置包括η組腔室，使所述排放物在所述η組腔室中相繼地流動(dòng)，數(shù)目η> 2 被設(shè)置用以逐漸獲得在具有自由表面的腔室的表面的固/液相分離，以便把處理出口處的所述排放物帶到確定的DCO ；-每組腔室包括至少一第三中間腔室，所述第三中間腔室在所述第一腔室和第二腔室之間，在所述第三中間腔室中，通過(guò)以中等渦流進(jìn)行攪拌利用催化劑進(jìn)行后氧化和/ 或還原操作；-所述裝置在所述第三中間腔室的下部分包括排放物循環(huán)的第三管路，所述排放物循環(huán)的第三管路使所述排放物以流量Df ^ d ^ 3Df循環(huán)，以便在所述第三中間腔室中產(chǎn)生中等渦流；-所述第三中間腔室在下部分由本身配有電解處理部件的所述排放物循環(huán)的第一
管路供給；-利用空氣進(jìn)行所述氣蝕鼓泡，氣泡的等效直徑的平均尺寸為0.2mm到Imm之間；
-所述腔室的有效高度在: 到5m之間；


通過(guò)閱讀下面對(duì)后述作為非限定例子給出的一些實(shí)施方式的描述，將更好地理解本發(fā)明。本描述參照以下附圖圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施方式的運(yùn)行示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施方式的運(yùn)行示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第三實(shí)施方式的運(yùn)行示意圖。圖4示出根據(jù)圖3的一系列處理周期的示意圖。圖5是表示DCO隨對(duì)應(yīng)圖4的類(lèi)型的一系列周期降低的圖。圖6示出在根據(jù)本發(fā)明的方法的一實(shí)施方式中實(shí)施的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出排出物凈化裝置1，排放物在2處以例如為lm3/h的流量Df連續(xù)地被引入。排放物含有例如DCO為30000毫克氧02/1的、溶解或不溶解的有機(jī)物質(zhì)和/或無(wú)機(jī)物質(zhì)。裝置1例如由: 高的鋼制的平行六面體狀的箱體3形成，其總體積約為2m3，包括四個(gè)接連的平行六面體狀的豎直腔室4、5、6和7，這四個(gè)腔室的尺度以本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的方式根據(jù)逗留時(shí)間和再循環(huán)時(shí)間的條件來(lái)計(jì)算。更確切地，并且在此處尤其特別描述的例子中，所述裝置包括大約0. 3m3的浮選預(yù)腔室或浮選圍腔4 ；體積更大的例如Im3的自由基氧化用的第一腔室5 ；體積較小的例如 0. 3m3的氧化分離用的第二腔室7 ；和在第一與第二腔室之間并且尺寸基本相同即0. 3m3的第三中間腔室6，在該第三中間腔室中進(jìn)行后氧化操作。浮選圍腔4具有自由表面8，并且包括撇除部件9，撇除部件允許排除漂浮固體物質(zhì)，例如排到回收槽(未示出)中。當(dāng)然，所述裝置的其它實(shí)施方式也是可能的，例如由柱形開(kāi)放箱體形成的裝置，它的腔室和預(yù)圍腔形成一些徑向地設(shè)置的區(qū)域，因而在該柱形體中，在第二腔室后設(shè)有泥渣回收腔室，撇除部件為圓形并連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。所述浮選圍腔4在圍腔上部分通過(guò)輸入泵11在10處被供給。經(jīng)混合池12和13通過(guò)凝聚和絮凝相繼預(yù)處理排放物。為此，設(shè)有供給反應(yīng)劑的供給部件14。所述供給部件14包括例如第一供應(yīng)池15， 其通過(guò)計(jì)量泵16和電動(dòng)閥17連續(xù)供給本身公知的凝聚劑；和第二供給池18，其通過(guò)計(jì)量泵19和電動(dòng)閥20連續(xù)供給也是已知類(lèi)型的絮凝劑，它們根據(jù)要處理的排放物以本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的方式彼此適配。浮選圍腔另外包括再循環(huán)部件21，再循環(huán)部件使排放物在下部分22以小流量再
循環(huán)，小流量例如基本等于流量Df。所述再循環(huán)部件21包括例如0. lm3/h的泵23 ；和氣蝕部件對(duì)，氣蝕部件用于通過(guò)彎管沈在浮選腔室中產(chǎn)生豎直氣泡25，從而允許最佳氧化，彎管因此通到圍腔4的下部分。用于自由基氧化、下面也稱(chēng)過(guò)氧化的第一腔室5，通過(guò)例如直徑相應(yīng)于流量Df的通道，在下部分27被連接至預(yù)浮選圍腔4，所述通道或者由實(shí)施在第一腔室與浮選圍腔之間的分隔壁四中的孔觀形成，或者在浮選圍腔離開(kāi)該第一腔室的情況下通過(guò)允許流量Df 的管形成。第一腔室5包括外部的自由基氧化部件30，外部的自由基氧化部件包括例如 30m3/h的大流量的循環(huán)泵31 ；和電解氧化部件32，電解氧化部件包括多個(gè)電極33，如金剛石電極，例如三組消耗電極，每組有五個(gè)消耗電極，這些電極并聯(lián)地布置且與通向第一腔室 5的上部分35的供給管34串聯(lián)地布置。在圖1描述的實(shí)施方式中，該第一腔室也有自由表面8，但第一腔室在上部分被蓋子36封閉。通過(guò)電解的自由基氧化的部件30被布置用于使大約的流量在第一腔室中再循環(huán)(因此觀察到另外在通過(guò)孔觀以lm3/h的流量供給的為Im3的第一腔室中為一小時(shí)的平均逗留時(shí)間)。另外，管路30允許向第三中間腔室6引入流量Df，以便進(jìn)行后氧化處理。一些調(diào)節(jié)閥37可調(diào)節(jié)第一腔室5與第三中間腔室6之間的流量，這些調(diào)節(jié)閥37 在電極33下游并聯(lián)地布置在管路38上。流量Df在此處還是被注入到第三中間腔室的下部分，例如通過(guò)帶有彎肘的管39 被注入。在該注入處，還實(shí)現(xiàn)在40引入催化劑，催化劑例如是鐵離子狗2+，或銅離子Cu+，或更普遍地是近失去電子的金屬，如鈉，它們因此允許盡可能有效的后氧化處理。通過(guò)使過(guò)氧化氫或有機(jī)過(guò)氧化物歧化，催化劑將可完成電化學(xué)產(chǎn)生的自由基的化學(xué)過(guò)程，過(guò)氧化氫或有機(jī)過(guò)氧化物例如由在下游流中加入顆粒固體狀的Fe、Fe203> Fe3O4而產(chǎn)生，顆粒固體通過(guò)過(guò)濾器或流化床或者通過(guò)注入還原離子溶液如狗2+溶液實(shí)現(xiàn)。所謂在下游流中，指的是直接在電極的下游，或在位于同一腔室的同一區(qū)域(化學(xué)專(zhuān)用)上的輔助再循環(huán)流上。還要注意的是，微孔隙或納米孔隙狀的載體如活性炭、樹(shù)脂或沸石可包括在或者下部分的每個(gè)區(qū)域上，或者下部分上。因此這些載體的作用是固定、集中擴(kuò)散在吸收部位上的污染物，以使最終凈化后的水從中流出。最后，裝置1包括具有自由表面41的氧化/分離用的第二腔室7，第二腔室被布置用于通過(guò)再循環(huán)小泵42在所述第二腔室中保持弱渦流，小泵42通過(guò)本領(lǐng)域公知的氣蝕裝置44被固定于鼓泡氧化部件43。要指出的是，預(yù)圍腔的撇除部件9也可例如用于撇除所有腔室的自由表面，特別地和更特殊地是撇除第二腔室7和第三中間腔室6的自由表面，從而允許通過(guò)浮選分離在表面的固化產(chǎn)物。第三中間腔室和第二腔室在下部分通過(guò)凝聚/絮凝部件45相互間連接，凝聚/絮凝部件45包括具有流量Df的泵46和兩個(gè)串聯(lián)地位于管路上的本領(lǐng)域已知的反應(yīng)劑混合單元47和48。最后，流量Df在上部分49被排出，例如通過(guò)溢出被排出，以便進(jìn)行可能的后處理。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的裝置50的另一實(shí)施方式。在下面的描述中，將用相同的參考數(shù)字來(lái)表示相同或相似的元件。裝置50包括配有如參照?qǐng)D1所述的凝聚/絮凝部件的預(yù)浮選圍腔4，該圍腔被供給流量Df，流量Df例如是5m3/h。裝置50包括過(guò)氧化用的第一腔室，第一腔室配有極強(qiáng)渦流式的攪拌部件51，攪拌部件包括大流量泵52 ；和電解氧化部件53，電解氧化部件例如帶有如前所述的一些金剛石電極。排放物例如以50m3/h的流量進(jìn)入第一腔室5的下部分54，并在上部分56排出這些排放物。第一腔室5雖然具有自由表面58，但在此處被需要時(shí)可拆卸的密封蓋在57處封閉，第一腔室5包括平行六面體狀的小體積的側(cè)向豎直的室59，該室用于通過(guò)具有流量Df 的泵61在上部分60進(jìn)行抽吸，以供給本領(lǐng)域已知的凝聚/絮凝部件62，然后排到在參照?qǐng)D 1所述類(lèi)型的第二腔室7的下部分63。另外包括氣蝕鼓泡部件43的該第二腔室，在下部分64被連接至附加腔室5A，附加腔室5A與這里前面描述的第一腔室5相同。借助外部管路51的極強(qiáng)渦流式的補(bǔ)充過(guò)氧化處理允許再進(jìn)一步降低DC0，排放物隨后在65以流量Df被排出。在圖3上表示出根據(jù)本發(fā)明的裝置70的另一實(shí)施方式。該裝置70包括配有如前所述的絮凝/凝聚部件的預(yù)圍腔4。裝置另外包括具有自由表面的第一腔室5，該第一腔室與參照?qǐng)D1所述的第一腔室相同，該第一腔室另外包括增加流量用的浸沒(méi)的泵71、和在電解氧化管路32后排放物管路的分路73下游的除氣罐72，除氣罐用于除氣另外以及例如被用于(虛線(xiàn)74)如參照?qǐng)D1 所述的在第二腔室7處的鼓泡/氣蝕04)。至于中間腔室6，其有利地在40被供給狗2+類(lèi)型的催化劑，如前所述。在圖4上表示根據(jù)本發(fā)明的一特別有利的實(shí)施方式的裝置80，在此情況下，該裝置包括多于兩個(gè)的周期，即參照?qǐng)D3所述的處理周期類(lèi)型的四個(gè)相同的處理周期。在凝聚/絮凝14后以流量Df給浮選圍腔4供給排放物后，在下部分供給極強(qiáng)渦流式的第一腔室5，第一腔室5本身被過(guò)氧化。在第一腔室5中大約一小時(shí)的處理時(shí)間后，在電解氧化管路32后分流等于流量Df 的流量，以在第三中間腔室下部分供給第三中間腔室6，第三中間腔室6本身將通過(guò)絮凝/ 凝聚管路45在第二腔室下部分供給具有自由表面的第二腔室7，第二腔室7配有撇除部件和產(chǎn)生弱渦流的鼓泡部件43。然后，排放物例如由于太滿(mǎn)而被排向相同的第二周期5’、6’、7’，第二周期以類(lèi)似方式供給第三周期5”、6”、7”，第三周期接著與第四周期5”’、6”’、7”’串聯(lián)連接，然后排放物被排出，以便進(jìn)行例如用于生物處理(未示出)的補(bǔ)充處理。在圖5上表示預(yù)處理過(guò)的排放物的DCO含量隨著相繼周期增加的圖形變化(曲線(xiàn) 81)，其中，因此可見(jiàn)所述曲線(xiàn)81有規(guī)律地下降，相繼周期是參照?qǐng)D4所述的周期的類(lèi)型。因此看到，由于本發(fā)明的方法，通過(guò)增加周期數(shù)，可達(dá)到絕不相等的DCO降低。根據(jù)該方法的特征之一，如已經(jīng)看到的，排放物本身用于進(jìn)行希望的物理和化學(xué)工作。因此正是在排放物量上產(chǎn)生的動(dòng)能允許產(chǎn)生氣泡，但也正是該能量允許破壞產(chǎn)品本身的乳化。最后，正是產(chǎn)品本身的導(dǎo)電能力允許把產(chǎn)生的氧化劑引到包含在排放物中的水分子上，如同電解氧化中的情況一樣。因此極大地節(jié)約了材料和能量，這是本發(fā)明的極大優(yōu)點(diǎn)之一?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D6描述根據(jù)本發(fā)明的方法的一實(shí)施方式。在分離懸浮物和膠質(zhì)的第一階段82及在83以小流量在預(yù)圍腔內(nèi)再循環(huán)后，通過(guò)以極強(qiáng)流量循環(huán)在84實(shí)現(xiàn)過(guò)氧化或自由基氧化并在金剛石電極上進(jìn)行再循環(huán)85。通過(guò)帶有浮選和微鼓泡的物理化學(xué)處理，預(yù)先階段82將可對(duì)于傳統(tǒng)方法最容易觸到的成分明顯降低DC0。如剛才所述的，階段84進(jìn)行自由基氧化，然后自由基氧化可根據(jù)周期數(shù)在需要時(shí)多次重復(fù)進(jìn)行。該過(guò)氧化階段顯示是這樣的階段其將真正地允許破壞復(fù)雜分子，特別是過(guò)氧化階段被重復(fù)進(jìn)行時(shí)。該階段可破壞DCO根(talon)，使之降低到120mg/l DCO以下。它另外增加DCO與 DBO 5的比(DB0 5為5天時(shí)間的生物需氧量)，因此表現(xiàn)示出基質(zhì)的很強(qiáng)的生物降解性，用以切斷分子鏈，從而允許最后得到盡可能小的有機(jī)結(jié)構(gòu)，即co2。因此，利用本發(fā)明可把DC0/DB0 5的比值降到2以下，和有利地基本在1. 5以下， 例如降到1. 2。在更特別描述的實(shí)施方式中，過(guò)氧化利用通過(guò)電解得到的OHtl離子實(shí)現(xiàn)。這里，這些OHtl離子產(chǎn)生在平行堆疊的平板電極的表面，平行堆疊的平板電極以幾十毫米的厚度被插在一組件中。接觸電極時(shí)產(chǎn)生質(zhì)量轉(zhuǎn)移，并且穿過(guò)電極的盡可能湍急的流動(dòng)的存在導(dǎo)致微泡的引發(fā)。由于為使流體有效和使流體足夠地載有氧化劑OH0而例如以可為大約10m3/h、 15m3/h、甚至50m3/h的流量實(shí)現(xiàn)的該電解，因此流體變?yōu)檫^(guò)氧化劑。此時(shí)觀察到，化學(xué)反應(yīng)(relation)變得短暫和強(qiáng)烈，羥基自由基在它遇到的第一有機(jī)結(jié)構(gòu)上奪去一質(zhì)子和一電子H+，這是以便重新形成一穩(wěn)定的水分子。因而可理解的是，該現(xiàn)象伴隨著含碳結(jié)構(gòu)的斷裂，從而在尋求待提取的氫中產(chǎn)生自由基結(jié)構(gòu)。因此有可被利用的有機(jī)物氧化反應(yīng)鏈。另外，電解產(chǎn)生非常大濃度的微泡，這些微泡將表現(xiàn)為如同有機(jī)分子的表面活性結(jié)構(gòu)起作用。在微氣泡的通行路徑上，因而發(fā)現(xiàn)分子通過(guò)它的疏水端(pole)鉤附并向表面上升。鼓泡越濃密，會(huì)發(fā)現(xiàn)提取效果越好和撇除操作過(guò)程性能越良好。例如，下面利用稱(chēng)為“白，，水的物質(zhì)描述排放物，其中根據(jù)本發(fā)明的方法可應(yīng)用于該排放物。
這涉及通過(guò)離心作用然后進(jìn)行允許脫油的浮選產(chǎn)生的pH值接近中性(pH = 6. 8) 的乳狀排放物。因此該排放物的溫度大約為60°C。更準(zhǔn)確地，被處理的產(chǎn)品是有機(jī)物，這些有機(jī)物來(lái)自于降低脂質(zhì)后對(duì)油料作物種籽進(jìn)行的處理。這些殘?jiān)鼇?lái)源于油料種籽的精煉和然后用于降低含油組分的離心分離階段。因此，待處理的排放物構(gòu)成如下-蛋白質(zhì)，占干物質(zhì)的2%至3%；-未經(jīng)離心分離回收的含油殘?jiān)?，其中包括?具有30個(gè)碳原子的脂肪酸)，占干物質(zhì)的20%至30% ；-和碳水化合物(主要為淀粉)，干物質(zhì)的余量。換句話(huà)說(shuō)，排放物主要由長(zhǎng)鏈含碳結(jié)構(gòu)或這些分子結(jié)構(gòu)組合而構(gòu)成。排放物為乳液形式，參考DCO在15000mg/l到30000mg/l之間。在對(duì)于大約^m3的圍腔總體積以5m3/h的初始流量利用兩次甚至三次如上所述的過(guò)氧化浮選的一周期進(jìn)行處理后的這種排放物，允許降到大大低于500mg/l、甚至低于 100mg/l 的 DCO。參照?qǐng)D6，下一步驟為通過(guò)氣蝕管路利用氣泡進(jìn)行自然浮選的中間步驟86，然后是凝聚步驟87、絮凝步驟88，繼而是排到上面描述的第二腔室7類(lèi)型的具有自由表面的腔室中的排放步驟89，并利用氣蝕鼓泡以小流量再循環(huán)90，以便很好地允許浮選。另外，流量Df在上部分被連續(xù)地傾析91，并刮去得到的固體泡沫。在這些實(shí)施方式中，另外在92可以或者不可以重新進(jìn)行η次前面的步驟84至 91(線(xiàn)條93)。下面給出使用符合所述實(shí)施方式、特別是參照?qǐng)D2描述的實(shí)施方式的裝置的例子。該裝置已允許成功地處理總DCO為500mg/l至2000mg/l的包含下面列出的產(chǎn)品名目(trace)的化學(xué)產(chǎn)品的儲(chǔ)存場(chǎng)地的水。這里，電解處理已允許根據(jù)涉及的分子進(jìn)行氧化和/或還原，出現(xiàn)的分子有如下 醋酸乙酯、丙酮、庚酸、硫酸、苯和浙青、二乙二醇丁醚、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、汽油、乙醇、乙基己醇、油和添加劑、ISI 丁醇(ISI butanol)、苛性鉀液、甲醇、甲基乙基酮、單乙二
醇、正丁醇、Plutt乙醇(piutdt ethanol )、丙二醇、四氯化碳、四氫呋喃、甲苯、1，1，
1-三氯乙烷、三氯甲烷、三氯乙烯、重油、二甲苯。所獲得的結(jié)果允許建立下表1和表2，這些結(jié)果盡管處理的排放物的復(fù)雜性、但卻是特別令人信服的表1提及到利用3m3的反應(yīng)器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果，這些試驗(yàn)的簡(jiǎn)化結(jié)果列于1 列至11列。表2以例子方式特別地表示出對(duì)某些污染分子在表1的試驗(yàn)之一(試驗(yàn)2、時(shí)進(jìn)行處理前和處理后得到的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.以流量Df連續(xù)地被供給的、含有溶解的或不溶解的、有機(jī)的和/或無(wú)機(jī)的物質(zhì)的液體排放物的凈化方法，其特征在于，如需要在排放物的預(yù)浮選操作后，實(shí)施至少一處理周期，所述處理周期包括第一階段，在該第一階段中，通過(guò)在第一腔室中循環(huán)同時(shí)產(chǎn)生極強(qiáng)渦流，進(jìn)行所述排放物的自由基氧化和/或自由基還原；然后是第二階段，在該第二階段中，通過(guò)凝聚/絮凝使包含在所述排放物中的不溶解成分聚集，然后使這些排放物在具有自由表面的第二腔室中循環(huán)，同時(shí)在所述第二腔室中鼓泡和保持弱渦流，并撇除在上部分得到的泥渣。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用攪拌在所述第一腔室中產(chǎn)生極強(qiáng)渦流， 使所述排放物以流量Q > 5Df在所述第一腔室的上部與下部之間循環(huán)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，Q^ 25Df。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氧化和/或還原通過(guò)電解處理進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述電解處理是自由基氧化。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，通過(guò)在所述第一腔室的下部分獲取的排放物循環(huán)和經(jīng)電解管路在所述第一腔室的上部分的再引入，來(lái)進(jìn)行所述電解處理。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過(guò)在覆有包含金剛石和硼的一層的電極上進(jìn)行電解來(lái)執(zhí)行電解處理。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過(guò)在覆有包含碳原子和氮原子的一層的電極上進(jìn)行電解來(lái)執(zhí)行所述電解處理。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助用于產(chǎn)生豎直鼓泡的外部氣蝕部件通過(guò)使所述排放物在所述第二腔室的下部分以q ^ Df的流量循環(huán)，在所述第二腔室中保持弱渦流。
10.如從屬于權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)的權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述電解管路的出口使所述排放物除氣，并利用得到的氣體用以供給豎直鼓泡用的所述外部氣蝕部件。
11.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括至少兩個(gè)處理周期。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括至少一強(qiáng)還原處理周期。
13.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使所述排放物相繼地通過(guò)η個(gè)處理周期流動(dòng)，數(shù)目η > 2被設(shè)置用以逐漸獲得在具有自由表面的腔室的表面的固/液相分離，以把處理出口處的所述排放物帶到確定的污染負(fù)載、確定的DCO和/或COT。
14.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，每個(gè)處理周期另外包括在所述第一階段和第二階段之間的中間階段，在該中間階段中，執(zhí)行利用催化劑的后氧化和/或還原操作，以使電解產(chǎn)生的流和氣泡在第三中間腔室中向上升。
15.如權(quán)利要求6和從屬于權(quán)利要求6的后述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，利用所述電解管路的分路，將所述流量Df在所述第三中間腔室的下部分注入該第三中間腔室中。
16.如從屬于權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)的權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于， 通過(guò)在所述電解管路的出口傾析所述流量Df，實(shí)施后氧化操作。
17.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在使排放物凝聚/絮凝、然后使排放物在具有自由表面的弱渦流式的圍腔的下部分再循環(huán)后，通過(guò)鼓泡進(jìn)行預(yù)浮選操作，所述圍腔配有在上部分的撇除部件；和用于產(chǎn)生豎直鼓泡以在所述圍腔中進(jìn)行氧化/ 分離的氣蝕部件。
18.以流量Df連續(xù)地被供給的、含有溶解的或不溶解的、有機(jī)的和/或無(wú)機(jī)的物質(zhì)的液體排放物的凈化裝置，其特征在于，所述裝置包括至少一第一組兩個(gè)相繼的豎直腔室，即 第一腔室，所述第一腔室配有排放物自由基氧化和/或自由基還原部件，所述第一腔室包括在所述第一腔室中產(chǎn)生極強(qiáng)渦流的產(chǎn)生部件；和具有自由表面的氧化/分離第二腔室， 該第二腔室被布置用以在所述第二腔室中保持弱渦流，所述第二腔室配有外部的凝聚/ 絮凝部件、在上部分的撇除部件、和鼓泡部件，所述第一腔室和第二腔室在下部分相互間連ο
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述的極強(qiáng)渦流的產(chǎn)生部件包括排放物再循環(huán)的第一管路，其使在所述腔室的下部分獲取并在上部分被再引入的排放物以流量 Q彡5Df再循環(huán)。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，Q彡25Df。
21.如權(quán)利要求18至20中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括具有自由表面的弱渦流式的預(yù)浮選圍腔，具有凝聚/絮凝部件和在下部分使排放物再循環(huán)的部件，所述預(yù)浮選圍腔設(shè)有在上部分的撇除部件；和用于產(chǎn)生豎直鼓泡以在所述預(yù)浮選圍腔中進(jìn)行氧化/分離的氣蝕部件。
22.如權(quán)利要求18至21中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括用于進(jìn)行氧化和/或還原的電解處理部件。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述電解處理部件包括金剛石電極。
24.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述電解處理部件包括碳氮電極。
25.如從屬于權(quán)利要求19的權(quán)利要求21至M中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述電解處理部件位于所述排放物再循環(huán)的第一管路上。
26.如權(quán)利要求18至25中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第二腔室包括在下部分使排放物再循環(huán)的第二管路，所述排放物再循環(huán)的第二管路包括用于在所述第二腔室中產(chǎn)生豎直鼓泡的氣蝕部件。
27.如權(quán)利要求沈所述的裝置，其特征在于，所述排放物再循環(huán)的第二管路具有在 l/20Df和l/2Df之間的弱流量。
28.如權(quán)利要求18至27中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括至少一第二組腔室，該第二組腔室與所述第一組腔室串聯(lián)。
29.如權(quán)利要求觀所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括η組腔室，使所述排放物在所述η組腔室中相繼地流動(dòng)，數(shù)目η > 2被設(shè)置用以逐漸獲得在具有自由表面的腔室的表面的固/液相分離，以便把處理出口處的所述排放物帶到確定的DC0。
30.如權(quán)利要求18至四中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，每組腔室包括在所述第一腔室和第二腔室之間的至少一第三中間腔室，在所述第三中間腔室中，通過(guò)以中等渦流攪拌利用催化劑進(jìn)行后氧化操作。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，其特征在于，所述裝置在所述第三中間腔室的下部分包括排放物循環(huán)的第三管路，所述排放物循環(huán)的第三管路使所述排放物以流量 Df彡d彡3Df循環(huán)，以便在所述第三中間腔室中產(chǎn)生中等渦流。
32.如權(quán)利要求18至31中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第三中間腔室在下部分利用本身配有電解處理部件的所述排放物循環(huán)的第一管路被供給。
33.如權(quán)利要求18至32中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，利用空氣進(jìn)行所述鼓泡，氣泡的等效直徑的平均尺寸介于0. 2mm到Imm之間。
34.如權(quán)利要求18至33中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述腔室的有效高度在: 到5m之間。
全文摘要
涉及一種以流量Df連續(xù)地被供給的、含有溶解的或不溶解的、有機(jī)的和/或無(wú)機(jī)的物質(zhì)的液體排放物的凈化方法和裝置。如需要在排放物的預(yù)浮選操作后，實(shí)施至少一處理周期，所述處理周期包括第一階段，在該第一階段中，通過(guò)在第一腔室中循環(huán)同時(shí)產(chǎn)生極強(qiáng)渦流，進(jìn)行所述排放物的自由基氧化和/或自由基還原；然后是第二階段，在該第二階段中，通過(guò)凝聚/絮凝使包含在所述排放物中的不溶解成分聚集，然后使這些排放物在具有自由表面的第二腔室中循環(huán)，同時(shí)在所述第二腔室中鼓泡和保持弱渦流，并撇除在上部分得到的泥渣。
文檔編號(hào)C02F101/32GK102438955SQ201080014888
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
發(fā)明者M·洛佩茲, P·卡波, P·讓德羅 申請(qǐng)人:奧里格公司