利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統及處理方法
2023-12-12 17:26:47 1
利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統及處理方法
【專利摘要】本發明提供了一種利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統，包括一號反應槽、二號反應槽、三號反應槽、換熱器以及太陽能集熱器，一號反應槽與換熱器相連接，換熱器與二號反應槽相連接，換熱器與三號反應槽相連接，太陽能集熱器與二號反應槽相連接，一號反應槽連接有具有高穩定特性的加藥計量系統I，二號反應槽連接有具有高反應效率特性的加藥計量系統II，三號反應槽連接有具有低殘留特性的加藥計量系統III。同時還提供了該系統的處理方法。本發明能夠促進難降解難生化有機汙染物的降解，提高廢水的處理效率，實現效率高、殘留少、時間短、低能耗、無二次汙染的多重高級氧化處理過程。
【專利說明】利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統及處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業廢水處理裝置【技術領域】，具體是一種利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統及處理方法。
【背景技術】
[0002]隨著現代工業生產規模的發展和擴大，生產過程中產生的大量有害物質對自然環境的汙染日益加劇，對人類健康的危害也日益的普遍和嚴重。其中，含有大量難生物降解的有機物汙染物的廢水是環境治理方面科研的難點與重點。如化工、印染、醫藥、農藥等行業排放的廢水中常含有大量的氯代苯類、硝基苯類、酚類、多環芳烴類、殺蟲劑等優先控制汙染物，這類廢水結構複雜、有毒、有害、高濃度、可生化性差且處理成本高，嚴重汙染水體環境和危害人體建康。
[0003]目前，對於高濃度難降解有機廢水的處理，常採用物化法、化學法和生化法及其組合的方法，但由於這類廢水特殊的性質，對常規處理技術一般要求較高，且很難達到滿意的處理效果。因此，難降解工業有機廢水的處理研究一直是國內外水處理工作中的一個難點和研究熱點。
[0004]高級氧化技術是通過強活性自由基(如.0Η等)來降解有機汙染物的一種先進水處理技術。它可使難降解有機汙染物發生開環、斷鍵、加成、取代、電子轉移等反應，無選擇性，使大分子難降解有機物轉變成小分子易降解物質，甚至可以直接氧化成co2、h2o和無機鹽，達到無害化處理的目的。此種處理技術對高濃度、高毒性、可生化性差的工業廢水具有很好的降解效果。
[0005]中國專利CN201110329576.9公開了一種難生化降解有機廢水的深度處理系統及方法，該裝置由6個獨立的反 應池以此連通完成。該方法將廢水進行PH調節，經過沉澱過濾後進行高級氧化反應，最後的出水再次經過出水PH調節系統排出。其中進水PH值為
10.0~11.0，出水PH值為7.00~7.50，高級氧化反應在臭氧和紫外光協同作用下完成，臭氧通過曝氣系統樹池，臭氧的投加劑量為500~1000ml / L，紫外燈的投加劑量至少為675W.S / cm2，紫外燈發射的紫外線波長為254cm。該方法有效提高了對難生化降解有機廢水的處理效果，系統容易控制，長期運行穩定，不產生二次汙染。但是該處理裝置在進水和出水時都要進行PH調節，加藥系統過於複雜，且紫外燈在使用過程中光強會減弱，影響處理效果，反應池多，裝置佔地面積較大，加大運行成本。
[0006]中國專利CN201220190379.3公開了一種難降解有機廢水的高級氧化處理裝置，該裝置以Fenton氧化塔為高級氧化處理裝置的主體裝置，H202和FeS04通過多功能射流器與PH調至2~4的原水混合後進入氧化塔底部，再由布水系統均勻布水後進入流化床反應區，徹底反應後，將廢水和石英砂載體填料向上流動至固液分離器後，石英砂載體返回流化床反應區，廢水經出水堰流出。該方法藥劑與廢水混合效果良好，同時節省了加藥系統的動力裝置，出水C0D濃度穩定達到50mg / L以下。但由於該反應是在流化床反應區進行反應，流動速度較慢會導致催化劑與廢水混合不徹底，處理效果低，流動速度快則會導致反應不及便帶出反應器也會導致處理效果不佳。再者，石英砂載體材料容易導致設備的磨損，影響設備的使用壽命。
【發明內容】
[0007]本發明針對現有技術中存在的上述不足，提供了一種利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統及處理方法。
[0008]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0009]根據本發明的一個方面，提供了一種利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統，包括一號反應槽、二號反應槽、三號反應槽、換熱器以及太陽能集熱器，其中，所述一號反應槽的出水口與換熱器的第一進水口相連接，所述換熱器的第一出水口與二號反應槽的進水口相連接，所述二號反應槽的出水口與換熱器的第二進水口相連接，所述換熱器的第二出水口與三號反應槽的進水口相連接，所述太陽能集熱器與二號反應槽相連接，所述一號反應槽連接有具有高穩定特性的加藥計量系統I，所述二號反應槽連接有具有高反應效率特性的加藥計量系統II，所述三號反應槽連接有具有低殘留特性的加藥計量系統III。
[0010]優選地，所述一號反應槽的進水口設有進水泵；所述三號反應槽的出水口設有出水泵；進一步地，所述一號反應槽的進水口與外部工業廢水相連接，所述三號反應槽的出水口與出水管相連接。
[0011 ] 優選地,所述一號反應槽、二號反應槽、三號反應槽中的任一個或任多個設有曝氣系統。
[0012]優選地，所述加藥計量系統III包括臭氧發生器和臭氧收集器。
[0013]優選地，所述一號反應槽、二號反應槽和三號反應槽採用玻璃、陶瓷、搪瓷、高溫工程塑料或石墨材質。
[0014]優選地，所述二號反應槽的槽體體積:太陽能集熱器表面積為:1m3:3m2~lm3:5m2之間；任一個反應槽(一號反應槽、二號反應槽或三號反應槽)的槽體體積:換熱器表面積為:1m3:0.5m2 ~lm3:1.5m2 之間。
[0015]根據本發明的另一個方面，提供了上述利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統的處理方法，包括以下步驟:
[0016]步驟1，在常壓下，將難以生化降解的有機工業廢水引入一號反應槽，通過加藥計量系統I加入具有高穩定特性的氧化劑進行初步低溫氧化處理；
[0017]步驟2，將步驟1中得到的初次處理的廢水引入換熱器，由換熱器進行初步預熱及溫度調節；
[0018]步驟3，將步驟2中的廢水接入二號反應槽，二號反應槽連接有太陽能集熱器，在一定的溫度區間內，通過加藥計量系統II加入具有高反應效率的氧化劑進行高溫氧化反應；
[0019]步驟4，將步驟3反應後的廢水再次經過換熱器進行降溫處理，然後進入三號反應槽，通過加藥計量系統III加入具有低殘留的氧化劑對廢水進行高級氧化反應，反應結束後，通過三號反應槽的出水口排出。
[0020]優選地，在低溫氧化處理階段加入的氧化劑為二氧化氯或雙氧水；在高溫氧化反應階段加入的氧化劑為雙氧水或高錳酸鉀；在高級氧化反應階段加入的氧化劑為臭氧。[0021]優選地，所述太陽能集熱器使二號反應槽的反應溫度保持在40~99°C的溫度區間。
[0022]優選地，上述處理方法的進行要求在耐酸、耐氧化的條件下進行，且有良好的保溫作用，因此，三個反應槽(一號、二號、三號)一般採用玻璃、陶瓷、搪瓷、高溫工程塑料、石墨等材料，以達到良好的反應效果和持久的工作時間。
[0023]隨著廢水的不斷進入，三個加藥計量系統(1、I1、III)可根據廢水量不斷加入化學氧化劑和催化劑，利用曝氣系統進行水力攪拌，達到充分反應的目的。與此同時，隨著廢水的流動，在不同階段發生多重化學氧化。由此，裝置可連續不斷的處理工業有機廢水。
[0024]本發明通過將一號反應槽、換熱器、二號反應槽、換熱器、三號反應槽以此連接構成對難生化降解有機廢水的多重化學氧化處理系統，有效提高了對難生化降解有機廢水的處理效果；利用太陽能作為熱源，利用換熱器進行循環換熱，近一步降低耗能；操作簡單，反應徹底，具有經濟上和工藝上的可行性。
[0025]本發明具有反應速度快，處理效果好的特點，利用太陽能作為加熱來源，通過換熱器對處理前後的汙水進行溫度調節，在高效完成難生化工業廢水處理的目的同時達到節約能源的效果。
[0026]本發明將廢水的多重化學氧化過程與太陽能加熱的升溫過程協同起來，促進難降解難生化有機汙染物的降解，提高廢水的處理效率，從而實現效率高、殘留少、時間短、低能耗、無二次汙染的多重高級氧化處理過程。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]通過閱讀參照 以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯:
[0028]圖1是本發明利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統的結構框圖。
【具體實施方式】
[0029]下面對本發明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。
[0030]實施例
[0031]如圖1所示，本實施例提供了一種利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統，包括一號反應槽、二號反應槽、三號反應槽、換熱器以及太陽能集熱器，其中，所述一號反應槽的出水口與換熱器的第一進水口相連接，所述換熱器的第一出水口與二號反應槽的進水口相連接，所述二號反應槽的出水口與換熱器的第二進水口相連接，所述換熱器的第二出水口與三號反應槽的進水口相連接，所述太陽能集熱器與二號反應槽相連接，所述一號反應槽連接有具有高穩定特性的加藥計量系統I，所述二號反應槽連接有具有高反應效率特性的加藥計量系統II，所述三號反應槽連接有具有低殘留特性的加藥計量系統III。
[0032]進一步地，所述一號反應槽的進水口設有進水泵；所述三號反應槽的出水口設有出水泵；進一步地，所述一號反應槽的進水口與外部工業廢水相連接，所述三號反應槽的出水口與出水管相連接。
[0033]進一步地，所述一號反應槽、二號反應槽、三號反應槽中的任一個或任多個設有曝氣系統。
[0034]進一步地，所述加藥計量系統III包括臭氧發生器和臭氧收集器。
[0035]進一步地，所述一號反應槽、二號反應槽和三號反應槽採用玻璃、陶瓷、搪瓷、高溫工程塑料或石墨材質。
[0036]進一步地，所述二號反應槽的槽體體積:太陽能集熱器表面積為:1m3: 3m2~lm3:5m2之間；任一個反應槽(一號反應槽、二號反應槽或三號反應槽)的槽體體積:換熱器表面積為:1m3:0.5m2 ~lm3:1.5m2 之間。
[0037]本實施例提供的利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統，其處理方法包括以下步驟:
[0038]步驟1，在常壓下，將難以生化降解的有機工業廢水引入一號反應槽，通過加藥計量系統I加入具有高穩定特性的氧化劑進行初步低溫氧化處理；
[0039]步驟2，將步驟1中得到的初次處理的廢水引入換熱器，由換熱器進行初步預熱及溫度調節；
[0040]步驟3，將步驟2中的廢水接入二號反應槽，二號反應槽連接有太陽能集熱器，在一定的溫度區間內，通過加藥計量系統II加入具有高反應效率的氧化劑進行高溫氧化反應；
[0041]步驟4，將步驟3反應後的廢水再次經過換熱器進行降溫處理，然後進入三號反應槽，通過加藥計量系統III加入具有低殘留的氧化劑對廢水進行高級氧化反應，反應結束後，通過三號反應槽的出水口排出。
[0042]進一步地，在低溫氧化處理階段加入的氧化劑為二氧化氯或雙氧水；在高溫氧化反應階段加入的氧化劑為雙氧水或高錳酸鉀；在高級氧化反應階段加入的氧化劑為臭氧。
[0043]進一步地，所述太陽能集熱器使二號反應槽的反應溫度保持在40~99°C的溫度區間。
[0044]進一步地，上述處理方法的進行要求在耐酸、耐氧化的條件下進行，且有良好的保溫作用，因此，三個反應槽(一號、二號、三號)一般採用玻璃、陶瓷、搪瓷、高溫工程塑料、石墨等材料，以達到良好的反應效果和持久的工作時間。
[0045]本實施例具體為:
[0046]以下具體舉例說明，待處理的工業廢水T0C含量為493.65mg / L，以下說明僅為使本領域技術人員能更好的理解本發明，並不作為對本發明的限定。
[0047]實施例1
[0048]將所要處理的工業廢水通過進水泵導入至一號反應槽，H202作為氧化劑，FeS04作為催化劑由加藥計量系統I加入一號反應槽與廢水混合後進行第一重反應，其中h202和FeS04的摩爾比為3:2 ;反應lh過後將廢水引入換熱器，由換熱器進行初步預熱及溫度調節；廢水接著進入二號反應槽，二號反應槽接有太陽能集熱器，加入二氧化氯進行高溫氧化反應lh ;反應出水後，再次通過換熱器進行降溫處理，廢水進入三號反應槽，通過臭氧對廢水進行高級氧化反應lh，反應終了，便可打開出水泵將處理後水由出水管排出。
[0049]上述三個反應槽(一號、二號、三號)的每個槽體均有曝氣系統進行水力攪拌；[0050]上述三號反應槽連接有臭氧發生器和臭氧尾氣收集裝置；
[0051]上述每一個反應槽(一號、二號、三號)體積、太陽能集熱器表面積和換熱器表面積的比例參數為lm3:3m2:0.5m2。
[0052]經測量，處理後水的T0C含量為275.65mg/L,去除率為44.2%。
[0053]實施例2
[0054]將所要處理的工業廢水通過進水泵導入至一號反應槽，H202作為氧化劑，FeS04作為催化劑由加藥計量泵I加入一號反應槽與廢水混合後進行第一重反應，其中H202和FeS04的摩爾比為3:2 ;反應lh過後將廢水引入換熱器，由換熱器進行初步預熱及溫度調節；廢水接著進入二號反應槽，二號反應槽連接有太陽能集熱器，加入二氧化氯進行高溫氧化反應lh ;反應出水後，再次通過換熱器進行降溫處理，廢水進入三號反應槽，通過臭氧對廢水進行高級氧化反應lh，反應終了，便可打開出水泵將處理後水由出水管排出。
[0055]上述三個反應槽(一號、二號、三號)的每個槽體均有曝氣系統進行水力攪拌；
[0056]上述三號反應槽接有臭氧發生器和臭氧尾氣收集裝置；
[0057]上述每一個反應槽(一號、二號、三號)體積、太陽能集熱器表面積和換熱器表面積的比例參數為lm3:3.5m2:1.0m2。
[0058]經測量，處理後水的T0C含量為224.95mg/L,去除率為54.4%。
[0059]實施例3
[0060]將所要處理的工業廢水通過進水泵導入至一號反應槽，H202作為氧化劑，FeS04作為催化劑由加藥計量系統I加入一號反應槽與廢水混合後進行第一重反應，其中h202和FeS04的摩爾比為3:2 ;反應lh過後將廢水引入換熱器，由換熱器進行初步預熱及溫度調節；廢水接著進入二號反應槽，二號反應槽接有太陽能集熱器，加入二氧化氯進行高溫氧化反應lh ;反應出水後，再次通過換熱器進行降溫處理，廢水進入三號反應槽，通過臭氧對廢水進行高級氧化反應lh，反應終了，便可打開出水泵將處理後水由出水管排出。
[0061]上述三個反應槽(一號、二號、三號)的每個槽體均有曝氣系統進行水力攪拌；
[0062]上述三號反應槽接有臭氧發生器和臭氧尾氣收集裝置；
[0063]上述每一個反應槽(一號、二號、三號)體積、太陽能集熱器表面積和換熱器表面積的比例參數為lm3:4m2:1.0m2。
[0064]經測量，處理後水的T0C含量為174.95mg/L,去除率為66.2%。
[0065]上述方法中，利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統將工業廢水中難生化降解有機物去除，達到相關廢水的處理要求，操作運行簡便，處理速度快，處理方式靈活，耗能低。
[0066]在此方法中，反應時間的長短會影響到處理效果，因此在實際生產操作中科通過增加反應時間來達到更為徹底的處理效果。 [0067]本實施例提供的利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統及處理方法，對有機物的具有顯著的處理效果，具有技術和經濟上的可行性。
[0068]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統，其特徵在於，包括一號反應槽、二號反應槽、三號反應槽、換熱器以及太陽能集熱器，其中，所述一號反應槽的出水口與換熱器的第一進水口相連接，所述換熱器的第一出水口與二號反應槽的進水口相連接，所述二號反應槽的出水口與換熱器的第二進水口相連接，所述換熱器的第二出水口與三號反應槽的進水口相連接，所述太陽能集熱器與二號反應槽相連接，所述一號反應槽連接有具有高穩定特性的加藥計量系統I，所述二號反應槽連接有具有高反應效率特性的加藥計量系統11，所述三號反應槽連接有具有低殘留特性的加藥計量系統III。
2.根據權利要求1所述的利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統，其特徵在於，所述一號反應槽的進水口設有進水泵；所述三號反應槽的出水口設有出水泵。
3.根據權利要求1所述的利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統，其特徵在於，所述一號反應槽、二號反應槽、三號反應槽中的任一個或任多個設有曝氣系統。
4.根據權利要求1所述的利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統，其特徵在於，所述加藥計量系統III包括臭氧發生器和臭氧收集器。
5.根據權利要求1所述的利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統，其特徵在於，所述一號反應槽、二號反應槽和三號反應槽採用玻璃、陶瓷、搪瓷、高溫工程塑料或石墨材質。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統，其特徵在於，所述二號反應槽的槽體體積:太陽能集熱器表面積為:1m3:3m2~lm3:5m2 ;任一個反應槽的槽體體積:換熱器表面積為:1m3:0.5m2~lm3:1.5m2。
7.一種利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統的處理方法，其特徵在於，包括以下步驟:步驟1，在常壓下，將難以生化降解的有機工業廢水引入一號反應槽，通過加藥計量系統I加入具有高穩定特性的氧化劑進行初步低溫氧化處理；步驟2，將步驟1中得到的初次處理的廢水引入換熱器，由換熱器進行初步預熱及溫度調節；步驟3，將步驟2中的廢水接入二號反應槽，二號反應槽連接有太陽能集熱器，在一定的溫度區間內，通過加藥計量系統II加入具有高反應效率的氧化劑進行高溫氧化反應；步驟4，將步驟3反應後的廢水再次經過換熱器進行降溫處理，然後進入三號反應槽，通過加藥計量系統III加入具有低殘留的氧化劑對廢水進行高級氧化反應，反應結束後，通過三號反應槽的出水口排出。
8.根據權利要求7所述的利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統的處理方法，其特徵在於，在低溫氧化處理階段加入的氧化劑為二氧化氯或雙氧水；在高溫氧化反應階段加入的氧化劑為雙氧水或高錳酸鉀；在高級氧化反應階段加入的氧化劑為臭氧。
9.根據權利要求7或8所述的利用太陽能加熱的化學氧化廢水處理系統的處理方法，其特徵在於，所述太陽能集熱器使二號反應槽的反應溫度保持在40~99°C的溫度區間。
【文檔編號】C02F1/76GK103663668SQ201310612700
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】申哲民, 徐江流, 唐慶麗, 紀文超, 黃仁華, 周海燕, 張美蘭 申請人:上海交通大學, 上海老港廢棄物處置有限公司