微電解反應裝置及利用其對廢水進行預處理的方法

2023-05-19 22:39:41

微電解反應裝置及利用其對廢水進行預處理的方法
【專利摘要】本發明涉及一種微電解反應裝置及利用其對廢水進行預處理的方法，所述裝置包括反應罐、位於反應罐底部的布水器、位於反應罐填料區側壁上部螺旋折流板和循環衝洗泵；在反應罐的底端設有伸入反應罐內的廢水進水管。所述方法的步驟如下：（1）在反應罐內進行鐵碳還原反應；（2）在鹼性還原池中進行鹼性還原反應；（3）在酸性氧化池中進行酸性氧化反應（4）絮凝沉澱。本發明的優點如下：（1）所述裝置不會出現廢水偏流、汙泥淤積、填料板結失效等不良狀況，保持較高的反應速率；（2）所述方法可根據含硝基苯、對硝基苯胺類廢水水質、水量，靈活調整工藝參數，廢水經預處理後BOD5/CODcr由0.03升至0.20以上。
【專利說明】微電解反應裝置及利用其對廢水進行預處理的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微電解反應裝置及利用其對廢水進行預處理的方法，尤其適用於含硝基苯、對硝基苯胺類廢水進行預處理的方法，也適用於電鍍廢水處理、染料廢水脫色及高濃度有機廢水的預處理。

【背景技術】
[0002]鐵碳微電解法是利用電化學反應將難降解的大分子有機物、硝基苯類有機物等降解為小分子，提高有機廢水的可生化性，再結合其它處理方法，提高汙染物的去除率。鐵碳微電解技術雖然在廢水處理方面已獲得廣泛的應用，但大多採用鑄鐵屑為填料，在運行過程中常會出現汙泥淤積、填料板結、內壁短流等現象。填料床經過一段時間的運行後，廢水中的懸浮顆粒會部分沉積在填料表面上，這樣就阻隔了填料與廢水的有效接觸，導致填料處理效果降低，長時間汙泥淤積會造成鐵屑填料的板結而失效，不得不更換填料，增大處理成本。還因設備結構不合理產生廢水偏流，導致廢水與填料接觸不充分，降低處理效果。因此，為提高鐵碳微電解技術的實用性，亟待進一步改進和完善微電解反應裝置。
[0003]硝基苯、對硝基苯胺類廢水處理的發展減輕了工業生產對環境的負擔，但尚未出現具有顯著經濟和環境優勢的突破性技術。以吸附法和萃取法為代表的物理法工藝流程相對簡單，但分離出來的物質易產生二次汙染。化學處理的熱點是高級氧化技術的深入研究，但是化學法處理成本較高。生物處理技術在治理和防治汙染方面仍起到了相當重要的作用，但硝基苯、對硝基苯胺類廢水可生化性差，採用適當的預處理措施，以提高廢水的可生化性，實現生物處理的有效性是亟待解決的問題。


【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠提高含硝基苯、對硝基苯胺類廢水可生化性的微電解反應裝置及利用其對廢水進行預處理的方法。
[0005]本發明解決其技術問題所採用的技術方案:
技術方案一:
一種微電解反應裝置包括反應罐、位於反應罐底部的布水器、位於反應罐填料區側壁上的螺旋折流板和循環衝洗泵；在所述反應罐的頂端設有加料孔，在反應罐的上端部的側壁上分別設有廢水出水口和液位計，在反應罐的下端部的側壁上設有人孔，在反應罐的底端設有伸入反應罐內的廢水進水管；
所述布水器包括水平主管和對稱地位於水平主管兩側並且與水平主管相連通的水平支管；所述水平主管與廢水進水管相連通，在每根水平支管的管壁上均布有布水孔，所述布水器坐在支架上；
所述廢水出水口與廢水出水管相連通，所述廢水出水管與廢水進水管通過裝有所述循環衝洗泵的管道相連通。
[0006] 所述螺旋折流板的水平夾角α為8-30°，螺旋折流板的寬度為10_150mm。
[0007]相鄰兩根水平支管的間距為300-500mm，位於每根水平支管下半壁上的布水孔為兩排交替分布，布水孔(13)與水平支管(12)截面的豎直中心線的夾角為45°。
[0008]在所述反應罐內的廢水出水口處設有集水堰，所述集水堰由環狀底盤和坐在環狀底盤上的管式堰堤組成，所述環狀底盤固定在所述廢水出水口下方的反應罐的內壁上，所述管式堰堤的高度高於廢水出水口。
[0009]所述微電解反應裝置還包括安裝在所述廢水進水管上的壓力傳感器和微處理器，所述壓力傳感器的輸出端接微處理器的相應輸入端，所述微處理器的輸出端控制循環衝洗泵轉速和啟停。
[0010]技術方案二:
一種利用所述的微電解反應裝置對廢水進行預處理的方法，具體步驟如下:(I)在所述反應罐內進行鐵碳還原反應:
a.在反應罐內裝填承託層填料:
承託層填料採用Φ 8- Φ 32mm的鵝卵石，分層裝填，直徑大的鵝卵石在下，每層高度為100-300mm,承託層填料的高度高於所述布水器100-200mm;
b.在所述承託層填料上方裝填鐵碳微電解填料: 所述鐵碳微電解填料為Φ 8-Φ 40mm的球形，其主要成分為:Fe=75_95%，C=4_24%;所述鐵碳微電解填料的裝填高度與反應罐的內徑之比為0.6:1-2:1 ;
c.進行鐵碳還原反應:
①調節廢水進水的PH值，使pH=2.5-5 ;所述廢水為含硝基苯、對硝基苯胺類廢水；
②開啟廢水進水閥門，將反應時間控制在30-120min；
③在上述反應過程中，為防止鐵碳微電解填料堵塞，開啟循環衝洗泵進行內循環衝洗，衝洗強度30-90m3/m2.h,每次衝洗時間為2_15min，相鄰兩次衝洗之間的時間間隔為20-120min ；
(2)在鹼性還原池中進行鹼性還原反應:
將經過上述第(I)步處理後的廢水放入鹼性還原反應池中，用濃度為5%-20%的氫氧化鈉或5%-15%的氫氧化鈣溶液調節反應pH值在7.5-9之間，用空氣或機械攪拌器連續攪拌，反應時間為20-60min，攪拌強度G為100-400Sh ；
(3)在酸性氧化池中進行酸性氧化反應:
將經過上述第(2)步處理後的廢水放入酸性反應池中，用濃度為5%-20%的硫酸或鹽酸調節反應PH值在4.0-6.0之間，用機械攪拌器連續攪拌，反應時間為20-60min，攪拌強度G 為 100-400 S-1 ；
(4)絮凝沉澱:
將上述第(3)步處理後的廢水用濃度為5%-20%的氫氧化鈉溶液或濃度為5%-15%的氫氧化鈣溶液調節PH值在8.0-9.0之間，然後絮凝沉澱。
[0011]所述鐵碳微電解填料包括鑄鐵屑和活性炭；所述鐵碳微電解填料還包括微量元素銅和鎳，微量元素銅和鎳的含量和為1%。
[0012]所述內循環衝洗為手動衝洗或自動定時衝洗。
[0013]本發明的有益效果如下:
1.本發明所述的微電解反應裝置(以下簡稱本裝置)能夠使廢水經布水器均勻地進入鐵碳微電解填料層；本裝置的螺旋折流板能夠防止廢水沿反應罐內壁短流，在不增大阻力的條件下，使廢水與鐵碳微電解填料充分接觸反應；本裝置採用內循環衝洗措施，能夠防止汙泥淤積在填料表面，保持較高的填料活性。
[0014]2.本發明所述方法可根據硝基苯、對硝基苯胺類廢水水質、水量，靈活調整工藝參數，經本發明所述方法預處理後的含硝基苯、對硝基苯胺類廢水的毒性大大降低了，並且提高了其可生化性，廢水經預處理後B/C由0.03升至0.20以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為微電解反應裝置的結構示意圖。
[0016]圖2為圖1的A-A剖視圖。
[0017]圖3為圖2的B-B剖面圖。
[0018]圖4為本發明所述方法的工藝流程圖。
[0019]在圖1-3中，I加料孔、2廢水出水口、3廢水出水管、4反應罐、5螺旋折流板、6人孔、7循環衝洗泵、8廢水進水管、9壓力傳感器、10支腿、11支架、12水平支管、13布水孔、14.承託層填料、15水平主管、16鐵碳微電解填料、17液位計、18環狀底盤、19管式堰堤。

【具體實施方式】
[0020]實施例1:
由圖1-3所示的微電解反應裝置可知，本實施例包括反應罐4、位於反應罐4底部的布水器、位於反應罐填料區側壁上的螺旋折流板5和循環衝洗泵7 ;在所述反應罐4的頂端設有加料孔1，在反應罐4的上端部的側壁上分別設有廢水出水口 2和液位計17，在反應罐4的下端部的側壁上設有人孔6，在反應罐4的底端設有伸入反應罐內的廢水進水管8 ;所述反應罐4為由碳鋼製成的圓柱形，其內壁進行防腐處理。反應罐的直徑為600-4000mm，根據處理的廢水量及需要停留的時間配置反應罐的規格及數量。所述反應罐填料區為鐵碳微電解填料層的高度。
[0021]所述布水器包括水平主管15和對稱地位於水平主管15兩側並且與水平主管15相連通的水平支管12 ;所述水平主管15與廢水進水管8相連通，在每根水平支管12的管壁上均布有布水孔13，所述布水器坐在支架11上；
所述廢水出水口 2與廢水出水管3相連通，所述廢水出水管3與廢水進水管8通過裝有所述循環衝洗泵7的管道相連通。
[0022]所述螺旋折流板5的水平夾角α為8-30°，螺旋折流板5的寬度為10_150mm。
[0023]在本裝置中，相鄰兩根水平支管12的間距為300-500mm，位於每根水平支管12下半壁上的布水孔13為兩排交替均布，布水孔13與水平支管12截面的豎直中心線的夾角為45。。
[0024]在所述反應罐4內的廢水出水口 2處設有集水堰，所述集水堰由環狀底盤18和坐在環狀底盤18上的管式堰堤19組成，所述環狀底盤18固定在所述廢水出水口 2下方的反應罐的內壁上，所述管式堰堤19的高度高於廢水出水口 2。
[0025]所述微電解反應裝置還包括安裝在所述廢水進水管8上的壓力傳感器9和微處理器，所述壓力傳感器9的輸出端接微處理器的相應輸入端，所述微處理器的輸出端控制循環衝洗泵7轉速和啟停。
[0026]實施例2:
對含硝基苯、對硝基苯胺類廢水進行預處理的方法，本方法是利用實施例1所述的裝置進行的，具體步驟如下:
(1)在所述反應罐內進行鐵碳還原反應:
a.在反應罐內裝填承託層填料:
承託層填料採用Φ 8- Φ 32mm的鵝卵石，分層裝填，直徑大的鵝卵石在下，每層高度為100-300mm,承託層填料的高度高於所述布水器100_200mm;所述承託層填料也可以採用其它耐腐蝕的高強度填料；
b.在所述承託層填料上方裝填鐵碳微電解填料:
所述鐵碳微電解填料為Φ 8-Φ 40mm的球形,其成分為:Fe=75%, C=24%,微量元素銅和鈦的含量和為1%;所述鐵碳微電解填料的裝填高度與反應罐的內徑之比為0.6:1-2:1;具體裝填高度以接觸反應時間在30-120min (以空塔停留時間計)之間；所述鐵碳電解填料也可以採用橢球形或其它不規則的形狀；
c.進行鐵碳還原反應:
①調節廢水進水的PH值 ，使pH=2.5-5，具體pH值根據廢水進水汙染物濃度確定；
②開啟廢水進水閥門，將反應時間控制在30-120min，具體反應時間根據廢水進水汙染物濃度確定；
③在上述反應過程中，為防止鐵碳微電解填料堵塞，開啟循環衝洗泵進行內循環衝洗，衝洗強度30-90m3/m2.h,每次衝洗時間為2_15min，相鄰兩次衝洗之間的時間間隔為20-120min ；
(2)在鹼性還原池中進行鹼性還原反應:
將經過上述第(I)步處理後的廢水放入鹼性還原反應池中，用濃度為5%的氫氧化鈉或5%的氫氧化鈣溶液調節反應pH值為7.5，用空氣或機械攪拌器連續攪拌，反應時間為20-60min,攪拌強度 G 為 100_400s-1 ；
(3)在酸性氧化池中進行酸性氧化反應:
將經過上述第(2)步處理後的廢水放入酸性反應池中，用濃度為5%的硫酸或鹽酸調節反應PH值為4.0，用機械攪拌器連續攪拌，反應時間為20-60min，攪拌強度G為100-400
S-1;
(4)絮凝沉澱:
將上述第(3)步處理後的廢水用濃度為5%的氫氧化鈉溶液或濃度為5%的氫氧化鈣溶液調節PH值為8.0，然後絮凝沉澱。
[0027]所述鐵碳微電解填料包括鑄鐵屑和活性炭，還包括微量元素銅和鈦。
[0028]所述內循環衝洗為手動衝洗或自動定時衝洗。
[0029]實施例3-實施例4:
實施例3和實施例4與實施例2不同的是其各步驟中的工藝參數值不同，詳見附表1: 附表1

【權利要求】
1.一種微電解反應裝置，其特徵在於包括反應罐(4)、位於反應罐(4)底部的布水器、位於反應罐填料區側壁上的螺旋折流板(5)和循環衝洗泵(7);在所述反應罐(4)的頂端設有加料孔(I )，在反應罐(4)的上端部的側壁上分別設有廢水出水口(2)和液位計(17)，在反應罐(4)的下端部的側壁上設有人孔(6)，在反應罐(4)的底端設有伸入反應罐內的廢水進水管(8)； 所述布水器包括水平主管(15)和對稱地位於水平主管(15)兩側並且與水平主管(15)相連通的水平支管(12);所述水平主管(15)與廢水進水管(8)相連通，在每根水平支管(12)的管壁上均布有布水孔(13)，所述布水器坐在支架(11)上； 所述廢水出水口(2)與廢水出水管(3)相連通，所述廢水出水管(3)與廢水進水管(8)通過裝有所述循環衝洗泵(7)的管道相連通。
2.根據權利要求1所述的微電解反應裝置，其特徵在於所述螺旋折流板(5)的水平夾角α為8-30°，螺旋折流板(5)的寬度為10-150mm。
3.根據權利要求1所述的微電解反應裝置，其特徵在於相鄰兩根水平支管(12)的間距為300-500mm，位於每根水平支管(12)下半壁上的布水孔(13)為兩排交替分布，布水孔(13)與水平支管(12)截面的豎直中心線的夾角為45°。
4.根據權利要求1所述的微電解反應裝置，其特徵在於在所述反應罐(4)內的廢水出水口(2)處設有集水堰，所述集水堰由環狀底盤(18)和坐在環狀底盤(18)上的管式堰堤(19)組成，所述環狀底 盤(18)固定在所述廢水出水口(2)下方的反應罐的內壁上，所述管式堰堤(19)的高度高於廢水出水口(2)。
5.根據權利要求4所述的微電解反應裝置，其特徵在於所述微電解反應裝置還包括安裝在所述廢水進水管(8)上的壓力傳感器(9)和微處理器，所述壓力傳感器(9)的輸出端接微處理器的相應輸入端，所述微處理器的輸出端控制循環衝洗泵(7)的轉速和啟停。
6.利用權利要求5所述的微電解反應裝置對廢水進行預處理的方法，具體步驟如下: (1)在所述反應罐(4)內進行鐵碳還原反應: a.在反應罐(4)內裝填承託層填料: 承託層填料採用Φ 8- Φ 32mm的鵝卵石，分層裝填，直徑大的鵝卵石在下，每層高度為100-300mm,承託層填料的高度高於所述布水器100-200mm; b.在所述承託層填料上方裝填鐵碳微電解填料: 所述鐵碳微電解填料為Φ 8-Φ 40mm的球形，其主要成分為:Fe=75_95%，C=4_24%;所述鐵碳微電解填料的裝填高度與反應罐(4)的內徑之比為0.6:1-2:1 ； c.進行鐵碳還原反應: ①調節廢水進水的PH值，使pH=2.5-5 ;所述廢水為含硝基苯、對硝基苯胺類廢水； ②開啟廢水進水閥門，將反應時間控制在30-120min； ③在上述反應過程中，為防止鐵碳微電解填料堵塞，開啟循環衝洗泵(7)進行內循環衝洗，衝洗強度30-90m3/m2.h,每次衝洗時間為2_15min，相鄰兩次衝洗之間的時間間隔為20-120min ； (2)在鹼性還原池中進行鹼性還原反應: 將經過上述第(I)步處理後的廢水放入鹼性還原反應池中，用濃度為5%-20%的氫氧化鈉或5%-15%的氫氧化鈣溶液調節反應pH值在7.5-9之間，用空氣或機械攪拌器連續攪拌，反應時間為20-60min，攪拌強度G為100-400Sh ； (3)在酸性氧化池中進行酸性氧化反應: 將經過上述第(2)步處理後的廢水放入酸性反應池中，用濃度為5%-20%的硫酸或鹽酸調節反應PH值在4.0-6.0之間，用機械攪拌器連續攪拌，反應時間為20-60min，攪拌強度G 為 100-400 S-1 ； (4)絮凝沉澱: 將上述第(3)步處理後的廢水用濃度為5%-20%的氫氧化鈉溶液或濃度為5%-15%的氫氧化鈣溶液調節PH值在8.0-9.0之間，然後絮凝沉澱。
7.根據權利要求6所述的對廢水進行預處理的方法，其特徵在於所述鐵碳微電解填料包括鑄鐵屑和活性炭；所述鐵碳微電解填料還包括微量元素銅和鈦微量元素，所述銅和鈦的含量和為1%。
8.根據權利要求7所述的對含硝基苯、對硝基苯胺類廢水進行預處理的方法，其特徵在於所述內循環衝洗為手動衝洗或自動定時衝洗。
【文檔編號】C02F9/06GK104163476SQ201410408247
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】孟憲禮, 李瑞傑, 張建磊, 李相龍, 王可, 付麗霞, 李洪瑞 申請人:北方工程設計研究院有限公司