CN112624427A

CN112624427A - 一种高盐废水除有机物的处理系统

Info

Publication number: CN112624427A
Application number: CN202011609813.2A
Authority: CN
Inventors: 江京华; 章捷; 王竹青; 江川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-04-09

Abstract

本发明提供一种高盐废水除有机物的处理系统，包括依次连接的至少一个上部进水而下部出水的一级非均相臭氧氧化塔、至少一个下部进水而上部出水的二级非均相臭氧氧化塔、以及至少两个光催化氧化工段，一级非均相臭氧氧化塔内设置进水均布器、多个不锈钢波纹填料层以及臭氧均布器，二级非均相臭氧氧化塔内设置包含镍铬钛等合金的催化剂层，光催化氧化工段内设置臭氧均布器以及多个发光波长可调的光电管，各臭氧均布器外接臭氧发生装置，各非均相臭氧氧化塔和光催化氧化工段还与尾气处理装置连接。本发明投入运营成本低，不用定期添加化学药剂也不会产生固体危废，废水中有机物清除效果好，还解决了高温高压的安全隐患以及有机物氧化不彻底的问题。

Description

一种高盐废水除有机物的处理系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别地，涉及一种高盐废水除有机物的处理系统。

背景技术

在人们的日常生活生产中会使用到大量的有机化合物，其中绝大多数是通过人工合成的，在化学有机合成工艺中会涉及到成盐反应，在得到目标产品的同时也不可避免需要排放大量废水，而可溶于水体的有机物废水对环境的破坏性影响非常大。

对于总含盐量超过水体1％质量分数的废水，业内通常称之为高盐废水，通常来自于化工厂及石油、天然气的采集加工等。根据不同的生产过程，高盐废水中所含有机物的种类及化学性质差异较大，含盐废水的产生途径广泛，废水排放量也逐年增加。

现有的高盐废水中有机物处理的工艺包括芬顿法、微电解法、臭氧氧化法和湿式氧化法等，这些工艺的特点如下所示：

1、芬顿法：该方法需要先通过加酸将水体的pH值回调至酸性，然后再加入双氧水和硫酸亚铁等药剂使溶于水的有机物沉淀，处理后会产生大量的危废固体，同样对环境产生影响，且对有机物氧化分解不彻底。

2、微电解法：该方法是基于电化学原理，将两种电负性不同的导体直接接在一起，浸没在具有传导性的电解质液中形成原电池，利用导体周围形的电场效应，使溶液中的带电离子向反电荷的电极移动发生反应，同时电反应生成的产物与溶液中的化学物质发生化学变化，从而达到去除化学污染物的目的。该方法反应时间长，所加入的填料每隔一段时间需要更换处理，水体的pH值同样也需要调整到酸性并产生大量危废固体；此外，微电解属于还原反应，对有机物没有氧化效果，只能做为氧化反应的前期预处理步骤。

3、臭氧氧化法：该方法是用臭氧作氧化剂对废水进行净化和消毒处理的方法。该方法相比于前两者来说在处理效果和环境友好方面表现更好，但单一的臭氧氧化分解针对性较强，部分脂肪烃等不饱和键有机物可以被破解断键氧化，而饱和键有机物及其它类型有机物的处理效果较差。

4、湿式氧化法：该方法是使液体中悬浮或溶解状有机物在有液相水存在的情况下进行高温高压氧化处理的方法，其氧化反应是在压入高压空气和300℃反应温度下进行。该方法虽然能达到较好的处理效果，但需要满足高温高压的处理条件，能耗高，投资大，运行成本高，且有较大的安全隐患。

综上所述，本行业急需一种可克服上述技术缺陷的废水中有机物处理系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、效果好、操作简单且可解决固体危废产生以及高温高压安全隐患的废水中有机物的处理系统。

为实现上述目的，本发明提供一种高盐废水除有机物的处理系统，包括臭氧发生装置、臭氧氧化装置、光催化分解装置和尾气处理装置；

所述臭氧氧化装置包括至少一个一级非均相臭氧氧化塔和至少一个二级非均相臭氧氧化塔，所述一级非均相臭氧氧化塔的进水口设置在上部而出水口设置在下部，在所述一级非均相臭氧氧化塔内由上至下依次设置与进水口连接的进水均布器、多个填料层以及臭氧均布器，所述二级非均相臭氧氧化塔的进水口设置在下部而出水口设置在上部，在所述二级非均相臭氧氧化塔内设置催化剂层；

所述光催化分解装置包括至少两个光催化氧化工段，在所述光催化氧化工段内设置臭氧均布器以及多个发光波长可调的光电管，所述尾气处理装置通过尾气输送管与各非均相臭氧氧化塔及光催化氧化工段的顶部连通，所述臭氧发生装置通过臭氧输送管与各非均相臭氧氧化塔及光催化氧化工段内的臭氧均布器连通，高盐废水按顺序依次流经各非均相臭氧氧化塔及光催化氧化工段后通过排水口排出。

优选地，在高盐废水的进水管道上设置进水流量计，在各臭氧输送管上设置气体流量计。

优选地，所述填料层中使用的填料为不锈钢波纹板，且上下填料层的不锈钢波纹板间交错设置；所述催化剂层中使用的催化剂包括镍、铬和钛中的至少一种。

优选地，所述光催化分解装置包括光催化氧化A段和光催化氧化B段，设置在光催化氧化A段内的光电管的波长设置为

和

设置在光催化氧化B段内的光电管的波长设置为

和

优选地，所述尾气处理装置包括尾气处理容器、设置在尾气处理容器内的加热管、光电管和过滤层、以及设置在尾气处理容器上的引风机和尾气出口。

优选地，位于尾气处理容器内的加热管和光电管的数量均为多个，且采用交替排列设置。

优选地，所述排水口与循环水池连通。

优选地，在所述排水口和循环水池之间设置水体监测装置，在所述尾气出口设置气体监测装置。

本发明提供的技术方案至少具有如下有益效果：

1、本发明采用了多级非均相臭氧氧化+臭氧光催化氧化的处理工艺，既不额外添加任何化学药剂，也不会产生沉淀物，从源头上解决了由固体危废带来的环境污染问题，相比于湿式氧化法，本发明系统由于是在常温常压下进行氧化反应，因此提高了作业安全性，且在投资成本上少3-5倍，运行成本上少2倍以上。

2、本发明针对不同的有机物选用不同的催化剂和不同发光波长的光电管，实现对废水内各类有机物的全面氧化分解，同时通过对不同非均相臭氧氧化塔结构的特殊设计，使得一级非均相臭氧氧化塔中臭氧与废水反向流动并在波纹填料层上充分反应，二级非均相臭氧氧化塔中废水由下至上与催化剂层充分反应，实现对废水中有机物的彻底清除，使其达到排放标准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明实施例1中高盐废水除有机物的处理系统的结构流程图；

其中：1臭氧发生装置，2一级非均相臭氧氧化塔，3二级非均相臭氧氧化塔，4光催化氧化A段，5光催化氧化B段，6进水均布器，7填料层，8臭氧均布器，9催化剂层，10光电管，11尾气输送管，12臭氧输送管，13进水流量计，14气体流量计，15尾气处理容器，16加热管，17过滤层，18引风机，19尾气出口。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1，一种高盐废水除有机物的处理系统，包括臭氧发生装置1、臭氧氧化装置、光催化分解装置和尾气处理装置。

所述臭氧氧化装置包括一个一级非均相臭氧氧化塔2和一个二级非均相臭氧氧化塔3，所述一级非均相臭氧氧化塔2的进水口设置在上部而出水口设置在下部，在所述一级非均相臭氧氧化塔2内由上至下依次设置与进水口连接的进水均布器6、三个填料层7以及臭氧均布器8，所述二级非均相臭氧氧化塔3的进水口设置在下部而出水口设置在上部，在所述二级非均相臭氧氧化塔3内设置催化剂层9。

所述光催化分解装置包括两个光催化氧化工段，即光催化氧化A段4和光催化氧化B段5，在这两个光催化氧化工段中均分别设有臭氧均布器8和多个发光波长可调的光电管10，所述尾气处理装置通过尾气输送管11与两个非均相臭氧氧化塔和两个光催化氧化工段的顶部连通，所述臭氧发生装置1通过臭氧输送管12与两个非均相臭氧氧化塔和两个光催化氧化工段内的臭氧均布器8连通，高盐废水按顺序依次流经各非均相臭氧氧化塔和光催化氧化工段后通过排水口排出。

在高盐废水的进水管道上设置进水流量计13，在与每个臭氧均布器8对应连接的臭氧输送管12上设置气体流量计14。

所述尾气处理装置包括尾气处理容器15、设置在尾气处理容器15内的加热管16、光电管10和过滤层17、以及设置在尾气处理容器15上的引风机18和尾气出口19。通过引风机18产生负压带动尾气流动，利用加热管16和光电管10可处理多余臭氧和微量其他废气，且通过过滤层17缓慢缓冲排入大气，有利于实现尾气处理合格后排空。

在本实施例中，所述填料层7中使用的填料为不锈钢波纹板，且上下填料层的不锈钢波纹板间交错设置；所述催化剂层9中使用的催化剂选用镍铬钛等合金材料。

在本实施例中，设置在光催化氧化A段内的光电管的波长设置为

和

设置在光催化氧化B段内的光电管的波长设置为

和

设置在尾气处理容器内的加热管的波长设置为

设置在尾气处理容器内的加热管具体为红外加热管且加热温度为150℃。

在本实施例中，位于尾气处理容器15内的加热管和光电管的数量均为多个，且采用交替排列设置。

在本实施例中，所述排水口与循环水池连通。处理合格后的水体流入循环水池，可返回生产中二次使用，节约水资源，降低生产中的水消耗。

在本实施例中，在所述排水口和循环水池之间设置水体监测装置，在所述尾气出口设置气体监测装置，用以检测处理效果，使水体和气体按照排放标准进行验收。

本实施例设备全部在常温常压下运行，塔身、氧化槽、尾气处理装置等设施的本体均采用304不锈钢材质，连接管线均采用耐腐蚀的不锈钢管和工程塑料，外观整洁漂亮，便于清洗，且使用寿命长。

上述高盐废水除有机物的处理系统的工作过程如下：

经过沉淀分离预处理后的含有机物的高盐废水通过计量进入一级非均相臭氧氧化塔2，通过进水均布器6进入不锈钢波纹填料层7，计量的臭氧从底部的臭氧均布器8进入塔内并通过填料层7与废水充分接触来进行氧化，在常压下断键分解废水中的有机物。

未分解完全的其他有机物随废水流下并从下部进入二级非均相臭氧氧化塔3，随着废水水位的增高，废水与臭氧混合后逐步与催化剂层9充分接触来进行催化氧化，基本完成绝大部分有机物的断键并氧化分解，而对于臭氧难以分解的有机物水体则在常压下流入光催化氧化A段4。

在针对性选型的光电管催化下，难分解的有机物与臭氧均匀混合，进一步进行催化氧化分解，还有未分解完全的难分解有机物继续进入光催化氧化B段5中，进行后续的催化氧化，直至分解彻底完成。

对于本发明中的高盐废水除有机物的处理系统，设置了二级氧化反应塔，其中，较易分解的醇类、酮类、醛类、酚类、一般有机酸和苯类等及不饱和键的有机物，基本可以在一级氧化反应塔内完成断键分解，塔内非均相的波纹填料层对比例可控的臭氧与废水进行氧化分解；而较为复杂的有机物如杂环、呋喃、吡啶、DMF等和含有饱和键的有机物，则采用针对性的催化剂填料结合臭氧进行催化氧化，进行二级非均相分解，同时也可完善第一级未分解完的有机物的打开并断键氧化分解。

二级氧化反应塔内的催化剂为特性合金材料，耐腐蚀，一次性加入，无需补充再生，清洗方便，使用寿命长；各光电管的连接电线和控制电路均安装在外，便于集中控制和维护保养。

将本实施例中的高盐废水除有机物的处理系统应用于某企业生产过程中，原高盐有机废水的排放量为200吨/天，其中，COD≈32000mg/L，氨氮≈1250mg/L，有机物主要成分为甲基吡咯烷酮、二氯甲烷和氨基苯，盐主要为氯化钠，含量为12％，改进后排放的废水中，COD≤500mg/L，氨氮≤30mg/L，完全符合该企业所在工业园区的排放标准。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。在本发明的精神和原则之内，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种高盐废水除有机物的处理系统，其特征在于，包括臭氧发生装置、臭氧氧化装置、光催化分解装置和尾气处理装置；

2.根据权利要求1所述的高盐废水除有机物的处理系统，其特征在于，在高盐废水的进水管道上设置进水流量计，在各臭氧输送管上设置气体流量计。

3.根据权利要求2所述的高盐废水除有机物的处理系统，其特征在于，所述填料层中使用的填料为不锈钢波纹板，且上下填料层的不锈钢波纹板间交错设置；所述催化剂层中使用的催化剂包括镍、铬和钛中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的高盐废水除有机物的处理系统，其特征在于，所述光催化分解装置包括光催化氧化A段和光催化氧化B段，设置在光催化氧化A段内的光电管的波长设置为

和

设置在光催化氧化B段内的光电管的波长设置为

和

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的高盐废水除有机物的处理系统，其特征在于，所述尾气处理装置包括尾气处理容器、设置在尾气处理容器内的加热管、光电管和过滤层、以及设置在尾气处理容器上的引风机和尾气出口。

6.根据权利要求5所述的高盐废水除有机物的处理系统，其特征在于，位于尾气处理容器内的加热管和光电管的数量均为多个，且采用交替排列设置。

7.根据权利要求6所述的高盐废水除有机物的处理系统，其特征在于，所述排水口与循环水池连通。

8.根据权利要求7所述的高盐废水除有机物的处理系统，其特征在于，在所述排水口和循环水池之间设置水体监测装置，在所述尾气出口设置气体监测装置。