CN113754152A - 一种处理化工含盐废水的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理化工含盐废水的装置及方法,其特征在于:方法包括如下步骤:S1:将含盐废水输送到反应器中;S2:通过直流放电部件将反应器中的含盐废水进行水电解;S3:通过紫外线光源向反应器中照射紫外光;S4:将反应器中的含盐废水经微滤膜过滤后排出。本发明与现有技术相比的优点在于:利用电化学氧化工艺,对含盐废水进行电水解,利用光催化氧化工艺,对含盐废水中以及微滤膜中的天然有机物和微污染物进行充分的降解,利用微滤膜工艺,对天然有机物和微污染物具有分离作用,三者的结合易于操作,且在其协同作用下,使含盐废水的处理效率更高,处理效果更好,能耗更低。
Description
技术领域
本发明涉及含盐废水处理技术领域,具体是指一种处理化工含盐废水的装置及方法。
背景技术
无论是煤化工、石油化工还是冶金等行业生产过程都会排放大量的含盐废水,主要包括反渗透浓排水、循环冷却系统排污水和锅炉排污水,这些含盐废水通常含盐量较高,一般属于难降解废水,这种废水中除了含有高浓度的无机盐分,还含有难降解性有机物或有毒物质,如果未经处理直接排入天然水体,必然会对水体生物、生活饮用水和工农业生产用水产生极大的危害,将给生态环境造成巨大的压力。
基于化工含盐废水成分复杂、水质水量变化大、有毒有害、污染物浓度高、可生化性低等特点,直接用生物法处理会增加微生物的负荷,影响处理效率,甚至直接将微生物毒死,而如电化学氧化工艺、光催化氧化工艺、微滤工艺等单一的物理或化学方法处理效果有限,因此考虑采用工艺的组合进行含盐废水的处理。
发明内容
本发明提供一种能耗低且效率高的处理化工含盐废水的装置及方法,其结合了电化学氧化工艺、光催化氧化工艺及微滤工艺。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种处理化工含盐废水的装置,包括进水泵、反应器及出水泵,所述进水泵的出水口与所述反应器内连通,处理化工含盐废水的装置还包括直流放电部件、紫外线光源及微滤膜,所述直流放电部件的两极分别位于所述反应器中,所述紫外线光源固定安装在所述反应器中,所述微滤膜固定安装在所述反应器内,且其出水口与所述出水泵的进水口连通。
处理化工含盐废水的装置还包括磁力搅拌器,所述磁力搅拌器的输出端位于所述反应器中。
一种处理化工含盐废水的方法,包括如下步骤:
S1:将含盐废水输送到反应器中;
S2:通过直流放电部件将反应器中的含盐废水进行水电解;
S3:通过紫外线光源向反应器中照射紫外光;
S4:将反应器中的含盐废水经微滤膜过滤后排出。
所述S1步骤中,通过磁力搅拌器搅拌所述反应器中的含盐废水。
所述直流放电部件包括直流电源及两个电极,两个所述电极分别与所述直流电源的两极电连接,且其分别位于所述反应器中。
所述电极是RuO2/TiO2电极。
所述微滤膜是ZrO2陶瓷膜,其膜孔径为0.1μm。
本发明和现有技术相比所具有的优点是:利用电化学氧化工艺,对含盐废水进行电水解,产生羟基自由基对含盐废水中有机物进行降解的同时生成活性氯,为光催化氧化工艺提供反应条件,利用光催化氧化工艺,对含盐废水中以及微滤膜中的天然有机物和微污染物进行充分的降解,不仅降低了含盐废水中的微污染物浓度,而且改善了因有机物造成的微滤膜的膜污染问题,且光催化氧化工艺与电化学氧化工艺之间的交互作用大大强化了废水中污染物的降解,利用微滤膜工艺,对天然有机物和微污染物具有分离作用,以减少排水中的污染物,三者的结合易于操作,且在其协同作用下,使含盐废水的处理效率更高,处理效果更好,能耗更低。
附图说明
图1是本发明一种处理化工含盐废水的装置的结构示意图。
图2是单一工艺与组合工艺对比时关于UV254去除率的折线图。
图3是单一工艺与组合工艺对比时关于TOC去除率的折线图。
图4是组合工艺条件下,不同紫外线波长对比时关于UV254去除率的折线图。
图5是组合工艺条件下,不同紫外线波长对比时关于TOC去除率的折线图。
图6是组合工艺条件下,不同含盐量对比时关于UV254值的柱状图。
图7是组合工艺条件下,不同含盐量对比时关于TOC去除率的折线图。
如图所示:1、进水泵,2、反应器,3、出水泵,4、直流放电部件,5、紫外线光源,6、微滤膜,7、磁力搅拌器,8、直流电源,9、电极。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例,并不因此而限定本发明的保护范围,下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例,见图1至图7所示:
一种处理化工含盐废水的装置,包括进水泵1、反应器2、出水泵3、直流放电部件4、紫外线光源5、微滤膜6及磁力搅拌器7。
进水泵1的出水口与反应器2内连通,且其进水口与外部装有水源的进水罐连通,进水泵1开启后,其将进水罐中的水输送到反应器2中。
直流放电部件4具有两极,即正极与负极,直流放电部件4的两极分别位于反应器2中,其中,直流放电部件4包括直流电源8及两个电极9,两个电极9分别与直流电源8的两极电连接,且其分别位于反应器2中,两个电极9位于反应器2的含盐废水中,在直流电源8开启后,两个电极9使含盐废水进行水电解,且其中,电极9是RuO2/TiO2电极,这种材料具有优异的析氯反应活性及机械稳定性,析氯电位低,能耗小。
紫外线光源5固定安装在反应器2中,紫外线光源5采用紫外线灯管,该灯管固定安装石英玻璃管中,石英玻璃管沿竖直方向固定安装在反应器2中,紫外线光源5照射出的紫外光用于发生光解反应,其中,紫外线灯管为UVA,其波长为320~420nm,其具有很强的穿透力。
微滤膜6固定安装在反应器2内,且其出水口与出水泵3的进水口连通,出水泵3的出水口与外部的出水罐连通,微滤膜6用于截留含盐废水中的固体悬浮物及大分子有机物,出水泵3开启后,其将反应器2中的含盐废水经由微滤膜6输送到出水罐中,且其中,微滤膜6是ZrO2陶瓷膜,其膜孔径为0.1μm。
磁力搅拌器7的输出端位于反应器2中,磁力搅拌器7开启后,其能够搅拌反应器2中的含盐废水,以加速含盐废水中有机物的降解。
基于上述的装置,处理化工含盐废水的方法包括如下步骤:
S1:将含盐废水输送到反应器2中,并通过磁力搅拌器7不断搅拌反应器2中的含盐废水,以使含盐废水中的有机物能够充分降解;
S2:通过直流放电部件4将反应器2中的含盐废水进行水电解,产生羟基自由基,以对含盐废水中的有机物进行降解,且同时还使含盐废水中的氯离子转化为ClO,并且伴随HO的产生,ClO为光催化氧化工艺提供条件,HO具有非选择性,以几乎扩散的速率与各种有机污染物反应;
S3:通过紫外线光源5向反应器2中照射紫外光,ClO在紫外光的照射下发生光解反应,产生Cl,Cl具有选择性,其对含有芳香环等富含电子结构的化合物具有更高的活性,并且Cl对紫外线光源5照射出的紫外光具有更高的摩尔吸光系数和量子产率,对紫外光的利用效率更高,其与HO协同作用,大大提高了降解效果;
S4:将反应器2中的含盐废水经微滤膜6过滤后排出,微滤膜6进一步减少了排水中的杂质及有机物含量,且截留较多光催化氧化工艺中产生的dbps,从而减少了排水中的污染物。
上述对含盐废水的处理利用了电化学氧化工艺、光催化氧化工艺及微滤工艺的组合,各工艺协同作用后具有更高的处理效率及更好的处理效果,现结合具体实验进行说明:
第一组:单一工艺与组合工艺对化工含盐废水的处理效果。
选取四组反应器,分别为电化学氧化工艺的反应器(D)、光催化氧化工艺的反应器(G)、微滤工艺的反应器(M)以及组合工艺的反应器2(MDG)。
化工含盐废水分别通过进水泵1进入四组反应器中,四组反应器的有效容积均为4L,出水流速均为11.11mL/min,反应时间均为6h,均每隔1h取一次样,并且以进入反应器前的化工含盐废水为对照组进行测试。
在254nm波长下用紫外可见分光光度计测量所取水样的吸光度UV254值,并以UV254的去除率ηUV254为纵坐标,时间为横坐标,绘制成如图2所示折线图,且由图2可知,组合工艺的反应器2,其UV254的去除率明显高于其他三组反应器,且随着反应时间的增加,其UV254去除率由明显的上升趋势。
通过总有机碳分析仪,将水溶液中的总有机碳(TOC)化为二氧化碳,测定二氧化碳的含量并利用二氧化碳与总有机碳之间碳含量的对应关系,从而测定水溶液中总有机碳含量值,以TOC的去除率ηTOC为纵坐标,时间为横坐标,绘制成如图3所示折线图,且由图3可知,组合工艺的反应器2,其TOC的去除率明显高于其他三组反应器。
由此可见,在组合工艺下的反应器2对化工含盐废水的处理效果最好。
第二组:不同紫外线波长对化工含盐废水处理效果的影响。
选取两组组合工艺的反应器2,一组反应器2中紫外线光源5照射的紫外线波长为320~400nm(UVA),另一组反应器2中紫外线光源5照射的紫外线波长为200~275nm(UVC)。
化工含盐废水分别通过进水泵1进入两组反应器2中,两组反应器2的有效容积均为4L,出水流速均为11.11mL/min,反应时间均为6h,均每隔1h取一次样,并且以进入反应器2前的化工含盐废水为对照组进行测试。
在254nm波长下用紫外可见分光光度计测量所取水样的吸光度UV254值,并以UV254的去除率ηUV254为纵坐标,时间为横坐标,绘制成如图4所示折线图,且由图2可知,两组反应器2的UV254去除率随着时间的增加,均有明显的上升趋势,且反应器2(UVC)的UV254去除率明显高于反应器2(UVA)。
通过总有机碳分析仪,将水溶液中的总有机碳(TOC)化为二氧化碳,测定二氧化碳的含量并利用二氧化碳与总有机碳之间碳含量的对应关系,从而测定水溶液中总有机碳含量值,以TOC的去除率ηTOC为纵坐标,时间为横坐标,绘制成如图5所示折线图,且由图5可知,两组反应器2的TOC去除率随着时间的增加,均有明显的上升趋势,且反应器2(UVC)的TOC去除率高于反应器2(UVA)TOC去除率。
由此可见,反应器2(UVC)及反应器2(UVA)对化工含盐废水的处理效果均较好,且反应器2(UVC)的处理效果最好。
第三组:不同含盐量对化工含盐废水处理效果的影响。
选取三组组合工艺的反应器2,其内废水的含NaCl量分别为0g/L(MDG)、4g/L(MDG4)及8g/L(MDG8)。
化工含盐废水分别通过进水泵1进入三组反应器2中,三组反应器2的有效容积均为4L,出水流速均为11.11mL/min,反应时间均为6h,均每隔1h取一次样,并且以进入反应器2前的化工含盐废水为对照组进行测试。
在254nm波长下用紫外可见分光光度计测量所取水样的吸光度UV254值,并以UV254的值为纵坐标,时间为横坐标,绘制成如图6所示的柱状图,由图6可知,含NaCl量为0g/L的反应器2,随着反应时间的增加,其UV254的值有所下降,含NaCl量为4g/L的反应器2以及含NaCl量为8g/L的反应器2,随着反应时间的增加,其UV254的值有明显上升趋势。
通过总有机碳分析仪,将水溶液中的总有机碳(TOC)化为二氧化碳,测定二氧化碳的含量并利用二氧化碳与总有机碳之间碳含量的对应关系,从而测定水溶液中总有机碳含量值,以TOC的去除率ηTOC为纵坐标,时间为横坐标,绘制成如图7所示的折线图,由图7可知,含NaCl量为0g/L的反应器2,反应6h后,废水中仍存在部分荧光物质,含NaCl量为4g/L的反应器2以及含NaCl量为8g/L的反应器2,反应1h后,废水中的荧光物质基本去除。
以上对本发明及其实施方式进行了描述,这种描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种处理化工含盐废水的装置,包括进水泵(1)、反应器(2)及出水泵(3),所述进水泵(1)的出水口与所述反应器(2)内连通,其特征在于:还包括直流放电部件(4)、紫外线光源(5)及微滤膜(6),所述直流放电部件(4)的两极分别位于所述反应器(2)中,所述紫外线光源(5)固定安装在所述反应器(2)中,所述微滤膜(6)固定安装在所述反应器(2)内,且其出水口与所述出水泵(3)的进水口连通。
2.根据权利要求1所述的一种处理化工含盐废水的装置,其特征在于:还包括磁力搅拌器(7),所述磁力搅拌器(7)的输出端位于所述反应器(2)中。
3.根据权利要求1所述的一种处理化工含盐废水的装置,其特征在于:所述直流放电部件(4)包括直流电源(8)及两个电极(9),两个所述电极(9)分别与所述直流电源(8)的两极电连接,且其分别位于所述反应器(2)中。
4.根据权利要求3所述的一种处理化工含盐废水的装置,其特征在于:所述电极(9)是RuO2/TiO2电极。
5.根据权利要求1所述的一种处理化工含盐废水的装置,其特征在于:所述微滤膜(6)是ZrO2陶瓷膜,其膜孔径为0.1μm。
6.一种处理化工含盐废水的方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1:将含盐废水输送到反应器(2)中;
S2:通过直流放电部件(4)将反应器(2)中的含盐废水进行水电解;
S3:通过紫外线光源(5)向反应器(2)中照射紫外光;
S4:将反应器(2)中的含盐废水经微滤膜(6)过滤后排出。
7.根据权利要求6所述的一种处理化工含盐废水的方法,其特征在于:所述S1步骤中,通过磁力搅拌器(7)搅拌所述反应器(2)中的含盐废水。
8.根据权利要求6所述的一种处理化工含盐废水的方法,其特征在于:所述直流放电部件(4)包括直流电源(8)及两个电极(9),两个所述电极(9)分别与所述直流电源(8)的两极电连接,且其分别位于所述反应器(2)中。
9.根据权利要求6所述的一种处理化工含盐废水的方法,其特征在于:所述电极(9)是RuO2/TiO2电极。
10.根据权利要求6所述的一种处理化工含盐废水的方法,其特征在于:所述微滤膜(6)是ZrO2陶瓷膜,其膜孔径为0.1μm。
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