CN107857403B - 一种餐饮废水除油处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种餐饮废水除油处理系统，包括缓存池、粗格栅、微泡气浮油吸附装置、油催化重化解吸反应器、pH值调节池、一次沉淀池、有机铑催化反应槽、生物脱氮池、二次沉淀池、净水池。本系统创造性的利用了π‑烯丙基镍化合物对油分子的催化作用，当废水中的油被改性硅藻土吸附并处于200~250℃的温度下，在π‑烯丙基镍化合物的催化下，油分子中的C‑H键会发生短暂的断裂，并快速再结合为C‑C键或C‑H键，而C‑H键会再次发生断裂，C‑C键则因π‑烯丙基镍化合物的催化作用有限而不会再发生断裂，因此可使碳链较短的油分子逐渐合成为碳链较长的重油分子。

Description

一种餐饮废水除油处理系统
技术领域
本发明涉及一种餐饮废水除油处理系统，属于环境保护中的废水处理领域。
背景技术
生活污水中，餐饮含油污水是其中的一类主要水体。众多的餐厅、食堂、食品加工企业以及居民日常生活会排放大量的含有污水，其中含有大量的动植物油脂，如果不经处理直接方法，会造成管道的堵塞、水体的浑浊腐败、并滋生治病源。
目前，现有的餐饮污水除油方法包括以下四种。
（1）物理法主要包括过滤分离法、气浮分离法，但是均仅适用于分离废水中颗粒较大的油品，处理效率为60～80%，出水中含油量约为100～200毫克/升。废水中的细小油珠和乳化油则很难去除。
（2）化学法处理的优点是设备费用低、处理效果好、操作简单；缺点是需要不断向废水中投放化学药剂，其运行费用高，并会引入二次污染。
（3）物理化学法主要包括气浮法、吸附法、电化学法、超声波分离法等，这些方法一般都具有适应性较强、选择性广的优点。
（4）生物化学（生化）处理法是利用微生物的生化作用，将复杂的有机物分解为简单物质，从而将有毒物质转化为无毒物质，使含油污水得到净化。微生物可将有机物作为营养物质，使其中一部分被吸收转化成为微生物体内的有机成分或增殖成新的微生物，其余部分可被微生物氧化分解成简单的有机或无机物质。
由于上述传统治理方法均存在一定的缺点，因此，有必要摆脱现有的治理技术路线，开辟出处理生活污水除油的新途径，进而开发一种全新形式的生活污水除油处理技术。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种餐饮废水除油处理系统，该系统包括缓存池、粗格栅、微泡气浮油吸附装置、油催化重化解吸反应器、pH值调节池、一次沉淀池、有机铑催化反应槽、二次沉淀池、净水池；其中餐饮废水通过废水管线进入缓存池，缓存池的出口通过废水管线连接粗格栅，粗格栅的出口通过废水管线连接微泡气浮油吸附装置，微泡气浮油吸附装置中的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜在完全吸附油后会被不锈钢机械臂抓取，并被送入油催化重化解吸反应器，油催化重化解吸反应器中生成的重油从重油排出口排出并被回收再利用，同时，微泡气浮油吸附装置的出口通过废水管线连接pH值调节池，pH值调节池的出口通过废水管线连接一次沉淀池，一次沉淀池的出口通过废水管线连接有机铑催化反应槽，有机铑催化反应槽的出口通过废水管线连接二次沉淀池，二次沉淀池的出口通过废水管线连接净水池，净水池的出口通过废水管线将处理后的净化出水外排；其中，微泡气浮油吸附装置底部装有9支超微细气泡发生器，装置的液面之上可容纳一张横向放置的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜，其左侧上部装有进水阀门，右侧底部装有出水阀门，该装置右侧壁因与高温的油催化重化解吸反应器相连，因此贴覆有气凝胶毡隔热层，气凝胶毡隔热层顶端装有不锈钢机械臂及转珠轴承；其中，油催化重化解吸反应器底部装有5部电热鼓风风机，装置内部安装有一套不锈钢膜架，膜架上竖直放置5张待高温处理的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜，其底部右侧设有重油排出口；经过粗格栅初步去除大粒径物质的餐饮废水通过微泡气浮油吸附装置左侧上部的进水阀门进入装置内部，9支超微细气泡发生器开始工作，产生直径小于50μm的超微细气泡，超微细气泡会夹带废水中的油分子一同上浮，并使其被液面之上的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜吸附，完全吸附油的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜被不锈钢机械臂抓取，并被竖直放置在油催化重化解吸反应器中的不锈钢膜架上，反应器底部的5部电热鼓风风机可以产生200~250℃的高温空气，在π-烯丙基镍化合物的催化下，油分子中的C-H键会发生短暂的断裂，并快速再结合为C-C键，C-C键则因π-烯丙基镍化合物的催化作用有限而不会再发生断裂，因此可使碳链较短的油分子逐渐合成为碳链较长的重油分子，同时，重油分子会在高温下从π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜中解吸，汇聚后从反应器底部右侧的重油排出口排出；其中，有机铑催化聚合反应槽的外层包裹有槽体绝缘保护层，反应槽的右上部设有进水阀门，左下部设有出水阀门，槽体中央部分安装有二氯四羰基二铑多孔填料，作为聚合反应催化剂，填料层下部连接有颗粒物排放口，左、右两侧壁板正中各安装有一支高压放电电极，在反应槽底部左、右两侧各装有一支搅拌桨叶，废水通过有机铑催化聚合反应槽的进水阀门进入反应槽内部，高压放电电极每间隔0.2s进行一次高压放电，产生一道高压电弧，高压电弧所产生的高能量被废水中残存的油脂吸收，油脂分子中的C-H键受到能量激发处于不稳定状态，并在二氯四羰基二铑的催化作用下发生C-H键断裂并重组，最终生成大分子聚合颗粒物，以悬浮物的形式分散于水中，并通过反应槽右侧的出水阀门排出反应槽，进入二次沉淀池。
其微泡气浮油吸附装置的有效容积为155m3，超微细气泡发生器能够产生直径小于50μm的超微细气泡，正常工作电压为20V，工作寿命一般为5000h。
其油催化重化解吸反应器的容积为330m3，其电热鼓风风机可产生200~250℃的热空气，正常工作电压为380V。
π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜的面积为10.2m2，π-烯丙基镍化合物的含量为16.6g/m2，π-烯丙基镍化合物的纯度为95.2%。
本发明的优点在于：
（1）本系统摆脱了现有的餐饮废水油净化处理模式，创造性的采用了物理手段与化学方法相结合的技术路线，充分利用改性硅藻土的吸附作用和π-烯丙基镍化合物的催化合成作用，使餐饮废水中的油被吸附富集，并发生合成反应，生成可利用的重油，其油的去除效率达到99.8%。
（2）本系统利用热空气作为加热源，并采取了将π-烯丙基镍化合物分散于改性硅藻土中的方式，使合成反应进行的更加完全，提高了反应效率，提升了整个系统的处理能力。
（3）本系统中所使用的改性硅藻土吸附膜经热解吸过程后得以再生，可被重新用于吸附废水中的油，实现了物料的重复利用，大大降低了运行成本。
（4）本系统原理简单易行，设计施工成本较低，并且处理效果较好，运行维护成本很低，有利于大范围推广应用。
附图说明
图1是本发明的设备示意图。
图中：1-缓存池、2-粗格栅、3-微泡气浮油吸附装置、4-油催化重化解吸反应器、5-pH值调节池、6-一次沉淀池、7-有机铑催化反应槽、8-二次沉淀池、9-净水池；
图2是微泡气浮油吸附装置和油催化重化解吸反应器的示意图。
32-超微细气泡发生器、33-超微细气泡、34-不锈钢机械臂、35-转珠轴承、36-进水阀门、37-出水阀门；41-气凝胶毡隔热层、42-π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜、43-不锈钢膜架、44-电热鼓风风机、45-重油排出口。
图3是高压放电有机铑催化聚合反应槽的示意图。
71-高压放电电极、72-二氯四羰基二铑多孔填料、73-槽体绝缘保护层、74-进水阀门、75-出水阀门、76-搅拌桨叶、77-颗粒物排放口。
具体实施方式
如图1所示的餐饮废水除油处理系统，该系统包括缓存池1、粗格栅2、微泡气浮油吸附装置3、油催化重化解吸反应器4、pH值调节池5、一次沉淀池6、有机铑催化反应槽7、生物脱氮池8、二次沉淀池9、净水池10；其中含油的餐饮废水通过废水管线进入缓存池1，在此进行集中收集和初步稳定调节，缓存池1的出口通过废水管线连接粗格栅2，在此去除餐饮废水中的大直径固体物质，粗格栅2的出口通过废水管线连接微泡气浮油吸附装置3，微泡气浮油吸附装置3中的含π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜42在完全吸附油后会被不锈钢机械臂34抓取，并被送入油催化重化解吸反应器4，油催化重化解吸反应器4中生成的重油从重油排出口45排出并被回收再利用，同时，微泡气浮油吸附装置3的出口通过废水管线连接pH值调节池5，在此将废水的pH值调节至近中性，pH值调节池6的出口通过废水管线连接一次沉淀池6，在此对废水进行沉淀澄清处理，一次沉淀池6的出口通过废水管线连接有机铑催化反应槽7，在此通过高压放电催化作用将污水中的剩余油脂聚合成不溶于水的颗粒物通过废水管线连接二次沉淀池8，在此将废水中的剩余不溶物质全部除去，二次沉淀池8的出口通过废水管线连接净水池9，净水池9的出口通过废水管线将处理后的净化出水外排；其中，微泡气浮油吸附装置3采用高强度玻璃钢材质，有效容积为155m3，其底部装有9支超微细气泡发生器32，能够产生直径小于50μm的超微细气泡33，装置的液面之上可容纳一张横向放置的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜42，该吸附膜面积为10.2m2，π-烯丙基镍化合物的含量为16.6g/m2，π-烯丙基镍化合物的纯度为95.2%，其左侧上部装有进水阀门36，右侧底部装有出水阀门37，该装置右侧壁因与高温的油催化重化解吸反应器4相连，故贴覆有气凝胶毡隔热层41，气凝胶毡隔热层41顶端装有不锈钢机械臂34及转珠轴承35；其中，油催化重化解吸反应器4采用高强度不锈钢材质，容积为330m3，其底部装有5部电热鼓风风机44，能够产生200~250℃的热空气，装置内部安装有一套不锈钢膜架43，膜架上可竖直放置5张待高温处理的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜42，其底部右侧设有重油排出口45；经过粗格栅2初步去除大粒径物质的含有油的餐饮废水通过微泡气浮油吸附装置3左侧上部的进水阀门36进入装置内部，9支超微细气泡发生器32开始工作，产生直径小于50μm的超微细气泡33，超微细气泡33会夹带废水中的油分子一同上浮，并使其被液面之上的含π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜42吸附，完全吸附油的含π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜42被不锈钢机械臂34抓取，并被竖直放置在油催化重化解吸反应器4中的不锈钢膜架43上，反应器底部的5部电热鼓风风机44开始工作，产生200~250℃的高温空气，在π-烯丙基镍化合物的催化下，油分子中的C-H键会发生短暂的断裂，并快速再结合为C-C键或C-H键，而C-H键会再次发生断裂，C-C键则因π-烯丙基镍化合物的催化作用有限而不会再发生断裂，因此可使碳链较短的油分子逐渐合成为碳链较长的重油分子。同时，重油分子会在高温下从含π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜42中解吸，汇聚后从反应器底部右侧的重油排出口45排出，可被集中收集和再利用。高压放电有机铑催化聚合反应槽7的外层包裹有槽体绝缘保护层73，内部为碳化硅陶瓷结构，反应槽的有效容积为133m3，反应槽的右上部设有进水阀门74，左下部设有出水阀门75，槽体中央部分安装有二氯四羰基二铑多孔填料72，作为聚合反应催化剂，填料的孔径为5.2mm，比表面积为6.5cm2/g，填料层下部连接有颗粒物排放口77，左、右两侧壁板正中各安装有一支高压放电电极71，在反应槽底部左、右两侧各装有一支搅拌桨叶76，污水通过高压放电有机铑催化聚合反应槽7的进水阀门74进入反应槽内部，高压放电电极71每间隔0.1s进行一次高压放电，放电电压范围为8500~15000V，会在反应槽中产生一道横贯槽体左右的高压电弧，高压电弧所产生的高能量被废水中的油脂物质吸收，油脂分子中的C-H键受到能量激发处于不稳定状态，并在二氯四羰基二铑的表面催化作用下发生C-H键断裂并重组，最终生成大分子聚合颗粒物，以悬浮物的形式分散于水中，并通过反应槽右侧的出水阀门排出反应槽，进入三次沉淀池8。
微泡气浮油吸附装置3，其有效容积为275m3，超微细气泡发生器32能够产生直径小于50μm的超微细气泡33，正常工作电压为20V，工作寿命一般为5000h。油催化重化解吸反应器4的容积为330m3，其中可容纳5张竖直放置的待高温处理的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜42，其电热鼓风风机44可产生200~250℃的热空气，工作电压为380V。π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜42的面积为10.2m2，π-烯丙基镍化合物的含量为16.6g/m2，π-烯丙基镍化合物的纯度为95.2%。
通过本系统处理后的餐饮废水，其油去除效率可达99.8%。

Claims (2)

1.一种餐饮废水除油处理系统，其特征在于，该系统包括缓存池、粗格栅、微泡气浮油吸附装置、油催化重化解吸反应器、pH值调节池、一次沉淀池、有机铑催化聚合反应槽、二次沉淀池、净水池；其中餐饮废水通过废水管线进入缓存池，缓存池的出口通过废水管线连接粗格栅，粗格栅的出口通过废水管线连接微泡气浮油吸附装置，微泡气浮油吸附装置中的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜在完全吸附油后会被不锈钢机械臂抓取，并被送入油催化重化解吸反应器，油催化重化解吸反应器中生成的重油从重油排出口排出并被回收再利用，同时，微泡气浮油吸附装置的出口通过废水管线连接pH值调节池，pH值调节池的出口通过废水管线连接一次沉淀池，一次沉淀池的出口通过废水管线连接有机铑催化聚合反应槽，有机铑催化聚合反应槽的出口通过废水管线连接二次沉淀池，二次沉淀池的出口通过废水管线连接净水池，净水池的出口通过废水管线将处理后的净化出水外排；其中，微泡气浮油吸附装置有效容积为155m3，底部装有9支超微细气泡发生器，其工作电压为20V，装置的液面之上容纳一张面积为10.2m2横向放置的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜，π-烯丙基镍化合物的含量为16.6g/m2，π-烯丙基镍化合物的纯度为95.2%，其左侧上部装有进水阀门，右侧底部装有出水阀门，该装置右侧壁因与高温的油催化重化解吸反应器相连，因此贴覆有气凝胶毡隔热层，气凝胶毡隔热层顶端装有不锈钢机械臂及转珠轴承；其中，油催化重化解吸反应器底部装有5部电热鼓风风机，装置内部安装有一套不锈钢膜架，膜架上竖直放置5张待高温处理的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜，其底部右侧设有重油排出口；经过粗格栅初步去除大粒径物质的餐饮废水通过微泡气浮油吸附装置左侧上部的进水阀门进入装置内部，9支超微细气泡发生器开始工作，产生直径小于50μm的超微细气泡，超微细气泡会夹带废水中的油分子一同上浮，并使其被液面之上的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜吸附，完全吸附油的π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜被不锈钢机械臂抓取，并被竖直放置在油催化重化解吸反应器中的不锈钢膜架上，反应器底部的5部电热鼓风风机产生200~250℃的高温空气，在π-烯丙基镍化合物的催化下，油分子中的C-H键会发生短暂的断裂，并快速再结合为C-C键，因此使碳链较短的油分子逐渐合成为碳链较长的重油分子，同时重油分子会在高温下从π-烯丙基镍化合物改性硅藻土吸附膜中解吸，汇聚后从反应器底部右侧的重油排出口排出；其中，有机铑催化聚合反应槽的外层包裹有槽体绝缘保护层，反应槽的右上部设有进水阀门，左下部设有出水阀门，槽体中央部分安装有二氯四羰基二铑多孔填料，作为聚合反应催化剂，填料层下部连接有颗粒物排放口，左、右两侧壁板正中各安装有一支高压放电电极，在反应槽底部左、右两侧各装有一支搅拌桨叶，废水通过有机铑催化聚合反应槽的进水阀门进入反应槽内部，高压放电电极每间隔0.2s进行一次高压放电，产生一道高压电弧，高压电弧所产生的高能量被废水中残存的油脂吸收，油脂分子中的C-H键受到能量激发处于不稳定状态，并在二氯四羰基二铑的催化作用下发生C-H键断裂并重组，最终生成大分子聚合颗粒物，以悬浮物的形式分散于水中，并通过反应槽左下部的出水阀门排出反应槽，进入二次沉淀池。
2.根据权利要求1所述的餐饮废水除油处理系统，其特征在于，油催化重化解吸反应器的容积为330m3，其电热鼓风风机产生200~250℃的热空气，工作电压为380V。
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