CN114105364A - 新型高效污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型高效污水处理装置,用于降低污水的COD。本发明的新型高效污水处理装置包括反应器,所述反应器的底部和顶部分别设置有进水管路和出水管路,所述反应器中设置有催化剂层,从所述进水管路进入所述反应器的污水自下而上地流经所述催化剂层,并从所述出水管路排出,通过使添加有氧化性药剂的污水自下而上地流经反应器中的催化剂层,则污水在反应器内通过催化剂作用,将有机物分解为二氧化碳和水,从而可达到降低污水COD目的,同时通过氧化除去氨氮(被氧化成氮气放出)。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域,并且更具体地,涉及一种新型高效污水处理装置。
背景技术
化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。废水、废水处理厂出水和受污染的水中,能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量。在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中,它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数,常以符号COD表示。
高COD废水会造成巨大危害:一方面水体中的还原性物质会破坏水体平衡,造成除微生物外几乎所有生物的死亡,进一步影响周边环境;另一方面水中的有机污染物成分复杂,且某些有机物具有剧毒性(如苯和苯酚等),这些有毒物质对水体环境甚至人体都有巨大的危害,传统污水生化处理工艺很难。
催化氧化降解工艺是一种新型污水处理技术,设备投资低,占地小,自动化程度高,使用方便,适用于各类水源,可以有效降解各类有机物、剧毒性(如苯和苯酚等),以及用于污水处理一次性达标、提标。因此,如何提供一种高效污水处理装置,是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本申请提出了一种新型高效污水处理装置,用于降低污水的COD。
本申请提供了一种新型高效污水处理装置,包括:反应器,所述反应器的底部和顶部分别设置有进水管路和出水管路,所述反应器中设置有催化剂层,从所述进水管路进入所述反应器的污水自下而上地流经所述催化剂层,并从所述出水管路排出;
所述进水管路还与加药装置相连,所述加药装置用于向所述进水管路中输入药剂。
在一个实施方式中,所述氧化性药剂为高氯氧化剂(例如二氧化氯、氯酸钙等,优选的为二氧化氯,其不会产生有机氯化物致癌物)。
在一个实施方式中,还包括PH调节装置,所述PH调节装置与所述进水管路相连,且所述PH调节装置设置在所述加药装置的上游,用于向所述进水管路中输入PH值调节剂,所述氧化性药剂为双氧水氧化剂。
在一个实施方式中,所述反应器中还分别设置有位于所述催化剂层下侧的下布水器和位于所述催化剂层上侧的上布水器,所述上布水器与所述出水管相连,所述下布水器与所述进水管路相连。
在一个实施方式中,所述催化剂层由催化剂填料形成,所述催化剂填料为疏松多孔状颗粒结构,所述疏松多孔状颗粒结构的内部载有二氧化锰、铁或贵金属。
在一个实施方式中,还包括冲洗装置,所述冲洗装置包括:
第一水箱,所述第一水箱的进水口与所述出水管路相连;
反洗管路,其分别与所述第一水箱的出水口和所述反应器的底部相连;
正洗管路,其分别与所述第一水箱的出水口和所述反应器的顶部相连;以及
压缩气体管路,其与所述反应器的底部相连;
其中,所述反洗管路用于使用所述第一水箱中的水从下至上地冲洗所述反应器,所述正洗管路用于使用所述第一水箱中的水从上至下地冲洗所述反应器。
在一个实施方式中,所述反洗管路与所述反应器底部的进水管路相连,且所述反洗管路上设置有反洗进水阀;
所述正洗管路与所述反应器顶部的出水管路相连,且正洗管路上设置有正洗进水阀;
所述反洗进水阀与所述正洗进水阀不同时开启或关闭。
在一个实施方式中,还包括第二水箱,所述第二水箱的出水口与所述进水管路相连,以向所述进水管路中输入待处理的污水;
所述进水管路和所述出水管路上分别设置有进水泵和产水阀;
所述第一水箱的出水口通过反洗水泵向所述反洗管路和所述正洗管路中输入冲洗水。
在一个实施方式中,所述反洗管路还与再生剂计量箱相连,且二者相连的管路上设置有流量计和射流器。
在一个实施方式中,还包括缓冲罐,所述缓冲罐的入口与所述反应器的底部相连,所述缓冲罐的出口与所述反应器的顶部相连;
所述反应器的底部还设置有反洗进气阀。
本申请提供的新型高效污水处理装置,相对于现有技术,具有如下的有益效果:通过使添加有氧化性药剂的污水自下而上地流经反应器中的催化剂层,废水中有机物和氧化剂在催化剂表面发生强烈的氧化反应,有机物得以降解,充分发挥了氧化剂的效能,将有机物分解为二氧化碳和水,从而可达到降低污水COD目的,同时通过氧化除去氨氮(被氧化成氮气放出)。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代,只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
图1是本发明实施例1中的新型高效污水处理装置的结构示意图,图中箭头表示气体或液体的流向;
图2是本发明实施例2中的新型高效污水处理装置的结构示意图,图中箭头表示气体或液体的流向;
图3是本发明实施例3中的新型高效污水处理装置的结构示意图,图中箭头表示气体或液体的流向。
附图标记:
1-反应器;11-罐体;12-进水管路;13-出水管路;14-催化剂层;15-上布水器;16-下布水器;111-反应器进水口;112-反应器出水口;131-产水阀;
2-加药装置;3-PH调节装置;
4-冲洗装置;41-反洗管路;42-正洗管路;
411-反洗进水阀;412-反洗水泵;421-正洗进水阀;
5-第一水箱;6-第二水箱;
51-第一水箱的进水口;52-第一水箱的出水口;
63-第二水箱的出水口;
63-正洗排污管路;631-正洗排污阀;
64-反洗排污管路;641-反洗排污阀;
65-进水泵;
413-反洗进气阀;414-射流器;415-循环泵;416-过滤器;417-压缩气体管路;
7-再生剂计量箱;71-流量计;
8-缓冲罐;81-自动排气阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示,本发明提供一种新型高效污水处理装置,包括反应器1,反应器1可以包括如图1所示的罐体11和如图2所示的箱体11’。
实施例1
如图1所示的实施例1中,反应器1的罐体11的底部和顶部分别设置有反应器进水口11和反应器出水口12,反应器进水口11和反应器出水口12上分别连接有进水管路12和出水管路13,反应器1中设置有催化剂层14,从进水管路12进入反应器1的污水自下而上地流经催化剂层14,经过与催化剂的反应后降低了COD(Chemical Oxygen Demand,化学需氧量)和氨氮含量的水从出水管路13排出。
如图1所示,进水管路12还与加药装置2相连,加药装置2用于向进水管路中12中输入药剂。在图1所示的实施例1中,药剂为高氯氧化剂,例如二氧化氯、氯酸钙等。加入二氧化氯或氯酸钙的废水在反应器1内通过催化剂作用,有机物分解为二氧化碳和水,从而达到降COD目的。反应器1中还分别设置有位于催化剂层14下侧的下布水器(进水布水器)16和位于催化剂层上侧的上布水器(出水布水器)15,上布水器15与出水管路13相连,下布水器16与进水管路12相连。污水经过进水管路12进入下布水器16,污水从下布水器16进入反应器1,并自下而上地均匀布置以流经催化剂层14。
如图1所示,进水管路12和出水管路13上分别设置有进水泵65和产水阀131。通过进水泵65将第二水箱6(即废水箱)中的高COD废水泵入反应器1中,废水在反应器1中进行反应,反应后降低了COD的产水则通过开启产水阀131而进入第一水箱5(产水箱)中。
该实施例中的催化剂层14由催化剂填料形成,催化剂填料可以是疏松多孔状颗粒结构,例如活性炭、炭化硅或氧化铝球。并且疏松多孔状颗粒结构的内部载有二氧化锰、铁(铁锰)或贵金属。贵金属例如可以是钌、铑、钯、锇、铱、铂等。
进一步地,在运行一段时间后,需要对反应器1的催化剂层14进行冲洗,因此本发明提供的新型高效污水处理装置还包括冲洗装置4,冲洗装置4包括第一水箱5、反洗管路41和正洗管路42。其中,第一水箱的进水口51与出水管路12相连。反洗管路41分别与第一水箱的出水口52和反应器1的底部相连。正洗管路42分别与第一水箱的出水口52和反应器1的顶部相连。
具体地,反洗管路41与反应器进水口111(或进水管路12)相连,反洗管路41可使用第一水箱5中的水从下至上地冲洗反应器1。正洗管路42则与反应器出水口112(或出水管路13)相连,正洗管路42可使用第一水箱5中的水从上至下地冲洗反应器1。
进一步地,反洗管路41上设置有反洗进水阀411,正洗管路42上设置有正洗进水阀421,反洗进水阀411与正洗进水阀421不同时开启或关闭。即进行反冲洗时,正洗进水阀421关闭而不进行正洗;反之亦然。
进一步地,第一水箱的出水口52通过反洗水泵412向反洗管路41和正洗管路42中输入冲洗水。
进一步地,反应器1的底部还设置有压缩气体管路417,压缩气体管路417与反应器1底部的反应器进水口111。压缩气体管路417上设置有控制压缩气体流入的反洗进气阀413。当反洗进气阀413打开时,可通过压缩气体管路417向反应器1中通入压缩气体进行反洗。
因此通过开启反洗进水阀411或反洗进气阀413,可向反应器1中通入反洗水或反洗气体,以对催化剂填料进行反冲洗。因此可以理解地,反洗进水阀411或反洗进气阀413不同时打开。
此外,本发明提供的新型高效污水处理装置还包括第二水箱6,第二水箱的出水口63与进水管路12相连,以向进水管路12中输入待处理的污水。
反应器1底部的反应器进水口111还与正洗排污管路相连,正洗排污管路上设置有正洗排污阀631。反应器1顶部的反应器出水口112还与反洗排污管路相连,且反洗排污管路上设置有反洗排污阀641,以接收反洗的冲洗废水。
其中,反洗进水阀411和反洗排污阀641同时打开或关闭,以使第二箱体接收正洗的冲洗废水;正洗进水阀421和正洗排污阀631同时打开或关闭,以使第二箱体接收正洗的冲洗废水。
进行反冲洗时,关闭进水泵65,打开反洗水泵412、反洗进水阀411和反洗排污阀641,则第一水箱5中的水被反洗水泵412泵入反应器进水口111中,并自下至上地冲洗催化剂层14后,从反应器出水口112中排出。
进行正冲洗时,关闭进水泵65,打开反洗水泵412、正洗进水阀421和正洗排污阀631,则第一水箱5中的水被反洗水泵412泵入反应器出水口112中,并自上至下地冲洗催化剂层14后,从反应器进水口111中排出。
进一步地,反洗管路41还与再生剂计量箱7相连,且二者相连的管路上设置有流量计71和射流器414。通过射流器414将在再生剂计量箱7中的再生剂补充至反洗管路41中,从而可对催化剂填料进行再生。流量计71可监测再生剂计量箱7中输出的再生剂的流量,从而计算合适的再生剂的量进行添加。
通过使添加有二氧化氯氧化剂的污水自下而上地流经反应器1中的催化剂层14,由于催化剂层14中的催化剂对二氧化氯有强烈吸附作用,同时催化剂表面聚集大量含氧基团,在二氧化氯的激发下产生多种强氧化基,如羟基等,这样废水中的有机物和氧化剂在催化剂表面会发生强烈的氧化反应,从而有机物得以降解,可充分发挥氧化剂的效能,将有机物分解为二氧化碳和水,从而可达到降低污水COD目的。
本实施例中,对于COD超过10000ppm的废水,采用二氧化氯作为氧化剂时,二氧化氯(浓度为10%)与COD配比为1:2时,COD除去率为90%以上。
对于COD小于1000ppm的废水,采用二氧化氯氧化剂时,二氧化氯(浓度为10%)与COD配比为2:1时,COD除去率为80-90%。
对于COD小于300ppm小分子有机物废水(如甲酸),采用二氧化氯氧化剂时,二氧化氯(浓度为10%)与COD配比为2:1时,COD除去率大于60%。
由此可知,本实施例具有较好的降低污水COD的效果。
需要说明是,上述比例与有机物的种类相关,不同有机物所用配比可根据需要进行调整。
实施例2
图2示出了本发明的实施例2,下文将说明其与实施例1的不同,相同之处将不再赘述。
如图2所示,本实施例中加药装置2中的药剂为双氧水氧化剂。催化剂则为二氧化锰,因此加入双氧水氧化剂的废水(含有有机物)在反应器1内通过催化剂作用,有机物分解为二氧化碳和水,从而达到降COD目的。
此外,该实施例所示的新型高效污水处理装置还包括PH调节装置3,PH调节装置3与进水管路12相连,且PH调节装置3设置在加药装置2的上游,用于向进水管路12中输入PH值调节剂。通过PH调节装置3可控制反应器1中的PH值,例如将进水的PH值调节为5-7,从而保证氧化反应的合适酸碱度。
需要说明的是,具体调节PH值可采用加入酸碱溶液的方法进行,本发明对此不再赘述。
与实施例1类似,添加有双氧水氧化剂的污水自下而上地流经反应器1中的催化剂层14,双氧水遇到二氧化锰时,发生强烈分解反应,长生大量[氧]自由基,这样废水中有机物和双氧水在催化剂表面会发生强烈的氧化反应,有机物得以降解,可充分发挥氧化剂的效能,将有机物分解为二氧化碳和水,从而可达到降低污水COD目的,其反应式如下。
2H2O2(MnO2)=2H2O+O2
虽然双氧水在常温下也可发生分解反应生成氧气和水,但其反应缓慢。因而通过配比合适的催化剂的催化作用,双氧水才能起到高效降解COD的作用。
在本实施例中,对于COD超过10000ppm的废水,采用双氧水氧化剂时,双氧水与COD配比为3:1时,COD除去率为80%以上。
对于COD小于1000ppm的废水,采用双氧水氧化剂时,双氧水与COD配比为3:1时,COD除去率为70%以上。
对于COD小于300ppm小分子有机物废水(如甲酸),采用双氧水氧化剂时,双氧水与COD配比为3:1时,COD除去率大于60%。
由此可知本实施例具有较好的降低污水COD的效果。
需要说明是,上述比例与有机物的种类相关,不同有机物所用配比可根据需要进行调整。
实施例3
如图3所示的实施例3中,反应器1的结构与实施例1相同,所不同的是,本实施例中并未设置第一水箱5、反洗管路41以及正洗管路42,而是设置了缓冲罐8。通过设置缓冲罐8来使废水进行循环处理,从而达到提高处理效果的目的。
具体来说,缓冲罐8的入口与反应器1底部的反应器进水口111相连,且二者相连的管路上还分别设置有循环泵415和过滤器416。缓冲罐8的出口则与反应器1顶部的反应器出水口112相连。因此反应器1中的废水通过循环泵415可以在反应器1和缓冲罐8之间进行循环处理,且循环泵的流量按15-20m/h设计,扬程为0.1-0.2MPa,是催化剂层处于蓬松状态,使污染物随时随水流带走,催化剂处于最佳状态,以提高废水处理的效果,缓冲罐8上方设有自动排气阀81,自动排掉二氧化碳等气体。
缓冲罐8不仅能够起到缓冲的作用,使废水进入反应器1中时不会对反应器内部造成严重的冲击,而且在废水循环过程中通过过滤器416可以连续进行过滤处理,使催化剂保持最大反应接触面,从而保持高效处理效果。
进一步地,反应器1的底部还设置有压缩气体管路417,压缩气体管路417与反应器1底部的反应器进水口111。压缩气体管路417上设置有控制压缩气体流入的反洗进气阀413。当反洗进气阀413打开时,可通过压缩气体管路417向反应器1中通入压缩气体进行反洗。
此外需要说明的是,在本实例中未提及的部件以及实施方式,均可采用实施例1中相应部件及其实施方式,对此不再赘述。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是,可以对示例性的实施例进行许多修改,并且可以设计出其他的布置,只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是,可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是,结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (10)
1.一种新型高效污水处理装置,其特征在于,包括反应器,所述反应器的底部和顶部分别设置有进水管路和出水管路,所述反应器中设置有催化剂层,从所述进水管路进入所述反应器的污水自下而上地流经所述催化剂层,并从所述出水管路排出;
所述进水管路还与加药装置相连,所述加药装置用于向所述进水管路中输入氧化性药剂。
2.根据权利要求1所述的新型高效污水处理装置,其特征在于,所述氧化性药剂为高氯氧化剂。
3.根据权利要求1所述的新型高效污水处理装置,其特征在于,还包括PH调节装置,所述PH调节装置与所述进水管路相连,且所述PH调节装置设置在所述加药装置的上游,所述氧化性药剂为高氯氧化剂或双氧水氧化剂。
4.根据权利要求1所述的新型高效污水处理装置,其特征在于,所述反应器中还分别设置有位于所述催化剂层下侧的下布水器和位于所述催化剂层上侧的上布水器,所述上布水器与所述出水管相连,所述下布水器与所述进水管路相连。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的新型高效污水处理装置,其特征在于,所述催化剂层由催化剂填料形成,所述催化剂填料为疏松多孔状颗粒结构,所述疏松多孔状颗粒结构的内部载有二氧化锰、铁或贵金属。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的新型高效污水处理装置,其特征在于,还包括冲洗装置,所述冲洗装置包括:
第一水箱,所述第一水箱的进水口与所述出水管路相连;
反洗管路,其分别与所述第一水箱的出水口和所述反应器的底部相连;
正洗管路,其分别与所述第一水箱的出水口和所述反应器的顶部相连;以及
压缩气体管路,其与所述反应器的底部相连;
其中,所述反洗管路用于使用所述第一水箱中的水从下至上地冲洗所述反应器,所述正洗管路用于使用所述第一水箱中的水从上至下地冲洗所述反应器。
7.根据权利要求6所述的新型高效污水处理装置,其特征在于,所述反洗管路与所述反应器底部的进水管路相连,且所述反洗管路上设置有反洗进水阀;
所述正洗管路与所述反应器顶部的出水管路相连,且正洗管路上设置有正洗进水阀;
所述反洗进水阀与所述正洗进水阀不同时开启或关闭。
8.根据权利要求7所述的新型高效污水处理装置,其特征在于,还包括第二水箱,所述第二水箱的出水口与所述进水管路相连,以向所述进水管路中输入待处理的污水;
所述进水管路和所述出水管路上分别设置有进水泵和产水阀;
所述第一水箱的出水口通过反洗水泵向所述反洗管路和所述正洗管路中输入冲洗水。
9.根据权利要求6所述的新型高效污水处理装置,其特征在于,所述反洗管路还与再生剂计量箱相连,且二者相连的管路上设置有流量计和射流器。
10.根据权利要求5所述的新型高效污水处理装置,其特征在于,还包括缓冲罐,所述缓冲罐的入口与所述反应器的底部相连,所述缓冲罐的出口与所述反应器的顶部相连;
所述反应器的底部还设置有反洗进气阀。
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2021
- 2021-12-01 CN CN202111455657.3A patent/CN114105364A/zh active Pending
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