CN105800723A - 一种难降解有机废水的处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种难降解有机废水的处理方法和装置,方法包括以下步骤:将废水注入活性炭自生——再生反应器,活性炭自生——再生反应器内装填颗粒活性炭吸附床;投加过氧化氢溶液,密闭升温至150~200℃,反应5~7h;反应完毕,将处理后的废水排出。装置包括投料池和活性炭自生——再生反应器,活性炭自生——再生反应器与废水输送管连通,投料池通过投料管与活性炭自生——再生反应器连通,活性炭自生——再生反应器通过加热器进行加热,活性炭自生——再生反应器内部、近下部位置从上自下依次设有颗粒活性炭吸附床、砾石承托层和滤板,底部设有出水反冲管、上部设有释气管和溢流管。本发明的方法和装置能够对难降解有机废水进行处理,实现颗粒活性炭原位自生及再生,运行成本低。
Description
技术领域
本发明属于工业废水处理的技术领域,特别是涉及一种难降解有机废水的处理方法和装置。
背景技术
印染、化工、制药等工业废水难处理众所周知,目前工程界开始应用臭氧、芬顿等高级氧化的技术,利用其强氧化性在去除废水中一部分有机物的同时改善废水的可生化性,后续采用生物处理,以提高废水中有机物的去除效率;或将臭氧、芬顿等用于二级生化出水的深度处理,以进一步去除难以生化降解的有机物。但在实际应用中,许多工业废水由于含有的有机物质成分复杂,采用上述高级氧化技术往往亦难以获得良效。从理论上分析,对于这类处理难度更高的难降解有机工业废水,只能采用氧化效率更高的湿式氧化、超临界氧化等方法,但这类方法由于装备操作复杂、难以大中型化、投资及运行成本高等限制性因素,使其难以推向工程实践。活性炭吸附技术是去除废水中有机物公认的有效技术,对于废水中难降解有机物去除具有良好的广谱性,但吸附饱和以及再生费用高是其应用中最大的障碍。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种难降解有机废水的处理方法,实现对难降解有机废水的处理,颗粒活性炭能够原位自生和再生。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种难降解有机废水的处理方法,包括以下步骤:
(1)将难降解有机废水注入活性炭自生——再生反应器,所述活性炭自生——再生反应器内装填颗粒活性炭吸附床;
(2)投加过氧化氢溶液,密闭活性炭自生——再生反应器,升温至150~200℃,反应5~7h;
(3)反应完毕,将处理后的废水排出。
作为本发明一种优选的实施方式,所述过氧化氢溶液的质量浓度为30%,投量为2~4mL/(L废水)。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种实现上述难降解有机废水的处理方法的装置,能够用于难降解有机废水的处理,实现颗粒活性炭的原位自生及再生,结构简单,运行成本低。
本发明解决这一技术问题所采用的技术方案是提供一种难降解有机废水的处理装置,包括废水输送管、投料池和活性炭自生——再生反应器,所述废水输送管与活性炭自生——再生反应器的上部连通,所述投料池通过投料管与活性炭自生——再生反应器的上部连通、通过投料泵向活性炭自生——再生反应器中投料,所述活性炭自生——再生反应器通过加热器进行加热,活性炭自生——再生反应器内部、靠近下部的位置从上自下依次设有颗粒活性炭吸附床、砾石承托层和滤板,所述活性炭自生——再生反应器底部设有出水反冲管,所述自生——再生反应器上部设有释气管和溢流管。
作为本发明一种优选的实施方式,所述活性炭自生——再生反应器顶部安装有温度传感器、温度报警器、压力传感器和压力报警器。
作为本发明另一种优选的实施方式,所述活性炭自生——再生反应器的侧壁设有填料孔,所述填料孔的位置与活性炭自生——再生反应器中的颗粒活性炭吸附床和砾石承托层的位置相对应。
作为本发明另一种优选的实施方式,所述溢流管与活性炭自生——再生反应器连通的位置设置于废水输送管和投料管以下,所述释气管设置于溢流管以上的位置。
作为本发明另一种优选的实施方式,溢流管的出水口下方设有溢流液承接池。
作为本发明另一种优选的实施方式,所述投料管与废水输送管直接连通,所述废水输送管上、与投料管连通的位置两侧分别安装有第一控制阀和第二控制阀。
作为本发明另一种优选的实施方式,所述出水反冲管为三通管结构,出水反冲管分别与活性炭自生——再生反应器、排水管和反冲进水管连通。
作为本发明另一种优选的实施方式,述颗粒活性炭吸附床的厚度为0.8~1.0m,活性炭粒径为1.5~1.8mm砾石承托层的厚度为0.15~0.2m,砾石粒径为10~15mm,所述滤板上设有均布的直径为5mm的透水孔。
有益效果
本发明的难降解有机废水的处理方法,先利用颗粒活性炭对难降解有机废水中的难降解有机物进行吸附,再通过活性炭自生——再生反应器内部过氧化氢的湿式氧化和水热炭化的双重作用,实现颗粒活性炭的自生和再生,将难降解的有机物转化为能够作为资源利用的活性炭。该处理方法一方面实现了对难降解有机废水的处理,另一方面使得颗粒活性炭能够原位自生和再生,从而降低了难降解有机废水处理的成本。
本发明的难降解有机废水的处理装置,在活性炭自生——再生反应器中利用颗粒活性炭吸附床对废水中的难降解有机物进行吸附,在投料池中配制过氧化氢溶液,再将过氧化氢溶液转移至活性炭自生——再生反应器中,密闭活性炭自生——再生反应器并升温反应,在过氧化氢的湿式氧化反应和水热炭化的双重作用实现颗粒活性炭的原位自生和再生,从而将难降解有机物转化成颗粒活性炭进行再利用,实现了对废水中难降解有机物的处理。本发明的装置结构简单,能够中大型化推广应用,操作简便,易于控制,运行成本低。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一种难降解有机废水的处理方法,包括以下步骤:
(1)将难降解有机废水注入活性炭自生——再生反应器10,活性炭自生——再生反应器10内装填有颗粒活性炭吸附床21;
(2)向活性炭自生——再生反应器10中投加过氧化氢溶液,过氧化氢溶液的质量浓度为30%,投量为2~4mL/(L废水)。密闭活性炭自生——再生反应器(10),升温至150~200℃,反应5~7h;
(3)反应完毕,将处理后的废水排出,排出的废水即可达到排放标准或者排入废水集中处理厂统一处理。
如图1所示的一种实现上述难降解有机废水的处理方法的装置,包括投料池1和活性炭自生——再生反应器10,活性炭自生——再生反应器10的上部与废水输送管5连通。
投料池1用于配制过氧化氢溶液,其上方安装有搅拌机2,投料池1通过投料管4与活性炭自生——再生反应器10的上部连通,投料池1上安装有投料泵3,通过投料泵3向活性炭自生——再生反应器10中输送过氧化氢溶液。投料管4可以与废水输送管5直接连通,从而形成与活性炭自生——再生反应器10的间接连通,形成一段共用管路,有利于减少管路的布设,废水输送管5上、与投料管4连通的位置两侧分别安装有第一控制阀6和第二控制阀7,通过第一控制阀6和第二控制阀7可以分别对两条管路的启闭进行控制。
活性炭自生——再生反应器10通过加热器15进行加热,其顶部安装有温度传感器8、温度报警器9、压力传感器12和压力报警器11。活性炭自生——再生反应器10内部、靠近下部的位置从上自下依次设有颗粒活性炭吸附床21、砾石承托层22和滤板23。其中,颗粒活性炭吸附床21的厚度为0.8~1.0m,活性炭粒径为1.5~1.8mm砾石承托层22的厚度为0.15~0.2m,砾石粒径为10~15mm,滤板23上设有均布的直径为5mm的透水孔。活性炭自生——再生反应器10的侧壁设有填料孔17,用于填料填装和设备检修,填料孔17的设置位置与活性炭自生——再生反应器10中的颗粒活性炭吸附床21和砾石承托层22的位置相对应。活性炭自生——再生反应器10底部设有出水反冲管19,出水反冲管19为三通管结构,分别与活性炭自生——再生反应器10、排水管20和反冲进水管25连通,排水管20上安装有排水调节阀26,反冲进水管25上安装有反冲控制阀27。自生——再生反应器10上部设有释气管14和溢流管18,释气管14上安装有释气阀13,溢流管18上安装有溢流调节阀16,溢流管18与活性炭自生——再生反应器10连通的位置设置于废水输送管5和投料管4以下,释气管14设置于溢流管18以上的位置,通过溢流管18和释气管14能够分别对活性炭自生——再生反应器10内的液位和压力进行控制。溢流管18的出水口下方设有溢流液承接池24,能够对从溢流管18中流出的溢流液进行收集。
该难降解有机废水的处理装置在使用时采用间歇序批式工作过程:
(1)在投料池1中配制过氧化氢溶液;
(2)在活性炭自生——再生反应器10中装填砾石承托层22和颗粒活性炭吸附床21,关闭排水管20和反冲进水管25,打开释气管14和溢流管18;
(3)打开废水输送管5,将难降解有机废水输送至活性炭自生——再生反应器10中,输送完毕,关闭废水输送管5,利用颗粒活性炭吸附床21对难降解有机废水中的难降解有机物进行吸附;
(4)打开投料泵3,通过投料管4向活性炭自生——再生反应器10中投加过氧化氢溶液,投加完毕,关闭投料泵3和投料管4,关闭溢流管18和释气管14;
(5)开启加热器15,升温至150~200℃,开始颗粒活性炭自生——再生反应,反应5~7h;
(6)反应完毕,打开排水管20,将活性炭自生——再生反应器10中处理后的废水排出;
(7)反应过程中,颗粒活性炭吸附床21被悬浮性污染物堵塞时,打开反冲进水管25,对颗粒活性炭吸附床21进行反冲洗;
(8)重复步骤(1)-(7),进行下一个操作周期的循环。
本发明处理难降解有机废水的原理为:废水中的难降解有机物能够通过颗粒活性炭吸附的方式除去,但是普通吸附方式颗粒活性炭饱和后再生费用高、活性炭损耗率高,本发明通过活性炭自生——再生反应器中湿式氧化反应和水热炭化反应的双重作用可以实现颗粒活性炭的原位自生和再生。湿式氧化反应通过向密闭、加热的活性炭自生——再生反应器10中投加过氧化氢进行反应,且在活性炭自生——再生反应器10密闭并调控反应温度的条件下,能够形成水热炭化的反应条件。活性炭再生是通过活性炭自生——再生反应器10中的湿式氧化对吸附于炭孔中的有机物进行矿化而实现的,活性炭的自生过程则首先通过水热炭化将吸附于活性炭上有机物炭化,然后在密闭、加热活性炭自生——再生反应器10中蒸气、有机物矿化过程中形成的CO2的活化作用下,将有机物转变为具有较大孔隙率的活性炭,从而具有吸附能力。
实施例1
某纺织印染企业,排出的PVA(聚乙烯醇)退浆废水水量为300m3/d,COD为8000~10000mg/L,经芬顿氧化处理COD的去除率仅为20~25%,难以获得良好的有机物去除效果。采用本发明的难降解有机废水的处理方法和装置进行处理,具体步骤为:(1)在活性炭自生——再生反应器10中装填砾石承托层22和颗粒活性炭吸附床21,颗粒活性炭吸附床的厚度为0.8m,活性炭的粒径1.5~1.8mm;(2)将PVA废水注入活性炭自生——再生反应器10中,利用颗粒活性炭吸附床21对废水中的PVA进行吸附;(3)向活性炭自生——再生反应器10中投加过氧化氢溶液,过氧化氢溶液的质量浓度为30%,投加量为2.5mL/(L废水);(4)密闭活性炭自生——再生反应器10,升温至180℃后并反应6h;(5)反应结束后将处理后的废水排出,经检测,PVA废水的COD降至1000~1200mg/L,最终与企业其它低浓度染色废水混合后排入废水处理站统一处理。
实施例2
某纺织印染企业,其混合废水水量为1000m3/d,二级生化出水经臭氧氧化、曝气生物滤池深度处理后COD为40~60mg/L,稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2012)中COD≤60.0mg/L的一级B排放标准。其中500m3/d的深度处理水经超滤、反渗透的双膜法处理后回用至染色环节,双膜工艺的回收率为60%,在膜处理工艺中产生200m3/d的浓缩液,浓缩液COD为100~150mg/L,无法达到一级B标准,需要进行进一步处理。采用本发明的方法和装置进行处理,具体方法及步骤为:(1)在活性炭自生——再生反应器10中装填砾石承托层22和颗粒活性炭吸附床21,颗粒活性炭吸附床的厚度为0.9m,活性炭的粒径1.5~1.8mm;(2)将浓缩废水注入活性炭自生——再生反应器10中,利用颗粒活性炭吸附床21对废水中的难降解有机物进行吸附;(3)向活性炭自生——再生反应器10中投加过氧化氢溶液,过氧化氢溶液的质量浓度为30%,投加量为2.0mL/(L废水);(4)密闭活性炭自生——再生反应器10,升温至150℃后并反应5h;(5)反应结束后将处理后的废水排出,经检测,废水中的COD降至30~50mg/L,达到废水排放标准,可直接排放。
本发明的优势在于:在去除废水中难降解有机物时,充分利用颗粒活性炭自生及再生反应体系中颗粒活性炭能够原位自生和再生的特性,使其用于难降解有机废水处理时不受限于颗粒活性炭的投量,有利于降低处理成本,在确保处理效果的同时,避免了传统化学、焚烧再生方法费用高昂的问题,同时也避免了传统再生方法炭损耗率高的问题。本发明适用于印染、化工等行业产生的各种高浓度或者低浓度的有机废水,尤其是难以通过臭氧、芬顿等高级氧化处理的难降解有机工业废水。
Claims (10)
1.一种难降解有机废水的处理方法,包括以下步骤:
(1)将难降解有机废水注入活性炭自生——再生反应器(10),所述活性炭自生——再生反应器(10)内装填颗粒活性炭吸附床(21);
(2)投加过氧化氢溶液,密闭活性炭自生——再生反应器(10),升温至150~200℃,搅拌反应5~7h;
(3)反应完毕,将处理后的废水排出。
2.根据权利要求1所述的一种难降解有机废水的处理方法,其特征在于:所述过氧化氢溶液的质量浓度为30%,投量为2~4mL/L废水。
3.一种实现权利要求1所述的难降解有机废水的处理方法的装置,包括投料池(1)和活性炭自生——再生反应器(10),其特征在于:所述活性炭自生——再生反应器(10)的上部与废水输送管(5)连通,所述投料池(1)通过投料管(4)与活性炭自生——再生反应器(10)的上部连通、通过投料泵(3)向活性炭自生——再生反应器(10)中投料,所述活性炭自生——再生反应器(10)通过加热器(15)进行加热,活性炭自生——再生反应器(10)内部、靠近下部的位置从上自下依次设有颗粒活性炭吸附床(21)、砾石承托层(22)和滤板(23),所述活性炭自生——再生反应器(10)底部设有出水反冲管(19),所述自生——再生反应器(10)上部设有释气管(14)和溢流管(18)。
4.根据权利要求3所述的一种难降解有机废水的处理装置,其特征在于:所述活性炭自生——再生反应器(10)顶部安装有温度传感器(8)、温度报警器(9)、压力传感器(12)和压力报警器(11)。
5.根据权利要求3所述的一种难降解有机废水的处理装置,其特征在于:所述活性炭自生——再生反应器(10)的侧壁设有填料孔(17),所述填料孔(17)的位置与活性炭自生——再生反应器(10)中的颗粒活性炭吸附床(21)和砾石承托层(22)的位置相对应。
6.根据权利要求3所述的一种难降解有机废水的处理装置,其特征在于:所述溢流管(18)与活性炭自生——再生反应器(10)连通的位置设置于废水输送管(5)和投料管(4)以下,所述释气管(14)设置于溢流管(18)以上的位置。
7.根据权利要求3或6所述的一种难降解有机废水的处理装置,其特征在于:所述溢流管(18)的出水口下方设有溢流液承接池(24)。
8.根据权利要求3所述的一种难降解有机废水的处理装置,其特征在于:所述投料管(4)与废水输送管(5)连通,所述废水输送管(5)上、与投料管(4)连通的位置两侧分别安装有第一控制阀(6)和第二控制阀(7)。
9.根据权利要求3所述的一种难降解有机废水的处理装置,其特征在于:所述出水反冲管(19)为三通管结构,出水反冲管(19)分别与活性炭自生——再生反应器(10)、排水管(20)和反冲进水管(25)连通。
10.根据权利要求3所述的一种难降解有机废水的处理装置,其特征在于:所述颗粒活性炭吸附床(21)的厚度为0.8~1.0m,活性炭粒径为1.5~1.8mm砾石承托层(22)的厚度为0.15~0.2m,砾石粒径为10~15mm,所述滤板(23)上设有均布的直径为5mm的透水孔。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160727 |