CN102115291A - 难降解的高浓度有机废水处理工艺 - Google Patents

难降解的高浓度有机废水处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种难降解高浓度有机废水的处理工艺,包括以下步骤:a.将收集的废水进行超声波-电解协同处理;b.将步骤a处理过的水进行生物氧化,本发明的工艺实现了难降解高浓度有机废水的高去除率、经济实用、能获得稳定的处理水、设备易维修而且操作管理方便、没有二次公害,此外,本发明公开了用于该工艺的处理装置。

Description

难降解的高浓度有机废水处理工艺
技术领域
[0001] 本发明属于废水处理的技术领域,具体而言,涉及难降解的高浓度有机废水的处 理工艺以及处理设备。
背景技术
[0002] 目前,废水处理一直是困扰环保工作者的难题,尤其是废水中含有大量难降解的 高浓度有机物,导致水体环境污染。
[0003] 现有的一般工艺对废水,尤其是难降解高浓度有机废水的处理无法实现高去除 率、不能获得稳定的处理水、设备昂贵,不易维修而且操作管理不便、并存在二次公害的问 题。
[0004] 20世纪80年代中期,超声化学作为新兴的化学分支开始形成。声化学 (Sonochemistry),或称超声波化学,是利用超声波加速化学反应,提高化学反应速率的一 门新兴交叉学科,目前已经引起世界各国有关研究者的重视。特别是在进入九十年代以来, 美国、日本、法国、加拿大和德国等大学、实验室和研究所纷纷致力于将超声波化学应用于 水污染控制,尤其是应用于对废水中难降解的、有毒有机污染物治理方面的研究,并取得了 令人满意的效果。声化学法自身具有去除效率高、反应时间短、低能耗、少污染甚至无污染、 设施简单、占地面积小等特点,能将水体中有害有机物转变为C02、H20、无机离子或转变为比 原有机物毒性小的有机物,因而在处理难生物降解的有机物方面具有显著的优越性。近年 来,超声波在处理微污染水源、有机废水、污泥发酵与脱水、饮用水杀菌、消毒以及工业用水 的阻垢、除垢等方面的研究已取得了较大的成果。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种难降解高浓度有机废水的处理工艺,通过声 催化氧化技术与接触氧化技术相结合实现了高去除率、经济实用、能获得稳定的处理水、没
有二次公害。
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种难降解高浓度有机废水的处理装置,实现了 难降解高浓度有机废水的高去除率、经济实用、能获得稳定的处理水、设备易维修而且操作 管理方便、没有二次公害。
[0007] 根据本发明的一个方面,一种难降解高浓度有机废水的处理工艺,包括以下步 骤:
[0008] a.将收集的废水进行超声波-电解协同处理;
[0009] b.将步骤a处理过的水进行生物氧化。
[0010] 根据本发明的一个方面,可在步骤a中通入臭氧。
[0011] 根据本发明的一个方面,可在超声波处理前进行预处理。
[0012] 根据本发明的一个方面,可在超声波处理时进行机械搅拌,以利于提高声化学产 率。[0013] 根据本发明的一个方面,可通过高效的膜生物反应器进行生物氧化。
[0014] 根据本发明的一个方面,该膜生物反应器可采用平板膜为分离手段,反应器中的 活性污泥浓度可达到8-12g/L。
[0015] 根据本发明的一个方面,该膜生物反应器中的膜组件可采取超声波进行清洗。
[0016] 根据本发明的一个方面,可采用高效极板进行电解,该极板间隙例如为约600mm。
[0017] 根据本发明的一个方面,可在超声-电解协同处理之后进行水解酸化、二级接触 氧化、SBR、UASB、气浮、压滤等处理中的一种或多种。
[0018] 根据本发明的一个方面,超声波频率可在约25kHz和约45kHz之间。
[0019] 根据本发明的一个方面,超声能量应该同时报道声强与声密度,声强可大于0. 7W/ cm2以基本保证在各种水溶液中产生空化效应,平均声强不宜超过3. Off/m2从而尽可能地提 高声化学产率和降低换能器的电耗。
[0020] 根据本发明的一个方面,根据不同废水水质特性选取超声波作用功率、超声波作 用时间、超声波作用频率最优组合条件。
[0021] 根据本发明的另一方面,该电解可为钛铁双阳极电化学法。
[0022] 根据本发明的另一方面,一种难降解高浓度有机废水的处理工艺,包括以下步 骤:
[0023] a.将收集的废水进行超声波-光催化协同处理;
[0024] b.将步骤a处理过的水进行生物氧化。
[0025] 根据本发明的一个方面,在上述的任意一个步骤或每个步骤中加有高级氧化处理。
[0026] 根据本发明的一个方面,一种难降解高浓度有机废水的处理装置,包括一体地形 成的超声波装置与电解装置。
[0027] 根据本发明的一个方面,该处理装置可内置颗粒状多孔复合填料。
[0028] 根据本发明的一个方面,该多孔复合填料可用于附着贵金属催化剂,包括二氧化 钛、二氧化钴等。
[0029] 根据本发明的一个方面,该超声波装置包括外壳、超声波发生装置、超声波换能器。
[0030] 根据本发明的超声波处理可以使液体内部的各种空腔(充气的、充蒸气的或真空 的空腔)内及其周围物质发生一系列的物理化学效应即超声空化。当声能足够高时,在疏 松的半周期内,液相分子间的吸引力被打破形成空核。空核寿命极短,瞬间爆炸,同时产生 大约4000K和IOOMPa的局部高温高压,并产生具有强烈冲击力速度为110m/S的微射流。这 些条件使其在空化泡内足以将难降解有机物的化学键打开,同时产生水相燃烧、超临界氧 化、高温分解和自由基氧化反应,超声波所具有的这些优点对于降低水中污染物的毒性,降 解难降解有机物和提高可生化性等都有较好的效果。
[0031] 根据本发明的一个方面,该难降解高浓度有机物废水处理工艺在废水COD浓度超 过20000mg/L的情况下,处理出水的COD浓度可以控制在100mg/L。
[0032] 根据本发明的一个方面,该难降解高浓度有机物废水处理工艺可应用于化工行 业、食品行业、医药行业等工程改造和建设,而提高水质,降低运行成本等。
[0033] 采用本发明方法处理难降解高浓度的有机废水,提高了声能-空化能的转化率和空化能的利用率,降低了有机废水超声处理的能耗,提高了有机污染物的去除效果。
[0034] 与一般工艺相比,利用本发明的工艺降解水中的化学污染物,尤其是难降解的有 机污染物具有去除效率高、反应时间短、设施简单、占地面积小等优点。与紫外线、热、压力、 化学等处理方法相比,超声波对污染物的处理更直接,对设备的要求更低。
[0035] 本发明对难降解高浓度有机废水处理的新工艺,以超声波技术的投资,获取经济 最优化的污水达标排放,其操作、维护比一般水处理工艺简单。
附图说明
[0036] 图1是根据本发明的一个实施方式的难降解高浓度有机废水处理的工艺流程。 具体实施方式
[0037] 结合实施方式对本发明作出详细叙述,然而本发明并不局限于此。
[0038] 实施例1
[0039] 用于处理难降解高浓度有机废水的装置,包括集水井、调节池、超声波处理装置、 水解酸化池、二级接触氧化池、气浮池、贮泥池、板框压滤机等。
[0040] 如图1所示,应用于工厂日排水量为200m3,污水处理站的处理能力为200〜 240m3/d的难降解高浓度有机废水。
[0041] 集水井:内设人工格栅,除去大块污物。格栅井尺寸为0. 8X 1. 5X2. 9m,上部有井 盖及操作平台,人工清淘污物。底部设有集水坑,利用并联安装的潜污泵吸水至调节池,井 内设计有液位控制仪。
[0042] 调节池:外形尺寸为7. 4X2. 6X3. 2m,以均勻水质为目的,利用潜污泵通过计量 仪提升至酸化池,池内设计有液位控制仪。该池有效停留时间6. 4h,此处使用超声波装置, 同时低速机械搅拌以利于声化学产率的提高。
[0043] 酸化池:外形尺寸为5. 5X2. 45X5. 5m,水解酸化时间8.池,三角堰出水,池底设
置排泥管,排除剩余污泥。
[0044] 二级接触氧化池:外形尺寸7. 76X2.6X5. Om0 一级池生物负荷1. 0kgB0D5/m3 ·(!, 二级池生物负荷OJkg B0D5/m3 · d0气水比20 : 1,内部安装有半软性组合填料,池底设 置曝气头(如,WKB215微孔曝气头)。
[0045] 絮凝与气浮装置:采用THAF-10型气浮装置,投加PAM、PAC絮凝剂。气浮浮渣采用 链条式刮渣机刮除。
[0046] 贮泥池:外形尺寸为2. 8X1. 9X2. Om0
[0047] 污泥脱水装置:选用BAS型手动板框压滤机,总框内容积75L,滤出水回流至处理 系统。
[0048] 调节池后面的工艺可以根据不同行业的废水水质特性及其排放要求进行增添和 删减,例如可以采用SBR池、氧化沟、UASB等。
[0049] 实施例2
[0050] 难降解高浓度有机废水的处理装置包括一体地形成的超声波装置与电解装置。处 理装置内有颗粒状多孔复合填料,用于附着贵金属催化剂,包括二氧化钛、二氧化钴等。其 超声波装置包括外壳、超声波发生装置、超声波换能器。在处理期间,超声波发生装置发出频率在约25kHz和约45kHz之间的超声波。超声波声强大于0. 7W/cm2,平均声强不超过 3. OW/m2。根据不同废水水质特性选取超声波作用功率、超声波作用时间、超声波作用频率 最优组合条件。电解装置包括间隙例如为600mm的高效极板。电解装置是本领域常用的电 解装置,例如钛铁双阳极电解装置。通过高效的膜生物反应器进行生物氧化。该膜生物反 应器采用平板膜为分离手段,截留活性污泥而使MBR反应器中的活性污泥浓度达到8-12g/ L,从而形成极高的生物氧化能力,并可采取超声波进行清洗。
[0051] 使有机废水经过集水井进入调节池,连续通过超声波-电解协同反应装置,并通 入一定比例的臭氧,超声波在水中引起空化,产生大约4000K和lOOMI^a的局部高温高压,并 产生具有强烈冲击力速度为110m/S的微射流,从而发生强烈的催化氧化反应,使废水中各 种难降解的大分子有机物瞬间发生化学降解;废水通过电场时,在触媒和臭氧的协同作用 下,产生大量羟基自由基,形成强烈的链式催化氧化反应,促使大分子化学物质迅速降解。 而后通过高效的膜生物反应器将废水进行生物氧化,直至达标排放。
[0052] 在废水COD浓度超过20000mg/L的情况下,处理出水的COD浓度控制在100mg/L 或更低。
[0053] 实施例3
[0054] 使实施例2处理过的水进行水解酸化、二级接触氧化、SBR、UASB、气浮、压滤等处理。
[0055] 实施例4
[0056] 进行与实施例2相同的处理,只是用光催化装置代替电解催化装置。

Claims (10)

1. 一种难降解高浓度有机废水的处理工艺,包括以下步骤:a.将收集的废水进行超声波-电解协同处理或超声波-光催化协同处理;b.将步骤a处理过的水进行生物氧化。
2.根据权利要求1所述的处理工艺,进一步包括在步骤a中通入臭氧。
3.根据权利要求1所述的处理工艺,进一步包括在超声波处理前进行预处理、在超声 波处理时进行机械搅拌、在超声-电解协同处理之后进行水解酸化、二级接触氧化、SBR、 UASB、气浮、压滤处理中的一种或多种。
4.根据前述任一权利要求所述的处理工艺,其特征在于,超声波频率在约25kHz和约 45kHz之间,超声波产生大约4000K和IOOMPa的局部高温高压和冲击力速度为110m/S的微 射流,声强大于0. 7W/cm2,平均声强不超过3. OW/m2。
5.根据权利要求1所述的处理工艺,其特征在于,采用高效极板进行电解,和通过高效 的膜生物反应器进行生物氧化。
6.根据权利要求1所述的处理工艺,其特征在于,该电解为钛铁双阳极电化学法,该膜 生物反应器采用平板膜为分离手段,反应器中的活性污泥浓度达到8-12g/L,该膜生物反应 器中的膜组件采取超声波进行清洗,该极板间隙为约600mm。
7.根据前述任一权利要求所述的处理工艺,其特征在于,在上述的任意一个步骤或多 个步骤中加有高级氧化处理。
8. —种难降解高浓度有机废水的处理装置,包括一体地形成的超声波装置与电解装置。
9.根据权利要求8所述的处理装置,其特征在于,该处理装置内置颗粒状多孔复合填 料,用于附着贵金属催化剂,包括二氧化钛、二氧化钴,该超声波装置包括外壳、超声波发生 装置、超声波换能器。
10.权利要求1的工艺或权利要求8的装置在化工行业、食品行业、医药行业中的应用。
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