染料廢水的紫外光處理裝置及處理方法與流程
2023-11-01 17:56:27
本發明涉及一種廢水處理裝置，尤其是涉及一種染料廢水的處理裝置及處理方法。
背景技術：
：目前，隨著工業的迅速發展，環境的破壞也隨之而來，尤其水環境的汙染是當前較為嚴峻的問題，在一些重工業的地區汙染尤為嚴重，如化學染料，染色行業，印刷，複印，沙龍和乾洗行業會產生大量的廢水，這種廢水中含有各種不同的有機成分，化學需氧量(COD)很高。這種染料廢水，減少光透射，影響水生生物的生存環境，固色率取決於待染的材料類型(面料、纖維、毛和其他材料)、顏色深淺、染色條件和其他參數。因此，對各種染料的脫色率和礦化率是目前評價處理染色廢水的實用方案的依據。目前傳統汙水處理廠利用機械去除的工藝來對這類廢水進行清潔，如過濾、活性汙泥和氯化。但是，這些方法通常無法一次性處理所有的化學有機汙染物，如化工染料。以氯化工藝為例，在形成氯化烴類和芳香族化合物時通常會增加有機化合物的毒性。雖然人們已經在替代性補救策略方面進行了大量研究，以期能夠對人造化學物汙染的水域進行清潔，但是還沒發現單一的處理方法。有機化合物分解時生成的物質，毒性可能和原化合物毒性相當甚至毒性更強。因此，有效的更新的高級氧化技術必須能夠將汙染物中間體轉化成無毒化合物，或者是一個完整的礦化工藝(形成二氧化碳和無機物)。而羥基自由基作為高活性的氧化性極強的自由基，會誘發一系列的自由基鏈反應，氧化分解所有的有機物質、生物體，最終將其降解為CO2、H2O和微量無機鹽，不存在有害有毒的殘留物。但卻沒有被很好的利用，或利用率較低。現有的一件實用新型
專利名稱：為「轉盤式光解反應器」申請號為CN201020124433.5公開了採用5-7紫外燈照射汙水，並通過產生的臭氧來加快對廢水的講解。此種方法紫外燈安裝在反應器的頂部，使得紫外燈照射不均勻，對紫外燈的利用率較低且單純的紫外照射影響反應速度及廢水的降解的效果。技術實現要素：本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種染料廢水的處理方裝置及方法，用以通過較短的時間徹底分解廢水中的有機物，將有害物質轉化為無害的水，二氧化碳和無機鹽，從而改善水質。為實現上述目的，本發明提出如下技術方案：包括承載染料廢水的水箱，用於輸送動力的水泵和用於紫外消毒且通過紫外光的輻照使雙氧水產生羥基自由基的光解反應器，所述水箱，水泵和所述光解反應器構成一個密閉的循環系統，所述光解反應器包括多個紫外燈和多個紫外發光二極體，一個紫外燈和一個紫外發光二極體為一個紫外組合；通過多組紫外組合對雙氧水的輻照使一個雙氧水分子分解為兩個具有高活性的羥基自由基。優選地，所述光解反應器還包括容納所述紫外燈和所述紫外發光二極體的圓柱形殼體，所述紫外燈及所述紫外發光二極體設置在殼體中心部，其中以一組紫外線組合為中心其它紫外組合均勻分布其周圍。優選地，所述紫外燈為6個，所述紫外發光二極體為6個。優選地，所述水箱的還設有低液位指示裝置和高液位指示裝置。本發明染料廢水的處理裝置的處理方法，包括以下對染料廢水處理的步驟：1)向水箱中注入染料廢水，然後按照廢水與雙氧水體積比例範圍為6∶0.01～2∶0.01加入雙氧水；2)打開循環系統的使循環系統充分的循環，使得染料廢水與雙氧水充分的混合。3)隨後將循環系統的循環速度調至8～80L/min，打開光解反應器中的紫外燈及紫外發光二極體對染料廢水進行輻照。優選地，所述循環系統在黑暗環境下運行循環，且系統採用雙氧水為氧化劑。優選地，所述步驟3)中包括雙氧水在紫外燈與紫外發光二極體雙重輻照作用下分解為高活性羥基自由基的步驟，及生成的羥基自由基與染料廢水中的有機物及發色團反應生成水，二氧化碳和無機鹽的步驟。優選地，所述的循環系統循環過程中還包括對水箱內的廢水進行檢測的脫色率及COD值。優選地，所述水箱中的廢水與雙氧水的體積比例為4∶0.01。本發明的有益效果是：1、與其他高級氧化技術相比，該系統每天能夠處理大量(體積)的廢水，而經過處理的廢水可以立即回用或排入其他水源。2、更快地對高色度染料廢水進行脫色，對更高濃度的有機汙染物進行礦化。3、多組紫外燈的光解技術不使用危險化學品。使用的不含氯氧化劑在廢水處理工藝中可替代工業化學染料，雙氧水作為游離基反應的引發劑及氧源，可加快光降解過程。附圖說明圖1是本發明染料廢水的處理裝置結構示意圖；圖2是本發明光解反應器的示意圖，其中圖2-A為主視圖，圖2-B為左視圖；圖3是本發明染料廢水的處理裝置的處理方法的流程示意圖；圖4染料廢水在不同波長下的吸光度圖表；圖5紅外分光光度計測定聚乙烯醇(PVA)透光度圖表。附圖標記：1、水箱，11、高液位指示裝置，12、低液位指示裝置，2、水泵，3、光解反應器，31、紫外組合，32、進水口，33、出水口。具體實施方式下面將結合本發明的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整的描述。結合圖1、2和3所示，本發明所揭示的染料廢水的處理裝置及處理方法，利用了羥基自由基的高活性的強氧化性將廢水中的有毒有害的有機物質及生物體分解成無毒無害的水，二氧化碳及無機鹽。染料廢水的處理裝置包括水箱1，水泵2，光解反應器3，三者通過管道連接並形成一個封閉的黑暗的封閉循環系統，通過在水箱1內注入染料廢水，通過水泵2將廢水泵至光解反應器3進行光解反應隨後在回至水箱1，水箱1的容積可設置為1000L或根據需要設置不同的容積。如圖2所示，光解反應器3包括殼體及均勻分布在殼體內部的紫外組合31，其中，紫外組合由一個紫外燈和一個紫外放光二極體組合而共有的6個紫外燈及6個紫外放光二極體組合的6個紫外組合。其中5個紫外組合圍繞一個紫外組合為中心均勻分布，使光解反應器3內紫外光分布更加均勻，通過光解反應器3的廢水可經過6個紫外組合31的均勻照射，使得廢水中的雙氧水在均勻的照射下迅速儘可能多的分解成羥基自由基，由於羥基自由基高活性及強氧化的性能與水中的有機物，生物體及雜質反應，而快速降解廢水，反應速率快且對紫外組合31的利用率極高。光解反應器3的殼體上端還設有進水口32和出水口33，使光解反應器3與系統構成通路。所述水箱1上還設置有低液位指示裝置12和高液位指示裝置11，當水箱1內的水量過高或者過低時系統自動提示並採取自動進水或排水閥(未標出)，對水箱1進行供水或排水。本發明的染色廢水的處理方法，本發明主要採用的是紫外線+雙氧水+紫外發光二級管來對染料廢水進行脫色及降解。首先向水箱1中通過注水口(未標出)注入染料廢水，然後再加入雙氧水，雙氧水的濃度為32％(v/v)，其中加入廢水與雙氧水的比例範圍可設置為6∶0.01～2∶0.01，優選的選擇4∶0.01；將循環系統的循環流速調至8L/min，循環時間為5分鐘，使得染料廢水與雙氧水充分的混合，同時也可根據情況設置不同的速度和時間使廢水與雙氧水充分混合。隨後將循環系統的循環流速設置為8～80L/min內，打開光解反應器3中的紫外燈及紫外發光二極體對染料廢水進行輻照，經過紫外燈及紫外發光二極體的輻照，雙氧水被分解成為羥基自由基，反應方程式為且在反應過程中由於過氧化氫的量較小不會使生成的羥基自由基再與過氧化氫反應而減少羥基自由基的含量，而是優先的與廢水中有機物質及生物體反應。在循環過程中每間隔一段時間在水箱1內取出水樣80～100毫升來進行檢測脫色情況。每隔一段時間檢測廢水中的總有機碳，總非有機碳和總氮以及自由基的情況。同時對COD進行檢測觀察。在此循環過程中整個過程在黑暗密閉的環境下進行，且不需要加入氧氣。試驗中的PH值範圍3.0～10.5，溫度範圍4～45℃，進行測量。下面通過對染色廢水的具體的實施例來對本發明進一步說明：實施例1：本實施例中，採用德國的Elementar公司的液體TOC分析儀測總有機碳，總非有機碳和總氮，羥基自由基的含量基本穩定並不會受到影響，且保持較高的含量。一、操作條件：pH值5.6，溫度4℃，雙氧水濃度32％v/v，廢水與雙氧水的體積比(4∶0.01)。二、實驗結果：反應時間(分鐘)090180270360450總有機碳(單位)290247194725549總非有機碳(單位)1109998999898總氮(單位)252524242524羥基自由基(單位)3.053.273.573.463.213.04實施例2：在本實施例中，選取(蘇州市的廢水)為研究對象，採用日本島津公司2450型號的紫外可見光譜儀的1cm石英玻璃觀察吸光單元的變化，將藍色、紅色、黃色、橙黃色廢水將分別根據606、493、438和462納米進行測量，與他們的最大吸收波長對應。吸光度值記為因變量，根據每種反應的脫色動力變化。按上述步驟操作，詳細操作條件與處理結果如下所示：一、操作條件：循環流速：80L/min；雙氧水濃度：32v/v；廢水與雙氧水的體積比：4∶0.01L；廢水PH：9.0，每間隔15分鐘測量脫色率。二、實驗結果：反應時間(分鐘)1530456075染料脫色率去除率(％)393062100如圖4所示，表明系統在經過75分鐘的循環降解後脫色率達到100％。為了進一步分析不同染料的降解情況，根據不同濃度的染料廢水，每20分鐘從水箱中取出5ml廢水溶液來計算臨界光子時間(CPTs)計算公式為：其中，Ao表示在水箱內汙水最大吸收波長下的原吸光度單位(AU)；A是在時間t時循環廢水的吸光度單位(AU)；CPT是臨界光子時間(min)通過CPT同時測定工業廢水中已知染料的反應速度的排列，運用動力學測量，CPT理論來區分染料的排列順序，排名按照從小到大1-4的順序排列，並觀察出不同顏色的損失速度，從而判斷廢水中的單個顏色染料經過光催化降解和羥基自由基的作用下得出不同的脫色速度，如下表1所示推導出降解的順序：酸性橙52＜酸性黃36＜酸性紅17＜酸性藍45。表1四種有機染料的脫色變化圖表實施例3：在本實施例中，選取(蘇州市的廢水)為研究對象，系統循環每循環90分鐘在水箱中取出水樣進行COD檢測，在硫酸中使用重鉻酸鉀對水樣進行消解加熱至165℃持續10分鐘，消解後，使用COD快速分析儀器進行測量COD值，利用紅外分光光度計來確定聚乙烯醇(PVA)含量作為求得COD的對比，結果如圖5所示。按上述步驟操作，詳細操作條件與處理結果如下所示：一、操作條件：系統循環流速：50L/min；雙氧水濃度：32v/v；雙氧水的用量：6∶0.01L；廢水PH：6.5，使用美國熱電子公司470FT-IR型號的紅外分光光度計測定聚乙烯醇(PVA)透光率的作為求得COD的對比。具體取0.1～0.2毫克的樣品磨碎(直徑＜)同300毫克的溴化鉀一起放入採樣器內進行檢測。二、求得COD實驗結果：反應時間(分鐘)090180270360450COD(mg/L)88968349920115092結果表明COD值隨時間的增長迅速的降低，直到符合標準即可對汙水進行排放。本發明的技術內容及技術特徵已揭示如上，然而熟悉本領域的技術人員仍可能基於本發明的教示及揭示而作種種不背離本發明精神的替換及修飾，因此，本發明保護範圍應不限於實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本發明的替換及修飾，並為本專利申請權利要求所涵蓋。當前第1頁1 2 3