CN106630001A

CN106630001A - 超声协同臭氧处理反渗透浓水的工艺

Info

Publication number: CN106630001A
Application number: CN201611267854.1A
Authority: CN
Inventors: 张强
Original assignee: TIANJIN RUIDE SAIEN WATER INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN RUIDE SAIEN WATER INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2016-12-31
Filing date: 2016-12-31
Publication date: 2017-05-10

Abstract

本发明提供一种节能、高效、易于实现的超声协同臭氧处理反渗透浓水的工艺，由如下流程实现：进水→超声臭氧协同处理→臭氧消除→后续处理，超声臭氧协同处理的工艺参数为：在密闭的循环水箱开启超声反应器及臭氧发生器，臭氧流量为50‑80g/h，其中臭氧含量为10‑18％，超声频率分两段控制：20‑40KHZ，1h；100‑120KHZ，1h，循环进行，实时监测处理后水的COD值；处理后的水流经臭氧消除池进入后续处理。本发明高频和低频超声协同臭氧，可使得水中的污染物迅速被氧化降解，较快降低COD；无任何污染，无需特殊的场地，改造简单易行，对于COD较高的污水作用效果明显。

Description

超声协同臭氧处理反渗透浓水的工艺

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种超声协同臭氧处理反渗透浓水的工艺

背景技术

申请人主营业务是对市政污水进行处理，在利用市政污水处理生产一级除盐水的过程中，会产生反渗透浓水，由于反渗透浓水COD、TN、TP等水质指标无法达到相应排放水质标准，尤其COD超标严重，因此需要对其进行处理，以达到排放标准。

对于COD较高的污水，目前常用的方法有化学法，通过外加药剂进行氧化还原反应处理，特别高的还需要进行生物污泥法处理，这些方法较为传统，处理效果差强人意，多会造成二次污染。尤其在申请人目前的厂房及设备配置方面，若新加反应池及专用设备，造价较高。

因此申请人考虑到较为简易的超声波处理方法，超声波的作用原理是：

1、机械效应

超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、传播，在传播过程中产生一种辐射压强，沿声波方向传播，对物料有很强的破坏作用；同时，它还可以给予介质和悬浮体以不同的加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度，从而在两者间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚。

2、空化效应

通常情况下，介质内部或多或少地溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡由于定向扩散而增大，形成共振腔，然后突然闭合，这就是超声波的空化效应。这种气泡在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力，形成微激波，它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破裂过程在瞬间完成，有利于有效成分的溶出。

此外，超声波还可以产生许多次级效应，如乳化、扩散、击碎、化学效应等，这些作用也促进污水中的待处理成分溶解，增加接触面积，有助于反应的进行。

超声波在污水处理中的作用原理：超声波的空化作用对有机物有很强的降解能力，且降解速度很快，超声波空化泡的崩溃所产生的高能量足以断裂化学键，空化泡崩溃产生氢氧基(OH)和氢基(H)，同有机物发生氧化反应，能将水体中有害有机物转变成CO₂、H2O、无机离子或比原有机物毒性小易降解的有机物。在传统污水处理中生物降解难以处理的有机污染物，可以通过超声波的空化作用实现降解。

影响污水处理中超声波降解的主要因素包括溶解气体、pH值、反应温度、超声波功率强度和超声波频率：

1、溶解气体的存在可提供空化核、稳定空化效果、降低空化阈，对超声波降解速率和降解的影响主要有两方面的原因：A、溶解气体对空化气泡的性质和空化强度有重要的影响；B、溶解气体产生的自由基也参与降解反应过程，因此，影响反应原理和降解反应的热力学和动力学行为。

2、对于有机酸碱性物质的超声波降解，溶液的pH值具有较大影响。当溶液pH值较小时，有机物质可以蒸发进入空化泡内，在空化泡内直接热解；同时又可以在空化泡的气液界面上和污水中空化产生的自由基发生氧化反应，降解效率高。当溶液pH值较大时，有机物质不能蒸发进入空化泡内，只能在空化泡的气液界面上同自由基发生氧化反应，降解效率比较低。因此，溶液的pH值调节应尽量有利于有机物以中性分子的形态存在并易于挥发进入气泡核内部。

3、温度对超声波空化的强度和动力学过程具有非常重要的影响，从而造成超声降解的速率和程度的变化。温度提高有利于加快反应速度，但超声波诱导降解主要是由于空化效应而引起的反应，温度过高时，在声波负压半周期内会使水沸腾而减小空化产生的高压，同时空化泡会立即充满水汽而降低空化产生的高温，因而降低降解效率。一般声化学效率随温度的升高呈指数下降。因此，低温(小于20℃)较为有利于超声波降解实验,一般都在室温下进行。

4、研究表明，并非频率越高降解效果越好。超声波频率与有机污染物的降解原理有关，以自由基为主的降解反应存在一个最佳频率；以热解为主的降解反应，当超声声强大于空化阈值时，随着频率的增大，声解效率增大。

5、超声波功率强度是指单位超声发射端面积在单位时间内辐射至反应系统中的总声能，一般以单位辐照面积上的功率来衡量。一般来说，超声波功率强度越大越有利于降解反应，但过大时又会使空化气泡产生屏蔽，可利用超声波功率强度能量减少，降解速度下降。

超声波与臭氧联用进行污水处理，可以达到超声降解、杀菌与臭氧消毒共同作用的效果，但是在具体的工艺选择上，仍有很大的完善研究空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能、高效、易于实现的利用超声协同臭氧处理反渗透浓水的工艺。

本发明的技术方案是：

由如下工艺流程实现：

进水→超声臭氧协同处理→臭氧消除→后续处理

具体地，工艺参数为：

进水：接反渗透浓水，开启控制阀；

超声臭氧协同处理：在密闭的循环水箱进行，开启超声反应器及臭氧发生器，臭氧流量为50-80g/h，其中臭氧含量为10-18％，超声频率分两段控制：20-40KHZ，1h；100-120KHZ，1h，循环进行，实时监测处理后水的COD值；

处理后的水流经臭氧消除池进入后续处理。

在实践中，后续会进行BAC及A/O处理，去除N及P，以最终达到出水标准。

本发明的优点和有益效果为：

1、高频的超声波通过机械剪切作用，使得臭氧气泡粉碎成微气泡，极大地提高了臭氧的溶解速度，增加了单位时间内臭氧的浓度；低频的超声波可产生局域高温高压条件，促使臭氧空化泡中的臭氧直接快速的分解，在溶液中产生了更多的具有活性的羟基自由基。高频和低频超声协同臭氧，可使得水中的污染物迅速被氧化降解，较快降低COD；

2、该工艺方法无任何污染，处理迅速，无需特殊的场地，改造简单易行，装备超声发生器和臭氧发生器即可；

3、本发明对于COD较高的污水作用效果明显。

具体实施方式

实施例1

申请人首先对超声协同臭氧去除COD进行了小试试验，主要试验过程如下：

进水水质(主要指标)

污染物指标	数据
		COD_Cr	140mg/L
TP	19mg/L
		TN	50mg/L

进水流速：40L/h

超声频率：40KHZ，1h；120KHZ，1h

臭氧流速：60g/h，其中臭氧有效含量18％。

反应4h后，出水水质主要指标如下：

组别	进水COD	出水COD
			1	140	32
2	140	38
			3	1400	29

可见，通过协同作用，实现了COD的大幅降低，达到了后续处理的进水要求。

实施例2：

本实施例的进水流速为：1000L/h

超声频率：30KHZ,1h；90KHZ,1h

臭氧流速：2000g/h，其中臭氧有效含量18％。

反应12h后，进出水水质主要指标如下：

组别	进水COD	出水COD
			1	300	32
2	300	38
			3	300	39

通过实施例的实践，发现超声频率为1:3的处理效果最好。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1.一种超声协同臭氧处理反渗透浓水的工艺，其特征在于：按照如下流程进行：进水→超声臭氧协同处理→臭氧消除→后续处理，其中超声按照低频、高频等时间交替进行。

2.根据权利要求1所述的一种超声协同臭氧处理反渗透浓水的工艺，其特征在于：在密闭的循环水箱进行，将管路接反渗透浓水，开启控制阀进水，水箱内开启超声反应器及臭氧发生器，进行超声臭氧协同处理，主要控制参数为：臭氧流量为50-80g/h，其中臭氧含量为10-18％，超声频率分两段控制：20-40KHZ，1h；100-120KHZ，1h，循环进行，实时监测处理后水的COD值；COD达到预期要求后，进行臭氧消除，进行后续处理。

3.根据权利要求1或2所述的一种超声协同臭氧处理反渗透浓水的工艺，其特征在于：低频与高频超声的频率控制在1:3。