CN113651483A - 一种用于有机废液的高级氧化反应处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于有机废液的高级氧化反应处理装置及方法，取代常规高级氧化要求的苛刻条件，用于在温和条件下实现乳化废液和特种废水中有机物的氧化和分解。该处理装置包括微波反应器、控温池及配液池，其中，有机废液在水泵的作用下依次通过微波反应器、控温池及配液池后再次进入到微波反应器实现循环，直到废液中有机物彻底被氧化分解，达到排放标准。本发明通过设置微波反应单元，用微波建立有机废液中有机物氧化需要的电化学反应电解电压，以此实现难生化、难降解有机物在常温常压条件下的高级化学氧化，以及温和条件下的有机物降解，将微波谐振腔同化学反应结合在一起，取代常规高级氧化要求的苛刻条件，易于实现及大规模推广。

Description

一种用于有机废液的高级氧化反应处理装置及方法

技术领域

本发明属于乳化废液和特种废水处理技术领域，具体地说涉及一种用于有机废液的高级氧化反应处理装置及方法。

背景技术

随着全球经济的发展和城市化进程的加快，工业废水和生活污水排放量日益增加，污染十分严重。其中BOD>100mg/L、COD>2000mg/L的有机废水通常被称为高浓度有机废液。这些废液通常具有可燃性、腐蚀性、急性毒性、浸出毒性、反应性、传染性、致癌、致畸、致突变等一种或几种危害特性。常见的处理有机废液的方法有溶剂萃取法、膜分离法、氧化法、吸附法和焚烧法]。其中溶剂萃取法、膜分离法、氧化法、吸附法都很难彻底消除有机废液的危害，且容易造成二次污染。目前国外发达国家普遍采用焚烧法处理废液，尽管高浓度有机废液的焚烧设备多种多样，对于含水分含量高、可燃性不强、废液中有悬浮物(即乳化废液等)，这些不适合焚烧法处理，而这些废液在精细化工行业广泛存在，如二甲基亚砜(DMSO)是一种非质子极性溶剂，由于它对化学反应具有特殊的溶媒效应和对许多物质的溶解特性,一向被称为万能溶媒，是重要的精细化工原料，目前在石油、化工、医药、电子、合成纤维、塑料、印染等行业中做为溶剂,开发出许多用途；因为二甲基亚砜(DMSO)废水的可生化性较差(BOD/COD＝0.02)，焚烧过程中会产生大量本体挥发物和次生挥发物(如SO2等)，造成二次污染，尽管含水量高，其有机物COD也很高高、异味浓烈、可降解性差而使得DMSO废水(尤其是高浓度)也是成为化工废液或特种废水处理领域中的难点问题。

同时目前广泛使用的汽车涂料漆，是一种典型的高COD乳化废液，也是化工废液或特种废水处理领域中的难点问题。高级化学氧化法是分解难降解有机物非常有效的方法，近20年来，各种高级氧化法被发现并迅速在水处理领域中应用，主要包括光催化氧化、声化学氧化、电化学氧化、湿式氧化、超临界水氧化等。高级化学氧化法使有机物分子动能达到化学反应阈值，尤其是湿式氧化通过提高温度的手段来实现，因此，湿式氧化必须在高温(125-320℃)和高压(0.5-20MPa)的苛刻条件下进行，而上述苛刻的使用条件限制了该技术的应用和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于有机废液的高级氧化反应处理装置及方法，取代常规高级氧化要求的苛刻条件，用于在温和条件下实现乳化废液和特种废水中有机物的氧化和分解。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于有机废液的高级氧化反应处理装置，包括微波反应器、控温池及配液池，其中，有机废液在水泵的作用下依次通过微波反应器、控温池及配液池后再次进入到微波反应器实现循环，直到废液中有机物彻底被氧化分解，达到排放标准；

所述配液池包括配液池池体，开设于配液池池体上的回液口与氧化药剂进口，用于将配液池池体内部分隔成搅拌反应区及沉淀池的隔板，设置于配液池池体内一侧边连通搅拌反应区及沉淀池的流动缓冲区，开设于相对于流动缓冲区的隔板另一侧上的循环液口，以及开设于搅拌反应区的池体一侧的出液口；其中，所述回液口与控温池连通，所述出液口与微波反应器连通。

进一步地，在本发明中，所述搅拌反应区内设置有温度传感器。

进一步地，在本发明中，所述搅拌反应区内设置有搅拌机构。

进一步地，在本发明中，所述控温池包括控温池池体，分别开设于控温池池体上下两侧的冷却液进口及冷却液出口，设置于控温池池体内的冷却管道，开设于控温池池体上并分别与冷却管道两端连通的反应液体回液口及反应液体控温池进口；其中，所述反应液体回液口与微波反应器连通，所述控温池进口与配液池的回液口连通。

进一步地，在本发明中，所述微波反应器包括由多个微波反应单元依次连接形成，所述微波反应单元包括微波反应腔，开设于微波反应腔上的微波应后出液口及循环回液口，设置于微波反应腔上的微波馈入窗，设置于微波馈入窗上的微波管及微波馈入口；其中，所述微波反应后出液口与反应液体回液口连通，所述循环回液口与配液池的出液口连通。

基于上述处理装置，本发明还提供一种用于有机废液的高级氧化反应处理方法，包括如下步骤：

(S1)将乳化废液与氧化药剂加入配液池反应区内进行混合；

(S2)混合后的待处理废液依次循环通过微波反应器、控温池和配液池；直至达到排放标准。

进一步地，在所述步骤(S2)中，待处理废液的化学反应由微波谐振腔微波场协助产生和维持，微波从微波馈口馈入后在废液中建立微波强场，被处理废液从一个端口进入微波谐振腔，受到微波强场作用，同时又不影响微波发生器工作，然后从另一端流出，废液反复循环流过微波谐振腔，直到废液中有机物被消除。

进一步地，在所述步骤(S2)中，被处理废液每次循环只有一部分有机物被分解，反应放出热量在控温池中进行调节。

进一步地，在所述步骤(S2)中，当被处理废液通过配液池时，在反应过程中产生的沉淀物质就下沉到配液池下方的沉淀池。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过设置微波反应单元，用微波建立有机废液中有机物氧化需要的电化学反应电解电压，以此实现难生化、难降解有机物在常温常压条件下的高级化学氧化，以及温和条件下的有机物降解，将微波谐振腔同化学反应结合在一起，取代常规高级氧化要求的苛刻条件，易于实现及大规模推广。

(2)本发明针对高COD乳化废液特点，在氧化过程中，由于破乳而导致废液中固体不断形成，通过配液池，实现反应过程中的固液分离，液体部分在装置中继续循环，而固体部分在沉淀区收集，消除固体部分对化学反应和装置运行的影响，使得装置满足高COD乳化废液的处理要求。

(3)本发明控温池冷却液的液位受到配液池温度传感器控制，而反应液体在装置(配液池、微波反应腔、控温池)中循环流动，通过控制控温池冷却液的液位使得反应液体处于反应温度范围，便于装置安全、高效运行。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中配液池的结构示意图。

图3为本发明中微波反应单元的结构示意图。

图4为本发明中控温池的结构示意图。

图5为本发明中微波反应单元级联的结构示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-微波反应器，2-控温池，3-配液池，4-配液池池体，5-回液口，6-氧化药剂进口，7-搅拌反应区，8-沉淀池，9-隔板，10-流动缓冲区，11-循环液口，12-出液口，13-搅拌机构，14-控温池池体，15-冷却液进口，16-冷却液出口，17-冷却管道，18-反应液体回液口，19-反应液体控温池进口，20-微波反应腔，21-微波应后出液口，22-循环回液口，23-微波馈入窗，24-微波管，25-微波馈入口。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

如图1～5所示，本发明公开的一种用于有机废液的高级氧化反应处理装置，包括微波反应器1、控温池2及配液池3，其中，有机废液在水泵的作用下依次通过微波反应器、控温池及配液池后再次进入到微波反应器实现循环，直到废液中有机物彻底被氧化分解，达到排放标。具体地，待处理废液和高级氧化反应需要的化学药剂(硫酸亚铁和双氧水)通过各自入口进行配液池，处理废液和化学药剂通过水泵依次进入微波反应腔，在微波强场作用下废液中有机物同化学药剂反应，有机物被化学药剂氧化、并分解为CO2和H2O，随后进入控温池，将有机物在被化学药剂氧化过程放出的放热吸收，维持处理废液氧化需要的温度(70℃±10℃的范围)，最后回到配液池，同时反应过程中产生的沉淀物质下沉到配液池下方的沉淀池，从而消除沉淀物质对氧化反应和设备运行的影响，而清液在不断循环。上述过程反复循环，直到废液中有机物彻底被氧化分解(即COD达到要求值)，直到达到排放标准，然后停止反应，通过处理后排放出口将处理达标废废水从设备中排出。

在本发明中，所述配液池3包括配液池池体4，开设于配液池池体4上的回液口5与氧化药剂进口6，用于将配液池池体4内部分隔成搅拌反应区7及沉淀池8的隔板9，设置于配液池池体4内一侧边连通搅拌反应区7及沉淀池8的流动缓冲区10，开设于相对于流动缓冲区10的隔板9另一侧上的循环液口11，以及开设于搅拌反应区7的池体一侧的出液口12。其中，所述回液口5与控温池2连通，所述出液口12与微波反应器连通。

为了监测整个装置整个反应过程中液体温度，然后根据液体温度，通过控温池来控制反应温度。在本实施例的搅拌反应区内设置有温度传感器。且为了使反应更加充分，所述搅拌反应区内7设置有搅拌机构13。

在本实施例中，所述控温池2包括控温池池体14，分别开设于控温池池体14上下两侧的冷却液进口15及冷却液出口16，设置于控温池池体14内的冷却管道17，开设于控温池池体14上并分别与冷却管道17两端连通的反应液体回液口18及反应液体控温池进口19；其中，所述反应液体回液口18与微波反应器1连通，所述控温池进口19与配液池的回液口5连通。控温池的作用是维持反应过程中的液体反应温度，反应液体通过冷却管道，冷却管道处于控温池中，以此反应液体通过冷却管道同控温池中冷却液进行热交换，而控温池中冷却液的液位是可以调节的(受配液池中温度传感器控制)，如果反应温度高，则冷却液的液位就提高，使得反应液体通过冷却管道后降温程度液高，如果反应液体温度低(甚至低于要求温度)，则排空控温池中冷却液，以此实现反应液体的温度控制，维持反应需要的温度。

在本实施例中，所述微波反应器1包括由多个微波反应单元依次连接形成，所述微波反应单元包括微波反应腔20，开设于微波反应腔20上的微波应后出液口21及循环回液口22，设置于微波反应腔20上的微波馈入窗23，设置于微波馈入窗23上的微波管24及微波馈入口25；其中，所述微波反应后出液口21与反应液体回液口18连通，所述循环回液口22与配液池3的出液口12连通。在本实施例中，微波反应单元是一个方腔(长8cm，宽7cm，高6cm)，谐振频率为2450MHz，微波从上部圆孔馈入，圆孔直径5cm，用于安装微波馈入窗，微波馈入窗是聚四氟乙烯，将被处理废水密封在化学反应器，同时还保证微波能进入化学反应器，化学反应器两端是被处理污水的进出口，要保证微波不从进出口外泄，进出口管道直径是2cm，管道长度大于5cm。使用时，将微波管安装在微波馈入口处，微波管工作时在微波反应区中建立微波场；当待处理废液连同药剂通过微波反应区，在微波反应区中，由于强微波场的作用，在温和条件(常温、常压)下实现废液中有机物同氧化药剂之间的高级氧化反应要求的条件，从而实现有机物转化为CO2和H2O，直接效果是：废液中COD值成倍下降，循环反应直到达到要求值。

通过上述设计，本发明通过设置微波反应单元，用微波建立有机废液中有机物氧化需要的电化学反应电解电压，以此实现难生化、难降解有机物在常温常压条件下的高级化学氧化，以及温和条件下的有机物降解，将微波谐振腔同化学反应结合在一起，取代常规高级氧化要求的苛刻条件，易于实现及大规模推广。因此，与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于有机废液的高级氧化反应处理装置，其特征在于，包括微波反应器(1)、控温池(2)及配液池(3)，其中，有机废液在水泵的作用下依次通过微波反应器、控温池及配液池后再次进入到微波反应器实现循环，直到废液中有机物彻底被氧化分解，达到排放标准；

所述配液池(3)包括配液池池体(4)，开设于配液池池体(4)上的回液口(5)与氧化药剂进口(6)，用于将配液池池体(4)内部分隔成搅拌反应区(7)及沉淀池(8)的隔板(9)，设置于配液池池体(4)内一侧边连通搅拌反应区(7)及沉淀池(8)的流动缓冲区(10)，开设于相对于流动缓冲区(10)的隔板(9)另一侧上的循环液口(11)，以及开设于搅拌反应区(7)的池体一侧的出液口(12)；其中，所述回液口(5)与控温池(2)连通，所述出液口(12)与微波反应器连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于有机废液的高级氧化反应处理装置，其特征在于，所述搅拌反应区内设置有温度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种用于有机废液的高级氧化反应处理装置，其特征在于，所述搅拌反应区内(7)设置有搅拌机构(13)。

4.根据权利要求3所述的一种用于有机废液的高级氧化反应处理装置，其特征在于，所述控温池(2)包括控温池池体(14)，分别开设于控温池池体(14)上下两侧的冷却液进口(15)及冷却液出口(16)，设置于控温池池体(14)内的冷却管道(17)，开设于控温池池体(14)上并分别与冷却管道(17)两端连通的反应液体回液口(18)及反应液体控温池进口(19)；其中，所述反应液体回液口(18)与微波反应器(1)连通，所述控温池进口(19)与配液池的回液口(5)连通。

5.根据权利要求4所述的一种用于有机废液的高级氧化反应处理装置，其特征在于，所述微波反应器(1)包括由多个微波反应单元依次连接形成，所述微波反应单元包括微波反应腔(20)，开设于微波反应腔(20)上的微波应后出液口(21)及循环回液口(22)，设置于微波反应腔(20)上的微波馈入窗(23)，设置于微波馈入窗(23)上的微波管(24)及微波馈入口(25)；其中，所述微波反应后出液口(21)与反应液体回液口(18)连通，所述循环回液口(22)与配液池(3)的出液口(12)连通。

6.一种用于有机废液的高级氧化反应处理方法，其特征在于，采用了如权利要求1～5任一项所述的处理装置，包括如下步骤：

(S1)将乳化废液与氧化药剂加入配液池反应区内进行混合；

(S2)混合后的待处理废液依次循环通过微波反应器、控温池和配液池；直至达到排放标准。

7.根据权利要求6所述的一种用于有机废液的高级氧化反应处理方法，其特征在于，在所述步骤(S2)中，待处理废液的化学反应由微波谐振腔微波场协助产生和维持，微波从微波馈口馈入后在废液中建立微波强场，被处理废液从一个端口进入微波谐振腔，受到微波强场作用，同时又不影响微波发生器工作，然后从另一端流出，废液反复循环流过微波谐振腔，直到废液中有机物被消除。

8.根据权利要求7所述的一种用于有机废液的高级氧化反应处理方法，其特征在于，在所述步骤(S2)中，被处理废液每次循环只有一部分有机物被分解，反应放出热量在控温池中进行调节。

9.根据权利要求8所述的一种用于有机废液的高级氧化反应处理方法，其特征在于，在所述步骤(S2)中，当被处理废液通过配液池时，在反应过程中产生的沉淀物质就下沉到配液池下方的沉淀池。

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