高濃度難降解有機廢水的處理裝置及方法與流程

2023-11-11 17:41:17

本發明涉及環境工程和廢水處理工程技術領域，特別地，涉及一種高濃度難降解有機廢水的處理裝置及方法。

背景技術：

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(BOD5/COD值一般均在0.3以下甚至更低)，難以生物降解。所以，業內普遍將COD濃度大於2000mg/L、BOD5/COD值低於0.3的有機廢水統一稱為高濃度難降解有機廢水。由於高濃度難降解有機廢水產生及其本身的特點屬性，有以下主要危害：

一是需氧性危害：由於生物降解作用，高濃度有機廢水會使受納水體缺氧甚至厭氧，多數水生物將死亡，從而產生惡臭，惡化水質和環境；二是感觀性汙染：高濃度有機廢水不但使水體失去使用價值，更嚴重影響水體附近人民的正常生活；三是致毒性危害：超高濃度有機廢水中含有大量有毒有機物，會在水體、土壤等自然環境中不斷累積、儲存，最後進入人體，危害人體健康。

高濃度難降解有機廢水處理技術可分為三類：物化處理技術、化學處理技術以及生物處理技術。

1、物化處理技術

物化法常作為一種預處理的手段應用於有機廢水處理，預處理的目的是通過回收廢水中的有用成分，或對一些難生物降解物進行處理，從而達到去除有機物，提高生化性，降低生化處理負荷，提高處理效率。一般常用的物化法有萃取法、吸附法、濃縮法、超聲波降解法。

2、化學處理技術

化學處理技術是應用化學原理和化學作用將廢水中的汙染物成分轉化為無害物質,使廢水得到淨化的方法。化學氧化法分為兩大類，一類是在常溫常壓下利用強氧化劑(如過氧化氫、高錳酸鉀、次氯酸鹽、臭氧等)將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水；另一類是在高溫高壓下分解廢水中有機物，包括超臨界水氧化和溼空氣氧化工藝，所用的氧化劑通常為氧氣或過氧化氫，一般採用催化劑降低反應條件，加快反應速率。化學氧化法反應速度快、控制簡單，但成本較高，通常難以將難降解的有機物一步氧化到無機物質，而且目前對中間產物的控制的研究較少。該技術也常常作為生化處理的預處理方法使用。其主要的方法有焚燒法、臭氧氧化法、電化學氧化法等。

3、生物處理技術

生物處理是廢水淨化的主要工藝，主要用於處理農藥、印染、製藥等行業的有機廢水。生物處理法是利用微生物的代謝作用來分解、轉化水體中的有毒有害化學物質和其它各種超標組分的生物技術，降解作用的場所主要是含微生物的活性汙泥、生物膜及其相應的反應器,由此誕生了各類生物處理方法和技術。微生物法不僅經濟、安全，而且處理的汙染物閾值低、殘留少、無二次汙染，有較好的應用前景。根據反應條件的不同，微生物處理法可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類。

目前，較為普遍採用的處理方法基本上為生物處理技術，而物化處理和化學處理作為基礎預處理或深度處理的補充，以求達到理想的處理程度。但高濃度難降解廢水的處理，因廢水的特殊性而成為公認的難題，除了高處理成本和高維護管理費用的條件下，很難通過上述方法滿足各行業相關排放標準。

技術實現要素：

本發明提供了一種高濃度難降解有機廢水的處理裝置及方法,解決了現有技術高濃度難降解有機廢水處理效果不佳，成本高、達標率低的問題。

為實現上述目的，本發明提出了一種高濃度難降解有機廢水的處理裝置，其特徵在於，包括：

氣水混合部，設置在處理裝置的底部，包括氣水混合腔，設置有輸入廢水的進水口和輸入氣體的進氣口，設置在氣水混合腔內的布水盤，以及放空管；

核心處理部，設置在氣水混合部上方，包括反應罐，氣水混合腔內的布水盤通入到反應罐內，設置在反應罐內下方的下電極，設置在反應罐內上方的上電極，設置在反應罐上並與之連通的取樣管，設置在反應罐內的攪拌槳葉，布滿反應罐內的導電球；

排放部，設置在核心處理部上方，包括排水腔，反應罐內處理後的產物進入到排水腔內，設置在排水腔外周的集水槽，集水槽上設置有排水管，排水腔上方設置有排氣管。

優選的，所述槳葉分層設置在中心杆上，均勻布設在反應罐內，中心杆立於反應罐中心，向處理裝置上方延伸連接攪拌電機。

優選的，還包括自動控制系統，包括數據採集部和控制部，用於使處理裝置進行自動化運行、分析及自適應調節；所述自動控制系統聯入網際網路以實現遠程訪問、控制及診斷分析。

優選的，所述排水腔側壁設置有出水管，將排水腔內的水排入到集水槽內。

優選的，所述排水腔側壁邊緣設置溢流板，排水腔內的水通過溢流板排入到集水槽內。

優選的，所述氣水混合腔佔處理裝置的1/5～1/4。

優選的，所述氣水混合腔為圓柱形或方形。

優選的，所述核心處理部和排放部內還設置有水質儀表。

本發明還提出了一種高濃度難降解有機廢水的處理方法，包括如下步驟：

(1)將廢水和高壓氣體輸送到氣水混合腔內，通過布水盤布均勻布水並上流運送至反應罐內；

(2)氣水混合液通過布水盤進入到反應罐內，在電極加壓攪拌下，經反應罐中的導電球之間產生的微電壓、臭氧機紫外線分解為小分子的可降解有機酸、水、二氧化碳和氮氣；

(3)反應罐內處理後的廢水產物上升進入到排放腔，經集水槽排出到指定區域。

優選的，廢水經酸鹼調節預處理後輸入到氣水混合腔內。

有益效果：

本發明提供的高濃度難降解有機廢水的處理裝置及處理方法，改進了相關技術的缺陷，完善了主要處理參數，攻克了高濃度難降解有機廢水無法通過低佔地面積、低投入、低運行和維護成本的方式進行達標處理的難題。本發明處理方法適用範圍廣，尤其對高濃度難降解有機廢水有良好的處理能力，焦化廢水、生物製藥、印染、化工、食品飲料和填埋等行業產生的高濃度廢水具有良好的適用性。本發明處理裝置可實現模塊化設計，佔地面積小，一次性投資，安裝維護方便。處理流程短，操作簡單，避免因長流程出現的多故障問題。解決現有廢水處理方法的高耗能高運維費用問題，本發明處理方法過程能源消耗小，藥品添加量少甚至不需要。本發明方法通過機械攪拌配合氣提運動對廢水進行處理，為導電球在反應罐內的混合運動提供充分的能量，保證橫向運動兼具垂直運動，為導電球增加20-35％的接觸面積，縮短水力停留時間。

本發明處理裝置，由於其短流程高效率的運行方式，可節約傳統處理工藝投資和運行費用的50-70％；運行靈活，可採用連續或脈衝的方式運行，亦可以根據需要以一二級串聯方式運行，處理效果佳。

本發明處理方法，可處理COD濃度在2000～100000mg/L甚至更高濃度的難降解廢水。處理效率為95％～98％及以上；高濃度難降解有機廢水經處理後，可排入市政排水管網，或進一步處理後直接排入水體。

附圖說明

圖1是本發明實施例1處理裝置的結構示意圖；

圖2是本發明實施例2處理裝置的結構示意圖。

圖中：1-氣水混合部；101-氣水混合腔；102-進水口；103-進氣口；104布水盤；105-放空管；2-核心處理部；201-反應罐；202-下電極；203-上電極；204-取樣管；205-攪拌槳葉；206-中心杆；207-導電球；3-排放部；301-排水腔；302-集水槽；303-出水管；304-溢流板；305-排氣管；306-排水管；4-攪拌電機；5-罐壁；6-電源。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

實施例1

參看圖1所示，本實施例提供一種高濃度難降解有機廢水的處理裝置，包括：氣水混合部1、核心處理部2和排放部3，其中，氣水混合部1設置在處理裝置的底部，包括氣水混合腔101，設置有輸入廢水的進水口102和輸入氣體的進氣口103，設置在氣水混合腔101內的布水盤104，以及放空管105；核心處理部2設置在氣水混合部1上方，包括反應罐201，氣水混合腔101內的布水盤104通入到反應罐201內，設置在反應罐201內下方的下電極202，設置在反應罐201內上方的上電極203，設置在反應罐201並與之連通的取樣管204，設置在反應罐201內的攪拌槳葉205，布滿反應罐201內的導電球207；排放部3，設置在核心處理部2上方，包括排水腔301，反應罐201內處理後的產物進入到排水腔301內，設置在排水腔301外周的集水槽302，集水槽302上設置有排水管306，用於將集水槽302內的液體排出，排水腔301上方還設置有排氣管305，將廢水處理後產物中的氣體排出。

待處理的高濃度難降解有機廢水通過進水泵泵入處理裝置的氣水混合腔101內，高壓空氣或其他氣體通過高壓風機或鼓風機通入到氣水混合腔101內，廢水和高壓氣體一同進入到氣水混合腔101內的布水盤104中，優選環形布水盤。氣水混合液通過布水盤104均勻布水並上流進入到核心處理部2的反應罐201內，對核心處理部2內設置的上電極203和下電極202加壓，通過電源6加壓5-25V，並開啟攪拌，通過電極電壓，導電球207之間產生的微電壓、臭氧及紫外線等，將廢水瞬間分解為小分子的可降解有機酸、H2O、CO2和N2等以滿足城市汙水廠的進水標準，並實現殺菌消毒率99.999％以上。廢水經處理後上升到廢水排放部3，液體通過集水槽302上的排水管306排到儲水池或廠區出水口，氣體通過排氣管305排出。

本實施例的處理裝置，採用模塊化設計，立體式的以下進水上出水的處理裝置完成廢水處理，佔地面積小，一次性投資低，安裝維護方便。處理流程短，操作簡單，避免因長流程出現的多故障問題。由於其短流程高效率的運行方式，可節約傳統處理工藝投資和運行費用的50-70％；運行靈活，可採用連續或脈衝的方式運行，亦可以根據需要以一二級串聯方式運行，處理效果佳。

本實施例中，通過布水盤104提高布氣混水的效果，並減少對廢水和反應罐罐壁的衝擊。

可選的，所述攪拌槳葉205可設置為若干個，根據反應罐201大小設置，以滿足攪拌效果。所述槳葉205分層設置在中心杆206上，均勻布設在反應罐201內，中心杆206立於反應罐201中心，向處理裝置上方延伸連接攪拌電機4。所述槳葉205可以選擇3葉式螺旋槳葉或垂直槳葉等，主要目的是使導電球207有良好的運動狀態，防止導電球207集聚，以擴大接觸面積。機械攪拌的動力可通過但不限於直流無刷電機、變頻電機等來提供。電機轉速需在需要範圍內可調，本實施例中設置為10-300rpm。

進一步，本實施例還包括自動控制系統，包括數據採集部和控制部，用於使處理裝置進行自動化運行、分析及自適應調節；所述自動控制系統聯入網際網路以實現遠程訪問、控制及診斷分析。從而滿足廢水處理裝置的自動化運行和分析，可根據在線監測儀表提供的數據對相關參數進行自適應調節。

本實施例中，所述排水腔301側壁設置有出水管303，將排水腔301內的液體從排水腔301內排入到集水槽302內。

本實施例中，所述氣水混合腔佔處理裝置的1/5，其設計不限於圓柱形或方形。所述核心處理部2和排放部3內還可根據實際需要設置水質儀表，包括對PH值和電導率等指標的檢測。

實施例2

參看圖2所示，本實施例提供一種高濃度難降解有機廢水的處理裝置，其中，所述排水腔301側壁邊緣設置溢流板304，排水腔301內的水通過溢流板304排入到集水槽302內。其他均與實施例1相同。

實施例3

本實施例提供一種高濃度難降解有機廢水的處理方法，包括如下步驟：

(1)將廢水和高壓氣體輸送到氣水混合腔內，通過布水盤布均勻布水並上流運送至反應罐內；

(2)廢水在反應罐內進行降解處理，在電極加壓攪拌下，反應罐中的導電球之間產生的微電壓、臭氧及紫外線將廢水分解為小分子可降解有機酸、水、二氧化碳和氮氣等；

(3)反應罐內處理後的廢水產物上升進入到排放腔，經集水槽排出到指定區域。

其中，由於待處理的廢水水質性質複雜，在輸送入氣水混合腔101內先經必要的酸鹼調節或其他調節措施，之後再輸入到氣水混合腔101內進行處理。

本實施例處理方法，過程能源消耗小，藥品添加量少甚至不需要。通過機械攪拌配合氣提運動對廢水進行處理，為導電球在反應罐內的混合運動提供充分的能量，保證橫向運動兼具垂直運動，為導電球增加20-35％的接觸面積，縮短水力停留時間。

本實施例處理方法可處理COD濃度在2000～100000mg/L甚至更高濃度的難降解廢水。處理效率為95％～98％及以上；高濃度難降解有機廢水經處理後，可排入市政排水管網，或進一步處理後直接排入水體。

本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於裝置或裝置實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。

以上對本發明實施例進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。