CN106608673A - 一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量的方法 - Google Patents

一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量的方法，利用气液冲击混合反应系统处理包含COD、BOD、氨氮和S2‑等杂质的废水；反应系统包括循环液储箱、液体冲击管、吹气管、循环水泵和供气装置等；开启循环水泵和供气装置，同时将废水从进水口引入，从液体冲击管下端高速喷出，冲击在挡板上；空气或含臭氧空气从吹气支管高速喷出，冲击在挡板上；气体与液体高速冲击混合形成泡沫反应区；反应后的清水涌入溢流槽，从出水口排出；反应后的气体从气体出口直接排出；该方法简单、低成本、高效降低废水中COD、BOD、氨氮和S2‑等杂质含量，且无二次污染、装置简单，可以大规模使用。

Description

一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量 的方法
技术领域
本发明涉及一种废水净化杂质的方法，特别涉及一种利用气液冲击混合反应系统高效去除废水中COD、BOD、氨氮、S2-等污染物含量的方法，属于废水治理技术领域。
背景技术
化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮、S2-等污染物是造成水体污染的污染物之一，如燃煤电厂脱硫废水，致使水体水质下降甚至恶化，影响环境及用水安全。
目前去除废水中COD等污染物的方法主要是曝气法、化学法及电化学方法等，曝气法的主要不利因素在于去除COD等污染物效率低，影响能耗及去除效果。化学法在氧化过程中需利用强氧化剂，使得处理成本受强氧化剂原料影响较大，且如果处理不当，可能会增加新的污染物质，缺乏市场竞争力。电化学方法运行操作复杂，时效性短，处理能力低，运行成本高。
中国专利(公开号CN103723884A)公开了一种降解COD、BOD、SS、氨氮的污水处理方法，具体公开首先将污水通过机械格栅进入调节池，然后依次流经水解酸化池、生物接触氧化池、中和沉淀池、过滤池、分体式MBR、CASS反应池、平衡池和NF/RO系统，再流入监测池；所述水解酸化池内设有水解酸化菌，还向水解酸化池加入复合有机酸除臭，并调节pH值为5-6；所述生物接触氧化池的DO质量浓度控制为2-4mg/L；所述中和沉淀池通过加碱调节pH值为7-8；通过鼓风机向调节池、水解酸化池、生物接触氧化池、中和沉淀池和CASS反应池中曝气；所述中和沉淀池、过滤池、分体式MBR、CASS反应池、平衡池和NF/RO系统的污泥进入污泥池后进行污泥脱水，污水输送至调节池，污泥外运。该方法主要采用曝气法结合生物法处理，对COD、BOD、SS、氨氮的去除率高，均能达到95％以上，效果明显。但是该方法步骤繁琐、装置复杂，酸碱耗量大，处理成本高。
气液冲击混合反应技术是一种创新性技术，在气液进行反应过程中尽可能的利用气体将液体分散开且泡沫化，大大提高了气液接触反应面积且迅速更新，提高了气液反应效率。到目前为止，还未见将此种方法用于处理废水的报道。
发明内容
针对现有的处理COD、BOD、S2-等污染废水处理的方法存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种简单、低成本、高效降低废水中COD、BOD、氨氮、S2-等杂质含量的方法，该方法无二次污染、装置简单，可以大规模使用。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量的方法，该方法是利用气液冲击混合反应系统处理包含COD、BOD、氨氮和S2-至少一种杂质在内的废水；
所述气液冲击混合反应系统包括循环液储箱、液体冲击管、环形吹气管、循环水泵和供气装置；所述循环液储箱顶部设有气体出口，上部设有溢流槽和出水口，底部设有挡板，中央位置设有液体冲击管；所述液体冲击管呈倒置L型，所述液体冲击管一端垂直设置在循环液储箱内部中央，且端口延伸到循环液储箱下部，所述液体冲击管另一端设置在循环液储箱上部，且端口延伸至循环液储箱外部，并通过外部循环管道与循环液储箱下部连接；所述循环管道上设有进水口和循环水泵；所述循环液储箱外部设有环形吹气管，所述环形吹气管设有若干吹气支管，所述吹气支管的端口延伸至循环液储箱内部，且吹气支管端口均匀分布在液体冲击管端口周围；所述环形吹气管通过管道与外部供气装置连接；
开启循环水泵和供气装置，同时将所述废水从进水口引入循环管道；所述废水通过循环管道进入液体冲击管上端，从液体冲击管下端高速喷出，冲击在挡板上；空气或含臭氧空气从供气装置通过管道输入环形吹气管内，再经过吹气支管分散并高速喷出，冲击在挡板上；气体与液体高速冲击混合形成泡沫反应区；泡沫反应区出来的清水涌入循环液储箱上部的溢流槽，从出水口排出；反应后的气体从循环液储箱顶部气体出口直接排出。
优选的方案，所述挡板设置在液体冲击管下端端口正下方；所述挡板为半球型或圆台型。挡板的位置及形状有利于泡沫反应区的形成；液体冲击管喷出的废水高速冲击在半球型或圆台型挡板顶部，向四周高速分散，而吹气支管的高速气体从挡板四周冲击在挡板上，使气体和液体充分接触，有利于泡沫反应区的形成。
优选的方案，所述环形吹气管设有3～6根吹气支管。吹气支管过少，不利于泡沫反应区形成，最好是3～6根。
优选的方案，所述供气装置包括鼓风机和臭氧发生装置；所述鼓风机和臭氧发生装置独立控制或同时控制向环形吹气管输入空气或含臭氧空气。
优选的方案，所述的废水中添加次氯酸钠、微生物菌种、双氧水、铁盐、高锰酸钾中至少一种。具体添加种类及添加量情况视废水中杂质的种类及含量不同稍有变化，这是本技术领域人员可以理解的。一般次氯酸钠在废水中的添加量为0.01wt％～3.0wt％，双氧水在废水中的添加量为0.01％～3.0wt％，铁盐在废水中的添加量为0.01wt％～3.0wt％，高锰酸钾在废水中的添加量为0.01wt％～3.0wt％。微生物菌种主要是指好氧菌系列，需配合其他物质(如活性污泥)使用，属于常规的好氧微生物产品，可以在市场上常规购买。
优选的方案，所述液体冲击管控制喷液流量1～30m3/h、流速为1～15m/s。
优选的方案，所述空气或含臭氧空气的流量为5000～10000m3/h、流速为1～12m/s。
较优选的方案，所述含臭氧空气中臭氧含量为0.05wt％～1.0wt％。
优选的方案，所述废水中COD含量小于或等于2000mg/L，和/或BOD含量小于或等于1500mg/L，和/或氨氮含量小于或等于3000mg/L，和/或S2-含量小于或等于50mg/L。
本发明的技术方案中，循环液储箱中的废水通过循环管道在循环水泵的动力下循环进入液体冲击管，并不断在循环液储箱底部与输入的空气或含臭氧空气反应，反复进行，直至循环液储箱中的废水达到排放标准时(即清水)，从循环液储箱上部溢流进入溢流槽通过出水口排出。
本发明的技术方案中，空气和含臭氧空气与液体冲击管高喷出的废水冲击混合形成泡沫反应区，在泡沫反应区内废水中的可溶性COD、BOD、氨氮、硫化物(S2-)等污染物与氧气或臭氧发生高效氧化反应，将杂质等污染物氧化分解。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：
1)本发明的技术方案利用气液冲击混合反应系统处理含COD、BOD、氨氮和S2-的废水具有高效的特点，处理后废水的化学需氧量(COD)含量低于150mg/L；生物耗氧量(BOD)含量低于30mg/L；氨氮含量低于15mg/L；硫化物(S2-)含量低于1.0mg/L，达到排放标准。
2)本发明的技术方案利用气液冲击混合反应系统处理含COD、BOD、氨氮和S2-的废水过程中，充分利用气液冲击混合且泡沫化产生的泡沫反应区进行反应，泡沫层具有表面积极大、气液界面更新速度极快的特点，可以进行高效的传质传热，反应效率远远高于现有的曝气法。
3)本发明的技术方案利用气液冲击混合反应系统，装置简单，占地面积小，且可以对废水进行循环处理，减少设备投资与占地面积，降低设备与占地成本。
4)本发明的技术方案主要采用廉价的空气进行氧化，其他药剂添加量少，原料来源更加丰富，成本低廉，且无二次污染。
综上所述，本发明的技术方案，具有很好的经济价值和社会价值，易于推广应用。
附图说明
【图1】为本发明的气液冲击混合反应系统；
其中，1为循环液储箱，2为溢流槽，3为支管，4为挡板，5为循环水泵，6为臭氧发生装置，7为鼓风机，8为液体冲击管，9为进水口，10为出水口，11为气体出口，12为环形吹气管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
以下实施例中采用的气液冲击混合反应系统如图1所示。所述气液冲击混合反应系统主体包括循环液储箱1、液体冲击管8、环形吹气管12、循环水泵5和供气装置。所述循环液储箱1顶部设有气体出口11，上部设有溢流槽2和出水口10，底部设有挡板4，中央位置设有液体冲击管8。溢流槽2环绕循环液储箱1的内侧壁设置，出水口10设置在循环液储箱1内侧壁上，且高度稍低于溢流槽2设置，以便溢流槽2内水及时排出。所述液体冲击管8呈倒置L型，所述液体冲击管8一端垂直设置在循环液储箱1内部中央位置，且端口延伸到循环液储箱1下部，所述液体冲击管8另一端设置在循环液储箱1上部，且端口延伸至循环液储箱1外部，并通过外部循环管道与循环液储箱1下部连接。所述循环管道上设有进水口9和循环水泵5；所述循环液储箱1外部设有环形吹气管12，所述环形吹气管12设有若干吹气支管3，吹气支管一般为3～6根，所述吹气支管3的端口延伸至循环液储箱1内部，且吹气支管端口均匀分布在液体冲击8管端口周围；所述环形吹气管12通过管道与外部供气装置连接；所述供气装置包括鼓风机7和臭氧发生装置6，鼓风机7和臭氧发生装置6分别设有独立控制开通和关闭的阀门；在循环液储箱或者循环管道上可设置药剂添加口，用于添加药剂。
采用气液冲击混合反应系统处理废水的过程中，废水先通过进水口进入循环管道，在循环泵的动力作用下通过循环管道从液体冲击管上端输入，在泵压下通过液体冲击管下端高速喷出，冲击在挡板上。而含氧或含臭氧空气通过鼓风机和臭氧发生装置控制，由管道进入吹气管，再通过吹气支管分散并高速喷出，与液体冲击管喷出的废水高速冲击混合且泡沫化，高度湍流接触进行反应，反应后的液相涌入循环液储箱上部的溢流槽，从出水口排出；如果液相中的杂质净化不达标，则通过调节控制进水口的进水量，加大循环量重新进入循环管道，进行下一轮氧化反应。反应后的气相在压力作用下进入循环液储箱顶部，直接排空。
实施例1
本实施例采用气液冲击混合反应系统，以空气为主要原料，具体包括以下步骤：
(1)将COD含量为1100mg/L待处理废水引入循环管道内，开启循环水泵，使待处理废水(流量约10m3/h、流速约2m/s)通过液体冲击管向下喷入循环液储箱内，如此循环进行；
(2)确定需要的空气量约5000m3/h，流速约12m/s；
(3)开启鼓风机，将已除尘的洁净自然空气从吹气支管吹入循环液储箱内；
(4)调节好空气流量至5000m3/h左右，使空气与待处理废水在气液接触界面一定范围内形成湍流区(泡沫反应区)，在此区域内待处理废水中含有的可溶性COD污染物与自然空气中的氧气发生氧化反应，降低了COD污染物到39mg/L。
(5)经步骤(4)去除COD的废水经循环液储箱上部溢流槽外排进合格水箱，贫氧空气经循环液储箱顶部淌口排出界外。
实施例2
本实施例采用气液冲击混合反应系统，以空气和臭氧为主要原料，具体包括以下步骤：
(1)将S2-含量为15mg/L待处理废水引入循环管道内，开启循环水泵，使待处理废水(流量约10m3/h、流速约2m/s)通过液体冲击管向下喷入循环液储箱内，喷出的废水反应后回到循环液储箱内，如此循环进行；
(2)确定需要的空气量约5000m3/h，流速约12m/s；
(3)开启鼓风机和臭氧发生装置，将含臭氧量0.5％左右的空气从吹气支管吹入循环液储箱内；
(4)调节好空气流量至5000m3/h左右，使含臭氧空气与待处理废水在气液接触界面一定范围内形成湍流区(泡沫反应区)，在此区域内含可溶性S2-污染物废水中含有的可溶性S2-污染物与自然空气中的氧气发生氧化反应，降低了可溶性S2-污染物到0.35mg/L。
(5)经步骤(4)去除S2-污染物的废水经循环液储箱上部溢流槽外排进合格水箱，贫氧空气经循环液储箱顶部淌口排出界外。
实施例3
本实施例采用气液冲击混合反应系统，以空气为主要原料，具体包括以下步骤：
(1)将BOD含量为950mg/L及S2-含量为9.5mg/L待处理废水引入循环管道内，在水箱中加入次氯酸钠(约0.5％)。开启循环水泵，使待处理废水(流量约10m3/h、流速约2m/s)通过液体冲击管向下喷入循环液储箱内，喷出的废水反应后回到循环液储箱内，如此循环进行；
(2)开启鼓风机，将已除尘的洁净自然空气从吹气支管吹入循环液储箱内；
(3)调节好空气流量至5000m3/h左右，流速约10m/s，使空气与待处理废水在气液接触界面一定范围内形成湍流区(泡沫反应区)，在此区域内待处理废水中含有的可溶性BOD和S2-污染物与自然空气中的氧气发生氧化反应，降低了S2-污染物含量到0.35mg/L，降低了BOD的含量到20mg/L。
(4)经步骤(3)降低了BOD及S2-的废水经循环液储箱上部溢流槽外排进合格水箱，贫氧空气经循环液储箱顶部淌口排出界外。
实施例4
本实施例采用气液冲击混合反应系统，以空气和臭氧为主要原料，具体包括以下步骤：
(1)将COD含量为550mg/L、BOD含量为350mg/L、氨氮含量为250mg/L及S2-含量为9.5mg/L待处理废水引入循环管道内，在水箱中加入次氯酸钠(约0.5％)、双氧水(约0.5％)。开启循环水泵，使待处理废水(流量约10m3/h、流速约2m/s)通过液体冲击管向下喷入循环液储箱内，喷出的废水反应后回到循环液储箱内，如此循环进行；
(2)开启鼓风机和臭氧发生装置，将含臭氧量0.5％左右的洁净空气从吹气支管吹入循环液储箱内；
(3)调节好空气流量至5000m3/h左右，流速约8m/s，使空气与待处理废水在气液接触界面一定范围内形成湍流区(泡沫反应区)，在此区域内待处理废水中含有的可溶性COD、BOD和S2-污染物与自然空气中的氧气发生氧化反应的同时，也与加入的辅助药剂及臭氧发生氧化反应，降低了COD的含量到39mg/L，降低了BOD的含量到20mg/L，降低了氨氮污染物含量到20mg/L，降低了S2-污染物含量到0.35mg/L。
(4)经步骤(3)降低了COD、BOD及S2-的废水经循环液储箱上部溢流槽外排进合格水箱，贫氧空气经循环液储箱顶部淌口排出界外。

Claims (8)

1.一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量的方法，其特征在于：利用气液冲击混合反应系统处理包含COD、BOD、氨氮和S2-至少一种杂质在内的废水；
所述气液冲击混合反应系统包括循环液储箱、液体冲击管、环形吹气管、循环水泵和供气装置；所述循环液储箱顶部设有气体出口，上部设有溢流槽和出水口，底部设有挡板，中央位置设有液体冲击管；所述液体冲击管呈倒置L型，所述液体冲击管一端垂直设置在循环液储箱内部中央，且端口延伸到循环液储箱下部，所述液体冲击管另一端设置在循环液储箱上部，且端口延伸至循环液储箱外部，并通过外部循环管道与循环液储箱下部连接；所述循环管道上设有进水口和循环水泵；所述循环液储箱外部设有环形吹气管，所述环形吹气管设有若干吹气支管，所述吹气支管的端口延伸至循环液储箱内部，且吹气支管端口均匀分布在液体冲击管端口周围；所述环形吹气管通过管道与外部供气装置连接；
开启循环水泵和供气装置，同时将所述废水从进水口引入循环管道；所述废水通过循环管道进入液体冲击管上端，从液体冲击管下端高速喷出，冲击在挡板上；空气或含臭氧空气从供气装置通过管道输入环形吹气管内，再经过吹气支管分散并高速喷出，冲击在挡板上；气体与液体高速冲击混合形成泡沫反应区；泡沫反应区出来的清水涌入循环液储箱上部的溢流槽，从出水口排出；反应后的气体从循环液储箱顶部气体出口直接排出。
2.根据权利要求1所述的一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量的方法，其特征在于：所述挡板设置在液体冲击管下端端口正下方；所述挡板为半球型或圆台型。
3.根据权利要求1所述的一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量的方法，其特征在于：所述环形吹气管设有3～6根吹气支管。
4.根据权利要求1所述的一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量的方法，其特征在于：所述供气装置包括鼓风机和臭氧发生装置；所述鼓风机和臭氧发生装置独立控制或同时控制向环形吹气管输入空气或含臭氧空气。
5.根据权利要求1所述的一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量的方法，其特征在于：所述的废水中添加次氯酸钠、微生物菌种、双氧水、铁盐、高锰酸钾中至少一种。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量的方法，其特征在于：所述液体冲击管控制喷液流量1～30m3/h、流速为1～15m/s；所述空气或含臭氧空气的流量为5000～10000m3/h、流速为1～12m/s。
7.根据权利要求6所述的一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量的方法，其特征在于：所述含臭氧空气中臭氧含量为0.05wt％～1.0wt％。
8.根据权利要求1所述的一种利用气液冲击混合反应系统降低废水中可溶性杂质含量的方法，其特征在于：所述废水中COD含量小于或等于2000mg/L，和/或BOD含量小于或等于1500mg/L，和/或氨氮含量小于或等于3000mg/L，和/或S2-含量小于或等于50mg/L。
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