多元微電解複合二元催化氧化裝置製造方法
2023-06-10 02:45:01 1
多元微電解複合二元催化氧化裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型屬於環境工程高濃度難降解廢水處理【技術領域】，具體涉及一種多元微電解複合二元催化氧化裝置。該裝置包括調節池、主裝置、連接調節池與主裝置的進水管道，進水管道一端伸入調節池底部，另一端與設置在主裝置內部的開孔布水管相連；進水管道上自調節池至主裝置方向依次設置酸鹼投加裝置、提升泵、管道混合器和pH控制儀；開孔布水管水平設置於主裝置的底部，開孔布水管與進水管道的連接處設置有閥門。本實用新型所述的強化電化學耦合催化氧化工藝及裝置，完成對難降解有機廢水進行高級氧化的預處理，具有集約化程度高、適應性強、運行穩定、操作簡便等特點。
【專利說明】多元微電解複合二元催化氧化裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於環境工程高濃度難降解廢水處理【技術領域】，具體涉及一種多元微電解複合二元催化氧化裝置。
【背景技術】
[0002]高濃度難降解有機廢水的處理，是目前國內外汙水處理界公認的難題。對於這類廢水，目前國內外研究較多的有焦化廢水、製藥廢水(包括中藥廢水)、石化/油類廢水、紡織/印染廢水、化工廢水、油漆廢水等行業性廢水。所謂「高濃度」，是指這類廢水的有機物濃度(以COD計)較高，一般均在2000mg/L以上，有的甚至高達每升幾萬至十幾萬毫克；所謂「難降解」是指這類廢水的可生化性較低，B0D5/C0D (以下簡稱B/C)值在0.3以下，一般B/C值在0.1以及以下，難以生物降解。所以，行業內普遍將COD濃度大於2000mg/L、B/C值低於
0.2的有機廢水統一稱為高濃度難降解有機廢水。
[0003]「高濃度」、「難降解」兩大特性的疊加，使得此類廢水在處理中，單獨使用生物法或物化法等「常規」方法失去可能。從而，研究生化法和物化法等其它方法的組合，力圖使處理工藝、方法在國內化工行業具有有效實用的推廣價值，是當前解決此類廢水汙染的關鍵性問題。
[0004]為了解決高濃度難降解廢水處理的這一類難題，多年來國內外同行進行了許多有益的探索。近些年來，國內在抗生素廢水等製藥廢水的處理上有所突破；但焦化廢水等難降解廢水的處理仍在研究當中。總結近年來的研究成果，尤其是對焦化廢水等難降解廢水的研究，到目前為止，國外(主要指西方發達國家)比較接受的是採用較長的工藝，並適當地融合了諸如進(出)水端稀釋、生物法和化學法相結合等較新的思路；在國內，從某種意義上說，由於工程造價和處理成本是最為重要的考慮因素，所以較長的工藝和較高的成本至少在目前還是無法接受和難以付諸實施的。所以，尋求工藝簡單、集約化程度高、成本較低而又能使整個系統組合處理後出水滿足現行的國家汙水排放標準的工藝是當務之急。
[0005]目前，較為普遍採用的處理方法基本上為生物法，但單純的生物處理工段很難將這一類廢水處理到理想的程度，一般都需配配置有效的預處理或深度處理作為出水全面達標的保證。
實用新型內容
[0006]本實用新型旨在提供一種微電解、類Fenton催化氧化與UV-H202高級氧化相結合的一種多元微電解複合二元催化氧化裝置，解決高濃度難降解廢水採用混凝沉澱、氣浮等常規預處理效果差、不能提高可生化性、出水CODcr超標等問題，以實現降低毒性、提高可生化性和同步有效去除廢水中的有機物之目的。
[0007]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0008]一種多元微電解複合二元催化氧化裝置，包括調節池、主裝置、連接調節池與主裝置的進水管道，進水管道一端伸入調節池底部，另一端與設置在主裝置內部的開孔布水管相連；進水管道上自調節池至主裝置方向依次設置酸鹼投加裝置、提升泵、管道混合器和PH控制儀；開孔布水管水平設置於主裝置的底部，開孔布水管與進水管道的連接處設置有閥門；主裝置的外部設有外循環管路系統；主裝置為上部帶有封頭的筒體結構，主裝置內部分為上、下兩個反應區，下層為強化電化學反應區，上層為催化氧化反應區，以及位於催化氧化反應區上方的出水區。所述的提升泵前設置酸鹼投加裝置，提升泵後的進水管道上設置管道混合器和PH控制儀，用於實現對投加的酸或鹼的有效混合，節省因外加pH調整池所致土建或設備投資。PH值調整採用提升泵葉輪一級預攪拌與泵後管道安裝管道混合器的二次混合攪拌，對投加的酸有效混合，節省外加調酸反應塔或池的設備投資，提高本實用新型的氧化裝置下部微電解前的水泵水力強化布水效果。
[0009]作為優選，所述的兩個反應區內部各設置有一層微電解填料層，每層微電解填料層底部由承託板支撐；位於底層的微電解填料層上方設有下層填料投料柱，下層填料投料柱為上下開口的筒體，下層填料投料柱的頂部位於封頭的上方，用於裝填強化電化學反應區的微電解填料；位於上層的微電解填料層上方設有上層填料投料柱，上層填料投料柱也為上下開口的筒體，上層填料投料柱的頂部位於封頭的上方，用於裝填催化氧化反應區的微電解填料。作為優選，上層填料投料柱以主裝置的軸線為中心呈環形分布，上層填料投料柱共有三個，每個之間的夾角為120°。
[0010]作為優選，主裝置上部、封頭的下方設置出水堰，與出水堰相連的出水管上方、在封頭上安裝有廢氣及溢泡收集裝置接口，廢氣及溢泡收集裝置接口與廢氣及溢泡收集裝置相連。
[0011]作為優選，所述的外循環管路系統包括:外循環管、雙氧水投加裝置、紫外光(簡稱UV)發生器和循環泵，紫外光發生器和循環泵連接在外循環管上，雙氧水投加裝置通過管路連接至外循環管，外循環管的兩端分別與主裝置內部的強化電化學反應區和催化氧化反應區連通。外循環管上安裝紫外光發生器，通過雙氧水-UV形成光催化氧化單元，誘導形成更多的羥其自由基，實現對廢水進行深度強化處理。
[0012]作為優選，外循環管的一端設於位於底層的微電解填料層上方，另一端設有位於頂層的微電解填料層上方，雙氧水投加裝置、紫外光發生器和循環泵在外循環管上自上而下依次設置。
[0013]作為優選，強化電化學反應區與催化氧化反應區的微電解填料層下方分別設置與主裝置外部空氣相連通的曝氣管，曝氣管採用中間進氣的環形布氣結構，曝氣管上安裝空氣流量計；位於強化電化學反應區下方的曝氣管設於承託板與開孔布水管之間。下部的強化電化學反應區與上部的催化氧化反應區設置分區曝氣管、並安裝空氣流量計，分區控制各反應區的曝氣強度。
[0014]作為優選，主裝置筒體側壁設有兩個上下分布的檢修孔，主裝置筒體底部安裝有用於檢修時排空的排空管。
[0015]本實用新型中，主裝置由下部強化電化學反應區、中上部催化氧化反應區及外循環管路系統的H2O2-UV光催化氧化組成，構成三位一體氧化工藝，科學構建了難降解有機廢水耦合、協同氧化技術體系。
[0016]本實用新型的有益效果是:本實用新型所述的強化電化學耦合催化氧化工藝及裝置，完成對難降解有機廢水進行高級氧化的預處理，具有集約化程度高、適應性強、運行穩定、操作簡便等特點。採用一體化結構設計，具有集約化程度高、功能協調、適應性強、運行穩定、操作簡便等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0018]圖中:1 一車間排水管、2 —調節池、3 —酸鹼投加裝置、4 一提升泵、5 —管道混合器、6 — pH控制儀、7 —開孔布水管、8 —曝氣管、9 一承託板、10 一空氣流量計、11 一微電解填料層、12 —出水堰、13 —封頭、14 一上層填料投料柱、15 —下層填料投料柱、16 —廢氣及溢泡收集裝置接口、17 —主裝置、18 —出水管、19 一外循環管、20 —雙氧水投加裝置、21 —檢修孔、22 —紫外光發生器、23 —排空管、24 —循環泵、25 —進水管道、26-廢氣及溢泡收集裝置，27-強化電化學反應區，28-催化氧化反應區，29-出水區。
【具體實施方式】
[0019]下面通過具體實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步的具體說明。應當理解，本實用新型的實施並不局限於下面的實施例，對本實用新型所做的任何形式上的變通和/或改變都將列入本實用新型保護範圍。
實施例:
[0020]如圖1所示的多元微電解複合二元催化氧化裝置，包括調節池2、主裝置17、連接調節池與主裝置的進水管道25，進水管道一端伸入調節池底部，另一端與設置在主裝置內部的開孔布水管7相連。進水管道上自調節池至主裝置17方向依次設置酸鹼投加裝置3、提升泵4、管道混合器5、pH控制儀6。開孔布水管7水平設置於主裝置17的底部，開孔布水管7與進水管道25的連接處設置有閥門。開孔布水管採用多層非字形結構。
[0021]主裝置17是用於實現強化電化學耦合催化氧化的主要裝置，為上部帶有封頭13的筒體結構，頂部封頭與主裝置的筒體密閉連接，主裝置17筒體側壁設有兩個上下分布的檢修孔21，主裝置17筒體底部安裝有用於檢修時排空的排空管23。主裝置上部、封頭的下方設置出水堰12，與出水堰相連的出水管18上方、在封頭13的側面安裝有廢氣及溢泡收集裝置接口 16，廢氣及溢泡收集裝置接口 16與廢氣及溢泡收集裝置26相連。廢氣及溢泡收集裝置可與主裝置底部的排空管23合併進行集中排沫，檢修時排空。
[0022]主裝置17內部分為上、下兩個反應區，下層為強化電化學反應區27，上層為催化氧化反應區28，以及位於催化氧化反應區上方的出水區29 ;兩個反應區內部各設置有一層微電解填料層11，每層微電解填料層底部由帶過水、過氣的承託板9支撐。位於底層的微電解填料層上方設有下層填料投料柱15，下層填料投料柱為上下開口的筒體，下層填料投料柱的頂部位於封頭13的上方，用於裝填強化電化學反應區的微電解填料。位於上層的微電解填料層上方設有上層填料投料柱14，上層填料投料柱也為上下開口的筒體，上層填料投料柱的頂部位於封頭13的上方，用於裝填催化氧化反應區的微電解填料。上層填料投料柱14以主裝置17的軸線為中心呈環形分布，上層填料投料柱14共有三個，每個之間的夾角為120°。下層填料投料柱和上層填料投料柱用於補充反應過程中消耗的填料。
[0023]強化電化學反應區與催化氧化反應區的微電解填料層下方分別設置與主裝置17外部空氣相連通的曝氣管8，曝氣管8上安裝空氣流量計，用以分別控制各反應區的曝氣強度。曝氣管採用中間進氣的環形布氣結構，防止形成氣阻短路。位於強化電化學反應區27下方的曝氣管設於承託板9與開孔布水管7之間。
[0024]主裝置17的外部設有外循環管路系統，外循環管路系統包括:外循環管19、雙氧水投加裝置20、紫外光發生器22和循環泵24，紫外光發生器22和循環泵24連接在外循環管19上，雙氧水投加裝置20通過管路連接至外循環管19。外循環管19的兩端分別與主裝置17內部的強化電化學反應區和催化氧化反應區連通。本實施例中，外循環管19的一端設於位於底層的微電解填料層上方，另一端設有位於頂層的微電解填料層上方。雙氧水投加裝置20、紫外光發生器22和循環泵24在外循環管19上自上而下依次設置。
[0025]廢水通過設置在主裝置17底部的開孔布水管7均勻進入，然後與下層的微電解填料層11發生微電解反應，再經上層的微電解填料層11發生微電解耦合催化氧化後，由出水區中部進入外循環管，經雙氧水投加裝置20投加雙氧水，再通過紫外光發生器22發生H2O2-UV光催化氧化反應；外回流至主裝置17內，再次與上層的微電解填料層11進行類Fenton催化氧化反應，出水經過出水堰12收集後，至出水管18外排至後續常規中和混凝沉澱系統進行泥水分離。下層的填料通過主裝置頂部中間設置的下層填料投料柱15添加，上層的填料通過上層填料投料柱14投加。
[0026]待處理廢水自車間排水管I進入調節池2，在進水管道上由管道混合器酸度調節後，由提升泵泵入主裝置17，自下而上依次經過強化微電解、催化氧化、H2O2-UV光催化氧化等高級氧化的耦合、協同反應後出水，經後續常規中和混凝沉澱後，實現降毒、改善生化性、同步降解有機汙染物，並後續生化處理創造良好的進水條件。酸度調節通過往安裝有管道混合器5的進水管道25內投加酸/鹼調節主裝置進水pH值，強化微電解反應所需的酸度條件。PH值調整採用提升泵葉輪一級預攪拌與泵後管道安裝管道混合器的二次混合攪拌，對投加的酸有效混合，節省外加調酸反應塔或池的設備投資，提高氧化裝置下部微電解前的水泵水力強化布水效果。
[0027]所述的微電解反應是廢水在填料層下層進行微電解反應，pH值控制在2.0?4.0的廢水在下層的微電解填料層中進行微電解反應，不斷產生新生態的Fe2+和[H]，使廢水中的環狀有機汙染物或絡合物斷鍵生成長鏈或低分子中間產物，同時部分礦化成二氧化碳和水，為後續處理奠定了良好的基礎；微電解反應後出水的PH值一般為4.0?6.0。所述的外循環管路系統使廢水在主裝置外部產生外回流，外回流中的H2O2-UV光催化氧化高級氧化後進入主裝置中上部的催化氧化反應區。所述的類Fenton催化氧化反應利用外回流中的H2O2耦合下部微電解反應產生的新生態Fe2+作為催化劑，共同形成Fenton試劑，使得氧化還原反應的強度在較短時間內達到最大化，通過高強度的催化氧化反應，生成氧化性極強的羥基自由基，使水中有機物進一步被迅速、充分地降解為低分子化合物或易降解的有機分子，投加的雙氧水與廢水的體積百分比通常為2%。?4%。，所投加的雙氧水有效質量濃度在30%左右。Fenton氧化反應對進水pH值的要求為3.0?4.0，微電解反應出水pH值在4.0?6.0，與雙氧水混合反應後，pH值基本保持在3.0?4.0,正好滿足Fenton催化氧化反應的要求。
[0028]表I為採用本實用新型所述裝置對某難降解有機化工廢水進行連續處理後的檢測水質。在該廢水氧化處理試驗中:進水pH值9.0左右，強化電化學與催化氧化時間均為120min ;雙氧水投加量與廢水的體積百分比為4%。。
[0029]表1高濃度難降解廢水預處理數據一覽表
【權利要求】
1.一種多元微電解複合二元催化氧化裝置，其特徵在於:包括調節池、主裝置、連接調節池與主裝置的進水管道，進水管道一端伸入調節池底部，另一端與設置在主裝置內部的開孔布水管相連；進水管道上自調節池至主裝置方向依次設置酸鹼投加裝置、提升泵、管道混合器和PH控制儀；開孔布水管水平設置於主裝置的底部，開孔布水管與進水管道的連接處設置有閥門；主裝置的外部設有外循環管路系統；主裝置為上部帶有封頭的筒體結構，主裝置內部分為上、下兩個反應區，下層為強化電化學反應區，上層為催化氧化反應區，以及位於催化氧化反應區上方的出水區。
2.根據權利要求1所述的多元微電解複合二元催化氧化裝置，其特徵在於:所述的兩個反應區內部各設置有一層微電解填料層，每層微電解填料層底部由承託板支撐；位於底層的微電解填料層上方設有下層填料投料柱，下層填料投料柱為上下開口的筒體，下層填料投料柱的頂部位於封頭的上方；位於上層的微電解填料層上方設有上層填料投料柱，上層填料投料柱也為上下開口的筒體，上層填料投料柱的頂部位於封頭的上方。
3.根據權利要求2所述的多元微電解複合二元催化氧化裝置，其特徵在於:上層填料投料柱以主裝置的軸線為中心呈環形分布，上層填料投料柱共有三個，每個之間的夾角為120。。
4.根據權利要求1或2或3所述的多元微電解複合二元催化氧化裝置，其特徵在於:主裝置上部、封頭的下方設置出水堰，與出水堰相連的出水管上方、在封頭上安裝有廢氣及溢泡收集裝置接口，廢氣及溢泡收集裝置接口與廢氣及溢泡收集裝置相連。
5.根據權利要求1所述的多元微電解複合二元催化氧化裝置，其特徵在於:所述的外循環管路系統包括:外循環管、雙氧水投加裝置、紫外光發生器和循環泵，紫外光發生器和循環泵連接在外循環管上，雙氧水投加裝置通過管路連接至外循環管，外循環管的兩端分別與主裝置內部的強化電化學反應區和催化氧化反應區連通。
6.根據權利要求5所述的多元微電解複合二元催化氧化裝置，其特徵在於:外循環管的一端設於位於底層的微電解填料層上方，另一端設有位於頂層的微電解填料層上方，雙氧水投加裝置、紫外光發生器和循環泵在外循環管上自上而下依次設置。
7.根據權利要求1或2或3所述的多元微電解複合二元催化氧化裝置，其特徵在於:強化電化學反應區與催化氧化反應區的微電解填料層下方分別設置與主裝置外部空氣相連通的曝氣管，曝氣管採用中間進氣的環形布氣結構，曝氣管上安裝空氣流量計；位於強化電化學反應區下方的曝氣管設於承託板與開孔布水管之間。
8.根據權利要求1或2或3所述的多元微電解複合二元催化氧化裝置，其特徵在於:主裝置筒體側壁設有兩個上下分布的檢修孔，主裝置筒體底部安裝有用於檢修時排空的排空管。
【文檔編號】C02F1/461GK203440190SQ201320481997
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月7日 優先權日:2013年8月7日
【發明者】秦樹林, 高亮, 龔夢錫, 王忠泉 申請人:煤科集團杭州環保研究院有限公司