CN106082559A

CN106082559A - 一种节能高效的一体化废水处理装置

Info

Publication number: CN106082559A
Application number: CN201610658468.9A
Authority: CN
Inventors: 吴智仁; 李俊波; 蒋素英; 杨健
Original assignee: JIANGSU ATK ENVIRONMENT ENGINEERING Co Ltd; Jiangsu Atk Environmental Engineering Design & Research Institute Co Ltd
Current assignee: JIANGSU ATK ENVIRONMENT ENGINEERING Co Ltd; Jiangsu Atk Environmental Engineering Design & Research Institute Co Ltd
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2016-11-09

Abstract

本发明公开了一种节能高效的一体化废水处理装置，包括折流式加药混合槽和高级氧化反应器；折流式加药混合槽内设有折流通道，折流通道的一端连接在进水提升泵上，另一端通过管道连接在高级氧化反应器上，折流通道内均匀分布有多个折板，高级氧化反应器的顶部设有分隔折板，分隔折板将高级氧化反应器分隔成反应Ⅰ区和反应Ⅱ区，反应Ⅰ区的顶部设有进水口，反应Ⅱ区的顶部设有出水口，反应Ⅰ区和反应Ⅱ区的底部均设有环形穿孔曝气管，反应Ⅰ区的底部设有带网孔挡板，带网孔挡板的上方设有填料区，填料区内填充有颗粒填料；本发明的装置结构紧凑，占地面积小，处理效率高，采用高级氧化法对废水进行脱色、降COD处理，保证处理后的废水达到国家一级A标准的要求。

Description

一种节能高效的一体化废水处理装置

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种节能高效的一体化废水处理装置。

背景技术

近20年来，随着中国经济的高速发展，尤其是城镇化的快速推进，人工合成的有机物种类与数量与日俱增，造成大量复杂难降解的有机污染物进入水体，容易通过食物链进行生物富集，对生物体产生致癌、致畸、致突变等一系列危害。为此，新环保法的颁布及“水十条”的出台，对污染物的排放标准要求也越来越严格，敏感区域出水应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准的要求，有些甚至达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）IV类标准的要求，因而必须采用目前处理废水中难降解有机污染物有效的方法有微电解法、高级氧化法。

微电解法是一种利用金属腐蚀原理形成原电池处理废水的技术，具有工艺简单、预处理效果好，能有效提高废水的可生化性，已广泛研究和应用于印染、只要、油田等难降解工业废水的处理，但是其在预处理废水过程中，不能将如硝基苯类化合物等难降解污染物彻底降解为无机小分子物质。

目前代表性的高级氧化法有臭氧氧化法、芬顿或类芬顿氧化法，利用氧化剂、催化剂产生大量氧化性较强的氧化性物质如·OH，引发一系列自由基链反应，从而快速氧化分解难降解有机污染物。但是臭氧氧化法存在废水处理时间长、耗电量大、成本较高、臭氧利用率低等缺陷，对于芬顿或类芬顿法，缺存在药剂消耗量大、药剂反应不充分、利用率低、残余氧化剂多、运行成本高、污泥产量大、水中含有较多硫酸根与铁存在二次污染的问题。

由于上述的技术均存在一定的缺陷，一般都会通过一定的设计方案，将各类技术组合应用，以提高那降解有机废水处理效率。如中国专利（公开号CN102180558A）公开了一种复合高级氧化处理工艺，其电化学反应区主要为微电解反应，Fe²⁺直接与臭氧反应器生产·OH，反应速率远远低于芬顿反应体系；中国专利（公开号CN101955280A）公开了一种复合电化学处理工艺，其电催化产H₂O₂反应和微电解产Fe²⁺反应分别在不同的反应器中，电芬顿反应协同效果不佳；中国专利（公开号CN201510160332）公开了一种用于那降解有机废水处理的高级氧化耦合装置及工艺，耦合了电催化氧化、臭氧氧化、芬顿氧化以及微电解处理四种技术，装置结构复杂，制作工艺繁琐，成本高昂。

上述的高级氧化组合装置，虽然在一定程度上可以提升对难降解有机废水的处理效率，但是仍然还存在效果不加，缺乏灵活性等问题，限制了工业推广应用。

发明内容

针对现有技术中高级氧化技术的缺陷，本发明目的在于提供的一种节能高效的高级氧化一体化废水脱色、降COD的装置，以保证处理后的废水达到国家一级A标准的要求。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种节能高效的一体化废水处理装置，所述的废水处理装中包括折流式加药混合槽和高级氧化反应器；

本发明所述的折流式加药混合槽内设有折流通道，折流通道的一端连接在进水提升泵上，另一端通过管道连接在高级氧化反应器上，折流通道内均匀分布有多个折板，所述的折流通道内沿水流方向上依次设有硫酸加药口、复合氧化剂加药口，所述碱加药口、复合氧化剂加药口分别与碱加药计量泵、复合氧化剂加药计量泵相连；

本发明所述高级氧化反应器的顶部设有分隔折板，分隔折板将高级氧化反应器分隔成反应Ⅰ区和反应Ⅱ区，反应Ⅰ区的底部与反应Ⅱ区相连通，反应Ⅰ区的顶部设有进水口，反应Ⅱ区的顶部设有出水口，反应Ⅰ区和反应Ⅱ区的底部均设有环形穿孔曝气管，所述的反应Ⅰ区的底部设有带网孔挡板，带网孔挡板的上方设有填料区，填料区内填充有颗粒填料，填料区的体积为反应Ⅰ区体积的0.5~1倍。

本发明所述的折流通道内沿水流方向上依次包括前段、中段和后段，前段折流通道内安装的折板为同波折板，中段折流通道内安装的折板为异波折板，后段折流通道内安装的折板为平板，折流通道内一般采用5～10个折板，前段2～4个折板采用同波折板，中段2～4个折板采用异波折板，后段1～2个折板采用平板；异波折板和同波折板上的波浪夹角均为120°，该种组合和折板结构有利于被处理废水与药品进行充分混合。

本发明所述折流通道的后段设有pH在线监测仪，pH在线监测仪通过自控柜与碱加药计量泵联动。

本发明所述的颗粒填料为活性炭、铁粉和铜粉混合烧结而成的球状颗粒，球状颗粒的粒径为3~5mm；该种球状颗粒具有催化活性高、堆积密度低、消耗量少、运行稳定的特点。

本发明所述的带网孔挡板由工程塑料或聚丙烯所制成，带网孔挡板上的网孔孔径为1~2mm。

本发明所述反应Ⅱ区的中部设有pH在线监测仪和加酸口，pH在线监测仪通过自控柜与加酸计量泵联动。

本发明所述的反应Ⅱ区的出水口上设有ORP在线监测仪、COD在线监测仪，两者通过自控柜与复合氧化剂加药计量泵联动。

本发明所述的高级氧化反应器的底部为倾斜的壳体，倾斜角度α为15°～30°，倾斜壳体的底部设有沉淀物排出口，

本发明所述高级氧化反应器的底部设有空气泵，所述的空气泵与环形穿孔曝气管相连接。

本发明的操作方法如下：

1）待处理废水经进水提升泵泵入折流式混合加药槽，依次与碱、复合氧化剂进行水力搅拌混合，混合时间为5~15min，通过自控系统控制折流式混合加药槽末端的pH为10以上；然后与药品充分混合的废水自流进入高级氧化反应器。

2）废水先进入高级氧化反应Ⅰ区，启动空气泵进行曝气，在该区域内活性炭催化球状颗粒一方面对色度，难降解有机物质进行吸附去除，同时活性炭催化球催化复合氧化剂产生高浓度的强氧化羟基自由基（·OH）发生高级氧化反应，分解经活性炭球吸附富集的难降解有机物；

3）废水通过带网孔挡板继续发生高级氧化反应，由于折板的存在，废水得到充分混合，反应彻底，整个高级氧化反应时间为30~120min。在高级氧化反应Ⅱ区中部加酸，控制pH6.0~8.0，最终废水通过反应器右上部的出水口排出，得到脱色降COD的出水。

4）反应产生的沉淀物质通过高级氧化反应器底部的倾斜坡度的壳体收集，然后从底部沉淀物排出口排出。

本发明的优点在于：

1）本高级氧化一体化反应器装置结构紧凑，占地面积小；

2）本装置采用以活性炭、铁粉、铜粉等成分烧结形成的球状颗粒为填料，具有催化活性高、堆积密度低、消耗量少、运行稳定的特点。一方面吸附富集难降解有机物，同时具有催化复合氧化剂的作用，具有所需药剂量小，产泥量低，残余药剂少的优势

3）本装置中的高级氧化反应器由折板隔开成两个反应区，保证了反应混合效果，使得反应更彻底；

4）本装置采用折流式混合加药槽，无需曝气或搅拌，装置结构简单、节省能耗；

5）本反应器装置采用的复合氧化剂，是一种基于酶、过氧化物等关键成分形成的一种高性能复合型环境净化功能材料，产物无二次污染、药剂投加量少，反应条件控制简单；

6）本高效节能高级氧化一体化废水处理装置，可实现自动控制运行，保证出水稳定达到处理所需要求。

7）本高效节能高级氧化一体化废水处理装置，可广泛适用于（化工、医药等领域）难降解工业废水处理亟需提标改造的不达标现有企业或要求出水稳定达标或工艺回用的新建企业，也适用于上述领域高浓度难降解有机废水的预处理。

附图说明

图1为本发明的装置结构简图；

图2为本发明装置中折流混合槽的俯视图。

其中，1 折流式加药混合槽；2 高级氧化反应器；3 分隔折板；4 填料区；5 带网孔挡板；6 环形穿孔曝气管；7 空气泵；8 反应Ⅰ区；9 沉淀物排出口；10 出水口；11 进水提升泵；12 加碱计量泵；13 复合氧化剂加药计量泵；14 加酸计量泵；15 反应Ⅱ区；16 在线pH计；17 ORP在线监测仪；18 COD在线监测仪。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例1：如图1和2所示的一种节能高效的一体化废水处理装置，所述的废水处理装中包括折流式加药混合槽1和高级氧化反应器2；

折流式加药混合槽1内设有折流通道，折流通道的一端连接在进水提升泵11上，另一端通过管道连接在高级氧化反应器2上，折流通道内均匀分布有多个折板，所述的折流通道内沿水流方向上依次设有硫酸加药口、复合氧化剂加药口，所述碱加药口、复合氧化剂加药口分别与碱加药计量泵12、复合氧化剂加药计量泵13相连；

高级氧化反应器2的顶部设有分隔折板3，分隔折板3将高级氧化反应器分隔成反应Ⅰ区8和反应Ⅱ区15，反应Ⅰ区8的底部与反应Ⅱ区15相连通，反应Ⅰ区8的顶部设有进水口，反应Ⅱ区15的顶部设有出水口10，反应Ⅰ区8和反应Ⅱ区15的底部均设有环形穿孔曝气管6，所述的反应Ⅰ区8的底部设有带网孔挡板5，带网孔挡板5的上方设有填料区4，填料区4内填充有颗粒填料，填料区4的体积为反应Ⅰ区8体积的0.5~1倍。

实施例2：如图1和2所示，折流通道内沿水流方向上依次包括前段、中段和后段，前段折流通道内安装的折板为同波折板，中段折流通道内安装的折板为异波折板，后段折流通道内安装的折板为平板，折流通道内一般采用5～10个折板，前段2～4个折板采用同波折板，中段2～4个折板采用异波折板，后段1～2个折板采用平板；异波折板和同波折板上的波浪夹角β均为120°，该种组合和折板结构有利于被处理废水与药品进行充分混合。

实施例3：如图1和2所示，本发明折流通道的后段设有pH在线监测仪16，pH在线监测仪16通过自控柜与碱加药计量泵12联动；本发明所述反应Ⅱ区15的中部设有pH在线监测仪16和加酸口，pH在线监测仪16通过自控柜与加酸计量泵14联动；本发明所述的反应Ⅱ区的出水口10上设有ORP在线监测仪17、COD在线监测仪18，两者通过自控柜与复合氧化剂加药计量泵13联动。

实施例4：如图1和2所示，本发明的颗粒填料为活性炭、铁粉和铜粉等多种材料混合烧结而成的球状颗粒，球状颗粒的粒径为3~5mm；该种球状颗粒具有催化活性高、堆积密度低、消耗量少、运行稳定的特点。

实施例5：如图1和2所示，本发明的带网孔挡板5由工程塑料或聚丙烯所制成，带网孔挡板5上的网孔孔径为1~2mm。

实施例6：如图1和2所示，本发明的高级氧化反应器2的底部为倾斜的壳体，倾斜角度α为15°～30°，倾斜壳体的底部设有沉淀物排出口9，

实施例7：如图1和2所示，本发明的高级氧化反应器2的底部设有空气泵7，所述的空气泵7与环形穿孔曝气管6相连接。

实施例8：如图1和2所示，本发明的操作方法如下：

1）待处理废水经进水提升泵11泵入折流式混合加药槽1，依次与碱、复合氧化剂进行水力搅拌混合，混合时间为5~15min，通过自控系统控制折流式混合加药槽1末端的pH为10以上；然后与药品充分混合的废水自流进入高级氧化反应器2。

2）废水先进入反应Ⅰ区8，启动空气泵7进行曝气，在该区域内活性炭催化球状颗粒一方面对色度，难降解有机物质进行吸附去除，同时活性炭催化球催化复合氧化剂产生高浓度的强氧化羟基自由基（·OH）发生高级氧化反应，分解经活性炭球吸附富集的难降解有机物；

3）废水通过带网孔挡板5继续发生高级氧化反应，由于分隔折板3的存在，废水得到充分混合，反应彻底，整个高级氧化反应时间为30~120min。在反应Ⅱ区15中部加酸，控制pH为6.0~8.0，最终废水通过反应Ⅱ区15上部的出水口10排出，得到脱色降COD的出水。

4）反应产生的沉淀物质通过高级氧化反应器2底部的倾斜坡度的壳体进行收集，然后从底部沉淀物排出口9排出。

实施例9：辽宁盘锦某化工厂难降解有机废水，水质成分复杂，污染物含量高。经油水分离+气浮+水解酸化+接触氧化工艺，出水COD 200~300mg/L，色度300~400倍，很难满足《城镇污水泵处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，为此采用本高效节能的高级氧化一体化装置对其出水进行处理。

被处理水经提升泵泵至折流式混合加药槽，经水力作用充分搅拌混合，混合时间为6min，混合液pH为10；然后废水进入高级氧化反应Ⅰ区，所述高级氧化反应Ⅰ区的活性炭催化颗粒填料占1/2，颗粒粒径3~5mm，在该区域发生吸附及高级氧化反应，控制高级氧化反应时间75min，在高级氧化反应Ⅱ区中部加酸调节pH至7.5。反应后废水从其右上部排出，此时出水COD平均约38.7mg/L，出水色度几乎在8倍以下，满足《城镇污水泵处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。

实施例10：太湖流域江苏省某化工企业经过水解酸化+接触氧化工艺后，处理出水（COD约148mg/L，色度约95倍）不能《城镇污水处理厂》GB18918-2002一级A标准的要求，为了达到排放要求，采取芬顿法对其进行深度处理，将反应pH调至2.5，加入4.5g/L硫酸亚铁和1.5ml30%的双氧水，进行芬顿反应2.5h，加碱调节pH至7.0，絮凝沉淀后出水COD约48.9mg/L，色度约15倍，污泥产量约1.8kg/吨水。

同时采用本发明高效节能的高级氧化一体化废水装置对该不达标出水进行深度处理。将废水用泵提升至折流式加药混合槽中，依次与碱、45mg/L复合氧化剂进行混合。水力混合5min，调节pH至11，然后混合液自流进入高级氧化反应Ⅰ区，控制活性炭催化颗粒填料占体积的1/3，曝气，进行吸附和高级氧化反应；再在高级氧化反应Ⅱ区继续反应，整个反应时间为60min。然后再在高级反应区中部加酸调节pH为6.5，上清液从反应器右上部排出，出水COD平均约32.6mg/L，出水色度几乎在4倍以下。反应器底部倾斜角度α为20°，产生的沉淀污泥从倾斜坡上进入沉淀物排出口，经计算污泥产量约0.19kg/吨水，相对常规芬顿法污泥减量约90%，大大节约了污泥处置费用。

实施例11：采用本高效节能的高级氧化一体化废水装置对无锡某印染企业难降解废水（原水COD18200mg/L，pH12，B/C0.11）进行处理。采用进水提升泵将废水泵至折流式加药混合槽，与复合氧化剂进行混合，混合时间15min，混合后混合液pH11.5。混合液自流进入高级氧化反应Ⅰ区，控制反应区内活性炭催化颗粒填料占体积1/2，颗粒填料粒径3~5mm，曝气，反应时间为120min，然后在高级氧化反应Ⅱ区中部加碱调节pH至8.0，上清液从反应器右上部排出，出水COD4540mg/L，去除率75%，B/C比为0.39。后续工艺采用基于玄武岩纤维的生物反应器进行处理，达到印染废水的排放标准的要求。

需要说明的是，上述仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述实施例的基础上所做出的任意组合或等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种节能高效的一体化废水处理装置，其特征在于，所述的废水处理装置中包括折流式加药混合槽和高级氧化反应器；

所述的折流式加药混合槽内设有折流通道，折流通道的一端连接在进水提升泵上，另一端通过管道连接在高级氧化反应器上，折流通道内均匀分布有多个折板，所述的折流通道内沿水流方向上依次设有硫酸加药口、复合氧化剂加药口，所述碱加药口、复合氧化剂加药口分别与碱加药计量泵、复合氧化剂加药计量泵相连；

所述高级氧化反应器的顶部设有分隔折板，分隔折板将高级氧化反应器分隔成反应Ⅰ区和反应Ⅱ区，反应Ⅰ区的底部与反应Ⅱ区相连通，反应Ⅰ区的顶部设有进水口，反应Ⅱ区的顶部设有出水口，反应Ⅰ区和反应Ⅱ区的底部均设有环形穿孔曝气管，所述的反应Ⅰ区的底部设有带网孔挡板，带网孔挡板的上方设有填料区，填料区内填充有颗粒填料，填料区的体积为反应Ⅰ区体积的0.5~1倍。

2.根据权利要求1所述的节能高效的一体化废水处理装置，其特征在于，所述的折流通道内沿水流方向上依次包括前段、中段和后段，前段折流通道内安装的折板为同波折板，中段折流通道内安装的折板为异波折板，后段折流通道内安装的折板为平板。

3.根据权利要求2所述的节能高效的一体化废水处理装置，其特征在于，所述的异波折板和同波折板上的波浪夹角均为120°。

4.根据权利要求2所述的节能高效的一体化废水处理装置，其特征在于，所述折流通道的后段设有pH在线监测仪，pH在线监测仪通过自控柜与碱加药计量泵联动。

5.根据权利要求1所述的节能高效的一体化废水处理装置，其特征在于，所述的颗粒填料为活性炭、铁粉和铜粉混合烧结而成的球状颗粒，球状颗粒的粒径为3~5mm。

6.根据权利要求1所述的节能高效的一体化废水处理装置，其特征在于，所述的带网孔挡板由工程塑料或聚丙烯所制成，带网孔挡板上的网孔孔径为1~2mm。

7.根据权利要求1所述的节能高效的一体化废水处理装置，其特征在于，所述反应Ⅱ区的中部设有pH在线监测仪和加酸口，pH在线监测仪通过自控柜与加酸计量泵联动。

8.根据权利要求1所述的节能高效的一体化废水处理装置，其特征在于，所述的反应Ⅱ区的出水口上设有ORP在线监测仪、COD在线监测仪，两者通过自控柜与复合氧化剂加药计量泵联动。

9.根据权利要求1所述的节能高效的一体化废水处理装置，其特征在于，所述的高级氧化反应器的底部为倾斜的壳体，倾斜角度为15°~30°，倾斜壳体的底部设有沉淀物排出口。

10.根据权利要求1所述的节能高效的一体化废水处理装置，其特征在于，所述高级氧化反应器的底部设有空气泵，所述的空气泵与环形穿孔曝气管相连接。