CN106186474B - 微临界多相反应流污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种污水处理工艺方法。本发明所述的微临界多相反应流污水处理方法由以下步骤组成；一、收集污水并输送至污水池；二、进入第一级超微米气泡发生器，加入气体和絮凝剂，将污水细分成200纳米至4微米粒径的水、气、固多相乳态的污水；三、进入反应器；四、发生氧化、絮凝、固液分离的复杂反应；五、大量的悬浮物及污染物从反应器的上部排出；六、在滞留反应区中伴随其中的超微米气泡的不断溃灭，不断发生相应氧化降解反应；七、再通过紫外光机进入第二级超微米气泡发生器，加入臭氧；八、再次相互碰撞；九、反应后的水流继续由上至下流动，完成污水处理过程。

Description

微临界多相反应流污水处理方法

技术领域

本发明涉及到一种污水处理工艺方法。

背景技术

中国专利申请号201310364769.7公开了″一种磁助光催化污水处理装置″，包括电动机、反应器、磁线圈、旋转装置、高梯度磁分离器和磁絮凝剂回流泵，在反应器内部设置有旋转装置和紫外灯组，旋转装置上设置有磁铁条组和刮泥板。污水从反应器进水管进入，磁性光催化剂在紫外光照射下，通过磁铁条的搅拌和磁场作用与污水反应，达到处理污水的效果。

中国专利申请号201410539631.0公开了″一种污水处理方法及装置″，主要解决现有的过滤设备在处理合悬浮物和合油高的重度污水时处理效果差、滤层合污量低，而导致洗砂不彻底、滤床板结的问题。其特征在于：依次向原水管线内加无机絮凝剂及有机絮凝剂，充分混合后的原水进入内筒，同时向内筒内充入溶气水；内筒内原水中的一部分污染物在溶气水的气泡托举下向上形成浮渣，浮渣由浮渣排出管排出，其余的原水经下布水器沿石英砂滤床均布，污染物经石英砂滤床过滤后净水经溢流堰排出；被污染的石英砂经提砂器提升至洗砂器，清洗干净后落回石英砂滤床，实现连续自动过滤。

中国专利申请号：201510923731.8公开了″一种催化剂废水处理装置″，包括催化剂废水槽、废水槽泵、连通管路、微纳米气泡反应槽、空气吸入管、电化学反应池、沉淀池、多介质过滤池、出水管、滤后水池、反冲洗水管、反冲洗污水排管、污水排管、污水缓存池、排污池、排污管、气液分离器、气体排放管及处理液排放管；所述催化剂废水槽与所述连通管路相互连通，所述连通管路上设置有废水槽泵。本发明的有益效果在于：本发明采用电化学反应处理催化剂废水，无需投加絮凝剂，可以有效降低催化剂废水中的悬浮物，保证了出水的稳定性，满足达标排放的要求。本发明设置有微纳米气泡发生机与微纳米气泡反应槽，具有杀菌作用强、浮力减少、表面活性大且不易堵塞的优点。

中国专利申请号200810058619.2公开了一种″污水复清方法及设备″，主要由以下步骤组成：一、污水收集输送至污水处理池；二、在污水进入的同时加入污水重量0.05-0.15％的絮凝剂，搅拌，然后混合有絮凝剂的污水进入气浮分离区；三、将0.4-0.7MPa的压力空气与相同压力的水从不同的角度进入容器内，使之强力混合，气体在水中的含量高于12％，进入超微细气泡发生装置，超微细气泡发生装置置于污水处理池气浮分离区底部；四、气浮分离：混合后的气水由超微细气泡发生装置以极高的速度喷出，产生极大量的超微细气泡与混合有絮凝剂的污水在水底相遇，将污水中的污染物微粒托起，浮至表面；五、渣水分离：收集上层浮渣，清水从污水处理池底部流出。上述的清水再经过湿地水生植物或大面积水葫芦吸收氮磷及重金属后，再经过精细过滤处理，可供生活用水。

发明内容

本发明的目的在于提供一种效率高，易操作、易管理，吨水占地面积小的微临界多相反应流污水处理方法。

本发明所述的微临界多相反应流污水处理方法由以下步骤组成；

一、收集污水并输送至污水池；

二、污水池中的污水通过水泵泵入蓄水池，再通过进水管道自吸进入第一级超微米气泡发生器内，在所述的进水管道上有加药装置和气体发生器，气体可以是空气、臭氧或氧气，超微米气泡发生装置通过气体发生器负压吸入其装置进水量体积百分比为5％-15％的气体，通过加药装置加入污水重量0.1-0.3‰的絮凝剂，在第一级超微米气泡发生器的作用下，将进入的污水细分成200纳米至4微米粒径的水、气、固多相乳态的污水；

三、上面所述的多相污水通过第一级超微米气泡发生器的释放器进入反应器，多相污水的进水压力为0.3-0.6Mpa；

四、在进入反应器的瞬间，由于压力释放产生了空化气泡，多相污水呈白色″云″状的纳米至微米气泡体，气泡在反应上升过程中界面受压溃灭，且搭载了空气、臭氧或氧气、絮凝剂，从而发生氧化、絮凝、固液分离的复杂反应，多相污水分子裂解产生大量的羟基、自由基；

五、上述氧化反应集中在反应器的上层，多相污水中大量的悬浮物及污染物经过氧化降解后在絮凝剂的作用下上浮，从反应器的上部排出；

六、经过上述反应分离后的污水已经基本清澈，并由上至下流动进入滞留反应区，在滞留反应区中伴随其中的超微米气泡的不断溃灭，不断发生相应氧化降解反应；

七、在滞留反应区下部有集水槽，从这里流出的水通过循环水管进入循环水蓄水池，再通过紫外光机进入第二级超微米气泡发生器内，在此有臭氧发生器，加入的臭氧量为进入第二级超微米气泡发生器内水量体积百分比的5％-15％，在第二级超微米气泡发生器的作用下，将进入的水再次细分成200纳米至4微米粒径的水、气、固多相流水；

八、所述的多相流水压力为0.3-0.6Mpa，进入上述反应器中部的反应筒中，在反应筒内白色雾状的空化气泡在反应筒的限制下由下往上产生激烈紊流反应，并与第一级超微米气泡发生器的空化气泡同时在反应器的滞留反应区中相互碰撞、混合，产生了水、气、固多相紊流临界面气泡溃灭反应，使得气、液界面的污染物直接热分解降解，其中的悬浮物经过氧化降解后在絮凝剂及气泡的粘附作用下上浮，从反应器上部集渣槽排出；

九、反应后的水流继续由上至下流动，水质不断变好，流过滞留反应区后向下从下出水口流出反应器完成污水处理过程。

在本发明所述的方法中，收集污水并输送至污水池进行一定的沉淀，然后在超微米气泡发生器作用下，水、气、固混合成为超微米的多相污水，经出水喷头进入反应器，因为经过超微米气泡发生器会产生压力，一般为0.3-0.6Mpa，进入反应器后由于压力的释放产生以下现象；1，流出的多相污水产生了空化气泡，多相污水呈白色″云″状；2，空化气泡由于压力释放作用，在多相污水中产生了气泡界面溃灭，在气泡溃灭时发生了一系列复杂的气泡界面微临界反应。气泡溃灭时临界反应又搭载了臭氧、絮凝剂，使水分子的化学反应更加激烈，在空化气泡曝炸作用下，水分子裂解产生大量的羟基H+自由基OH。

在空化气泡爆炸作用下，断裂了污染物与水之间的共价键以及水分子之间的共价键，氧分子团在分子键的作用下迅速离散并与部份水分子结合成为水中的溶解氧：

H₂O+O₂+E--H₂O-O₂

H₂O+O₃+E-H₂O-O₃(E为离子能)

在空化气泡爆炸的作用下，融入水中的溶解氧O₂、O₃获得电子成为活性阴离子，氢离子与活性氧离子结合成为过氧化氢(H₂O₂)。

O₂+e--O₂- 2H++2e-+2O₂----H₂O₂+O₂

O3+e--O₃- 2H+2e-+2O₃----H₂O₂+2O₂

在空化气泡爆炸的作用下：产生氧离子，过氧化氢、氢离子。氢氧根离子对水分子的综合作用，产生了大量的水和离子：

H+-+H₂O-H₃O+(氢基离子)

OH--+H₂O-H₃O₂(水氧基离子)

在上述空化气泡爆炸生产的动能作用下，断裂了污染物内部的化学键，活性氧阴离子、氢离子、氢氧根离子、羟基离子、水氧基离子、水和电子等迅速对污染物产生氧化作用，完成对污染物的降解，如：

H₂S+H₂O₂+4e-2H₂O+S

2NH₃+H₂O₂+O₂-N₂+4H₂O等等。

上述氧化反应集中在反应器的上层，多相污水中大量的悬浮物经过氧化降解后在絮凝剂的作用下上浮，从反应器的上部集渣槽排出。经过上述分离后的污水已经清澈，并由上至下流动，进入滞留反应区，然后流至反应器底部。

由上至下，水质不断变好。在滞留反应区下部有集水槽，让一些未处理好的水进行再次的处理。在反应器中，第一级和第二级超微米气泡发生器的空化气泡同时在反应器中相碰撞、混合，产生了水、气、固多相紊流临界面气泡溃灭反应，使得气、液界面的污染物直接热分解降解，发生以羟基自由基为主的氧化反应和多相微临界氧化反应。

本发明主要由二台超微米气泡发生器和一台污水处理反应器组成的污水处理系统可以根据治理污水的需要重复设置一组、二组或二组以上，可以进行不同的气体、紫外光、化学药剂的有效组合，为高难度污水治理找到更为有效的方法。经过本发明处理的污水恢复了正常的水体治理改善指标，可以适用于农田、绿化用水、养殖业用水等。

本发明可以对每天流量1立方至千立方的污水进行处理，并且效率高，易操作、易管理，吨水占地面积小，出水清澈、感观好、吨水投资成本、吨水运行成本较低。

附图说明

图1为本发明所述方法流程图。

图中：1-污水池，2-蓄水池，3-加药装置，4-气体发生器，5-第一级超微米气泡发生器，6-第一级释放器，7-反应器，8-集渣槽，9-刮渣器，10-臭氧发生器，11-紫外光机，12-第二级超微米气泡发生器，13-第二级释放器，14-反应筒，15-清水出水管，16-集水槽，17-清水出水口，18-循环水管，19-循环水蓄水池。

具体实施方式

实施例只用于对本发明的进一步说明，并不限制本发明。

实施例：

收集污水并输送至污水池1，污水池1可以有一定容量，沉淀水中沙粒。通过水泵将污水池中的污水泵入蓄水池2中，再通过进水管道自吸进入第一级超微米气泡发生器5内，在所述的进水管道上有加药装置3和气体发生器4，根据水的污染程度及治理要求通过加入口负压加入加入气体，气体可以是空气、臭氧或氧气，气体加入量为超微米气泡发生装置进水量每小时16方的5.6％，即为每分钟15升。再加入污水重量0.15‰的复合铝铁絮凝剂。在第一级超微米气泡发生器5的作用下，将进入的污水细分成200纳米至4微米粒径的水、气、固多相乳态的污水。上面所述的多相污水通过第一级超微米气泡发生器5的释放器6进入反应器7。在进入反应器7的瞬间，压力为0.5Mpa的多相污水由于压力释放产生了空化气泡，多相污水呈白色″云″状，气泡界面溃灭，又搭载了空气、臭氧或氧气、絮凝剂，发生氧化反应多相污水分子裂解产生大量的羟基H+自由基OH。上述氧化反应集中在反应器的上层，多相污水中大量的悬浮物，污染物经过氧化降解后在絮凝剂的作用下上浮，通过刮渣器9和集渣槽8，从反应器的上部排出。经过上述分离后的污水已经初步清澈，并由上至下流动进入滞留反应区，在滞留反应区中伴随其中的超微米气泡的不断溃灭，不断发生相应氧化降解反应。在滞留反应区下部还有集水槽，从这里流出的水如果达标，即可以为处理完成的水，但是在绝大部分的情况下，此时的水并不完全达标，需要通过循环水管18进入循环水蓄水池19中，再进入第二级超微米气泡发生器12内，在所述的进水管道上有臭氧发生器10，通过加入口负压吸入超微米气泡发生装置进水量每小时16方的5.6％的臭氧气体。在进入第二级超微米气泡发生器12内之前，循环水通过紫外光机11，紫外光机的作用是激发水中羟基自由基。在第二级超微米气泡发生器12的作用下，将进入的水细分成200纳米至4微米粒径的水、气、固多相水。所述的多相水经过第二级释放器13进入上述反应器中部的反应筒14中，在反应筒14内白色雾状的空化气泡在反应筒的限制下由下往上产生激烈紊流反应，并与第一级超微米气泡发生器的空化气泡同时在反应器的滞留反应区中相互碰撞、混合，产生了水、气、固多相紊流临界面气泡溃灭反应，使得气、液界面的污染物直接空化溃灭热分解降解，其中的悬浮物经过氧化降解后在絮凝剂的作用下上浮，从反应器的上部排出。反应后的水流继续由上至下流动，水质不断变好，流过滞留反应区后向下从下出水口流出反应器完成污水处理过程。

所述的超微米气泡发生器可以是现有的各种超微米气泡发生器。

Claims (1)

1.一种微临界多相反应流污水处理方法，其特征在于由以下步骤组成；

一、收集污水并输送至污水池；

二、污水池中的污水通过水泵泵入蓄水池，再通过进水管道自吸进入第一级超微米气泡发生器内，在所述的进水管道上有加药装置和气体发生器，气体可以是空气、臭氧或氧气，超微米气泡发生装置通过气体发生器负压吸入其装置进水量体积百分比为5％-15％的气体，通过加药装置加入污水重量0.1-0.3‰的絮凝剂，在第一级超微米气泡发生器的作用下，将进入的污水细分成200纳米至4微米粒径的水、气、固多相乳态的污水；

三、上面所述的多相污水通过第一级超微米气泡发生器的释放器进入反应器，多相污水的进水压力为0.3-0.6Mpa；

四、在进入反应器的瞬间，由于压力释放产生了空化气泡，多相污水呈白色″云″状的纳米至微米气泡体，气泡在反应上升过程中界面受压溃灭，且搭载了空气、臭氧或氧气、絮凝剂，从而发生氧化、絮凝、固液分离的复杂反应，多相污水分子裂解产生大量的羟基、自由基；

五、上述氧化反应集中在反应器的上层，多相污水中大量的悬浮物及污染物经过氧化降解后在絮凝剂的作用下上浮，从反应器的上部排出；

六、经过上述反应分离后的污水已经基本清澈，并由上至下流动进入滞留反应区，在滞留反应区中伴随其中的超微米气泡的不断溃灭，不断发生相应氧化降解反应；

七、在滞留反应区下部有集水槽，从这里流出的水通过循环水管进入循环水蓄水池，再通过紫外光机进入第二级超微米气泡发生器内，在此有臭氧发生器，加入的臭氧量为进入第二级超微米气泡发生器内水量体积百分比的5％-15％，在第二级超微米气泡发生器的作用下，将进入的水再次细分成200纳米至4微米粒径的水、气、固多相流水；

八、所述的多相流水压力为0.3-0.6Mpa，通过第二级释放器进入上述反应器中部的反应筒中，在反应筒内白色雾状的空化气泡在反应筒的限制下由下往上产生激烈紊流反应，并与第一级超微米气泡发生器的空化气泡同时在反应器的滞留反应区中相互碰撞、混合，产生了水、气、固多相紊流临界面气泡溃灭反应，使得气、液界面的污染物直接热分解降解，其中的悬浮物经过氧化降解后在絮凝剂及气泡的粘附作用下上浮，从反应器上部集渣槽排出；

九、反应后的水流继续由上至下流动，水质不断变好，流过滞留反应区后向下从下出水口流出反应器完成污水处理过程。

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