CN109052552A - 一种用于核电工业洗衣废水的uv/o3系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核工业低放射性或无放射性洗衣废水处理领域，具体涉及一种用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统及方法。本发明提供的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统包括废水收集池、超声波雾化器、臭氧发生器、紫外光催化系统、增压系统、水汽凝结及臭氧再吸收系统、臭氧尾气破坏器、U型管及清水排放系统，在处理过程中不会产生任何固体废弃物，主要是通过超声波雾化、紫外光催化及臭氧氧化技术相结合实现的，同时本发明还实现了UV/O3技术在废水处理中的工业规模化应用。
Description
技术领域
本发明属于核工业低放射性或无放射性洗衣废水处理领域，具体涉及一种用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统及方法。
背景技术
洗衣废水，是指人类生活、生产过程中洗衣服产生的废水。洗衣过程中排放的废水中含有大量的污染物，通常含有表面活性剂、三聚磷酸钠、羧甲基纤维素、油污、尘土颗粒以及各种微生物等。其中的表面活性剂具有致癌性，在水中既可以使水中动、植物中毒死亡。洗衣时的洗涤、清洗和甩干三个过程产生的废水综合起来，其COD(chemical oxygendemand：COD，化学需氧量)值大体上在200～400mg/L，一般偏碱性。核工业，尤其是核电工业产生的废水通常可以分成两类：一类是有较强放射性的废水；一类是低放射性或无放射性的废水。核电工业中，在作业过程结束后的换班过程中必须要对所穿工作服、所戴手套等进行清洗。清洗过程中，会产生一定量的无放射性洗衣废水。原则上来说，核电工业洗衣废水除了SS(Suspended Solids：SS，固体悬浮物)比一般洗衣废水相对较低外，其它有机污染物与普通洗衣废水基本上是相同的。因此，核电工业洗衣废水经过处理，只要达到相应的排放标准，一般是允许直接排入城市污水管网的。
臭氧氧化法是一种处理废水的高级氧化法，其原理是利用臭氧的强氧化性对废水中的各种污染物进行氧化处理。目前，这种方法在印染等行业中已经得到了一定程度的应用。传统的臭氧氧化法在饮用水净化等领域也得到了广泛的应用，该方法的主要优点是无残留，能够快速、高效的将水中的微生物以及病毒等杀死或者令其失活。臭氧催化氧化法是一种利用催化剂催化臭氧氧化的改进臭氧催化氧化法，催化剂的引入可以提高臭氧的氧化能力及效率。臭氧催化氧化法分异相和均相催化氧化两种，其中异相催化氧化法是使用不溶性载体吸附具有催化活性的物质进行催化氧化的方法，主要优点是不会在废水中添加除臭氧外的可溶性物质，因而也就不会有催化剂的流失问题以及需要对经过臭氧催化氧化处理后的废水进行后续处理并产生一定的固废的问题。UV/O3氧化，是一种利用UV(ultraviolet：紫外线)的催化作用，提高臭氧氧化能力及提高臭氧利用率的高级氧化法。UV/O3氧化除了具有一般臭氧氧化法的优点外，还有如下优点：1、UV不会在所处理的废水中残留；2、UV的引入，可以提高臭氧的氧化能力，这一点尤其重要；3、UV可以在废水或者空气中直接产生臭氧，因而可以直接或者间接提高臭氧利用率；4、UV也可以对一部分有机物产生光解作用或者直接杀死微生物等。
中国专利CN207659166U公开了一种污水臭氧氧化装置，该氧化装置对于污水中含有的金属离子、酚及氰等具有良好的处理效果，但是该系统主要是针对常见的工业废水而言，而且需经过三次氧化过程，耗时长，氧化过程中易形成新的有机污染物。
目前，处理洗衣废水主要可以使用的方法有化学或者电絮凝法、生物接触氧化法甚至蒸发法、树脂吸附等以及这些方法的组合。而其它研究也证明，诸如UV/Fenton法或者与臭氧催化氧化相关的方法也可以用于处理洗衣废水。但是，由于核电工业产生的固废处理成本极其高昂，成本达到每吨约30万元，所以，从成本上考虑，凡是在处理洗衣废水过程中会产生的固废的方法，均不在核电工业处理洗衣废水时的考虑范围之内。基于上述原因，能够经济、高效处理核电工业洗衣废水，对其有机污染物进行降解，进而达到《污水综合排放标准(GB8978-1996)》表4的一级排放标准，是一个难以解决的工业难题。
发明内容
针对上述存在的缺点，本发明提供了一种用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统及方法。本发明提供的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统，利用紫外光作催化剂，提高了臭氧的氧化能力，而且在处理过程中不会产生多余的有机污染物，操作方法简单，大大节约了污水处理时间。
本发明所采用的技术方案为：
一种用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统，其包括：废水收集池、超声波雾化器、臭氧发生器、紫外光催化系统、增压系统、水汽凝结及臭氧再吸收系统、臭氧尾气破坏器、U型管及清水排放系统；
所述废水收集池的出口与所述超声波雾化器的进水口相连接，废水从所述废水收集池送入所述超声波雾化器；
所述超声波雾化器用于将所述废水进行雾化处理，形成气雾，所述气雾与所述臭氧发生器输出的O3混合后输送入所述紫外光催化系统，在紫外线催化作用下进行臭氧氧化处理；
经臭氧氧化处理后的气雾通过所述增压系统增压后进入所述水汽凝结及臭氧再吸收系统进行液化处理，经液化处理后的废水通过U型管进入所述清水排放系统排放，经液化处理后剩余的水雾和臭氧送入所述臭氧尾气破坏器进行处理后排放。
优选地，所述增压系统连接于水汽凝结及臭氧再吸收系统的进水口与紫外光催化系统的出气口之间，可以根据实际情况进行加热。
优选地，所述U型管设置在所述水汽凝结及臭氧再吸收系统的出气口，所述U型管用于防止水汽凝结及臭氧再吸收系统中的气体进入所述清水排放系统。
优选地，所述水汽凝结及臭氧再吸收系统由至少一个细长的容器组成；所述容器在内部设置有至少一个网板，所述网板在所述容器中放置的方向与气流上升的方向为非平行；所述网板由耐臭氧腐蚀的材料组成；所述耐臭氧腐蚀的材料为金属、合金、无机陶瓷材料、玻璃或耐臭氧腐蚀的有机高分子材料；所述水汽凝结及臭氧再吸收系统的进气口位于所述容器的底部；所述水汽凝结及臭氧再吸收系统的出气口位于容器的上部；所述水汽凝结及臭氧再吸收系统的出水口比所述水汽凝结及臭氧再吸收系统进气口高；所述水汽凝结及臭氧再吸收系统的出气口比所述水汽凝结及臭氧再吸收系统的出水口高。
另外，本发明还提供使用所述的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统对核电工业洗衣废水进行处理的方法，具体步骤如下：
a.废水收集：利用废水收集池收集核电工业的洗衣废水，测试分析收集到的核电工业洗衣废水的理化指标；
b.超声波雾化：将步骤a收集到的洗衣废水送入超声波雾化器进行雾化，经过雾化后，形成气雾，与臭氧发生器输出的O3混合，得气雾与O3的混合物；
c. UV/O3处理：将步骤b获得的混合物送入紫外线催化系统中，在紫外线催化系统的作用下进行臭氧氧化处理，得经处理后的气雾；
d.气雾收集及臭氧尾气净化：将步骤c获得的处理后的气雾，由增压系统送入水汽凝结及臭氧再吸收系统进行液化处理，得经处理后的废水，而经液化处理后剩余的气体送入臭氧尾气破化器进行处理，以免臭氧对人体及环境造成危害；
e.达标排放：经步骤d获得的处理后的废水，经U型管送入清水排放系统，检测各项污染物指标后，可以直接达标排放。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
(1)通过大量的实验研究证明，臭氧在无催化剂的情况下，很难将洗衣废水中的有机污染物直接氧化降解，即使在有催化剂的情况下，也存在降解速度缓慢、效率极低等缺点，而本发明提供的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统，使用紫外光催化下的臭氧氧化技术，可以高效率的快速降解洗衣废水中的有机污染物，因而可以直接达标排放；
(2)本发明提供的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统，使用的超声波雾化+紫外光催化臭氧化技术，在废水处理过程中没有添加除臭氧之外的任何物质，处理过程中也不涉及环保水处理行业中常规的絮凝沉淀等技术，因而在实现洗衣废水处理后直接达标排放的前提下，并不会从水中产生任何固废；
(3)本发明与现有的核电洗衣废水处理方面的专利或者技术相比，优点是：
1)目前所见到的大部分核电洗衣废水处理技术及专利均是常规的生化、芬顿氧化、离子交换树脂吸附、反渗透或者蒸发等单一技术或者相关技术的组合，这些处理过程均不可避免的从废水中产生固废，本发明提供的使用所述的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统对核电工业洗衣废水进行处理的方法，不涉及从废水中产生固废的方法或者过程；
2)本发明可以实现全过程的自动化，不需要在处理过程中有任何参数的调整，也不需要大部分核电洗衣废水处理技术中需要使用的pH值调节等，生化、芬顿氧化等方法必须进行pH值的调节，而且均会有固废产生；离子交换树脂吸附、反渗透会有高浓度的含盐废水出现，而且这些废水最终还需要处理；树脂吸附技术存在树脂由于寿命终了而报废进而导致的大量废弃树脂的缺点，还存在树脂再生过程中产生的废水，需要进行再处理，树脂吸附的过程实际上并没有降解任何污染物，仅仅是污染物的转移，转移后还是需要处理；蒸发过程既会产生固废，也有蒸发器的操作难度较大等缺点；
3)本发明提供的使用所述的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统对核电工业洗衣废水进行处理的方法，可以直接实现废水处理后的达标排放，而且不从废水中产生任何固废，而且由于在处理核电工业洗衣废水的过程中仅仅消耗空气和电，因而运营成本相对低廉；
4)本发明提供的使用所述的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统对核电工业洗衣废水进行处理的方法，可以实现紫外光催化臭氧氧化技术在环保水处理工程中的应用，传统的紫外光催化臭氧氧化技术由于是在水中直接插入紫外线灯的方法，设备投资成本极高，因而只能停留在实验室里，并无实际的工程应用价值，本方法使用的超声波雾化+紫外光催化相结合的方法，实现了在有机气体污染治理过程中常用的紫外光催化设备在水处理过程中的应用。
附图说明
图1为本发明的框架示意图。
具体实施方式
为了更清楚的表达本发明的技术方案，下面结合具体实施案例作进一步说明，但不能用于限制本发明，此仅是本发明的部分实施例而已。
一种用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统，其包括：废水收集池、超声波雾化器、臭氧发生器、紫外光催化系统、增压系统、水汽凝结及臭氧再吸收系统、臭氧尾气破坏器、U型管及清水排放系统；
所述废水收集池的出口与所述超声波雾化器的进水口相连接，废水从所述废水收集池送入所述超声波雾化器；
所述超声波雾化器用于将所述废水进行雾化处理，形成气雾，所述气雾与所述臭氧发生器输出的O3混合后输送入所述紫外光催化系统，在紫外线催化作用下进行臭氧氧化处理；
经臭氧氧化处理后的气雾通过所述增压系统增压后进入所述水汽凝结及臭氧再吸收系统进行液化处理，经液化处理后的废水通过U型管进入所述清水排放系统排放，经液化处理后剩余的水雾和臭氧送入所述臭氧尾气破坏器进行处理后排放。
实施例1 广西某核电站洗衣废水处理方法
广西某核电站每天产生洗衣废水大约20t，废水收集池的容量是7t。超声波雾化器的处理能力是1.5t/h，臭氧发生器的产量是300g/L。
(1)废水收集
废水收集池收集足够洗衣废水后，分析测定其COD值、SS值及pH值等参数(该核电站使用无磷洗衣粉，故不需要测定与磷有关的污染物指标)。
废水收集池收集足够洗衣废水后，将其排放至超声波雾化器。
(2)超声波雾化
超声波雾化器收集足够废水后，开启超声波雾化器电源；超声波雾化器收集足够废水后，开启臭氧发生器电源，超声波雾化器收集足够废水后，开启增压系统电源。
(3)紫外光催化氧化
增压系统电源开启后，开启紫外光催化系统的电源。
(4)气雾收集及臭氧尾气净化
所述增压系统开启后，超声波雾化器中产生的水雾及臭氧在管道中混合后，由增压系统吸入紫外光催化系统中进行催化氧化，经过氧化后的水雾及剩余的臭氧在增压系统的驱动下进入水汽凝结及臭氧再吸收系统，在这个系统中，水雾变成了水，而剩余臭氧和水分离后进入臭氧尾气破坏器。
(5)达标排放
水汽凝结及臭氧再吸收系统中收集的废水连续溢流进入清水排放系统中，清水排放系统中的废水，经过上述处理，检测分析各项污染物指标，具体结果见表1：
表1 废水处理前后各项污染物指标
| 污染物种类及含量 | 原水 | 处理后 | 排放限值 |
| <sup>1</sup>COD(mg/L) | 215.8 | 22.1 | 100 |
| <sup>2</sup>阴离子表面活性剂(LSA)(mg/L) | 12.1 | 0.2 | 5.0 |
| <sup>3</sup>pH | 9.42 | 7.10 | 6～9 |
| <sup>4</sup>SS(mg/L) | 30 | 5 | 70 |
注：1.水质化学需氧量测定方法-快速消解分光光度法(HJ/T399-2007)；
2.水质阴离子表面活性剂的测定-亚甲蓝分光光度法(GB7494-87)；
3.化学试剂pH值测定通则-玻璃电极法(GB/T9724-2007)；
4.水质悬浮物的测定-重量法(GB/T11901-1989)。
清水排放系统中经过处理的废水各项参数，经过处理后均已经满足表4《污水综合排放标准(GB8978-1996)》的一级排放标准所要求的各项污染物排放限值要求，可以直接排放。
实施例2 某核电站洗衣废水处理方法
某核电站每天产生洗衣废水30t，废水收集池的容量是12t。超声波雾化器的处理能力是2.5t/h，臭氧发生器的产量是500g/L。
收集池收集足够洗衣废水后，分析测定其COD值、SS值及pH值等参数(该核电站使用无磷洗衣粉，故不需要测定与磷有关的污染物指标)。
废水收集池收集足够洗衣废水后，分析测定其COD值、SS值及pH值等参数(该核电站使用无磷洗衣粉，故不需要测定与磷有关的污染物指标)。
废水收集池收集足够洗衣废水后，将其排放至超声波雾化器。
(2)超声波雾化
超声波雾化器收集足够废水后，开启超声波雾化器电源；超声波雾化器收集足够废水后，开启臭氧发生器电源，超声波雾化器收集足够废水后，开启增压系统电源。
(3)紫外光催化氧化
增压系统电源开启后，开启紫外光催化系统的电源。
(4)气雾收集及臭氧尾气净化
所述增压系统开启后，超声波雾化器中产生的水雾及臭氧在管道中混合后，由增压系统吸入紫外光催化系统中进行催化氧化，经过氧化后的水雾及剩余的臭氧在增压系统的驱动下进入水汽凝结及臭氧再吸收系统，在这个系统中，水雾变成了水，而剩余臭氧和水分离后进入臭氧尾气破坏器。
(5)达标排放
水汽凝结及臭氧再吸收系统中收集的废水连续溢流进入清水排放系统中，清水排放系统中的废水，经过上述处理，检测分析各项污染物指标，具体结果见表2：
表2 废水处理前后各项污染物指标
| 污染物种类及含量 | 原水 | 处理后 | 排放限值 |
| <sup>1</sup>COD(mg/L) | 196.4 | 11.0 | 100 |
| <sup>2</sup>阴离子表面活性剂(LSA)(mg/L) | 13.1 | 0.1 | 5.0 |
| <sup>3</sup>pH | 10.12 | 7.85 | 6～9 |
| <sup>4</sup>SS(mg/L) | 15 | 5 | 70 |
注：1.水质化学需氧量测定方法-快速消解分光光度法(HJ/T399-2007)；
2.水质阴离子表面活性剂的测定-亚甲蓝分光光度法(GB7494-87)；
3.化学试剂pH值测定通则-玻璃电极法(GB/T9724-2007)；
4.水质悬浮物的测定-重量法(GB/T11901-1989)。
清水排放系统中经过处理的废水各项参数，经过处理后均已经满足《污水综合排放标准(GB8978-1996)》表4的一级排放标准所要求的各项污染物排放限值要求，可以直接排放。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明做了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1.一种用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统，其特征在于，包括：废水收集池、超声波雾化器、臭氧发生器、紫外光催化系统、增压系统、水汽凝结及臭氧再吸收系统、臭氧尾气破坏器、U型管及清水排放系统；
所述废水收集池的出口与所述超声波雾化器的进水口相连接，废水从所述废水收集池送入所述超声波雾化器；
所述超声波雾化器用于将所述废水进行雾化处理，形成气雾，所述气雾与所述臭氧发生器输出的O3混合后输送入所述紫外光催化系统，在紫外线催化作用下进行臭氧氧化处理；
经臭氧氧化处理后的气雾通过所述增压系统增压后进入所述水汽凝结及臭氧再吸收系统进行液化处理，经液化处理后的废水通过U型管进入所述清水排放系统排放，经液化处理后剩余的水雾和臭氧送入所述臭氧尾气破坏器进行处理后排放。
2.如权利要求1所述的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统，其特征在于，所述增压系统连接于水汽凝结及臭氧再吸收系统的进水口与紫外光催化系统的出气口之间，可以根据实际情况进行加热。
3.如权利要求1所述的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统，其特征在于，所述U型管设置在水汽凝结及臭氧再吸收系统的出气口，所述U型管用于防止水汽凝结及臭氧再吸收系统中的气体进入所述清水排放系统。
4.如权利要求1所述的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统，其特征在于，所述水汽凝结及臭氧再吸收系统由至少一个细长的容器组成，所述容器内部设置有至少一个网板，所述网板在所述容器中放置的方向与气流上升的方向为非平行。
5.如权利要求4所述的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统，其特征在于，所述网板由耐臭氧腐蚀的材料组成，所述耐臭氧腐蚀的材料为金属、合金、无机陶瓷材料、玻璃或耐臭氧腐蚀的有机高分子材料。
6.如权利要求4所述的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统，其特征在于，所述水汽凝结及臭氧再吸收系统的进气口位于所述容器的底部；所述水汽凝结及臭氧再吸收系统的出气口位于所述容器的上部；所述水汽凝结及臭氧再吸收系统的出水口比所述水汽凝结及臭氧再吸收系统进气口高；所述水汽凝结及臭氧再吸收系统的出气口比所述水汽凝结及臭氧再吸收系统的出水口高。
7.一种使用如权利要求1～6任一项所述的用于核电工业洗衣废水的UV/O3系统对核电工业洗衣废水进行处理的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
a.废水收集：利用废水收集池收集核电工业的洗衣废水，测试分析收集到的核电工业洗衣废水的理化指标；
b.超声波雾化：将步骤a收集到的洗衣废水送入超声波雾化器进行雾化，经过雾化后，形成气雾，与臭氧发生器输出的O3混合，得气雾与O3的混合物；
c.UV/O3处理：将步骤b获得的混合物送入紫外线催化系统中，在紫外线催化系统的作用下进行臭氧氧化处理，得经处理后的气雾；
d.气雾收集及臭氧尾气净化：将步骤c获得的处理后的气雾，由增压系统送入水汽凝结及臭氧再吸收系统进行液化处理，得经处理后的废水，而经液化处理后剩余的气体送入臭氧尾气破化器进行处理，以免臭氧对人体及环境造成危害；
e.达标排放：经步骤d获得的处理后的废水，经U型管送入清水排放系统，检测各项污染物指标后，可以直接达标排放。
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