CN113998769A - 一种污水处理氧化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种污水处理氧化系统，涉及污水处理技术领域。所述污水处理氧化系统，包括臭氧发生装置、预处理器和反应器，臭氧发生装置用于产生臭氧；预处理器中添加有高铁酸盐溶液，用于将预处理器中的原水预氧化；反应器的进液口分别与臭氧发生装置及预处理器连接，用于将臭氧和预氧化后的原水通入反应器中混合，以去除水中的污染物。本发明实现对废水的多级氧化处理，利用高铁酸盐本身具有氧化性并且在氧化反应过程中的还原产物同时具有催化臭氧的作用，高铁酸盐的氧化性不仅有利于水处理过程，而且减少了水里面的环境因素对臭氧分解的限制，同时还原产物还能催化臭氧产生羟基自由基，构成了氧化‑催化氧化‑氧化的体系。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种污水处理氧化系统。
背景技术
目前，处理工业废水常采用芬顿体系、UV光解、光催化、臭氧氧化等技术，其中，各种技术的缺点为：
芬顿体系：羟基自由基的产生高度依赖酸性环境(pH2-3)，低于实际废水的pH值，调节pH值会增加运行成本。
UV光解：直接光解高度依赖于药物的分子结构在特定波长的摩尔吸收系数，局限性较大。
光催化：废水中天然有机质吸收紫外光导致的光能损失，降低了直接紫外光分解抗生素及催化相关反应的光强，显著影响光催化系统的性能。
臭氧化：臭氧利用率较低从而增加了应用成本，此为臭氧的矿化效率非常有限，而且臭氧产生羟基自由基的效率很低。
臭氧作为一种强氧化剂，对污水具有消毒、脱色及降解作用，在水处理条件下可直接作用或产生羟基自由基，氧化大量有机化合物，并且臭氧不会造成二次污染，应用于工业污水处理效果良好。以臭氧为基础的高级氧化技术因其具有氧化能力强、反应条件温和、反应速率快、处理效果好等优点，逐渐成为工业污水处理的主流技术。然而，臭氧的造价相对较高，并且臭氧处理过程中、会受到污水pH、温度、反应时间、臭氧投加量及气液接触面积等因素的影响，存在臭氧利用率低，处理成本高等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理氧化系统，提高臭氧的利用率，并提高对污水的处理程度。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种污水处理氧化系统，包括：
臭氧发生装置，所述臭氧发生装置用于产生臭氧；
预处理器，所述预处理器中添加有高铁酸盐溶液，用于将所述预处理器中的原水预氧化；
反应器，所述反应器的进液口分别与所述臭氧发生装置及所述预处理器连接，用于将臭氧和预氧化后的原水通入所述反应器中混合，以去除水中的污染物。
进一步的，所述臭氧发生装置包括氧气供气气路和至少一个臭氧发生器，所述氧气供气气路及臭氧发生器连接，氧气进入臭氧发生器生成臭氧。
进一步的，所述臭氧发生器为高压放电式、紫外线照射式和电解式的一种。
进一步的，所述臭氧发生器与所述反应器之间设有浓度检测仪，用于检测臭氧生成的臭氧浓度。
进一步的，所述浓度检测仪与所述反应器之间设有流量计，用于测量进入反应器中的臭氧流量。
进一步的，所述预处理器中设置有搅拌器，所述搅拌器的搅拌叶片延伸至所述预处理器的底部。如此设置可实现原水与高铁酸盐溶液的混合均匀反应充分。
进一步的，所述预处理器与所述反应器之间设有进水泵。
进一步的，所述反应器为直立设置的管式反应器，且所述进液口设置在所述反应器的底部，所述出液口设置在所述反应器的顶部。如此设置可使原水在反应器中由低到高上升过程与臭氧充分反应，提高臭氧的利用率，也提高对原水的处理程度。
进一步的，所述反应器的出液口与所述反应器的进液口之间通过管路连接有循环泵。如此设置可实现反应器中的溶液循环，最大程度的提高对废水的处理，以及对臭氧的利用率，使处理后的原水达到排放的标准。
进一步的，所述反应器还设置有排气口，所述排气口连接有尾气处理装置。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种污水处理氧化系统，高铁酸盐本身具有氧化性并且在氧化反应过程中的还原产物同时具有催化臭氧的作用。高铁酸盐的氧化性不仅有利于水处理过程，而且减少了水里面的环境因素对臭氧分解的限制，同时还原产物还能催化臭氧产生羟基自由基，构成了氧化-催化氧化-氧化的体系。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明提供的结构示意图。
图2为纯水和含有高铁酸盐自分解产物FeOOH的水溶液中臭氧浓度随时间变化示意图。
图3分解产物FeOOH对一定浓度臭氧浓度随时间变化示意图。
1-预处理器；2-反应器；3-氧气供气气路；4-臭氧发生器；5-浓度检测仪；6-流量计；7-循环泵；11-搅拌器；12-进水泵；21-尾气处理装置。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明实施例公开了一种污水处理氧化系统，如图1所示，包括：臭氧发生装置、预处理器1和反应器2，臭氧发生装置用于产生臭氧；预处理器1中添加有高铁酸盐溶液，用于将预处理器1中的原水预氧化；反应器2的进液口分别与臭氧发生装置及预处理器1连接，用于将臭氧和预氧化后的原水通入反应器2中混合，以去除水中的污染物。
基于上述结构，本发明实现对废水的多级氧化处理，利用高铁酸盐本身具有氧化性并且在氧化反应过程中的还原产物同时具有催化臭氧的作用，高铁酸盐的氧化性不仅有利于水处理过程，而且减少了水里面的环境因素对臭氧分解的限制，同时还原产物还能催化臭氧产生羟基自由基，构成了氧化-催化氧化-氧化的体系。
可选的，高铁酸盐为高铁酸钾、高铁酸纳的一种。
需要说明的是，高铁酸盐是含有Fe042-的一种化合物，具有极强的氧化性，在酸性和碱性水溶液中的电极反应如下：
酸性介质：Fe04 2-+8H++3e→Fe3++4H20 E0＝2.2V
碱性介质：Fe04 2-+4H20+3e→Fe(OH)3↓+50H-E0＝0.72V
高铁酸盐中心原子Fe以六价存在，在酸性条件下和碱性条件下均有较高的氧化还原点位，其氧化性远大于氯气、次氯酸根、双氧水和臭氧，特别是在呈酸性的脱硫废水中氧化还原电位更高，可氧化去除脱硫废水中的COD、氨氮、铅、镉、硫等。
高铁酸盐本身具有氧化和絮凝效果，能对水体产生预处理效果，去除水中的某些重金属，将某些有机物分解为小分子，改善臭氧作用环境，其还原产生的铁(氢)氧化物又可以进入下一阶段，催化臭氧化剩余污染物，将絮凝、沉淀、催化臭氧化集合到一起，改善了臭氧作用环境并省去了催化剂制备的过程，节省了成本。
具体的，臭氧发生装置包括氧气供气气路3和至少一个臭氧发生器4，氧气供气气路3及臭氧发生器4连接，氧气进入臭氧发生器4生成臭氧。
优选的，氧气供气气路3与臭氧发生器4之间设置有干燥器，用于将氧气干燥。
可选的，臭氧发生器4为高压放电式、紫外线照射式和电解式的一种。
优选的，臭氧发生器4与反应器2之间设有浓度检测仪5，用于检测臭氧生成的臭氧浓度；浓度检测仪5与反应器2之间设有流量计6，用于测量进入反应器2中的臭氧流量。采用此技术方案的好处是，能根据浓度和流量数据调节臭氧的投加量和污水处理量，从而节约臭氧的投加量，降低污水处理成本。
优选的，预处理器1中设置有搅拌器11，所述搅拌器11的搅拌叶片延伸至底部，实现原水(污水)与高铁酸盐溶液的混合均匀反应充分。
优选的，预处理器1与反应器2之间设有进水泵12。
在一些实施例中，反应器2为直立设置的管式反应器，且进液口设置在反应器2的底部，出液口设置在反应器2的顶部，原水在反应器中由低到高上升过程与臭氧充分反应，提高臭氧的利用率，也提高对原水的处理程度。
在一些实施例中，反应器2的出液口与反应器2的进液口之间通过管路连接有循环泵7。实现反应器中的溶液循环，最大程度的提高对原水(污水)的处理，使处理后的原水(污水)达到排放的标准。
优选的，反应器2设置有排气口，排气口连接有尾气处理装置21，减少污染气体的排放。
下面用具体的实验数据来说明本发明的技术效果。
图2试验为同体积(900mL)、相同pH、相同温度下，纯水和含有高铁酸盐自分解产物FeOOH的水溶液中，分别持续30分钟通入15.5mg/L O3，通过吸光度检测臭氧浓度变化的情况。结果表明在相同时间内水中含有FeOOH的实验组臭氧浓度明显低于纯水实验组。
图3为先向反应器中通入700ml的纯水，通入15.5mg/L臭氧，待臭氧浓度稳定(15min)后，向反应器中通入200ml pH相同的纯水和FeOOH溶液，发现含有FeOOH的实验组中臭氧的分解速率明显高于无FeOOH实验组。
这2组试验间接证明了高铁酸盐分解产物具有对臭氧分解的催化作用，因此，构建氧化-自催化-氧化三重体系具有技术上的可行性，高铁酸盐+臭氧多级耦合氧化体系可充分发挥各自特点，提高有机物的降解效率及氧化剂的利用率。
本发明中高铁酸盐先氧化一些易于降解的污染物，并生成FeOOH，FeOOH进一步催化臭氧产生羟基自由基来氧化一些难降解的污染物，对难降解废水的深度处理具有重要意义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种污水处理氧化系统，其特征在于，包括：
臭氧发生装置，所述臭氧发生装置用于产生臭氧；
预处理器，所述预处理器中添加有高铁酸盐溶液，用于将所述预处理器中的原水预氧化；
反应器，所述反应器的进液口分别与所述臭氧发生装置及所述预处理器连接，用于将臭氧和预氧化后的原水通入所述反应器中混合发生反应，以去除水中的污染物。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理氧化系统，其特征在于，所述臭氧发生装置包括氧气供气气路和至少一个臭氧发生器，所述氧气供气气路及臭氧发生器连接，氧气进入臭氧发生器生成臭氧。
3.根据权利要求2所述的一种污水处理氧化系统，其特征在于，所述臭氧发生器为高压放电式、紫外线照射式和电解式的一种。
4.根据权利要求2所述的一种污水处理氧化系统，其特征在于，所述臭氧发生器与所述反应器之间设有浓度检测仪，用于检测臭氧生成的臭氧浓度。
5.根据权利要求4所述的一种污水处理氧化系统，其特征在于，所述浓度检测仪与所述反应器之间设有流量计，用于测量进入反应器中的臭氧流量。
6.根据权利要求1所述的一种污水处理氧化系统，其特征在于，所述预处理器中设置有搅拌器，所述搅拌器的搅拌叶片延伸至所述预处理器的底部。
7.根据权利要求1所述的一种污水处理氧化系统，其特征在于，所述预处理器与所述反应器之间设有进水泵。
8.根据权利要求1所述的一种污水处理氧化系统，其特征在于，所述反应器为直立设置的管式反应器，且所述进液口设置在所述反应器的底部，所述出液口设置在所述反应器的顶部。
9.根据权利要求8所述的一种污水处理氧化系统，其特征在于，所述反应器的出液口与所述反应器的进液口之间通过管路连接有循环泵。
10.根据权利要求8所述的一种污水处理氧化系统，其特征在于，所述反应器还设置有排气口，所述排气口连接有尾气处理装置。
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|---|---|---|---|---|
| CN114984746A (zh) * | 2022-08-05 | 2022-09-02 | 山东建筑大学 | 一种消杀剂及养殖废水池VOCs废气处理系统方法和装置 |
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- 2021-11-19 CN CN202111402360.0A patent/CN113998769A/zh active Pending
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