CN114031168A - 一种多级转轮连续式处理高浓度有机废水的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多级转轮连续式处理高浓度有机废水的方法与装置。包括：废水处理器，具有空腔结构；转轮，转轮竖向设置在废水处理器的内部，转轮的内部填充吸波介质，所述吸波介质为负载金属氧化物的活性炭复合材料，金属氧化物为Ni2O3、MnO2或Co2O3中的一种或多种的混合；微波发生器，分别设置在废水处理器的顶部和底部。利用转轮和活性炭复合材料的配合实现废水的连续处理。转轮连续进行废水的吸附氧化‑脱附的过程，使转轮内的活性炭复合材料能够反复使用。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种多级转轮连续式处理高浓度有机废水的方法与装置。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
有机废水主要通过物理法、化学法和生物法等或多种方法联合使用来进行处理。综合目前的研究与应用，现有的处理技术与设备等多方面的局限性难以规模化推广。微波催化氧化处理废水的方法，难以实现废水处理的连续性，废水处理介质需要经过再生后，才能继续进行废水的处理，影响水处理的正常进程。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种多级转轮连续式处理高浓度有机废水的方法与装置。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
第一方面，一种多级转轮连续式处理高浓度有机废水的装置，包括：
废水处理器，具有空腔结构；
转轮，转轮竖向设置在废水处理器的内部，转轮的内部填充吸波介质，所述吸波介质为负载金属氧化物的活性炭复合材料，金属氧化物为Ni2O3、MnO2或Co2O3中的一种或多种的混合；
微波发生器，分别设置在废水处理器的顶部和底部。
本发明的处理废水的装置，在微波发生器中设置转轮，废水引入废水处理器之后，转轮下部位于废水液面的下方，转轮的上部位于废水液面的上方，废水处理器的顶部和底部都设置有微波发生器，分别对处于液面下部的转轮和液面上部的转轮进行微波辐照，提供微波能，使废水处理能够连续进行，由于转轮内装入的是活性炭复合材料，位于液面下方的转轮对废水进行吸附，使有机物吸附在吸波介质中，然后在微波的作用下有机物被氧化处理；当位于液面下方的转轮转到液面上方时，进行微波辐照使有机物汽化脱附或发生分解反应，脱附后进入到液面下方继续进行废水的吸附处理。
所述负载金属氧化物的活性炭能够更好的对废水中的有机物进行吸附，然后在微波热点效应下，在某些点位形成活性位点，实现局部快速升温到1200℃，促进·OH的形成，进行废水的降解。
所述负载金属氧化物的活性炭能够在微波的作用下，激活被吸附的物质，降低分子之间的相互吸引力快速的进行脱附。
在本发明的一些实施方式中，金属氧化物为Ni2O3、MnO2、Co2O3的混合，并且，Ni2O3、MnO2、Co2O3的掺入比例为1-2:2-3:1-2。所述金属氧化物的混合，与活性炭复合形成一种具有较好的吸波能力，当转轮转出水面后，能够迅速的在微波的作用下，进行脱附，在转轮的很快的转动速度下实现废水的处理，提高废水的处理效果和速度。
在本发明的一些实施方式中，所述转轮设置1个或多个，多个转轮间隔设置，每个转轮对应两个微波发生器，每个转轮的外边缘与废水处理器的内壁无间隙配合。每个转轮都分别对应一个顶部的微波发生器和底部的微波发生器，能够更好的实现每个转轮的微波吸收下的吸附和脱附过程。设置多个转轮，转轮的外边缘与废水处理器的内壁无间隙配合，这样废水可以依次经过多级转轮的处理，提高废水处理效果。
在本发明的一些实施方式中，转轮的内部设置隔板，所述隔板将转轮的内部分隔为多个独立的空间。使各独立空间的吸波介质能够不相互流动，避免影响吸波介质的吸附和脱附过程，影响废水的处理效果。
在本发明的一些实施方式中，废水处理器的内部设置挡板，所述挡板与转轮的径向方向一致，挡板一端与转轮的圆心位置相对，挡板的另一端与废水处理器连接。挡板的上部的再生区，挡板的下部是废水的氧化处理区，避免废水在转轮的转动过程中被扬起等问题，分隔位于再生区的转轮和氧化处理区，有利于进行再生。
在本发明的一些实施方式中，还包括充氮气装置，充氮气装置与废水处理器连接。充氮气装置能够向废水处理器液面上方再生区内通入氮气，维持废水处理器再生区的正压条件，使再生过程进行氮气保护，避免局点打火引发活性炭烧蚀。
在本发明的一些实施方式中，还包括中水收集装置，所述中水收集装置与废水处理器连接。废水处理器处理后得到的中水通入到中水收集装置中进行收集。
在本发明的一些实施方式中，还包括气液分离器，气液分离器与废水处理器连接。进一步包括尾气吸收塔，尾气吸收塔与气液分离器的气体出口连接。废水处理器中抽出一些处理后的气体，所述气体包含转轮中的吸波介质脱附的过程中产生的气体分解产物和一些水蒸气等。
在本发明的一些实施方式中，活性炭采用果壳、椰壳或竹质活性炭。
第二方面，利用上述装置进行废水处理的方法为：
废水处理器内的废水液面维持在转轮的1/2处，使转轮进行旋转，位于废水液面下方的转轮内的吸波介质吸收微波进行废水的氧化处理，在废水液面上方的转轮在微波的作用下，将吸波介质中的污染物脱附实现转轮内活性炭复合介质再生；
所述吸波介质为负载金属氧化物的活性炭复合材料，金属氧化物为Ni2O3、MnO2或Co2O3中的一种或多种的混合。
在本发明的一些实施方式中，废水处理器内部维持微正压，正压范围为10-20Pa。
在本发明的一些实施方式中，转轮内活性炭复合材料的温度为150-180℃，废水的平均温度为40-60℃。所述转轮内活性炭复合材料的温度，有利于活性炭复合材料上的大分子有机质的脱附，有利于在再生区内，实现活性炭复合材料的再生。
在本发明的一些实施方式中，转轮的转速为20-25r/d。
在本发明的一些实施方式中，废水中加入双氧水。采用双氧水作为助剂，起到氧化的作用，微波催化氧化反应过程作为助剂,在双氧水助剂作用下，促进有机质的不间断快速降解。也可采用同类氧化性物质替代双氧水，起微波催化氧化反应过程助剂，整体运行费用低。
本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
本发明中利用转轮和活性炭复合材料的配合实现废水的连续处理，在废水处理器内转轮的连续旋转，转轮连续进行废水的吸附氧化-脱附的过程，使转轮内的活性炭复合材料能够反复使用；
活性炭复合材料具有较好的吸波特性，在微波热点效应下，在某些点位形成活性点位，实现局部快速升温，促进·OH的形成，在双氧水助剂作用下，促进有机质的不间断快速降解；同时能够在微波的作用下，激活吸附的物质使其快速脱附，提高废水的处理速度。
活性炭复合材料提高了有机质在活性炭上的吸附率，实现持续地吸附、局点升温、氧化降解等一系列反应，完成有机废水的快速降解。
利用多级转轮间隔设置的方式，废水依次经过多级转轮处理，进行多效氧化处理，以保证废水的一次性达标排放。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，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为二级转轮连续式有机废水处理设备结构图；
图2为转轮工作原理图；
其中，1、废水给水泵，2、止回阀，3、充氮气装置，4、截止阀，5、驱动电机，6、微波发生器，7、转轮，8、波导管，9、气液分离器，10、尾气吸收塔，11、中水收集装置，12、液位线，13、再生区，14、氧化处理区。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合实施例对本发明进一步说明
实施例1
一种多级转轮连续式处理高浓度有机废水的装置，包括：废水处理器，具有空腔结构；转轮7，转轮7竖向设置在废水处理器的内部，转轮7的内部填充吸波介质，所述吸波介质为负载金属氧化物的活性炭复合材料，金属氧化物为Ni2O3、MnO2或Co2O3中的一种或多种的混合；微波发生器6，分别设置在废水处理器的顶部和底部。
转轮7与驱动电机5连接，使转轮7进行旋转。微波发生器与波导管8连接，波导管8与废水处理器连接，通过微波发生装置产生微波能，经波导管8传输至废水氧化处理设备，为废水处理区的氧化降解和再生的加热再生活性炭过程提供能量。
废水和双氧水分别通过管道进入到废水处理器中，管道上设置止回阀2，废水管道上设置废水给水泵1。
所述转轮设置1个或多个，多个转轮7间隔设置，每个转轮7对应两个微波发生器6，每个转轮7的外边缘与废水处理器的内壁无间隙配合；在本实施方式中转轮7设置两个。
转轮的内部设置隔板，所述隔板将转轮的内部分隔为多个独立的空间。在本实施方式中隔板将转轮7的内部空间分隔为两个独立的空间。
废水处理器的内部设置挡板，所述挡板与转轮的径向方向一致，挡板一端与转轮的圆心位置相对，挡板的另一端与废水处理器连接。进一步，挡板与液面的夹角为30度。所述液面为图2中所示的液位线12。挡板将废水处理器的内部分为上部的再生区13和下部的氧化处理区14。
还包括充氮气装置3，充氮气装置3与废水处理器连接。充氮气装置3与废水处理器连接的管道上设置截止阀4。
还包括中水收集装置11，所述中水收集装置11与废水处理器连接。
还包括气液分离器9，气液分离器9与废水处理器连接。进一步包括尾气吸收塔10，尾气吸收塔10与气液分离器9的气体出口连接。
实施例2
1、废水预处理：利用高效过滤器滤除废水中的杂质及颗粒悬浮物，并调节pH值5-8之间，根据初测废水COD等指标添加适量30％浓度双氧水；
2、活性炭预处理：配置一定浓度的Ni2O3或MnO2或Co2O3金属氧化物溶液，搅拌条件下，按照溶液体积的比例加入一定重量的果壳类活性炭进行浸渍，然后进行焙烧，处理后的活性炭用金属丝网束型，整体放入废水处理设备的转轮内；
完成转轮的装配和废水预处理后，正式进入废水的微波诱导催化氧化过程
3、开启废水给水泵1，通过管路注入转轮的氧化处理区14，在转轮1/2处设置液位控制器，维持液面在转轮的1/2处运行；
4、开启微波发生装置(6)，调整至预设功率，经由波导管8输送至废水处理设备，为废水处理过程以及活性炭再生过程提供微波能；
5、废水自进入处理装置后经微波诱导催化氧化并逐级后移，通过最后一级转轮微波诱导氧化处理后达标排至储罐或指定区域，经多级转轮氧化进行至一定时间(前期针对废水试样试验测定)，废水在处理器装置中的停留时间与废水泵注水时间相匹配，实现连续注水、处理、排水处理完成的水经由排水管路排至中水收集装置11备用或排至指定区域，实现持续进行注水、氧化、排放；
6、转轮以20r/d的转速运行，当经过再生区时，由微波加热方法，使得活性炭吸附的部分有机物汽化脱附或发生分解反应，完成活性炭再生，同时加载氮气保护，避免局点打火引发活性炭烧蚀，氮气排至尾气吸收塔10完全处理后排至大气，形成连续式微波诱导氧化处理废水以及活性炭再生的技术和装置；尾气吸收塔10可以是活性炭吸附箱。
7、启动再生区微波发生器6，在氮气氛围下对转轮7内活性炭进行再生，由温控自动控制系统根据再生区的温度控制微波发生器6的启停，维持转轮内活性炭温度150-180℃，除掉黏附在转轮7活性炭上的大分子有机质，在转轮7转动至氧化处理区14之前完成转轮活性炭的再生。
8、由充氮气装置3通过输气管路为再生区13的活性炭配送氮气，维持再生区13的10-20Pa正压，处理区末端设置泄压口，定时排放氮气废气混合气体至气液分离器9，除去液滴后的混合气输送至尾气吸收塔10，经吸附处理后排至大气。
9、尾气吸收塔10内的活性炭根据测算定期更换，尾气的有机气体的浓度为15PPM；
10、废水经多级转轮7处理完成后，排出至中水收集装置11备用。
实施例3
其中步骤2的具体过程为：配置一定浓度的Ni2O3、MnO2、Co2O3金属氧化物溶液，搅拌条件下，按照溶液体积的比例加入一定重量的果壳类活性炭进行浸渍，然后进行焙烧，处理后的活性炭用金属丝网束型，整体放入废水处理设备的转轮内。
其中，步骤6中转轮的转速为25r/d的转速运行。
步骤9中，尾气的有机气体的浓度为5PPM。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多级转轮连续式处理高浓度有机废水的装置，其特征在于：包括：
废水处理器，具有空腔结构；
转轮，转轮竖向设置在废水处理器的内部，转轮的内部填充吸波介质，所述吸波介质为负载金属氧化物的活性炭复合材料，金属氧化物为Ni2O3、MnO2或Co2O3中的一种或多种的混合；
微波发生器，分别设置在废水处理器的顶部和底部。
2.如权利要求1所述的多级转轮连续式处理高浓度有机废水的装置，其特征在于：金属氧化物为Ni2O3、MnO2、Co2O3的混合，并且，Ni2O3、MnO2、Co2O3的掺入比例为1-2:2-3:1-2。
3.如权利要求1所述的多级转轮连续式处理高浓度有机废水的装置，其特征在于：所述转轮设置1个或多个，多个转轮间隔设置，每个转轮对应两个微波发生器，每个转轮的外边缘与废水处理器的内壁无间隙配合。
4.如权利要求1所述的多级转轮连续式处理高浓度有机废水的装置，其特征在于：转轮的内部设置隔板，所述隔板将转轮的内部分隔为多个独立的空间。
5.如权利要求1所述的多级转轮连续式处理高浓度有机废水的装置，其特征在于：废水处理器的内部设置挡板，所述挡板与转轮的径向方向一致，挡板一端与转轮的圆心位置相对，挡板的另一端与废水处理器连接。
6.如权利要求1所述的多级转轮连续式处理高浓度有机废水的装置，其特征在于：还包括充氮气装置，充氮气装置与废水处理器连接。
7.如权利要求1所述的多级转轮连续式处理高浓度有机废水的装置，其特征在于：还包括中水收集装置，所述中水收集装置与废水处理器连接。
8.如权利要求1所述的多级转轮连续式处理高浓度有机废水的装置，其特征在于：还包括气液分离器，气液分离器与废水处理器连接。
9.利用权利要求1-8任一所述的多级转轮连续式处理高浓度有机废水的装置进行废水处理的方法，其特征在于：所述方法为：
废水处理器内的废水液面维持在转轮的1/2处，使转轮进行旋转，位于废水液面下方的转轮内的吸波介质吸收微波进行废水的氧化处理，在废水液面上方的转轮在微波的作用下，将吸波介质中的污染物脱附；
所述吸波介质为负载金属氧化物的活性炭复合材料，金属氧化物为Ni2O3、MnO2或Co2O3中的一种或多种的混合。
10.如权利要求9所述的废水处理的方法，其特征在于：废水处理器内部维持正压，正压范围为10-20Pa；
或，转轮内活性炭复合材料的温度为150-180℃；
或，转轮的转速为20-25r/d。
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