CN114620869B - 一种紫外催化氧化废水处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外催化氧化废水处理系统及方法，所述系统包括：第一沉淀池；膜液萃取池，过滤第一沉淀池的第一沉淀物，并将第一次过滤后的第一废水进行液膜萃取；紫外催化氧化池，对液膜萃取后的第一废水排放至紫外催化氧化反应器中进行紫外催化氧化反应；第二沉淀池；析出池，将过滤后紫外催化氧化反应的第二沉淀物进行晶体析出；光谱检验，当析出池内湿度小于65%时，对析出池内的第二沉淀物进行红外光谱检测，根据获取的光谱图确定析出池内的第二沉淀物的成分类型；分类模块，将析出池内析出的沉淀产物根据第二沉淀物的成分类型进行分类。实现了对分类后的沉淀产物进行二次利用，废水实现再利用，节约资源，降低环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种紫外催化氧化废水处理系统及方法。
背景技术
近现代发展迅速以及城镇集中化，使得工业设备运行中产生的废水以及生活中产生的废水量大，给工业污水处理系统以及城市污水处理系统造成极大的压力，可见废水处理的重要性。
在现有技术中，对于通常着重废水处理污染物的去除率，而忽略了污染物的二次利用，废水中大部分含有多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物、有机农药、重金属络合物等有毒难降解的有机污染物，废水量大的情况下，将污染物进行废弃对环境造成污染以及浪费污染物的二次利用。
发明内容
本发明提供一种紫外催化氧化废水处理系统及方法，其主要目的在于实现对污染物的二次利用的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种紫外催化氧化废水处理系统，所述紫外催化氧化废水处理系统包括：
第一沉淀池，将初始废水收集至第一沉淀池，由第一沉淀池进行第一轮沉淀；
膜液萃取池，过滤第一沉淀池的第一沉淀物，并将第一次过滤后的第一废水进行液膜萃取；
紫外催化氧化池，对液膜萃取后的第一废水排放至紫外催化氧化反应器中进行紫外催化氧化反应，其中，紫外催化氧化反应处理生成第二沉淀物、气体以及第二废水；
第二沉淀池，用于接收过滤紫外催化氧化反应后的第二沉淀物；
析出池，将过滤后紫外催化氧化反应的第二沉淀物进行晶体析出；
光谱检验，当析出池内湿度小于65%时，对析出池内的第二沉淀物进行红外光谱检测，根据获取的光谱图确定析出池内的第二沉淀物的成分类型；
分类模块，将析出池内析出的沉淀产物根据第二沉淀物的成分类型进行分类。
为实现上述目的，本发明还提出一种紫外催化氧化废水处理方法，所述紫外催化氧化废水处理方法包括：
将初始废水收集至第一沉淀池，由第一沉淀池进行第一轮沉淀；
过滤第一沉淀池的第一沉淀物，并将第一次过滤后的第一废水进行液膜萃取；
对液膜萃取后的第一废水排放至紫外催化氧化反应器中进行紫外催化氧化反应，其中，紫外催化氧化反应处理生成第二沉淀物、气体以及第二废水；
接收过滤紫外催化氧化反应后的第二沉淀物；
将过滤后紫外催化氧化反应的第二沉淀物进行加热；
当析出池内至湿度小于65%时，对析出池内的第二沉淀物进行红外光谱检测，根据获取的光谱图确定析出池内的第二沉淀物的成分类型；
将析出池内析出的沉淀产物根据第二沉淀物的成分类型进行分类。
本发明提出将初始废水收集至第一沉淀池，由第一沉淀池进行第一轮沉淀，过滤第一沉淀池的第一沉淀物，并将第一次过滤后的第一废水进行液膜萃取，对液膜萃取后的第一废水排放至紫外催化氧化反应器中进行紫外催化氧化反应，其中，紫外催化氧化反应处理生成第二沉淀物、气体以及第二废水，接收过滤紫外催化氧化反应后的第二沉淀物，将过滤后紫外催化氧化反应的第二沉淀物进行加热，当析出池内至湿度小于65%时，对析出池内的第二沉淀物进行红外光谱检测，根据获取的光谱图确定析出池内的第二沉淀物的成分类型，将析出池内析出的沉淀产物根据第二沉淀物的成分类型进行分类。析出池中析出的沉淀产物为有机盐，通过分类有机盐并对有机盐的再利用，即对分类后的沉淀产物进行二次利用，废水实现再利用，节约资源，降低环境污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或示例性中的技术方案，下面将对实施例或示例性描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以按照这些附图示出的获得其他的附图。
图1为本发明紫外催化氧化废水处理系统工艺流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本发明提供一种紫外催化氧化废水处理系统。该紫外催化氧化废水处理系统包括：
第一沉淀池，将初始废水收集至第一沉淀池，由第一沉淀池进行第一轮沉淀；
膜液萃取池，过滤第一沉淀池的第一沉淀物，并将第一次过滤后的第一废水进行液膜萃取；
紫外催化氧化池，对液膜萃取后的第一废水排放至紫外催化氧化反应器中进行紫外催化氧化反应，其中，紫外催化氧化反应处理生成第二沉淀物、气体以及第二废水；
第二沉淀池，用于接收过滤紫外催化氧化反应后的第二沉淀物；
析出池，将过滤后紫外催化氧化反应的第二沉淀物进行晶体析出；
光谱检验，当析出池内湿度小于65%时，对析出池内的第二沉淀物进行红外光谱检测，根据获取的光谱图确定析出池内的第二沉淀物的成分类型；
分类模块，将析出池内析出的沉淀产物根据第二沉淀物的成分类型进行分类。
第一沉淀池先对初始废水进行块状体进行沉淀，并对沉淀后的初始废水进行pH值调节，将初始废水的pH 值调整至6-7之间。再膜液萃取池中对第一废水进行膜液萃取，即是膜过程和液-液萃取过程集合形成的一种分离技术,其传质过程是在分隔物料液相和萃取相的微孔膜表面上进行，膜萃取过程的微孔膜材料分为疏水性微孔膜、亲水性微孔膜和疏水-亲水复合膜。对于有机相及水相间的萃取，当采用疏水膜作萃取膜时，有机相将优先浸润膜表面，并进入膜微孔；当水相的压力等于或略大于有机相压力时，在膜的水相侧形成一固定界面，在该界面上溶质从水相传递到有机相，进而通过膜微孔扩散进入有机相，实现膜萃取过程；当采用亲水膜作为萃取膜时，则优先浸润膜表面的将是物料水相，此时物料水相通过膜微孔,并在膜有机萃取相侧形成一固定界面，溶质通过该固定界面从物料水相进入萃取相,完成溶质传质过程；若为疏水-亲水复合膜,则有机相和水相分别浸润疏水膜表面和亲水膜表面，并在复合膜疏-亲水膜复合界面处形成一固定界面,在此完成膜萃取溶质传递过程；膜萃取除用于水相-有机相体系外，也可用于非极性有机溶剂-极性有机溶剂体系和双水相溶液体系，此时通常均使用疏水性微孔膜，并保持一相压力稍高于另一相，当然，为了体操渗透率，将温度升高即可以提高膜萃取溶质传递速率。
激发氧化法主要以O3、H2O2、O2和空气作为氧化剂，在光辐射作用下，污水中的R分子吸收到富含足够能量的光线（紫外光线），将转化为更高能量级别的激发态R*分子，产生羟基自由基HO•，增加的能量和输入的光子能量相当。光催化氧化法则是在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂，过氧化氢（H2O2）在适当波长的照射下会被光解为高反应性的羟基自由基，使其在紫外光(UV)的照射下产生HO•，它们可以与水中的有机和无机物质快速反应并生成无机产物，如水，硫酸盐等，两者都是通过HO•的强氧化作用对有机污染物进行处理。氧化剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化氢、过氧乙酸、过氧化钙等中的一种或几种，本实施例中优选的氧化剂的用量为原始废水质量的1％，并选用35%双氧水，35%双氧水每小时投加量为20-70L。在氧化剂H2O2的协同作用下，多个不同的氧化反应最终都将有机杂质转化为CO2和H2O，而且在反应中含氧官能团的中间产品显著增加，生成的羟基自由基迅速攻击苯环并导致一系列的开环断链等氧化反应后，这些中间产品包含一个或者几个-OH，=O和COOH-官能团，最后的产物为H2O、CO2和小的羧酸。最后达到的效果包括废水去除毒性、提高可生化性（最高可达到100%），它们通常比初始有机化合物显示出更少的毒性并有更高的生物利用，经过处理的废水可以轻松通过生化系统继续处理直到排放标准。UVC选用波长270mm-190mm之间的电磁波，该段电磁波杀菌效果最佳。催化剂选自Fe（III）、Fe（II）、铁粉、Cu、Mg、Zn或不投加等中的一种或几种，催化剂投加量为500~1200mg/L，以实现完全降解。
第二沉淀池，用于接收过滤紫外催化氧化反应后的第二沉淀物。析出池，将过滤后紫外催化氧化反应的第二沉淀物进行晶体析出，析出方式选自蒸发结晶、蒸发浓缩/降温结晶等中的一种或几种，以减少第二沉淀物的湿度。当当析出池内湿度小于65%时，对析出池内的第二沉淀物进行红外光谱检测，红外光谱检测得到第二沉淀物的光谱图，根据获取的光谱图确定析出池内的第二沉淀物的成分类型其中，红外光谱检测在相对湿度65%以下测得的光谱数据最优准确。在本实施例中，采用比较法对红外光谱检测结构进行鉴定成分，与标准物质对照和查阅标准光谱图的方法，但是该方法对于样品的要求较高并且依赖于光谱图库的大小，相对于核磁、质谱、紫外光谱等分析测试手确定分子结构，红外光谱图能够提供官能团信息最方便快捷的方法。对比模块，查找出获取的光谱图与数据库中相似度95%以上的预存光谱图，将预存光谱图所属的成分确定为析出池内的第二沉淀物的成分类型。
分类模块，将析出池内析出的沉淀产物根据第二沉淀物的成分类型进行分类，方便对每个分子进行单独处理，当然，也为了筛出有毒物质，避免环境污染。
气体净化处理模块，对紫外催化氧化反应后的气体进行气体净化处理。具体选用185nm的紫外线将空气中的氧气和水蒸气转化成原子氧和活性羟基（HO•），这两种产物同样可以与污染物分子产生化学反应，起到降低废气污染物浓度的作用。
若原始废水中含有COD浓度高、毒性大而成为工业废水，碱化池，接收紫外催化氧化反应后的第二废水，并注入NaOH和沉淀剂对第二废水进行金属沉淀反应，生成金属盐、第三废水；例如：紫外高级氧化技术通过对有机磷物质进行有效的攻击最后将有机磷转化成无机磷（磷酸盐），并通过加入沉淀剂Ca(OH)2使磷酸盐沉淀而达到废水中磷的达标排放。再用除菌池，将接收第三废水，并在池内通入臭氧，由臭氧对第三废水进行除菌，在本实施例中臭氧浓度为15mg/L，并持续作用3分钟。在本实施例中沉淀剂为Ca(OH)2。
计算模块，测量析出池中第二沉淀物的析出物重量以及碱化池中紫外催化氧化反应后的第二废水的重量，计算第二沉淀物与第二废水的析出占比，根据析出占比确定沉淀剂的浓度。在本实施例中的最佳占比为第二沉淀物与第二废水的析出占比对等确定沉淀剂在第二废水中的质量占比，即能得出沉淀剂的浓度，进而使得第二废水达到排放标准，进一步减少污染。
本实施例提出通过将初始废水收集至第一沉淀池，由第一沉淀池进行第一轮沉淀，过滤第一沉淀池的第一沉淀物，并将第一次过滤后的第一废水进行液膜萃取，对液膜萃取后的第一废水排放至紫外催化氧化反应器中进行紫外催化氧化反应，其中，紫外催化氧化反应处理生成第二沉淀物、气体以及第二废水，接收过滤紫外催化氧化反应后的第二沉淀物，将过滤后紫外催化氧化反应的第二沉淀物进行加热，当析出池内至湿度小于65%时，对析出池内的第二沉淀物进行红外光谱检测，根据获取的光谱图确定析出池内的第二沉淀物的成分类型，将析出池内析出的沉淀产物根据第二沉淀物的成分类型进行分类。析出池中析出的沉淀产物为有机盐，通过分类有机盐并对有机盐的再利用，即对分类后的沉淀产物进行二次利用，废水实现再利用，节约资源，降低环境污染。
为解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种紫外催化氧化废水处理方法，该紫外催化氧化废水处理方法包括：
将初始废水收集至第一沉淀池，由第一沉淀池进行第一轮沉淀；
过滤第一沉淀池的第一沉淀物，并将第一次过滤后的第一废水进行液膜萃取；
对液膜萃取后的第一废水排放至紫外催化氧化反应器中进行紫外催化氧化反应，其中，紫外催化氧化反应处理生成第二沉淀物、气体以及第二废水；
接收过滤紫外催化氧化反应后的第二沉淀物；
将过滤后紫外催化氧化反应的第二沉淀物进行加热；
当析出池内至湿度小于65%时，对析出池内的第二沉淀物进行红外光谱检测，根据获取的光谱图确定析出池内的第二沉淀物的成分类型；
将析出池内析出的沉淀产物根据第二沉淀物的成分类型进行分类。
本实施例实现通过分类有机盐并对有机盐的再利用，即对分类后的沉淀产物进行二次利用，废水实现再利用，节约资源，降低环境污染。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。
Claims (2)
1.一种紫外催化氧化废水处理系统，其特征在于，所述紫外催化氧化废水处理系统包括：
第一沉淀池，将初始废水收集至第一沉淀池，由第一沉淀池对初始废水进行块状体第一轮沉淀；
膜液萃取池，过滤第一沉淀池的第一沉淀物，并将第一次过滤后的第一废水进行液膜萃取；
紫外催化氧化池，对液膜萃取后的第一废水排放至紫外催化氧化反应器中进行紫外催化氧化反应，其中，紫外催化氧化反应处理生成第二沉淀物、气体以及第二废水，紫外催化氧化通过对有机磷物质进行有效的攻击，最后将有机磷转化成无机磷；
第二沉淀池，用于接收过滤紫外催化氧化反应后的第二沉淀物；
析出池，将过滤后紫外催化氧化反应的第二沉淀物进行晶体析出；
光谱检验，当析出池内湿度小于65%时，对析出池内的第二沉淀物进行红外光谱检测，根据获取的光谱图确定析出池内的第二沉淀物的成分类型；
所述紫外催化氧化废水处理系统还包括：
分类模块，将析出池内析出的沉淀产物根据第二沉淀物的成分类型进行分类；
气体净化处理模块，对紫外催化氧化反应后的气体进行气体净化处理；
碱化池，接收紫外催化氧化反应后的第二废水，并注入NaOH和沉淀剂Ca(OH)2对第二废水进行金属沉淀反应，生成金属盐、第三废水；
除菌池，接收第三废水，并在池内通入臭氧，由臭氧对第三废水进行除菌；
计算模块，测量析出池中第二沉淀物的析出物重量以及碱化池中紫外催化氧化反应后的第二废水的重量，计算第二沉淀物与第二废水的析出占比，根据析出占比确定沉淀剂的浓度；
对比模块，查找出获取的光谱图与数据库中相似度95%以上的预存光谱图，将预存光谱图所属的成分确定为析出池内的第二沉淀物的成分类型。
2.一种紫外催化氧化废水处理方法，应用于如权利要求1所述的紫外催化氧化废水处理系统，其特征在于，所述紫外催化氧化废水处理方法包括：
将初始废水收集至第一沉淀池，由第一沉淀池对初始废水进行块状体进行第一轮沉淀；
过滤第一沉淀池的第一沉淀物，并将第一次过滤后的第一废水进行液膜萃取；
对液膜萃取后的第一废水排放至紫外催化氧化反应器中进行紫外催化氧化反应，其中，紫外催化氧化反应处理生成第二沉淀物、气体以及第二废水；
接收过滤紫外催化氧化反应后的第二沉淀物；
将过滤后紫外催化氧化反应的第二沉淀物进行加热；
当析出池内至湿度小于65%时，对析出池内的第二沉淀物进行红外光谱检测，根据获取的光谱图确定析出池内的第二沉淀物的成分类型；
将析出池内析出的沉淀产物根据第二沉淀物的成分类型进行分类。
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