一種難降解廢水的處理裝置及其廢水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用超聲波技術(shù)、高級氧化技術(shù)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(shù)】
[0002]工業(yè)廢水例如造紙廢水、醫(yī)藥廢水等化工廢水含有大量的難降解有機(jī)污染物，采用常規(guī)的生物處理技術(shù)難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。通常再采用各種高級氧化技術(shù)處理生化出水，使之達(dá)到理想的排放標(biāo)準(zhǔn)。其中Fenton試劑能有效氧化去除傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)無法去除的難降解有機(jī)物，它不僅能夠氧化打破共軛體系結(jié)構(gòu)，還可以使有機(jī)分子進(jìn)一步礦化成CO2和水等小分子。但Fenton法處理廢水存在反應(yīng)時(shí)間長、試劑用量大、H2O2利用率有待提高、處理后產(chǎn)生渣量大等問題，使其應(yīng)用受到了限制。但是目前超聲波協(xié)同氧化技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，沒有高效的超聲波反應(yīng)器，大多采用成型的探頭式超聲波儀器進(jìn)行燒杯試驗(yàn)，超聲波作用時(shí)間長，大于lOmin，能耗高，無法在工業(yè)上應(yīng)用。
[0003]專利KR100719455提供了一種有輻射的廢液中難降解有機(jī)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(jī)化合物，目的是使難降解有機(jī)化合物分解并縮短處理時(shí)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13(T300kHz，水溫要加熱到4(T50°C，能耗較高。
[0004]專利CN101786756A提供了一種生化難降解有機(jī)廢水的處理方法，該法主要利用紫外光、電化學(xué)、超聲波和Fenton氧化處理生化難降解廢水，經(jīng)處理后廢水COD去除率可達(dá)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(fù)雜，能耗較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)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(xié)同F(xiàn)enton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(dá)到理想的排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)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(lián)的pH調(diào)節(jié)池、超聲波反應(yīng)器、催化反應(yīng)池和沉降池，其中pH調(diào)節(jié)池開有酸入口，pH調(diào)節(jié)池和超聲波反應(yīng)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(yīng)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(shè)有堿入口 ；超聲波反應(yīng)器為單頻對射管式超聲波反應(yīng)器，超聲波反應(yīng)器的內(nèi)壁為波紋狀。
[0007]所述的單頻對射管式超聲波反應(yīng)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(fā)生器，超聲波換能器上均設(shè)有伸入超聲波反應(yīng)器內(nèi)的管形超聲波分布器。
[0008]所述的pH調(diào)節(jié)池裝有壓縮空氣攪拌設(shè)備。
[0009]所述的催化反應(yīng)池裝有壓縮空氣攪拌設(shè)備。
[0010]本發(fā)明的難降解廢水的處理裝置內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)超聲波協(xié)同F(xiàn)enton氧化，能現(xiàn)明顯的協(xié)同效應(yīng)，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(dá)到理想的排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)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(jìn)入超聲波反應(yīng)器進(jìn)行協(xié)同氧化反應(yīng)。超聲波反應(yīng)器為單頻對射管式，內(nèi)壁設(shè)計(jì)為波紋狀，可以使超聲波多次反射聚焦，實(shí)現(xiàn)能量的多重疊加，以較小的電功率，瞬間可以產(chǎn)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(yè)應(yīng)用成為可能。污水經(jīng)超聲波反應(yīng)后再進(jìn)入催化反應(yīng)池，進(jìn)一步發(fā)揮剩余氧化劑的作用，使更多的有機(jī)污染物得到氧化分解。催化反應(yīng)后加堿回調(diào)PH為中性，然后再進(jìn)行固液分離，上清液可達(dá)標(biāo)排放。
[0011]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:
O難降解廢水首先進(jìn)入PH調(diào)節(jié)池，加入無機(jī)酸調(diào)節(jié)pH值至2.5^5.5，再經(jīng)第一管道混合器投加氧化劑和催化劑，氧化劑投加濃度為f7mL/L，氧化劑與催化劑的摩爾比為10:1?3:1 ;
2)廢水和藥劑經(jīng)第一管道混合器混合后進(jìn)入單頻對射管式超聲波反應(yīng)器，超聲波分布器發(fā)出的超聲波頻率為15?35KHz，超聲波作用強(qiáng)度為0.Γ1.0W/cm2，廢水和藥劑經(jīng)超聲波交互作用時(shí)間為1S?180S ；
3)超聲波反應(yīng)器出水自流進(jìn)入催化反應(yīng)池，利用壓縮空氣進(jìn)行曝氣攪拌，使剩余氧化劑與廢水中有機(jī)污染物進(jìn)一步反應(yīng)，提高COD的去除效果，催化反應(yīng)時(shí)間為5?60min ；
4)催化反應(yīng)池出水經(jīng)第二管道混合器加堿混合后調(diào)節(jié)至中性進(jìn)入沉降池，經(jīng)固液分離后出水達(dá)標(biāo)排放。
[0012]所述的步驟2)中超聲波反應(yīng)器中的超聲波分布器發(fā)出的超聲波頻率為2(Γ30KHz，超聲波作用時(shí)間為20S飛OS。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(zhì)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
[0013]所述的步驟3)中催化反應(yīng)池中催化反應(yīng)時(shí)間為15?35min。此催化時(shí)間下催化下過較好，效率最高，時(shí)間過短催化效果不夠充分，時(shí)間過長，催化效果沒有非常明顯提高，浪費(fèi)時(shí)間降低效率。
[0014]所述的步驟4)加堿后廢水調(diào)節(jié)pH至7.(Γ7.5.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。
[0015]本發(fā)明的超聲波反應(yīng)器，超聲波自兩端單頻對射，經(jīng)波紋狀內(nèi)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(qiáng)度，在超聲波的空化作用下，廢水中大分子、難降解物質(zhì)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)被摧毀，使所投加的氧化劑更易將有機(jī)污染物氧化分解。超聲波與氧化劑的協(xié)同作用，大大提高了氧化反應(yīng)效率，縮短了反應(yīng)時(shí)間。超聲波可以加速化學(xué)反應(yīng)，提高化學(xué)反應(yīng)效率，特別是超聲波與其它降解技術(shù)聯(lián)合使用，不僅可以發(fā)揮超聲波本身的降解能力，而且超聲波的機(jī)械效應(yīng)可以強(qiáng)化其它降解技術(shù)的降解效果，超聲波協(xié)同F(xiàn)enton氧化處理難降解廢水，可以加速化學(xué)氧化進(jìn)程，提高化學(xué)氧化效率，縮短反應(yīng)時(shí)間和藥劑投加量。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的所具有的有益效果是:本發(fā)明采用獨(dú)特設(shè)計(jì)的超聲波反應(yīng)器，與Fenton試劑協(xié)同作用，可連續(xù)處理難降解廢水，與單獨(dú)Fenton氧化處理相比，COD去除率由50%提高到80%以上，總反應(yīng)時(shí)間減少80%以上，藥劑用量減少50%以上，反應(yīng)產(chǎn)生的渣量減少50%以上。超聲波反應(yīng)時(shí)間短，能耗低，與現(xiàn)有技術(shù)相比，超聲波能耗大大降低，本發(fā)明處理Im3廢水，超聲波能耗僅為IKW.h左右。本發(fā)明的廢水處理方法，提高了反應(yīng)效率，減少了藥劑用量，超聲波能耗低，便于工業(yè)實(shí)施。
【附圖說明】
[0017]圖1是一種難降解廢水的處理裝置的連接示意圖。
[0018]其中:1、pH調(diào)節(jié)池2、第一管道混合器3、超聲波反應(yīng)器4、催化反應(yīng)池5、沉降池6、耐蝕泵7、超聲波發(fā)生器8、超聲波換能器9、進(jìn)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(shí)施方式】
[0019]圖1是本發(fā)明一種難降解廢水的處理裝置的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0020]參照附圖1:本發(fā)明難降解廢水的處理裝置，包括依次串聯(lián)的pH調(diào)節(jié)池1、超聲波反應(yīng)器3、催化反應(yīng)池4和沉降池5，pH調(diào)節(jié)池I連接進(jìn)水管線9并設(shè)有酸入口 10，pH調(diào)節(jié)池I和超聲波反應(yīng)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(yīng)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(yīng)器3為單頻對射管式，兩端設(shè)有超聲波換能器8，超聲波換能器8上設(shè)有伸入超聲波反應(yīng)器3的管式超聲波分布器，超聲波反應(yīng)器3的內(nèi)壁為波紋狀。兩超聲波換能器8連接同一超聲波發(fā)生器7。pH調(diào)節(jié)池I和催化反應(yīng)池4上設(shè)有壓縮空氣入口，可進(jìn)行壓縮空氣攪拌。
[0021]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。
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明一種利用難降解廢水的處理裝置的處理方法做進(jìn)一步說明，其中實(shí)施例1為最佳實(shí)施例。
[0023]實(shí)施例1
造紙熒光增白劑廢水經(jīng)生化處理后COD為1161mg/L，采用本發(fā)明的方法處理，廢水處理量為100L/h，用硫酸調(diào)節(jié)廢水pH為3.1，然后投加氧化劑和Fe3+催化劑，氧化劑H202(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(jīng)泵打入單頻對射管式內(nèi)壁為波紋狀的超聲波反應(yīng)器，超聲波頻率為20KHz，超聲波作用強(qiáng)度為0.13 W/cm2，超聲波作用時(shí)間為30S，然后進(jìn)入催化反應(yīng)池，反應(yīng)時(shí)間為30min,催化反應(yīng)出水經(jīng)加堿調(diào)