CN109231625A - 一种有机废水的高温氧化处理方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机废水的高温氧化处理方法和处理设备，处理方法包括a）调质处理，向有机废水加入调酸剂，将有机废水的pH调节到6.0以下，加入氧化剂；b）预热处理，将调酸后的有机废水进行预热处理；c）高温氧化处理，将预热处理后的有机废水加热至120℃以上，高温氧化处理一段时间；d）检测，检测步骤c）的有机废水中COD浓度，完成处理过程。处理设备包括换热器和反应器，低温有机废水经过换热器的管路一流入反应器，反应器对有机废水进行高温氧化处理，处理后的高温水经换热器的管路二排出。本发明可以把废水中的有机物部分降解成二氧化碳和水，部分降解成短链的有机物，进一步提高废水的可生化性，在处理废水时不产生二次污染，节能、可靠。

Description

一种有机废水的高温氧化处理方法及设备

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其是应用于处理有机废水的高温氧化处理方法与设备。

背景技术

化学氧化法可以在较短时间内将有机污染物降解，目前研究比较成熟的处理方法有以下几种：臭氧氧化法、光化学氧化法、湿式空气氧化法、芬顿氧化法。

臭氧氧化法主要是通过活泼的羟基自由基与有机物反应，使发色集团中的不饱和键断裂，达到脱色和降解有机物的目的。缺点是臭氧产生费用较高，利用率低，COD去除率较低。

光化学氧化法由于其反应条件温和（常温常压）、氧化能力强和速度快等优点，但实际应用面临的问题是运行费用高、处理量小。

湿式空气氧化技术是从本世纪50年代发展起来的一种适合处理高浓度、有毒、有害、生物难降解废水的高级氧化技术。它是在125℃~320℃和高压（0.5Mpa~20Mpa）下，以富氧气体或氧气为氧化剂，利用催化剂加快水中有机物与氧化剂间的反应，使废水中有机污染物及含N,S等有机物催化氧化成二氧化碳、水及氮气等物质。需要高温、高压设备与配套设施，催化剂损耗大，易发生中毒等现象而失活，并且该反应属于放热反应，反应过程中pH也会发生剧烈变化，所以需要耐高温、高压和耐腐蚀的设备，并且对操作管理技术要求也很高。湿式氧化法在日、美等发达国家已成功应用于焦化废水、农药废水、活性污泥废水等高浓度有机废水处理，国内基本上没有工程化的案例。

芬顿氧化法是使用过氧化氢为氧化剂在常温常压下降解废水， Fe2+与过氧化氢合称为芬顿试剂。H2O2与Fe2+反应产生强氧化性的羟基自由基，氧化分解有机物。缺点是产生大量的铁泥，增加固废处置成本。

由以上的处理方法可以看出，前三种处理方法均存在费用高、工程化难度大的问题，芬顿氧化法虽然条件温和、成本低，但存在二次污染的风险。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种与处理设备配套的有机废水处理方法。

本发明的另一个目的是提供一种不产生二次污染的有机废水处理设备，在较低能耗下就能对有机废水进行处理。

为实现上述第一个目的，本发明所采用的技术方案是：

一种有机废水的高温氧化处理方法，包括以下步骤，

a）调质处理，向有机废水加入调酸剂，将有机废水的pH调节到6.0以下，加入氧化剂；

b）预热处理，将调酸后的有机废水进行预热处理；

c）高温氧化处理，将预热处理后的有机废水加热至120℃以上，高温氧化处理一段时间；

d）检测，检测步骤c）的有机废水中COD浓度，完成处理过程。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤a）中的调酸剂为一元酸、二元酸、三元酸的任何一种或多种组合。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤a）中的氧化剂为过氧化氢、过氧乙酸、过氧化钙、过氧化镁、过氧化锌中的任一种或多种相组合。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述调质处理后有机废水的pH为2.0~4.0。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述高温氧化处理的温度为150~250℃。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述高温氧化处理的反应时间为5~60min。

为实现上述第二个目的，本发明所采用的技术方案是：

一种有机废水的高温氧化处理设备，所述处理设备包括由管路依次相连接的换热器和反应器，所述低温有机废水经过换热器的管路一流入反应器，所述反应器对有机废水进行高温氧化处理，处理后的高温水经换热器的管路二排出，所述反应器上具有加热装置，所述加热装置通过电加热、导热油加热、蒸汽加热的一种或多种相组合对反应器内的有机废水进行加热。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述处理设备还包括用于对有机废水进行调质处理的调节罐。调质处理后的有机废水由进料泵输送至后续处理设备。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述处理设备还包括位于换热器和反应器之间的、用于对预热后的有机废水进行加热的喷射式蒸汽加热器。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述换热器采用板式换热器、螺旋板式换热器、管式换热器其中的一种或若干个换热器串联、并联组成。

本发明公开的高温氧化处理设备，在处理废水时不产生二次污染，节能、可靠。本发明充分考虑了对热量的综合利用，在换热器内用调质后的低温有机废水对高温氧化处理后的热水进行冷却，同时低温有机废水通过热交换，回收了热水的大部分热量而被预热，预热后的有机废水加热到一定温度后进入反应器进行高温氧化处理。

本发明是在芬顿氧化法的基础上进行的一种全新发明，既对高COD的废水有效果，也对低浓度废水有效果。与常用的芬顿法相比，在降低同样浓度的有机物时，不产生二次污染。并且可以提高废水的可生化性。本发明的反应温度不太高，反应时压力不超过1Mpa，反应过程中pH变化幅度小。

附图说明

图1是本发明处理设备的一种流程示意图；

图2是本发明中反应器的第一种加热方式示意图；

图3是本发明中反应器的第二种加热方式示意图；

图4是本发明处理设备的另一种流程示意图；

其中，1、调节罐，2、进料泵，3、换热器，301、管路一，302、管路二，4、反应器，5、喷射式蒸汽加热器，6、蒸汽入口，7、排水口，8、排污口。

具体实施方式

常用设以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

下面结合附图对本发明的处理设备做进一步详细说明。

结合图1所示的本发明处理设备的一种流程示意图，本发明公开的用于处理有机废水的高温氧化处理设备，主要包括换热器3、反应器4，这两个设备由管路依次相连接，构成处理设备的主体。低温有机废水经过换热器3的管路一301流入反应器4，反应器4对有机废水进行高温氧化处理，处理后的高温水经换热器3的管路二302排出。

换热器3主要是实现低温有机废水与处理后的高温水之间进行热交换，换热器3采用板式换热器、螺旋板式换热器、管式换热器其中的一种，为了进一步提高换热效率，可采用若干个换热器串联或并联组成换热器组。

反应器4为具有加料功能、加热功能和搅拌功能的密封罐体，因有机废水为酸性，因此反应器4选择耐酸性较好的材质制造，同时，反应器4还需要有较好的密封性能和抗压性能。反应器4的形式包括管式反应器、罐式反应器、釜式反应器、塔式反应器。

如图2所示，反应器4上具有加热装置，加热装置为设置在反应器4内的盘管，在盘管内可通过电热丝加热，也可通过导热油或蒸汽等加热介质对反应器4内的有机废水进行加热，盘管的数量为单组或多组，可根据实际需要对加热方式进行具体选择。

如图3所示，反应器4上具有加热装置，加热装置为设置在反应器4上的加热层，在加热层内可通过电热丝加热，也可通过导热油或蒸汽等加热介质对反应器4内的有机废水进行加热，可根据实际需要对加热方式进行具体选择。

图2所示的盘管加热方式和图3所示的加热层加热方式之间也可组合加热。在图1所示的处理设备中能对有机污水进行间歇式处理。

结合图4所示本发明处理设备的另一种流程示意图，本发明公开的用于处理有机废水的高温氧化处理设备还可对有机污水进行连续性处理。处理设备还包括调节罐1、进料泵2，调节罐1、进料泵2、换热器3、反应器4这四个设备由管路依次相连接，构成处理设备的主体。调节罐1用于对有机废水进行调质处理，进料泵2为有机废水在处理设备中循环的动力源。本发明的调节罐1为具有加料功能和搅拌功能的罐体，但不限于调节罐的各类容器。因此调节罐1选择耐酸性较好的材质制造。

本发明处理设备的废水按照以下路线流动：有机废水进入调节罐1后，在调节罐1内向有机废水中加入调酸剂、氧化剂，进行调质处理，调质后的有机废水由进料泵2提供动力，由调节罐1内流出，流经换热器3的管路一301进入反应器4，在反应器4内向有机废水中加入，进行高温氧化处理，处理后的高温水经换热器3的管路二302排出处理设备，排水口7用于排出处理后的水。

本发明的处理设备优选蒸汽作为加热介质。还包括对预热后的有机废水进行加热的喷射式蒸汽加热器5，喷射式蒸汽加热器5位于换热器3和反应器4之间，通过文丘里式的喷射加热方式，最终反应器4内的温度为维持在120~250℃范围内，实现对有机废水的高温氧化处理。

本发明处理设备的加热蒸汽按照以下线路流动：蒸汽由蒸汽入口6进入蒸汽管路后，分为两路，其中一路进入喷射式蒸汽加热器5中，在喷射式蒸汽加热器5中与预热后的有机废水混合，对有机废水进行加热，另一路进入反应器4内的盘管式蒸汽加热器或加热层，进一步对反应器内的有机废水进行加热，盘管式蒸汽加热器或加热层内的蒸汽与反应器4的排液口与处理后的废水一同进入换热器3的管路二，实现对蒸汽热效能的最大化利用。

本发明处理设备还设置用于保证处理设备安全性的副管路，在调节罐1、进料泵2、换热器3、反应器4之间的管路上均设置与排污口8相连接的副管路，处理后的废水如果未达标，可以进入下一个废水处理单元，排污口8流出的未达标污水再次进入调节罐1。

下面结合具体实施方式对本发明的处理方法做进一步详细说明。

本发明的一种有机废水的高温氧化处理方法，包括步骤：a）调质处理，向有机废水加入调酸剂，将有机废水的pH调节到6.0以下，加入氧化剂；b）预热处理，将调酸后的有机废水进行预热处理；c）高温氧化处理，将预热处理后的有机废水加热至120℃以上，高温氧化处理一段时间；d）检测，检测步骤c）的有机废水中COD浓度，完成处理过程。其中，步骤a）中的调酸剂为一元酸、二元酸、三元酸的任何一种或多种组合，优选硫酸、盐酸、硝酸、草酸、磷酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、丙酸、氢氟酸中的任一种或多种相组合；氧化剂为过氧化氢、过氧乙酸、过氧化钙、过氧化镁、过氧化锌中的任一种或多种相组合。

本发明的处理方法是在芬顿氧化法的基础上进行的改进，主要目的是降低有机废水中的COD含量，既对高COD的废水有效果，也对低COD的废水有效果，通过加氧化剂处理废水中的有机物，把废水中的有机物部分降解成二氧化碳和水，部分降解成短链的有机物进一步提高废水的可生化性。不产生二次污染，反应过程中放热少，操作容易实现自动化。

实施例1

本实施例是针对某化工厂二沉池出水进行处理，初始COD为552mg/L。

废水进入调节罐1，加入浓度30%的硫酸进行调质处理，使调节罐1内废水的pH为5.0以下，以1.5L/min的流量向调节罐1内加入30%的过氧化氢，由进料泵2以500L/min的流量将有机废水泵送至换热器3进行预热处理，预热后的有机废水温度为110℃以上，再由喷射式蒸汽加热器5对预热后的有机废水加热至150℃以上，调节反应器4上加热装置的加热效率，使反应器4内的温度维持在150℃以上，在排水口7检测水中COD浓度为68mg/L，符合排放要求。

对比例1

取该废水1L，先使用30%的硫酸调pH到2.5-3.5,加入硫酸亚铁15g和30%的过氧化氢3mL，搅拌均匀后放置2小时。再使用20%的氢氧化钠调pH到8.0以上。放置半小时后取上清液检测COD为121mg/L。

实施例2

本实施例是针对某抗生素厂调节池的废水进行处理，初始COD为1875mg/L。

废水进入调节罐1，加入浓度30%的盐酸进行调质处理，使调节罐1内废水的pH为5.0以下，以3.0L/min的流量向反应器4内加入30%的过氧化氢，由进料泵2以500L/min的流量将有机废水泵送至换热器3进行预热处理，预热后的有机废水温度为105℃以上，再由喷射式蒸汽加热器5对预热后的有机废水加热至140℃以上，调节反应器4上加热装置的加热效率，使反应器4内的温度维持在170℃以上，在排水口7检测水中COD浓度为586mg/L，COD去除率68.7%，大大减轻了该废水后续生化处理的负荷。

实施例3

本实施例是针对某厂MBR出水进行处理，初始COD为136mg/L。

废水进入调节罐1，加入浓度30%的硝酸进行调质处理，使调节罐1内废水的pH为5.0以下，以1L/min的流量向反应器4内加入30%的过氧化氢，由进料泵2以500L/min的流量将有机废水泵送至换热器3进行预热处理，预热后的有机废水温度为110℃以上，再由喷射式蒸汽加热器5对预热后的有机废水加热至150℃以上，调节反应器4上加热装置的加热效率，使反应器4内的温度维持在180℃以上，在排水口7检测水中COD浓度为45mg/L，符合排放要求。

实施例4

本实施例是针对某食品厂高浓废水进行处理，初始COD为89438mg/L。

废水进入调节罐1，加入浓度30%的硫酸进行调质处理，使调节罐1内废水的pH为5.0以下，以50L/min的流量向反应器4内加入30%的过氧化氢，由进料泵2以500L/min的流量将有机废水泵送至换热器3进行预热处理，预热后的有机废水温度为110℃以上，再由喷射式蒸汽加热器5对预热后的有机废水加热至150℃以上，调节反应器4上加热装置的加热效率，使反应器4内的温度维持在180℃以上，在排水口7检测水中COD浓度为74438mg/L，B/C由0.1提高到0.4,大大提高了该股废水的可生化性。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机废水的高温氧化处理方法，其特征在于：包括以下步骤，

a）调质处理，向有机废水加入调酸剂，将有机废水的pH调节到6.0以下，加入氧化剂；

b）预热处理，将调酸后的有机废水进行预热处理；

c）高温氧化处理，将预热处理后的有机废水加热至120℃以上，高温氧化处理一段时间；

d）检测，检测步骤c）的有机废水中COD浓度，完成处理过程。

2.根据权利要求1所述的一种有机废水的高温氧化处理方法，其特征在于：所述步骤a）中的调酸剂为一元酸、二元酸、三元酸的任何一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的一种有机废水的高温氧化处理方法，其特征在于：所述步骤a）中的氧化剂为过氧化氢、过氧乙酸、过氧化钙、过氧化镁、过氧化锌中的任一种或多种相组合。

4.根据权利要求1~3任一项所述的一种有机废水的高温氧化处理方法，其特征在于：所述调质处理后有机废水的pH为2.0~4.0。

5.根据权利要求4所述的一种有机废水的高温氧化处理方法，其特征在于：所述高温氧化处理的温度为150~250℃。

6.根据权利要求5所述的一种有机废水的高温氧化处理方法，其特征在于：所述高温氧化处理的反应时间为5~60min。

7.一种有机废水的高温氧化处理设备，其特征在于：所述处理设备包括由管路依次相连接的换热器和反应器，所述低温有机废水经过换热器的管路一流入反应器，所述反应器对有机废水进行高温氧化处理，处理后的高温水经换热器的管路二排出，所述反应器上具有加热装置，所述加热装置通过电加热、导热油加热、蒸汽加热的一种或多种相组合对反应器内的有机废水进行加热。

8.根据权利要求7所述的一种有机废水的高温氧化处理设备，其特征在于：所述处理设备还包括用于对有机废水进行调质处理的调节罐，调质处理后的有机废水由进料泵输送至后续处理设备。

9.根据权利要求6~8任一项所述的一种有机废水的高温氧化处理设备，其特征在于：所述处理设备还包括位于换热器和反应器之间的、用于对预热后的有机废水进行加热的喷射式蒸汽加热器。

10.根据权利要求9所述的一种有机废水的高温氧化处理设备，其特征在于：所述换热器采用板式换热器、螺旋板式换热器、管式换热器其中的一种或若干个换热器串联、并联组成。