CN111533319B

CN111533319B - 一种臭氧氧化法处理脱硫废水中cod的装置及方法

Info

Publication number: CN111533319B
Application number: CN202010431938.4A
Authority: CN
Inventors: 薛同来; 王宿仲; 李超; 孙德辉; 史运涛; 董哲; 李月恒; 翟维枫
Original assignee: North China University of Technology
Current assignee: North China University of Technology
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2020-12-22
Anticipated expiration: 2040-05-20
Also published as: CN111533319A

Abstract

本发明公开了一种臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置及方法，该装置包括：曝气池内部设有第一曝气系统；除重池入口端与曝气池连接，除重池的出口端与澄清池的入口端连接；臭氧氧化塔顶端设有出气口，臭氧氧化塔的内部从上至下依次设有布水系统、液位计、催化剂层、支撑层和第三曝气系统，出气口与第一曝气系统连接，布水系统与澄清池的出口端连接，第三曝气系统与臭氧发生器连接。该方法包括：将脱硫废水中的亚硫酸根氧化为硫酸根，初步降低脱硫废水中的COD；对脱硫废水中的重金属予以去除；通过絮凝和澄清作用去除脱硫废水中的悬浮物和部分COD；在催化剂和臭氧的共同作用下对脱硫废水中的COD进一步去除并在达标后予以排出。

Description

一种臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置及方法

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体而言，涉及一种臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置及方法。

背景技术

燃煤发电在我国电力供给中占据主导地位，我国燃煤装机量世界第一，随着我国环保要求的不断提高，石灰石-石膏湿法脱硫技术广泛应用于燃煤电厂的烟气脱硫中，在石灰石-石膏湿法脱硫过程中，为了保证石膏品质和脱硫效率等，需要排放一定量的脱硫浆液，最终产生脱硫废水。脱硫废水成分复杂，含有高浓度悬浮物、硫酸盐、钙镁离子、氯离子以及多种重金属，是电厂中最难处理的废水。目前脱硫废水主要采用化学沉淀法处理，即俗称的三联箱工艺，该法虽然具有操作简单、运行费用较低的优点，但是其系统复杂、设备较多、建设投资高，且经调查发现，三联箱工艺出水中COD往往不能稳定达标排放，部分电厂甚至超标数十倍(脱硫废水对COD的许可排放限值为150mg/L)，因此现有废水处理工艺已经不能完全满足废水排放要求了。

由于脱硫废水含盐量较高，一般为30000mg/L-70000mg/L，且脱硫废水生化性较差，因此采用成本较低的生物处理工艺很难达到预期效果。近年来，随着国家对环境的保护力度逐渐加强，急需研发出高效的脱硫废水处理技术，以保证脱硫废水的各项指标满足国家排放要求。

为了实现脱硫废水中COD达标排放，解决三联箱工艺中存在的问题，开发高效的脱硫废水COD处理方法已迫在眉睫。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置及方法。

本发明提供了一种臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置，该装置包括：

曝气池，其内部设有第一曝气系统；

除重池，其入口端与所述曝气池连接，所述除重池的出口端与澄清池的入口端连接，所述除重池设有药剂投加装置；

臭氧氧化塔，其顶端设有出气口，所述臭氧氧化塔的内部从上至下依次设有布水系统、液位计、催化剂层、支撑层和第三曝气系统，所述出气口与所述第一曝气系统连接，所述布水系统与所述澄清池的出口端连接，所述第三曝气系统与臭氧发生器连接。

作为本发明进一步的改进，所述曝气池内部设有第二曝气系统，所述第二曝气系统位于所述第一曝气系统的下游方向。

作为本发明进一步的改进，所述第二曝气系统与鼓风机连接。

作为本发明进一步的改进，所述除重池设有搅拌器。

作为本发明进一步的改进，所述第三曝气系统和所述臭氧发生器之间设有调节阀。

作为本发明进一步的改进，所述臭氧氧化塔下部设有出水口，所述出水口位于所述第三曝气系统和所述支撑层之间。

作为本发明进一步的改进，所述澄清池设有絮凝剂和助凝剂投加装置。

本发明还提供了一种臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、脱硫废水进入曝气池中，通过曝气系统提供的氧气将脱硫废水中的亚硫酸根氧化为硫酸根，初步降低脱硫废水中的COD；

步骤2、曝气处理后的脱硫废水进入除重池与组合药剂发生反应，对脱硫废水中的重金属予以去除；

步骤3、去除重金属后的脱离废水进入澄清池中，通过絮凝和澄清作用去除脱硫废水中的悬浮物和部分COD；

步骤4、澄清池内的上清液进入臭氧氧化塔中，在催化剂和臭氧的共同作用下对脱硫废水中的COD进一步去除并在达标后予以排出，臭氧分解产生的氧气进入曝气池内氧化亚硫酸根。

作为本发明进一步的改进，所述步骤2中的组合药剂为碱性药剂和有机硫的组合，并将除重池内的PH控制在8-9之间。

作为本发明进一步的改进，所述步骤4中将COD达标的脱硫废水PH调整至6-8后再予以排出。

本发明的有益效果为：本申请通过曝气池预处理结合臭氧催化氧化系统，可以充分利用系统中的氧气，废水中由于亚硫酸根造成的COD通过曝气池去除，剩余的难降解COD则通过臭氧氧化系统性去除，具有运行成本低，COD去除效率高等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的一种臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置结构示意图。

图中，

1、曝气池；2、第一曝气系统；3、鼓风机；4、第二曝气系统；5、除重池；6、搅拌器；7、澄清池；8、臭氧氧化塔；9、第三曝气系统；10、出水口；11、支撑层；12、催化剂层；13、布水系统；14、出气口；15、液位计；16、臭氧发生器；17、调节阀；18、药剂投加装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明的描述中，所用术语仅用于说明目的，并非旨在限制本发明的范围。术语“包括”和/或“包含”用于指定所述元件、步骤、操作和/或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他元件、步骤、操作和/或组件的情况。术语“第一”、“第二”等可能用于描述各种元件，不代表顺序，且不对这些元件起限定作用。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个及两个以上。这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。结合以下附图，这些和/或其他方面变得显而易见，并且，本领域普通技术人员更容易理解关于本发明所述实施例的说明。附图仅出于说明的目的用来描绘本发明所述实施例。本领域技术人员将很容易地从以下说明中认识到，在不背离本发明所述原理的情况下，可以采用本发明所示结构和方法的替代实施例。

实施例1，如图1所示，本发明实施例所述的一种臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置，该装置包括：

曝气池1，其内部设有第一曝气系统2；

除重池5，其入口端与曝气池1连接，除重池5的出口端与澄清池7的入口端连接，除重池5设有药剂投加装置18；

臭氧氧化塔8，其顶端设有出气口14，臭氧氧化塔8的内部从上至下依次设有布水系统13、液位计15、催化剂层12、支撑层11和第三曝气系统9，出气口14与第一曝气系统2连接，布水系统13与澄清池7的出口端连接，第三曝气系统9与臭氧发生器16连接。

第一曝气系统2向曝气池1内部的脱硫废水提供氧气，本申请中第一曝气系统2的上方区域设有搅拌装置，通过其搅拌作用使氧气与脱硫废水充分混合进而使亚硫酸根尽可能多地被氧化成硫酸根。除重池5用于去除脱硫废水中所含的重金属。药剂投加装置18用于向除重池5中投加碱性药剂和有机硫，碱性药剂使除重池5内PH控制在8-9的碱性环境中，以便使脱硫废水中的铅、汞等重金属离子与有机硫反应得以去除。澄清池7用于对脱硫废水中的悬浮物进行絮凝处理，从而去除脱硫废水中的悬浮物，由于悬浮物的夹带作用进而也会去除脱硫废水中的部分COD。臭氧氧化塔8用于对脱硫废水进行催化氧化进一步去除脱硫废水中的COD，其中布水系统13用于将澄清池7内的上清液输送至臭氧氧化塔8中，出气口14用于将臭氧分解后所得的氧气排出并最终输送至第一曝气系统2中，液位计15用于测量臭氧氧化塔8中脱硫废水的液位，便于控制臭氧氧化塔8中脱硫废水的加入量，催化剂层12填充设有促进脱硫废水氧化反应的催化剂，提高脱硫废水的氧化效率，支撑层11用于支承催化剂层12，第三曝气系统9用于向臭氧氧化塔8内输送臭氧，臭氧发生器16则为臭氧源。

进一步的，曝气池1内部设有第二曝气系统4，第二曝气系统4位于第一曝气系统2的下游方向。

进一步的，第二曝气系统4与鼓风机3连接。

鼓风机3将空气输送至第二曝气系统4中，第二曝气系统4则将空气输送至曝气池1中，空气中的氧气会将脱硫废水中未被氧化的亚硫酸根进一步氧化为硫酸根，确保曝气池1中脱硫废水的亚硫酸根氧化为硫酸根，故而也需将第二曝气系统4设于曝气系统2的下游方向。

进一步的，除重池5设有搅拌器6。搅拌器6对除重池5内溶液予以搅拌，使脱硫废水与组合药剂充分反应，将脱硫废水中的铅、汞等重金属离子完全去除。

进一步的，第三曝气系统9和臭氧发生器16之间设有调节阀17。调节阀17用于调节进入第三曝气系统9中的臭氧量，在实际应用中可以根据臭氧氧化塔8内需要处理脱硫废水的量操作调节阀17。

进一步的，臭氧氧化塔8下部设有出水口10，出水口10位于第三曝气系统9和支撑层11之间。出水口10用于将COD达标后的脱硫废水排出臭氧氧化塔8，将出水口10设于第三曝气系统9和支撑层11之间可以使脱硫废水在重力作用下充分与催化剂和臭氧接触反应，使COD去除效果更优。

进一步的，澄清池7设有絮凝剂和助凝剂投加装置。絮凝剂和助凝剂投加装置用于向澄清池7中投加絮凝剂和助凝剂，随着脱硫废水的悬浮物的絮凝沉淀，及时向澄清池7中补充絮凝剂或助凝剂。

实施例2，本发明还提供了一种臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、脱硫废水进入曝气池1中，通过曝气系统提供的氧气将脱硫废水中的亚硫酸根氧化为硫酸根，初步降低脱硫废水中的COD。第一曝气系统2提供的氧气和第二曝气系统4提供的空气都会将脱硫废水中的亚硫酸根氧化为硫酸根，在此过程中需对曝气池1内的脱硫废水定时取样检测其COD，当COD不再降低时则说明脱硫废水中的亚硫酸根被氧化完全。

步骤2、曝气处理后的脱硫废水进入除重池5与组合药剂发生反应，对脱硫废水中的重金属予以去除；

步骤3、去除重金属后的脱离废水进入澄清池7中，通过絮凝和澄清作用去除脱硫废水中的悬浮物和部分COD。悬浮物絮凝沉淀后从澄清池7的底端排出进行后续处理。

步骤4、澄清池7内的上清液进入臭氧氧化塔8中，在催化剂和臭氧的共同作用下对脱硫废水中的COD进一步去除并在达标后予以排出，臭氧分解产生的氧气进入曝气池1内氧化亚硫酸根。

进一步的，步骤2中的组合药剂为碱性药剂和有机硫的组合，并将除重池5内的PH控制在8-9之间。

进一步的，步骤4中将COD达标的脱硫废水排出后需将其PH调整至6-8后再予以外排。

本申请中以某电厂脱硫废水原水处理为例，所用废水的主要水质参数如下表：

首先脱硫废水进入曝气池1，打开第一曝气系统2上方区域的搅拌装置和第二曝气系统4，避免脱硫废水中的悬浮物发生沉淀，通过空气中的氧气进一步氧化处理废水中的亚硫酸根，直至COD不再降低。

然后曝气池1中废水进入除重池5，打开搅拌器6，同时加入石灰乳(质量浓度为3％)和有机硫，将废水PH调整至8.5，将废水中的重金属沉淀析出。除重池5中废水进入澄清池7，通过絮凝沉淀作用，去除废水中悬浮物和部分COD。

澄清池7的上清液通过布水系统13进入臭氧氧化塔8内，在催化剂和臭氧的作用下发生催化氧化反应，进一步降低废水中的COD，最终通过出水口10排出，然后将其PH回调至6-8后达标排放。

臭氧发生器16产生的臭氧，通过第三曝气系统9进入臭氧氧化塔8中，通过催化剂的联合作用，进一步氧化去除废水中的COD。臭氧氧化塔8中的臭氧分解产生的氧气经过塔顶的出气口14排出并进入第一曝气系统2，氧化废水中的亚硫酸根。然后逐渐降低第二曝气系统4的曝气量，直至曝气池1出水中COD开始上升后，停止调整第二曝气系统4的曝气量。经过试验研究，废水中COD变化如下：

由上表可以看出，经过本发明处理后，COD去除率达到93.5％，可以将废水中COD降低至127mg/L，满足排放标准，且系统中的氧气被充分利用，成本较低，具有较好的技术经济性。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

此外，本领域普通技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本领域技术人员应理解，尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变并可用等同物替换其元件。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims

1.一种臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置，其特征在于，包括：

曝气池(1)，其内部设有第一曝气系统(2)；

除重池(5)，其入口端与所述曝气池(1)连接，所述除重池(5)的出口端与澄清池(7)的入口端连接，所述除重池(5)设有药剂投加装置(18)；

臭氧氧化塔(8)，其顶端设有出气口(14)，所述臭氧氧化塔(8)的内部从上至下依次设有布水系统(13)、液位计(15)、催化剂层(12)、支撑层(11)和第三曝气系统(9)，所述出气口(14)与所述第一曝气系统(2)连接，所述布水系统(13)与所述澄清池(7)的出口端连接，所述第三曝气系统(9)与臭氧发生器(16)连接。

2.根据权利要求1所述的臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置，其特征在于，所述曝气池(1)内部设有第二曝气系统(4)，所述第二曝气系统(4)位于所述第一曝气系统(2)的下游方向。

3.根据权利要求2所述的臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置，其特征在于，所述第二曝气系统(4)与鼓风机(3)连接。

4.根据权利要求1所述的臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置，其特征在于，所述除重池(5)设有搅拌器(6)。

5.根据权利要求1所述的臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置，其特征在于，所述第三曝气系统(9)和所述臭氧发生器(16)之间设有调节阀(17)。

6.根据权利要求1所述的臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置，其特征在于，所述臭氧氧化塔(8)下部设有出水口(10)，所述出水口(10)位于所述第三曝气系统(9)和所述支撑层(11)之间。

7.根据权利要求1所述的臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置，其特征在于，所述澄清池(7)设有絮凝剂和助凝剂投加装置。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的装置利用臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、脱硫废水进入曝气池(1)中，通过曝气系统提供的氧气将脱硫废水中的亚硫酸根氧化为硫酸根，初步降低脱硫废水中的COD；

步骤2、曝气处理后的脱硫废水进入除重池(5)与组合药剂发生反应，对脱硫废水中的重金属予以去除；

步骤3、去除重金属后的脱硫废水进入澄清池(7)中，通过絮凝和澄清作用去除脱硫废水中的悬浮物和部分COD；

步骤4、澄清池(7)内的上清液进入臭氧氧化塔(8)中，在催化剂和臭氧的共同作用下对脱硫废水中的COD进一步去除并在达标后予以排出，臭氧分解产生的氧气进入曝气池(1)内氧化亚硫酸根。

9.根据权利要求8所述的臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的方法，其特征在于，所述步骤2中的组合药剂为碱性药剂和有机硫的组合，并将除重池(5)内的p H控制在8-9之间。

10.根据权利要求8所述的臭氧氧化法处理脱硫废水中COD的方法，其特征在于，所述步骤4中将COD达标的脱硫废水p H调整至6-8后再予以排出。