CN104649491B - 工业废水催化氧化设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业废水处理装置，即一种工业废水催化氧化工艺及设备。工业废水催化氧化设备包括安装基板，位于安装基板上的混合器和过滤器；过滤器的出水口通过管道与紫外线催化箱连通。由于所述工艺和结构，降低了能耗、降低了维护成本、降低了使用成本、结构简单和适用范围广。

Description

工业废水催化氧化设备

技术领域

本发明涉及工业废水处理装置，尤其是一种降低能耗、降低维护成本、降低使用成本、结构简单和适用范围广的工业废水催化氧化设备。

背景技术

随着社会的进步，工业化发展越来越发达，随之而来工业污染也越来越严重，造成环境污染后果十分严重，尤其是其中含有大量难降解的有机污染物（如印染退浆中的PVA），高色度有机物废水，某些含有致癌物质和剧毒物质废水（如化工废水中的苯并芘等），因其难以生物降解处理和废水色度高，气味刺鼻，致癌致畸，污染严重。给人类的生产和生活带来极大的困扰，而且该类难降解的有机废水的污染物去除难度大，而且去除难度大，处理费用高，系统投资巨大，这也给我们产生此类污染废水的企业造成极大的困扰，也给环境造成极大的恶劣后果。

目前，处理高浓度和高色度有机废水主要采用如下5大类方法：

(1)、活性碳吸附，这种方法工艺比较简单，但去除色度并不彻底，仅为简单初级处理，而且活性碳吸附寿命短，很快就会达到吸附饱和，要么就需要频繁的花掉大的购买活性炭成本及繁琐的人工去更换活性炭，要么就需要高温再生活性炭，造成能耗、成本高，且会产生二次污染；同时活性炭吸附设备占地面积大，活性炭需要在运行过程中频繁反洗，带来了操作不便、耗费大量的水、而且排放废液会造成二次污染的弊病；

(2)、用混凝沉淀法，该方法应用广泛，但处理效果不彻底，处理后设定感官差，只能作为高色度废水的预处理工艺来应用，同时还存在如下缺点：设备占地面积大，运行需耗费大量混凝剂，混凝沉降后产生的污泥会造成二次污染，污泥处理难度高，费用大；

(3)、单一氧化法，使用H₂O_2、、臭氧、或其它氧化剂对有机废水进行氧化，单一氧化法工艺简单，处理效果直接，但使用单一氧化剂的氧化效果差，对污染物的去除能力较差，而且受药物浓度、PH环境、反应时间的影响很大，而且药剂的运行成本高，药剂残留容易造成二次污染；

(4)、用生物方法，例如氧化塘法、塔式生物过滤池和接触氧化法等降低废水的COD、色度等，生物法是目前处理废水使用范围最广，使用成本最低，性价比较高的方法，但对于一些不具备生化性和可生化性较差的废水来讲，该方法是不适用的，而且生化系统在处理高色度废水时的脱色效果一般都不理想，实际工作中还发现生化后色度大幅度增加的情况，给采用生化方法处理该类废水带来困扰；

(5)、芬顿高级氧化法：芬顿法是一种复合的氧化处理方法，处理效果好，反应时间短而直接，常常用于生化系统后端仍不能达标的废水深度处理，通过该方法处理的废水一般能较为稳定的达到排放，但药剂的使用费用非常高，而且是持续投加的连续处理过程，一般的企业难以承受后续的使用费用；

(6)、多种氧化催化作用的联合使用：目前多种氧化催化作用的联合使用在高浓度废水处理领域开始出现和尝试，并且也有这方面的实验和研究。但是污水处理的实践中并没有推出工业化应用的高效催化氧化污水处理设备。

综上所述，现有技术的高浓度和高色度有机废水处理能耗大、维护成本高，使用成本高，结构复杂和同一设备适用范围局限性大。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种降低能耗、降低维护成本、降低使用成本、结构简单和适用范围广的工业废水催化氧化设备。

为实现本发明上述目的而采用的技术方案是：一种工业废水催化氧化设备，其中：包括安装基板，位于安装基板上的混合器，该混合器通过管道和污水泵与工业废水接通；所述混合器通过管道和加药泵与至少一加药箱接通，混合器的出水口通过管道与过滤器的进水口接通；

过滤器的出水口通过管道与紫外线催化箱连通，该紫外线催化箱又包括密闭式箱体，设置在密闭式箱体中的至少一根透明的双层管，该双层管的外壁上下部均设置有与双层管的夹层腔接通的连接管，其中一个连接管与过滤器的出水口连通的管道接通，另一个连接管与密闭式箱体的内腔连通，密闭式箱体上设置有与密闭式箱体的内腔连通的排污管；所述双层管的内腔中设置有与外部电源导通的紫外线灯管；

当所述双层管为至少两根时，相邻两根双层管之间的连接管通过管接头相互串接形成供工业废水流通的迂回流道；位于最前位置的双层管的一个连接管与过滤器的出水口连通的管道接通，位于最后位置的双层管的一个连接管与密闭式箱体的内腔连通。

由于上述结构，降低了能耗、降低了维护成本、降低了使用成本、结构简单和适用范围广。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明取下外罩后结构示意图。

图3为本发明取下外罩后又一方向的结构示意图。

图4为本发明紫外线催化箱处的剖视结构示意图。

图5为本发明单根双层管中装有紫外线灯管处的结构示意图。

图6为本发明三根双层管中装有紫外线灯管处的结构示意图。

图中：1、安装基板；2、混合器；3、污水泵；4、加药泵；5、加药箱；6、过滤器；7、紫外线催化箱；701、密闭式箱体；702、双层管；703、连接管；704、紫外线灯管；705、管接头；706、定位块；707、插接槽；708、插接凸块；709、橡胶密封套；8、汽水混合泵；9、臭氧发生器；10、汽水释放器；11、超声波发生器；12、外罩；13、活性炭吸附处理装置；14、排污管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

一种工业废水催化氧化设备，使用实施例包括如下步骤：

第一步，将检测后的工业废水泵至混合器中，再加入氧化剂至所述混合器中使工业废水与氧化剂混合，工业废水与氧化剂反应后的混合废水经过滤器过滤该混合废水中的非溶解性污染物和反应产物；

第二步，将第一步中所述经过滤器过滤后的混合废水输送至紫外线催化箱中进行催化氧化，实现除去混合废水中的高色度、有毒致癌有机物，得到催化氧化后的处理后废水；

第三步，将第二步中所述处理后废水排放至后续处理模块中。

为进一步提高氧化效果，进一步去除工业废水中高色度、有毒致癌有机物，上述实施例中，优选地：所述第二步处理后废水泵至汽水释放器中，该汽水释放器与臭氧发生器接通，使得第二步处理后废水与臭氧混合进行深度氧化，再将经臭氧深度氧化后的臭氧处理后废水输送至紫外线催化箱中进行再次催化氧化，再次催化氧化后的深度处理后废水排放至第三步所述后续处理模块中。

为更近进一步去除工业废水中高色度、有毒致癌有机物，对工业废水中高色度、有毒致癌有机物进行有效破烃断链，上述实施例中，优选地：所述紫外线催化箱外设置有超声波发生器，通过该超声波发生器对第二步与第三步之间的得到的处理后废水和/或深度处理后废水中高色度、有毒致癌有机物进行破烃断链，得到的最后处理后废水排放至第三步所述后续处理模块中。

参见附图1至6，图中的工业废水催化氧化设备，其中：包括安装基板1，位于安装基板1上的混合器2，该混合器2通过管道和污水泵3与工业废水接通；所述混合器2通过管道和加药泵4与至少一加药箱5接通，混合器2的出水口通过管道与过滤器6的进水口接通；

过滤器6的出水口通过管道与紫外线催化箱7连通，该紫外线催化箱7又包括密闭式箱体701，设置在密闭式箱体701中的至少一根透明的双层管702，该双层管702的外壁上下部均设置有与双层管702的夹层腔接通的连接管703，其中一个连接管703与过滤器6的出水口连通的管道接通，另一个连接管703与密闭式箱体701的内腔连通，密闭式箱体701上设置有与密闭式箱体701的内腔连通的排污管14；所述双层管702的内腔中设置有与外部电源导通的紫外线灯管704；

当所述双层管702为至少两根时，相邻两根双层管702之间的连接管703通过管接头705相互串接形成供工业废水流通的迂回流道；位于最前位置的双层管702的一个连接管703与过滤器6的出水口连通的管道接通，位于最后位置的双层管702的一个连接管703与密闭式箱体701的内腔连通。

为进一步提高氧化效果，进一步去除工业废水中高色度、有毒致癌有机物，上述实施例中，优选地：与密闭式箱体701的内腔连通的连接管703通过管道与汽水混合泵8的进水口接通，该汽水混合泵8的进水口还与臭氧发生器9接通，所述汽水混合泵8的出水口通过穿过密闭式箱体701壁体的管道与汽水释放器10接通，该汽水释放器10位于密闭式箱体701的内腔中。

为更近进一步去除工业废水中高色度、有毒致癌有机物，对工业废水中高色度、有毒致癌有机物进行有效破烃断链，上述实施例中，优选地：所述密闭式箱体701外设置有与外部电源导通的超声波发生器11，该超声波发生器11固定在安装基板1上。

为便于装卸双层管702，上述实施例中，优选地：所述双层管702顶部通过矩形定位块706固定在密闭式箱体701的顶盖上；该定位块706的一相邻两侧壁设置有插接槽707，定位块706的另一相邻两侧壁设置有插接凸块708，所述插接凸块708与插接槽707相匹配；

当所述双层管702为至少两根时，相邻两根双层管702顶部之间的定位块706通过相匹配的插接凸块708与插接槽707相互插接形成定位板。

为有效保证紫外线灯管704的使用寿命，上述实施例中，优选地：所述双层管702与紫外线灯管704之间通过橡胶密封套709密封连接。

为延长各部件的使用寿命，上述实施例中，优选地：所述安装基板1上设置有外罩12。

为便于后续处理，上述实施例中，优选地：与密闭式箱体701的内腔连通的排污管14的出水口与活性炭吸附处理装置13连通。当然，后续处理还可以是其它处理，不局限于活性炭吸附处理装置13。

上述所有实施例中，所述双层管702可以采用盘管或者蛇形管替换，相应的连接管703就与盘管或者蛇形管的内腔连通，紫外线灯管704就位于盘管或者蛇形管中心，也属于本发明的保护范畴。

为实现智能管理，上述实施例中，优选地：所述混合器2、污水泵3、加药泵4、加药箱5、紫外线灯管704、汽水混合泵8、臭氧发生器9、汽水释放器10、超声波发生器11均由整个工业废水的具有PLC控制片的控制柜控制运行，它们通过数据线与具有PLC控制片的控制柜连接，且都采用实现销售产品。

上述结构在使用过程中，紫外线灯管704选择波长较短、能量较高的紫外线灯管，波长界185nm一254nm间的一种，其能量相对较高，加药箱5中的氧化剂选择例如H₂O_2，其直接作用于水，引起水的均裂反应：

可以产生高浓度的活性中间体·OH、·H和eaq(水合电子)，而且H₂O₂在紫外线的作用下也可以生成·OH:

在上述结构中还发生了臭氧与紫外光、臭氧与超声波、超声波与紫外光等各种复杂和联合的催化氧化过程。例如：，臭氧被紫外光照时，产生游离氧O·，O·与水反应生成·OH，还产生其它激态物质和自由基，臭氧与紫外光之间的协同显著加快了污染物的降解速率。超声波与臭氧氧化结合使臭氧在被处理废水中的分散与溶解增强，强化臭氧分解能力，减少臭氧投加量，产生大量的自由基；超声+臭氧产生的“高温高压臭氧空化泡”快速分解有机污染物。适用多种工业废水，实现对工业废水的有效处理。

当然，加药箱5中的氧化剂还可以是PH调整药剂、O₃等氧化剂或者催化剂，所以附图给出的实施例中加药箱5为两个，对应的加药泵4也为两个。

上述工艺和设备在处理时，工业废水经污水泵3加压后在混合器2中与加药泵4投入的药物发生混合反应后流经过滤器6，过滤器6的滤袋拦截污水中的非溶解性污染物和反应产物，为后续的催化氧化反应提供有利的反应环境。预处理部分中，由汽水混合泵8、臭氧发生器9和汽水释放器10组合形成了臭氧混合释放系统。在本阶段投入的药物可根据废水的水质情况进行适当种类选择、投加量和浓度的调整。如：可选择PH调整药剂，H202，03等氧化剂、催化剂等。透过过滤器6滤袋后的污水进入到双层管702的中，该双层管702为双层结构内层石英管，内设的紫外线灯管704通过橡胶密封套709防水，双层管702的外层石英管与内层石英管之间的区域为反应区；多根双层管702的进出水口首尾相连，形成紫外光催化氧化反应系统，废水在该反应系统中按一定的流速（该流速可根据水质情况在PLC中对进水水泵进行调整，变频控制运行）进行催化氧化反应，保证反应停留时间。通过紫外光催化氧化反应系统后的出水进入到臭氧紫外光超声波复合反应区【即紫外线催化箱7的内腔】，在该臭氧紫外光超声波复合反应区中，臭氧发生器9产生的03被放置与复合反应区外的气水混合泵8与废水进行充分的循环混合，并通过汽水释放器10在复合反应区内进行释放，该汽水释放器10能释放出臭氧、空气、污水充分混合的微气泡汽水，这个复合反应区外的超声波发生器11与臭氧氧化相结合使用可使臭氧充分分散与溶解于被处理的废水中，在减少了臭氧的投加量同时极大提高其氧化能力，借助于超声空化效应及其产生的物化作用来强化臭氧的分解，产生大量的自由基；废水中的污染物亦可直接在超声产生的高温高压臭氧空化泡中进行快速分解。超声可把有毒有机物降解为比原来有机物毒性小甚至无毒的小分子，降解速度快，同时该反应过程配合微气泡的气浮作用，也使得污染物的去除能力进一步增强。与此同时紫外光透过外层石英套管的照射也配合超声波系统与臭氧氧化系统的复合反应，系统的处理能力极大的增强，是以往任何设备所不具备的处理能力,不会造成二次污染。

上述工艺和结构具有的优点如下：

1、能够产生大量非常活跃的HO自由基。其氧化能力（2.80V），仅次于氟（2.87V），HO自由基是反应的中间产物，可诱发后面的链反应，HO自由基的电子亲合能为569.3KJ，可将饱和烃中的H拉出来，形成有机物的自身氧化，从而使有机物得以降解，这是各类氧化剂单独使用或某两种复合使用都不能做到的处理能力和效果；

2、反应速度快，多数有机物与羟基自由基氧化速率常数可达106-109M-1S-1；

3、大量HO自由基无选择直接与工业废水中的自由基反应将其降解为二氧化碳、水和无机盐，不会产生二次污染；

4、反应条件温和，通常对温度和压力无要求，很容易加以控制，以满足不同浓度和种类工业废水的处理需要；

5、它既可以单独处理，又可以与其它处理模块相匹配，如作为生化处理的前处理、后处理，提高了处理效果和降低了处理成本；

6、与具有PLC控制片的控制柜连接后自动化程度高，参数可自由设置；

7、水源多样性，能适应各种有机、高色度、高毒性、高致癌物质的废水。上述设备的硬件条件具备形成多种反应条件的环境，如UV/H₂O₂，UV/O₃，UV/H₂O₂/O₃，超声波强氧化等在这些过程中形成的烃基自由基在内的各种自由基使得大多数有机物氧化生成二氧化碳和谁，能够处理高氨含量高COD低BOD废水，含复杂烃类的石油化工废水，生物毒性大的TNT炸药废水等各种以常规方法不能处理的难度较高的废水；在短时间内处理色度极高的废水，在短时间能氧化矿化降解大部分不容易降解的有机污染物或毒性、致癌致畸物质，提高废水的可生化性，消毒杀菌能力极强。该复合反应系统能非常广泛的应用于纺织印染、制药化工废水、垃圾渗透液、食品及皮革废水等的预处理和深度处理，焦化废水、印染退浆(PVA)废水的深度处理、油田灌注水、工业冷却循环水、饮用水的深度消毒灭菌的处理。作为废水的预处理将极大改善后段处理的效果，如：生化处理、气浮处理、絮凝沉淀处理等，作为深度处理可以提高废水排放标准、可帮助企业顺利实现中水回用等目的；

8、工艺简单易于实施，设备结构简单，拆卸和检修维护方便；

9、设备处理性能不易衰减，在密闭式箱体701的内腔由于超声波的强大去污和清洗能力，使得双层管702内外得到随时的且强有力的去污清洗处理，使得双层管702不会被污染物且一直能够保持高度的透光性，保证紫外线灯管的催化能力不被减弱；

10、运行费用低，药剂费用低，无污染副产物产生。

显然，上述描述的所有实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范畴。

综上所述，本发明降低了能耗、降低了维护成本、降低了使用成本、结构简单和适用范围广。

Claims (7)

1.一种工业废水催化氧化设备，其特征在于：包括安装基板（1），位于安装基板（1）上的混合器（2），该混合器（2）通过管道和污水泵（3）与工业废水接通；所述混合器（2）通过管道和加药泵（4）与至少一加药箱（5）接通，混合器（2）的出水口通过管道与过滤器（6）的进水口接通；

过滤器（6）的出水口通过管道与紫外线催化箱（7）连通，该紫外线催化箱（7）又包括密闭式箱体（701），设置在密闭式箱体（701）中的至少一根透明的双层管（702），该双层管（702）的外壁上下部均设置有与双层管（702）的夹层腔接通的连接管（703），其中一个连接管（703）与过滤器（6）的出水口连通的管道接通，另一个连接管（703）与密闭式箱体（701）的内腔连通，密闭式箱体（701）上设置有与密闭式箱体（701）的内腔连通的排污管（14）；所述双层管（702）的内腔中设置有与外部电源导通的紫外线灯管（704）；

当所述双层管（702）为至少两根时，相邻两根双层管（702）之间的连接管（703）通过管接头（705）相互串接形成供工业废水流通的迂回流道；位于最前位置的双层管（702）的一个连接管（703）与过滤器（6）的出水口连通的管道接通，位于最后位置的双层管（702）的一个连接管（703）与密闭式箱体（701）的内腔连通。

2.根据权利要求1所述的工业废水催化氧化设备，其特征在于：与密闭式箱体（701）的内腔连通的连接管（703）通过管道与汽水混合泵（8）的进水口接通，该汽水混合泵（8）的进水口还与臭氧发生器（9）接通，所述汽水混合泵（8）的出水口通过穿过密闭式箱体（701）壁体的管道与汽水释放器（10）接通，该汽水释放器（10）位于密闭式箱体（701）的内腔中。

3.根据权利要求1或2所述的工业废水催化氧化设备，其特征在于：所述密闭式箱体（701）外设置有与外部电源导通的超声波发生器（11），该超声波发生器（11）固定在安装基板（1）上。

4.根据权利要求1所述的工业废水催化氧化设备，其特征在于：所述双层管（702）顶部通过矩形定位块（706）固定在密闭式箱体（701）的顶盖上；该定位块（706）的一相邻两侧壁设置有插接槽（707），定位块（706）的另一相邻两侧壁设置有插接凸块（708），所述插接凸块（708）与插接槽（707）相匹配；

当所述双层管（702）为至少两根时，相邻两根双层管（702）顶部之间的定位块（706）通过相匹配的插接凸块（708）与插接槽（707）相互插接形成定位板。

5.根据权利要求1或4所述的工业废水催化氧化设备，其特征在于：所述双层管（702）与紫外线灯管（704）之间通过橡胶密封套（709）密封连接。

6.根据权利要求1所述的工业废水催化氧化设备，其特征在于：所述安装基板（1）上设置有外罩（12）。

7.根据权利要求1所述的工业废水催化氧化设备，其特征在于：与密闭式箱体（701）的内腔连通的排污管（14）的出水口与活性炭吸附处理装置（13）连通。