CN107915380B - 一种工业废水处理工艺及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型工业废水处理工艺，包括波光催化电池反应器，絮体过滤器和活性炭生物滤池；波光催化电池反应器由三组以水冷微波无极紫外灯为核心的灯笼状废水燃料电池堆串联而成；水冷微波无极紫外灯由微波磁控管、水冷却系统、波导管、石英发光体、微波无极紫外灯石英套管和不锈钢丝网圆管构成；灯笼状废水燃料电池堆内设置有波光臭氧发生装置，絮体过滤器由过滤芯管、过滤芯管转动电机、排污阀和外壳组成；过滤芯管由转动轴、不锈钢丝网和加厚丙纶毛圈织物组成；活性炭生物滤池由活性炭滤层、滤池池体、布水管、排污阀和出水口组成。本发明还公开了上述新型工业废水处理工艺在纺织厂染色废水中的应用。该工艺效率高，脱色效果好。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体地说，涉及一种新型工业废水处理工艺及其应用。
背景技术
工业废水种类繁多，尤其是高浓有机废水，可生化性差，极难处理，是现代工业发展过程中面临的重大难题之一。
光催化氧化技术是高级氧化技术中近二十年来研究较热门的技术之一。尽管其具有氧化彻底，无二次污染等优点，但成本较高，大大限制了它的应用范围。
近年来，利用废水降解的过程来再生能源得到了广泛的重视，类似沼气生产的生物发酵技术取得了显著进步，但对生物难降解有机废水的资源化能源化应用还有待进一步发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型工业废水处理工艺及其应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型工业废水处理工艺，包括波光催化电池反应器，絮体过滤器和活性炭生物滤池。
所述波光催化电池反应器由三组以水冷微波无极紫外灯为核心的灯笼状废水燃料电池堆串联而成；所述水冷微波无极紫外灯由微波磁控管、水冷却系统、波导管、石英发光体、微波无极紫外灯石英套管和不锈钢丝网圆管构成。
所述灯笼状废水燃料电池堆设置有金属阳极和波光催化氧化阴极；所述金属阳极以金属铂丝网装载金属铁屑构成；所述波光催化氧化阴极由包缠在金属铂丝上的硅橡胶曝气软管曝出的臭氧和氧气、微波无极紫外灯石英套管和阴极集流金属铂丝组成。
所述灯笼状废水燃料电池堆内设置有波光臭氧发生装置，波光臭氧发生装置是由进气风机、微波无极紫外灯级间内气体连通管、微波无极紫外灯和硅橡胶曝气管组成。
所述絮体过滤器由过滤芯管、过滤芯管转动电机、排污阀和外壳组成；所述过滤芯管由转动轴、不锈钢丝网和加厚丙纶毛圈织物组成。
所述活性炭生物滤池由活性炭滤层、滤池池体、布水管、排污阀和出水口组成。
作为本发明进一步方案：所述石英发光体由石英管内充入气体通过控制不同压力产生的波光波长为180nm～260nm之间。
作为本发明再进一步方案：所述石英发光体安装在不锈钢丝网圆管内，以配备水冷却系统的微波磁控管为微波源，以波导管连接微波磁控管与不锈钢丝网圆管，导入微波在不锈钢丝网圆管内形成微波场。
作为本发明再进一步方案：所述灯笼状废水燃料电池堆由六对金属半燃料电池构成，以微波无极紫外灯为中心并且形成灯笼状。
作为本发明再进一步方案：所述微波无极紫外灯石英套管表面上涂覆的纳米TiO2/SnO2材料。
作为本发明再进一步方案：所述灯笼状废水燃料电池堆以碱性有机废水为电解液。
作为本发明再进一步方案：所述微波无极紫外灯石英套管设置有三组。
作为本发明再进一步方案：所述不锈钢丝网围绕转动轴形成滚筒状，加厚丙纶毛圈织物覆盖并固定在不锈钢丝网外。
本发明还提供了新型工业废水处理工艺在纺织厂染色废水中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.以纯氧或空气中的氧气经多级微波无极紫外灯石英套管内激发产生的臭氧，即时用作波光催化金属半燃料电池的阴极燃料和波光催化氧化降解废水中有机物的氧化剂，效率高、成本低。
2.以电极反应新生的铁离子，微波无极紫外灯石英套管外涂覆的纳米TiO2/SnO2和微波无极紫外光协同催化下，在电池电极极板之间，催化臭氧氧化废水中的有机物，降解效率高，脱色效果好。
3.耦合集成波光催化金属半燃料电池电极反应，波光催化臭氧氧化反应，电极反应新生Fe3+混凝反应和好氧生物反应于一体，实现废水中有机物降解的同时对外发电。与现有光催化氧化技术相比，节能30％以上，COD去除率提高60％以上。
附图说明
图1为新型工业废水处理工艺的结构示意图。
图2为新型工业废水处理工艺中波光催化电池反应器的侧视图。
图3为新型工业废水处理工艺中波光催化电池反应器的俯视图。
图中：1-波光催化电池反应器；2-絮体过滤器；3-活性炭生物滤池；4-微波无极紫外灯； 5-波光催化氧化阴极；6-金属阳极；7-臭氧(氧气)连通管；8-进气风机；9-过滤芯管；10- 过滤芯管转动电机；11-管道泵；12-活性炭滤层；13-布水管；14-进水口；15-出水口；16- 波光催化电池反应器排污阀；17-过滤器排泥阀；18-活性炭生物滤池排污阀；19-进气口； 20-微波磁控管；21-波导管；22-石英发光体；23-不锈钢网圆管；24-波光催化电池反应器内连通管；25-微波无极紫外灯级间内气体连通管；26-微波无极紫外灯石英套管；27-阴极集流金属铂丝；28-硅橡胶曝气软管。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
如图1-3所示，一种新型工业废水处理工艺，包括波光催化电池反应器1，絮体过滤器2和活性炭生物滤池3；
所述波光催化电池反应器1由三组以水冷微波无极紫外灯为核心的灯笼状废水燃料电池堆串联而成；所述水冷微波无极紫外灯由微波磁控管20、水冷却系统、波导管21、石英发光体22、微波无极紫外灯石英套管26和不锈钢丝网圆管23构成；所述石英发光体 22由石英管内充不同成分气体，如汞等，通过控制不同压力，在微波场中发光，波光在 180nm～260nm之间；石英发光体22安装在不锈钢丝网圆管23内，以配备水冷却系统的微波磁控管20为微波源，以波导管21连接微波磁控管20与不锈钢丝网圆管23，导入微波在不锈钢丝网圆管23内形成微波场，使石英发光体22发光。
所述灯笼状废水燃料电池堆由六对金属半燃料电池构成，以微波无极紫外灯4为中心并且形成灯笼状；所述灯笼状废水燃料电池堆设置有金属阳极6和波光催化氧化阴极5；所述金属阳极6以金属铂丝网装载金属铁屑构成；所述波光催化氧化阴极5由包缠在金属铂丝上的硅橡胶曝气软管28曝出的臭氧和氧气、微波无极紫外灯石英套管26和阴极集流金属铂丝27组成；所述微波无极紫外灯石英套管26表面上涂覆的纳米TiO2/SnO2材料，所述灯笼状废水燃料电池堆以碱性有机废水为电解液；所述微波无极紫外灯石英套管26 设置有三组。
如图1和图2所示，所述灯笼状废水燃料电池堆内设置有波光臭氧发生装置，波光臭氧发生装置是由进气风机8、微波无极紫外灯级间内气体连通管25、微波无极紫外灯4和硅橡胶曝气管28组成；进气风机8从进风口19抽取纯氧或空气中的氧气，经第三组微波无极紫外灯石英套管26底部进入第三组微波无极紫外灯石英套管26内接受微波无极紫外光辐后，再从第三组微波无极紫外灯石英套管26顶部连通管穿出，进入第二组微波无极紫外灯石英套管26顶部；再次经第二组微波无极紫外灯石英套管26内的微波无极紫外光辐，提高臭氧浓度；再经第二组微波无极紫外灯石英套管26底部穿出，从底部进入第一组微波无极紫外灯石英套管26内，进一步提高臭氧浓度，再从第一组微波无极紫外灯石英套管26顶部穿出，经微波无极紫外灯石英套管26分布到18个缠绕在阴极铂丝上的硅橡胶曝气软管28曝入波光催化电池反应器1内的废水中。
所述絮体过滤器2由过滤芯管9、过滤芯管转动电机10、排污阀17和外壳29组成；所述过滤芯管9由转动轴、不锈钢丝网和加厚丙纶毛圈织物组成；不锈钢丝网围绕转动轴构建成一个滚筒状，加厚丙纶毛圈织物覆盖并固定在不锈钢丝网外；过滤时，压缩毛圈使滤布致密，拦截絮体；排泥时，过滤芯管转动电机10带动过滤芯管9高速旋转，离心力甩开毛圈，使污泥易于脱落；清洗过滤芯管9上的加厚丙纶毛圈织物过滤布；所述絮体过滤器2用于过滤去除波光废水燃料电池电极反应生成的Fe3+与经波光催化氧化后的废水中的有机物形成的絮体，提高净化能力，降低废水处理成本。
所述活性炭生物滤池3由活性炭滤层12、滤池池体、布水管13、排污阀18和出水口15组成；用于消纳波光催化电池反应器1反应后剩余的臭氧和氧气，以此为活性炭上负载的好氧生物菌供氧，进一步吸附降解废水中的有机物。
试验例
COD>1000mg/L并且色度为5000倍的纺织厂染色废水从进水口14进入一级灯笼状废水燃料电池堆底部，从波光催化电池反应器内连通管24进入二级灯笼状废水燃料电池堆，再从二级灯笼状废水燃料电池堆底部进入三级灯笼状废水燃料电池堆，而从三级波光催化电池反应器内连通管24进入絮体过滤器2顶部，经过滤芯管9过滤，管道泵11抽提，从布水管13进入活性炭生物滤池3，生物活性炭12吸附降解后，从出水口15排出。
同时，洁净空气从进风口19，经进气风机8送入第三级微波无极紫外灯石英套管26内，经微波无极紫外光辐照后，从臭氧氧气连通管7进入第二级微波无极紫外灯石英套管26内，再经微波无极紫外光辐照后，进入第一级微波无极紫外灯石英套管26内，第三次经微波无极紫外光辐照后，进一步提高臭氧浓度，最后，经臭氧氧气连通管7分布到缠绕在18个铂丝阴极上的硅橡胶曝气软管28曝入波光催化电池反应器1内，参与电极反应，臭氧光催化氧化反应，以及后续的生物降解反应；污泥定期从排污阀16，排泥阀17和排污阀18排出至污泥干化池。
18对电池发电经DC/DC变换器，DC/AC变换器，蓄电池用于生产设备或污水处理设备用电。
处理后染色废水COD<60mg/L，色度小于20倍，达到废水综合排放标准I级A排放标准，成本比常规工艺技术降低35％左右。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种工业废水处理工艺，其特征在于，包括波光催化电池反应器，絮体过滤器和活性炭生物滤池；
所述波光催化电池反应器由三组以水冷微波无极紫外灯为核心的灯笼状废水燃料电池堆串联而成；所述水冷微波无极紫外灯由微波磁控管、水冷却系统、波导管、石英发光体、微波无极紫外灯石英套管和不锈钢丝网圆管构成；
所述灯笼状废水燃料电池堆设置有金属阳极和波光催化氧化阴极；所述金属阳极以金属铂丝网装载金属铁屑构成；所述波光催化氧化阴极由包缠在金属铂丝上的硅橡胶曝气软管曝出的臭氧和氧气、微波无极紫外灯石英套管和阴极集流金属铂丝组成；
所述灯笼状废水燃料电池堆内设置有波光臭氧发生装置，波光臭氧发生装置是由进气风机、微波无极紫外灯级间内气体连通管、微波无极紫外灯和硅橡胶曝气管组成；
所述絮体过滤器由过滤芯管、过滤芯管转动电机、排污阀和外壳组成；所述过滤芯管由转动轴、不锈钢丝网和加厚丙纶毛圈织物组成；
所述活性炭生物滤池由活性炭滤层、滤池池体、布水管、排污阀和出水口组成。
2.根据权利要求1所述的一种工业废水处理工艺，其特征在于，所述石英发光体由石英管内充入气体通过控制不同压力产生的波光波长为180nm～260nm之间。
3.根据权利要求1所述的一种工业废水处理工艺，其特征在于，所述石英发光体安装在不锈钢丝网圆管内，以配备水冷却系统的微波磁控管为微波源，以波导管连接微波磁控管与不锈钢丝网圆管，导入微波在不锈钢丝网圆管内形成微波场。
4.根据权利要求1所述的一种工业废水处理工艺，其特征在于，所述灯笼状废水燃料电池堆由六对金属半燃料电池构成，以微波无极紫外灯为中心并且形成灯笼状。
5.根据权利要求1所述的一种工业废水处理工艺，其特征在于，所述微波无极紫外灯石英套管表面上涂覆的纳米TiO2/SnO2材料。
6.根据权利要求1所述的一种工业废水处理工艺，其特征在于，所述灯笼状废水燃料电池堆以碱性有机废水为电解液。
7.根据权利要求1所述的一种工业废水处理工艺，其特征在于，所述微波无极紫外灯石英套管设置有三组。
8.根据权利要求1所述的一种工业废水处理工艺，其特征在于，所述不锈钢丝网围绕转动轴形成滚筒状，加厚丙纶毛圈织物覆盖并固定在不锈钢丝网外。
9.根据权利要求1-8任一所述的工业废水处理工艺在纺织厂染色废水中的应用。
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