CN113213679A - 一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，包括光电反应器、进水管、出水管、和搅拌器。光电反应器包括反应釜、电化学氧化反应装置、光化学氧化反应装置，反应釜设有反应室和过滤系统，过滤系统设于反应室的下部区域，其包括过滤层和隔板，其中，隔板能够展开以使反应室和过滤层相通和隔板能够封盖过滤层以使反应室和过滤层隔开，过滤层与反应釜内底面之间形成蓄水层；搅拌器设置于反应釜内，用于搅拌；电化学氧化反应装置包括设置于反应室内且相对排布的阳极和阴极；光化学氧化反应装置包括设置于反应室内的镇流控制系统和若干紫外灯管，镇流控制系统控制若干紫外灯管的工作。本发明装置能够提高降解有机磷酸酯的速率，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及的是废水处理装置，具体的说是涉及一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置。
背景技术
有机磷酸酯作为一类人工合成的有机物，因其价格低廉，以及良好的阻燃、润滑和增塑的优点，常常用作纺织品、电子产品、家具及床垫等加工产业的阻燃剂。除此之外，有机磷酸酯也可用作阻垢剂，在反渗透系统中阻止或减轻膜表面发生结垢型污染。然而有研究表明，有机磷酸酯并不是一类环境安全物质，多数有机磷酸酯具有毒性，排入水环境后不仅易造成水体富营养化，还会危害人体健康。同时，磷作为一种不可再生的战略性资源，关系农业发展、粮食安全和化学工业的发展，为了维持磷的正常使用，在含磷废水中回收和再利用磷十分必要。
目前，有机磷酸酯的处理方法主要有生物工艺、吸附和高级氧化技术三种。生物工艺是利用微生物的分解作用，降解水中的有机磷，将有机磷降解为无机磷，从而净化水质。但是生物降解并不是处理膦酸酯阻垢剂的有效方法，因为某些废水中的高盐度会抑制微生物的增长，导致其10天内的降解率只有5％～30％。吸附法是利用多孔固体吸附剂提供的大比表面积，通过吸附沉淀、离子交换等过程将废水中含磷物质留在吸附剂表面，从而达到去除有机磷酸酯的目的。但这只是一种有机磷酸酯的转移，并没有降解有机磷酸酯，不利于后续回收磷资源工作的进行。高级氧化技术是通过产生活性极强的自由基(一般为羟基自由基)来降解有机物，包括臭氧催化氧化法、电化学氧化法、芬顿法和光催化法。虽然它们都能有效地将膦酸酯降解为磷酸盐，但是所需的降解时间过长，药剂投加量大，降解效率波动大且还需要增加回收磷的处理单位。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，设计该装置的目的是为了提高降解有机磷酸酯的速率，降低成本。
为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：本发明的一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，包括：
光电反应器，包括反应釜，设置于所述反应釜内的电化学氧化反应装置和光化学氧化反应装置，所述反应釜设有反应室和过滤系统，所述过滤系统设于所述反应室的下部区域，其包括过滤层和隔板，其中，所述隔板能够展开以使反应室和所述过滤层相通和所述隔板能够封盖所述过滤层以使所述反应室和所述过滤层隔开，所述过滤层与所述反应釜内底面之间形成蓄水层；
进水管，连接于所述反应釜外侧上部，用于输入液体进入所述反应室；
出水管，连接于所述反应釜底面，用于输出所述蓄水层内的液体；
搅拌器，设置于所述反应釜内，用于对输入所述反应室内的液体搅拌；
所述电化学氧化反应装置包括设置于所述反应室内且相对排布的阳极和阴极；
所述光化学氧化反应装置包括设置于所述反应室内的镇流控制系统和若干紫外灯管，所述镇流控制系统控制所述若干紫外灯管的工作。
进一步的，所述阳极和阴极均为板式电极或网状结构的电极。
进一步的，所述阳极为能够析氯的钌铱钛电极，所述阴极为不锈钢电极。
进一步的，所述过滤层为自动反冲洗过滤器。
更进一步的，所述自动反冲洗过滤器采用网式过滤器，所述网式过滤器的滤网为双相不锈钢滤网，所述滤网的各网孔孔径为80-110μm。
进一步的，所述紫外灯管置于一石英套管中，其与所述阳极和所述阴极平行安装。
进一步的，所述紫外灯管发出的紫外光波长为254nm。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明的装置用于处理废水中有机磷酸酯，电化学氧化装置可将废水中的氯离子氧化生成活性氯，如氯气、次氯酸和过氧化氢等氧化剂，这些氧化剂在紫外光的催化下，产生氯自由基和羟基自由基，从而达到降解有机磷酸酯的作用。
其次，加入的铁离子可在电场的作用下作为催化剂，与次氯酸发生类芬顿反应，大大增加了羟基自由基和氯自由基的产量，进一步提高了有机磷酸酯的降解效率。
最后，铁离子可通过与磷酸盐反应生成磷酸铁或者生成水铁氧化物对磷酸盐进行吸附，来实现对磷的回收。本发明提供一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，此装置可在降解有机磷酸酯的同时实现磷的回收，不再需要额外增加回收磷工艺。
附图说明
图1为本发明处理废水中有机磷酸酯的装置结构示意图。
各附图标记名称：1进水管、2含有机磷酸酯废水、3阳极、4镇流控制系统、5紫外灯、6阴极、7搅拌器、8隔板、9过滤层、10蓄水层、11出水管。
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，使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，本发明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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1：本发明的具体结构如下：
请参照附图1，本发明的一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，包括：
光电反应器，包括反应釜，设置于所述反应釜内的电化学氧化反应装置和光化学氧化反应装置，所述反应釜设有反应室和过滤系统，所述过滤系统设于所述反应室的下部区域，其包括过滤层9和隔板8，其中，所述隔板8能够展开以使反应室和所述过滤层9相通和所述隔板8能够封盖所述过滤层9以使所述反应室和所述过滤层9隔开，所述过滤层9与所述反应釜内底面之间形成蓄水层10；
进水管1，连接于所述反应釜外侧上部，用于输入液体进入所述反应室；
出水管11，连接于所述反应釜底面，用于输出所述蓄水层10内的液体；
搅拌器7，设置于所述反应釜内，用于对输入所述反应室内的液体搅拌；
所述电化学氧化反应装置包括设置于所述反应室内且相对排布的阳极3和阴极6；
所述光化学氧化反应装置包括设置于所述反应室内的镇流控制系统4和若干紫外灯管5，所述镇流控制系统4控制所述若干紫外灯管5的工作。
本发明的一种优选技术方案：所述阳极3和阴极6均为板式电极或网状结构的电极。
本发明的一种优选技术方案：所述阳极3为能够析氯的钌铱钛电极，所述阴极6为不锈钢电极。
本发明的一种优选技术方案：所述过滤层9为自动反冲洗过滤器。
本发明的一种优选技术方案：所述自动反冲洗过滤器采用网式过滤器，所述网式过滤器的滤网为双相不锈钢滤网，所述滤网的各网孔孔径为80-110μm，优选为100μm。
本发明的一种优选技术方案：所述紫外灯管5置于一石英套管中，其与所述阳极3和所述阴极6平行安装。
本发明的一种优选技术方案：所述紫外灯管5发出的紫外光波长为254nm。
实施例2：
以下是通过本发明装置对废水中有机磷酸酯进行处理的工艺：
步骤一，将经预处理的含有有机磷酸酯的废水2通过进水管1进入反应釜中，用1mol/L的NaOH溶液和H2SO4调节所述废水2的pH值至4.5-7.5；
步骤二，再投加一定剂量的铁离子；
步骤三，启动电化学氧化装置和光化学氧化装置，同时打开搅拌器7，使反应釜中的液体反应；
步骤四，在电化学氧化装置中，所述废水2中的氯离子在阳极3表面被氧化，生成氯气、次氯酸和次氯酸钠等活性氯物质，同时三价铁离子在阴极6表面生成亚铁离子，一部分次氯酸与亚铁离子结合发生类芬顿反应产生羟基自由基，羟基自由基氧化所述废水2中的有机磷酸酯；
步骤五，通过所述镇流控制系统4控制紫外灯管5的工作，紫外灯管5发出的紫外光，在紫外光的催化作用下，不仅能使另一部分活性氯物质转化为氯自由基，还能进一步加快类芬顿反应的进行，大大提高了有机磷酸酯转化为磷酸盐的效率；
步骤六，生成的磷酸盐与铁离子结合生成磷酸铁沉淀或者通过水铁氧化物对磷酸盐进行吸附而沉于池底，从而实现对磷的回收；
步骤七，2～3小时后反应结束，所述隔板8展开，处理有机磷酸酯后的废水通过过滤层9进行过滤，滤液流入蓄水层10并经出水管11排出；
步骤八，通过所述过滤层9的自动反冲洗装置实现对滤膜的清洗和对沉淀物质的收集；
本发明的装置所进行的整个反应是静态的而非连续的。
实施例3：
废水包括垃圾渗滤液，垃圾渗滤液形成膜浓缩液。
经检测，膜浓缩液中有机磷酸酯的浓度为12.4mg/L，氯离子浓度为6060mg/L。
将膜浓缩液通入本发明的光电反应器中，再加入90mg/L三氯化铁，用1mol/L NaOH溶液和H2SO4将废水pH值调节至6.5。其中，电化学氧化装置的工作密度为50A/m2，电化学氧化与光化学氧化同时进行，工作1h后，有机磷酸酯的回收率达到51.3％，工作2.5h后，有机磷酸酯的回收率达到93.6％。
实施例4：
废水还包括印染废水。
印染废水中，含有有机磷酸酯的浓度为6.57mg/L，氯离子浓度为3721mg/L。将印染废水通入光电反应器中，加入60mg/L三氯化铁，用1mol/L NaOH溶液和H2SO4将废水pH值调节至6.5，电化学氧化装置的工作密度为50A/m2，电化学氧化与光化学氧化同时进行，工作2h后，有机磷酸酯的回收率达到73.4％，工作3h后，有机磷酸酯的回收率达到96.3％。
实施例5：
废水还包括化工废水。
化工废水中，有机膦酸酯的磷浓度为7.21mg/L，氯离子浓度为4356mg/L。将废水通入光电反应器中，加入65mg/L三氯化铁，用1mol/L NaOH溶液和H2SO4将废水pH值调节至6.5，电化学氧化装置的工作密度为25A/m2，电化学氧化与光化学氧化同时进行，工作2h后，有机磷酸酯的回收率达到71.3％，工作3h后，有机磷酸酯的回收率达到94.1％。
综上所述，本发明的装置用于处理废水中有机磷酸酯，电化学氧化装置可将废水中的氯离子氧化生成活性氯，如氯气、次氯酸和过氧化氢等氧化剂，这些氧化剂在紫外光的催化下，产生氯自由基和羟基自由基，从而达到降解有机磷酸酯的作用。其次，加入的铁离子可在电场的作用下作为催化剂，与次氯酸发生类芬顿反应，大大增加了羟基自由基和氯自由基的产量，进一步提高了有机磷酸酯的降解效率。最后，铁离子可通过与磷酸盐反应生成磷酸铁或者生成水铁氧化物对磷酸盐进行吸附，来实现对磷的回收。本发明提供一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，此装置可在降解有机磷酸酯的同时实现磷的回收，不再需要额外增加回收磷工艺。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，其特征在于，包括：
光电反应器，包括反应釜，设置于所述反应釜内的电化学氧化反应装置和光化学氧化反应装置，所述反应釜设有反应室和过滤系统，所述过滤系统设于所述反应室的下部区域，其包括过滤层(9)和隔板(8)，其中，所述隔板(8)能够展开以使反应室和所述过滤层(9)相通和所述隔板(8)能够封盖所述过滤层(9)以使所述反应室和所述过滤层(9)隔开，所述过滤层(9)与所述反应釜内底面之间形成蓄水层(10)；
进水管(1)，连接于所述反应釜外侧上部，用于输入液体进入所述反应室；
出水管(11)，连接于所述反应釜底面，用于输出所述蓄水层(10)内的液体；
搅拌器(7)，设置于所述反应釜内，用于对输入所述反应室内的液体搅拌；
所述电化学氧化反应装置包括设置于所述反应室内且相对排布的阳极(3)和阴极(6)；
所述光化学氧化反应装置包括设置于所述反应室内的镇流控制系统(4)和若干紫外灯管(5)，所述镇流控制系统(4)控制所述若干紫外灯管(5)的工作。
2.根据权利要求1所述的一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，其特征在于，所述阳极(3)和阴极(6)均为板式电极或网状结构的电极。
3.根据权利要求2所述的一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，其特征在于，所述阳极(3)为能够析氯的钌铱钛电极，所述阴极(6)为不锈钢电极。
4.根据权利要求1所述的一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，其特征在于，所述过滤层(9)为自动反冲洗过滤器。
5.根据权利要求4所述的一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，其特征在于，所述自动反冲洗过滤器采用网式过滤器，所述网式过滤器的滤网为双相不锈钢滤网，所述滤网的各网孔孔径为80-110μm。
6.根据权利要求1所述的一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，其特征在于，所述紫外灯管(5)置于一石英套管中，其与所述阳极(3)和所述阴极(6)平行安装。
7.根据权利要求1或6所述的一种处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有机磷酸酯的装置，其特征在于，所述紫外灯管(5)发出的紫外光波长为254nm。
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