CN113429039A - 一种有机废水处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于低温等离子体高级氧化法的有机废水处理方法，包括：待处理有机废水进入第一pH调节单元调节pH值后，进入第一混凝沉淀单元进行混凝及泥水分离；之后，所得到的上清液进入第二pH调节单元调节pH值后，再进入第二混凝沉淀单元进行混凝及泥水分离；之后，所得到上清液进入低温等离子体反应器，并在反应过程中测定循环水的pH值并实时进行调节。所得到的处理水经过活性炭吸附过滤后稳定达标排放。

Description

一种有机废水处理方法及系统

技术领域

本发明涉及一种有机废水处理方法及系统，尤其涉及一种基于低温等离子体高级氧化法的有机废水处理方法及系统。

背景技术

水环境保护是当前人类社会广泛关注的一个问题，随着我国国民经济和工业的飞速发展，污水排放量日益增加，水污染日益严重。尤其是焦化、染料、制药等工业过程排放的污水及垃圾渗滤液等高浓度有机废水对我国宝贵的水资源造成了严重威胁，成为制约经济发展的重要因素之一。这些有机废水主要具有以下特点：一是成分复杂、毒性高。有机废水多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物；二是难降解。在排放标准日益提高的大趋势下，很难再通过传统的生物处理使 CODCr指标达标。三是色度高，有异味。有些废水散发出刺鼻恶臭，给周围环境造成不良影响。因此，具有这些特征的高浓度有机废水难以生物降解，治理难度很大，利用传统的水处理技术对这些污水的处理难以获得满意的效果。高级氧化技术正是为处理这类难降解的有机废水而发展起来的新兴处理技术。高级氧化技术又称为深度氧化技术，是一种利用羟基自由基将废水中的难降解有机物氧化成小分子物质，甚至将部分污染物完全矿化成水和二氧化碳的污水处理技术，从而能够达到从根本上去除污染物的目的。

目前，臭氧高级氧化技术是主要的高级氧化技术之一，其不但具有高级氧化技术的上述优点，还具有无二次污染、反应迅速、易于模块化管理等优点。公开号为CN107759026B的国内申请公开了一种臭氧催化氧化-曝气生物滤塔协同处理渗滤液MBR出水的装置，该装置采用臭氧高级氧化技术，来对渗滤液MBR出水这种有机废水进行处理，从而使最终出水能稳定达到生活垃圾填埋场污染控制标准 (GB 16889-2008)中表2标准。

但是，采用臭氧高级氧化技术进行深度处理的工艺仍然存在下述问题：

(1)能量利用效率不高。臭氧高级氧化处理中，通过对氧气进行高压放电制取臭氧，然后再将臭氧与污水混合，一部分通过臭氧分子进行氧化，另一部分生成羟基自由基进行氧化。整个过程中有大量电能损耗。

(2)氧气用量巨大。大型的水处理用臭氧发生器一般采用液氧作为原料，经过放电后能获得约10％wt浓度的臭氧气体，即90％质量为氧气，10％质量为臭氧。从结果上来说这90％的氧气只是充当了载气的作用，是一种原料的浪费。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种有机废水处理方法及系统，基于低温等离子体高级氧化技术来对有机废水进行处理，从而能够在电能和氧气消耗显著减少的情况下高效地实现达标排放。

本发明所涉及的有机废水处理系统包括：第一pH调节单元，该第一pH调节单元对所导入的处理水的pH值进行调节；

混凝沉淀单元，该混凝沉淀单元对具有经过所述第一pH调节单元调节后的 pH值的所述处理水进行混凝沉淀；

第二pH调节单元，该第二pH调节单元对通过所述混凝沉淀单元进行混凝沉淀后的所述处理水的pH值进行调节；

低温等离子体处理单元，该低温等离子体处理单元对所导入的所述处理水进行低温等离子体处理；以及

活性炭处理单元，该活性炭处理单元对经过所述低温等离子体处理单元处理后的所述处理水进行活性炭过滤处理，

在进行所述低温等离子体处理的过程中，对所述处理水的pH值实时进行测定和调节。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1所涉及的以垃圾渗滤液MBR出水作为有机废水时的处理系统的示意图。

图2是表示本发明实施方式1所涉及的有机废水处理方法的流程图。

图3是表示本发明实施方式2所涉及的有机废水处理系统的示意图。

图4是表示本发明实施方式2所涉及的有机废水处理方法的流程图。

具体实施方式

为了让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。另外，图中所示的各部分的尺寸和比例以及各部分之间的连接线等均为例示，可根据实际情况进行选择使用。

在下述内容中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用不同于此的其它方式来实施，因此本发明不受下述公开的具体实施方式的限制。

实施方式1

本实施方式1中，作为有机废水，以垃圾渗滤液MBR(membrane biologicalreaction：膜生物反应器)出水为例来进行说明。图1是示出了该实施方式1所涉及的以垃圾渗滤液MBR出水作为有机废水时的处理系统的示意图。实施方式1所涉及的有机废水处理系统包括：第一pH调节单元，该第一pH调节单元包括酸储罐101和第一pH调节池201；第二pH调节单元，该第二pH调节单元包括碱储罐 104和第二pH调节池204；混凝沉淀单元，该混凝沉淀单元包括第一混凝沉淀单元和第二混凝沉淀单元，第一混凝沉淀单元中设置有混凝剂及助凝剂储罐103、混凝池202、沉淀池203，第二混凝沉淀单元中设置有混凝剂及助凝剂储罐105、混凝池205、沉淀池206；低温等离子体处理单元，该低温等离子体处理单元包括氧气储罐106、循环泵107、低温等离子体反应器301；活性炭处理单元；以及搅拌单元。

在第一pH调节单元中，垃圾渗滤液MBR出水导入至第一pH调节池201的进水口，从酸储罐101经由管道向第一pH调节池201加入酸，以对pH值进行调节。此外，第一pH调节池201中设有搅拌机(未图示)和pH探头(未图示)。

第一pH调节池201的出水口连接至设置于第一混凝沉淀单元的混凝池202的进水口，从混凝剂及助凝剂储罐103向混凝池202加入混凝剂及助凝剂。混凝池 202的上出水口连接至沉淀池203的进水口。此外，混凝池202中设有搅拌机102。

优选地，第一pH调节池201也可以作为pH调节槽直接设置于混凝池202中。由此，作为整个系统而言能够缩小系统尺寸，降低成本。

优选地，沉淀池203中可以采用斜板沉淀，也可以采用气浮分离，由此来提高泥水分离的处理效率。

在第二pH调节单元中，第二pH调节池202的进水口与第一混凝沉淀单元中所设的沉淀池203的出水口相连，从碱储罐104经由管道向第二pH调节池204加入碱，以对pH值进行调节。此外，第二pH调节池204中也设有搅拌机(未图示) 和pH探头(未图示)。

第二pH调节池204的出水口连接至设置于第二混凝沉淀单元的混凝池205的进水口，从混凝剂及助凝剂储罐105向混凝池205加入混凝剂及助凝剂。混凝池 205的上出水口连接至沉淀池206的进水口。此外，混凝池205中也设有搅拌机102。

与第一pH调节池201同样，第二pH调节池204也可以作为pH调节槽直接设置于混凝池205中。由此，作为整个系统而言能够缩小系统尺寸，降低成本。

与沉淀池203同样，沉淀池206中也可以采用斜板沉淀，或可以采用气浮分离，由此来提高泥水分离的处理效率。

来自沉淀池206的上清液被导入到低温等离子体处理单元中所设置的喷淋布水器108。

在低温等离子体处理单元中，低温等离子体反应器301包括反应单元，该反应单元形成为圆筒状，在其中央形成有金属(如钛合金)电极丝，该电极丝的周围形成接地的不锈钢金属外壳，并在该不锈钢金属外壳的外侧形成反应器壳体。电源的正极与电极丝相连，负极与外壳相连。喷淋布水器108设置于该低温等离子体反应器301的顶部，以喷淋方式对进入该低温等离子体反应器301的处理水进行布水。此外，在该低温等离子体反应器301的底部设有集水槽3012。喷淋进入反应单元的处理水通过自由落体落入集水槽3012的过程中，金属丝电极与不锈钢外壳之间在氧气氛围下发生放电并形成低温等离子体、臭氧、羟基自由基等具有强氧化性的物质，处理水中的一部分有机物在这个过程中被氧化。经过处理后的处理水进入集水槽3012后，仍会有残留的氧化物质继续对有机物进行氧化。

集水槽3012与设置于低温等离子体反应器301的外部的循环泵107相连通，并且该循环泵107经由循环管道与喷淋布水器108相连，以使集水槽3012蓄积的处理水再次回流至喷淋布水器108(实施方式1的情况)或回流至第二pH调节池 204(下文将要阐述的实施方式2的情况)。

设置于低温等离子体反应器301外部的氧气储罐106与该低温等离子体反应器301内部所设有的放电单元相连通，以向低温等离子体反应器301内通入氧气。

在上述低温等离子体反应器301中，通过采用喷淋的布水方式，可增加处理水的分散程度，增大与氧气氛围接触的比表面积(即有效的反应接触面积)，从而提高反应效率。

此外，优选采用较慢的流速，通过采用较慢的流速，从而有利于延长处理水在电场中的时间，即提高氧化效率。

此外，优选上述低温等离子体反应器301包括多个反应单元，当包括多个反应单元时，可通过排列成蜂窝状来增加空间利用效率。

此外，在与循环泵107相连的循环管道中设有pH探头(未图示)及加药装置 1071(实施方式1的情况)，用以实时测定在循环管道中循环的循环水的pH值，并对其实时进行调节。

优选地，可另设加药装置3013，向集水槽3012中定量加入催化氧化剂(如双氧水)以提高反应效率。

低温等离子体反应器301的出水口连接至活性炭处理单元即活性炭滤罐207，来进行过滤处理，之后即可进行达标排放。

优选地，可对活性炭滤罐207的排气进行尾气收集并处理，以确保低温等离子体反应过程中产生的臭氧不会随处理水直接排放至大气中。

下面，根据图2所示的流程图，对基于上述有机废水处理系统来实现的有机废水处理方法的步骤进行说明。

首先，在步骤S1中，将垃圾渗滤液MBR出水导入第一pH调节池201，边利用搅拌机(未图示)进行搅拌，边从酸储罐101加入酸，基于pH探头测定的pH值来实时控制加酸量，以对该MBR出水的pH值进行调整，从而达到最佳混凝效果，例如，将pH值的范围调节至3.8～4.8。

在步骤S2中，具有调节后的pH值的混合液进入混凝池202，按照一定的投加量(预先通过试验确定)投加铁系混凝剂，利用搅拌机102充分搅拌后加入助凝剂，再次充分搅拌后将其导入沉淀池203进行泥水分离、沉淀，接着进入步骤S3。

上述步骤S1和S2用于初步去除COD。

在步骤S3中，将步骤S2得到的上清液从沉淀池203的上出水口导入第二pH 调节池204，边利用搅拌机102进行搅拌，边通过碱储罐104加入碱，基于pH探头测定的pH值实时控制加碱量，从而调节pH值的范围至8.0～9.0。接着进入步骤S4。

在步骤S4中，具有调节后的pH值的混合液进入混凝池205，按照一定的投加量(预先通过试验确定)投加碳酸钠，利用搅拌机102充分搅拌后加入助凝剂，再次充分搅拌后将其导入沉淀池206进行泥水分离、沉淀，接着进入步骤S5。

上述步骤S3和S4用于去除硬度，从而降低处理水在管道中结垢的概率，提升下述步骤S5所述的低温等离子体处理的效率并降低维护成本。

在步骤S5中，利用高频脉冲放电技术在氧气氛围的条件下对经过上述一系列预处理后的出水进行放电处理，即进行低温等离子体处理。具体而言，将步骤S4 得到的上清液从沉淀池205的上出水口导入低温等离子体反应器301，通过喷淋布水器108以喷淋方式进行布水。与此同时，向低温等离子体反应器301内通入氧气，氧气投加量与进水CODCr质量比例如控制为10：1～20：1。在低温等离子体反应器301内，通过正极连接至电极丝，负极连接至不锈钢圆筒外壳的放电单元进行高频放电，放电脉冲频率例如设为100pps。

此外，在低温等离子体反应器301的底部设有集水槽3012，可使低温等离子体反应器301中的处理水作为循环水通过循环泵107再次回流至喷淋布水器108，从而提高处理效率，获得更好的处理效果。

此外，在循环过程中，利用设置于循环管道的pH探头对循环水的pH值实时进行测定，并通过设置于循环管道的加药装置1071对pH值实时进行调节，从而使在低温等离子体反应器301中进行处理的处理水的pH值始终维持在易于进行低温等离子处理的水平，例如维持在8.0～8.5之间，由此能够提高低温等离子体反应的效率，高效地对处理水进行处理。

优选地，在上述循环过程中还可通过加药罐3013注入例如双氧水以增强氧化能力，进一步提高处理效率。

优选地，低温等离子体处理的时间不低于45分钟。

在步骤S6中，经过上述步骤S5中的处理后的出水进入活性炭滤罐207来进行活性炭过滤处理，由此来保证出水水质的稳定。该活性炭滤罐207中的填料可以是能够吸附重金属的活性炭，来对重金属进行吸附去除。

优选地，还可以是负载了一定微生物的生物活性炭，利用微生物进一步降解COD，以保证出水水质稳定且达到排放标准。然后，对经活性炭过滤处理后的出水进行达标排放。

优选地，可通过尾气收集对活性炭滤罐207的排气进行收集并处理，以确保低温等离子体反应过程中产生的臭氧不会随处理水直接排放至大气中。

通过采用上述有机废水处理方法，能够通过上述各步骤的组合高效地实现达标排放，能够显著减少电能和氧气的效果。

实施方式2

在实施方式1中，以垃圾渗滤液MBR出水为例来对有机废水处理系统及其方法进行了说明。在本实施方式2中，对非垃圾渗滤液的其它有机废水的处理系统及其方法进行说明。

图3示出本实施方式2所涉及的有机废水处理系统的示意图。图4示出本发明实施方式2所涉及的有机废水处理方法的流程图。在下述说明中，省略对与实施方式1相同的结构和步骤的说明，仅对两者的不同点进行说明。

实施方式2所涉及的有机废水处理系统可适用于焦化、染料、制药等工业过程排放的难降解有机废水。实施方式2所涉及的有机废水是焦化水、印染废水、制药废水等。基于这些废水自身与垃圾渗滤液的不同特性，与实施方式1所述的有机废水处理系统相比，如图3所示，实施方式2所涉及的有机废水处理系统省略设置第二混凝沉淀单元，来自第二pH调节池204的出水直接被导入低温等离子体反应器301中所设的喷淋布水器108。

此外，不同于实施方式1所示的结构，实施方式2中，使从循环泵107导出的循环水回流至第二pH调节池204，利用该第二pH调节池204对低温等离子体处理过程中的处理水的pH值实时地进行测定和调节，以使在低温等离子体反应器 301中进行处理的处理水的pH值始终维持在易于进行低温等离子处理的水平，例如维持在8.0～8.5之间，由此能够提高低温等离子体反应的效率，高效地对处理水进行处理。此外，通过采用这种方式，无需在循环泵107的循环管道中另设加药装置和pH探头，能够进一步简化系统结构，降低成本。

当然，也可以不采用使循环泵107导出的循环水回流至第二pH调节池204的结构，而仍如实施方式1所述那样，使该循环水回流至喷淋布水器108，利用设置于循环管道的pH探头对循环水的pH值实时进行测定，并通过设置于循环管道的加药装置1071对pH值实时进行调节。

无论采用何种方式，都能够实现与实施方式1相同的效果。

相应地，如图4所示，实施方式2所涉及的有机废水处理方法的步骤中也省略了与第二混凝沉淀单元相关的步骤。

在实施方式2所涉及的有机废水处理方法中，包括下述处理步骤：

首先，在步骤S11中，将待处理有机废水导入第一pH调节池201，边利用搅拌机(未图示)进行搅拌，边根据待处理有机废水的自身特性而从药储罐401加入酸或碱，基于pH探头测定的pH值来实时控制加药量，以对该有机废水的pH值进行调整，从而达到最佳混凝效果，例如，将pH值的范围调节至3.8～4.8(使用铁系混凝剂时)或7.0左右(使用铝系混凝剂时)。

在步骤S12中，具有调节后的pH值的混合液进入混凝池202，按照一定的投加量(预先通过试验确定)投加混凝剂，利用搅拌机102充分搅拌后加入助凝剂，再次充分搅拌后将其导入沉淀池203进行泥水分离、沉淀，接着进入步骤S13。

在步骤S13中，将步骤S12得到的上清液从沉淀池203的上出水口导入第二 pH调节池204，边利用搅拌机(未图示)进行搅拌，边通过碱储罐104加入碱，基于pH探头测定的pH值实时控制加碱量，从而调节pH值的范围至8.0～9.0。

在步骤S14中，利用高频脉冲放电技术在氧气氛围的条件下对经过上述一系列预处理后的出水进行放电处理，即进行低温等离子体处理。具体而言，将步骤 S13得到的pH值经过调节后的处理水从第二pH调节池204直接导入低温等离子体反应器301，通过喷淋布水器108以喷淋方式进行布水。与此同时，向低温等离子体反应器301内通入氧气，氧气投加量与进水CODCr质量比例如控制为10：1～ 20：1。在低温等离子体反应器301内，通过正极连接至电极丝，负极连接至不锈钢圆筒外壳的放电单元进行高频放电，放电脉冲频率例如设为100pps。

此外，在低温等离子体反应器301的底部设有集水槽3012，可使低温等离子体反应器301中的处理水作为循环水通过循环泵107回流至第二pH调节池204，利用该第二pH调节池204来对pH值实时进行测定和调节，从而使在低温等离子体反应器301中进行处理的处理水的pH值始终维持在易于进行低温等离子处理的水平从而提高处理效率，获得更好的处理效果。

优选地，在上述循环过程中还可另外设置加药装置3013，向集水槽3012中注入催化氧化剂(如双氧水)以增强氧化能力，进一步提高处理效率。

优选地，低温等离子体处理的时间不低于45分钟。

在步骤S15中，经过上述步骤S14中的处理后的出水进入活性炭滤罐207来进行活性炭过滤处理，由此来保证出水水质的稳定。该活性炭滤罐207中的填料可以是能够吸附重金属的活性炭，来对重金属进行吸附去除。

优选地，还可以是负载了一定微生物的生物活性炭，利用微生物进一步降解 COD，以保证出水水质稳定且达到排放标准。然后，对经活性炭过滤处理后的出水进行达标排放。

优选地，可通过尾气收集对活性炭滤罐的排气进行收集并处理，以确保低温等离子体反应过程中产生的臭氧不会随处理水直接排放至大气中。

通过采用上述有机废水处理方法，能够通过上述各步骤的组合高效地实现达标排放，能够显著减少电能和氧气的效果。

本发明在其发明的范围内可以对各实施方式进行自由组合，或者对各实施方式适当地进行变形、省略。上文中虽然对本发明进行了详细的说明，但上述的说明在所有的方式中均为例示，本发明并不限于此。未例示的无数的变形例可被解释为能够在不脱离本发明的范围内设想得到。

标号说明

101 酸储罐

102 搅拌机

103、105 混凝剂及助凝剂储罐

104 碱储罐

106 氧气储罐

107 循环泵

1071 加药装置

108 喷淋布水器

201 第一pH调节池

202、205 混凝池

203、206 沉淀池

204 第二pH调节池

207 活性炭滤罐

301 低温等离子体反应器

3012 集水槽

3013 加药装置。

Claims (10)

1.一种有机废水处理系统，其特征在于，包括：

第一pH调节单元，该第一pH调节单元对被导入的处理水的pH值进行调节；

混凝沉淀单元，该混凝沉淀单元对具有经过所述第一pH调节单元调节后的pH值的所述处理水进行混凝沉淀；

第二pH调节单元，该第二pH调节单元对通过所述混凝沉淀单元进行混凝沉淀后的所述处理水的pH值进行调节；

低温等离子体处理单元，该低温等离子体处理单元对被导入的所述处理水进行低温等离子体处理；以及

活性炭处理单元，该活性炭处理单元对经过所述低温等离子体处理单元处理后的所述处理水进行活性炭过滤处理，

在进行所述低温等离子体处理的过程中，对所述处理水的pH值进行实时测定和调节。

2.如权利要求1所述的有机废水处理系统，其特征在于，

在所述低温等离子体处理单元中设置有第一加药装置，

在利用所述低温等离子体处理单元对所述处理水进行所述低温等离子体处理的过程中，通过所述第一加药装置注入催化氧化剂。

3.如权利要求1或2所述的有机废水处理系统，其特征在于，

所述混凝沉淀单元是第一混凝沉淀单元，

还包括第二混凝沉淀单元，

具有经过所述第二pH调节单元调节后的pH值的所述处理水在所述第二混凝沉淀单元中进行混凝沉淀，

在所述低温等离子体处理的过程中，利用所述低温等离子体处理单元对通过所述第二混凝沉淀单元进行混凝沉淀后的所述处理水进行低温等离子体处理。

4.如权利要求1或2所述的有机废水处理系统，其特征在于，

在所述低温等离子体处理的过程中，利用所述第二pH调节单元对所述处理水的pH值进行所述实时测定和调节。

5.如权利要求2所述的有机废水处理系统，其特征在于，

所述低温等离子体处理单元中还设置有循环泵和低温等离子体反应器，

所述循环泵所连接的循环管道中设置有pH探头和第二加药装置，

在所述低温等离子体处理的过程中，利用所述pH探头和所述第二加药装置对所述处理水的pH值进行所述实时测定和调节。

6.一种有机废水处理方法，其特征在于，包括：

第一pH值调节步骤，在该第一pH值调节步骤中，利用第一pH调节单元对被导入的处理水的pH值进行调节；

混凝沉淀步骤，在该混凝沉淀步骤中，对具有在所述第一pH值调节步骤中进行调节后的pH值的所述处理水进行混凝沉淀；

第二pH值调节步骤，在该第二pH值调节步骤中，利用第二pH调节单元对在混凝沉淀步骤中经过所述混凝沉淀后得到的所述处理水的pH值进行调节；

低温等离子体处理步骤，在该低温等离子体处理步骤中，利用低温等离子体处理单元对所述处理水进行低温等离子体处理；以及

活性炭处理步骤，在该活性炭处理步骤中，利用活性炭处理单元对在所述低温等离子体处理步骤中经过处理后的所述处理水进行活性炭过滤处理，

所述低温等离子体处理步骤中，在进行所述低温等离子体处理的过程中对所述处理水的pH值进行实时测定和调节。

7.如权利要求6所述的有机废水处理方法，其特征在于，

所述混凝沉淀步骤为第一混凝沉淀步骤，

还包括第二混凝沉淀步骤，

在所述第二混凝沉淀步骤中，对具有在所述第二pH值调节步骤中进行调节后的pH值的所述处理水进行混凝沉淀，

在所述低温等离子体处理步骤中，对在所述第二混凝沉淀步骤中进行混凝沉淀后的所述处理水进行低温等离子体处理。

8.如权利要求6或7所述的有机废水处理方法，其特征在于，

所述低温等离子体处理步骤中，利用低温等离子体处理单元来对所述处理水的pH值进行所述实时测定和调节。

9.如权利要求6所述的有机废水处理方法，其特征在于，

在所述低温等离子体处理步骤中，利用所述第二pH调节单元来对所述处理水的pH值实时进行测定和调节。

10.如权利要求6至9的任一项所述的有机废水处理方法，其特征在于，

所述低温等离子体处理步骤中，在对所述处理水进行所述低温等离子体处理的过程中，注入催化氧化剂。

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