CN114956406A - 基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法，其包括以下步骤：将高盐高COD废水进行超声波紫外芬顿高级氧化降解处理；之后经过超滤膜过滤处理和超声波雾化蒸发干燥以及反渗透过滤后作为生产用冷却水使用；其中，超声波蒸发温度为35℃‑43℃，紫外氧化温度为不高于60℃；紫外光的波长为182‑172nm，能量为7.6eV。本发明提供的基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法，不仅大幅度降低了该废水的处理能耗和成本，同时经处理后废水全部再回收使用，节约了水资源的损耗，也无废气排放造成环境污染。
Description
技术领域
本发明属于废水处理领域，尤其涉及到一种基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法。
背景技术
丙烯酸树脂在生产过程中，后处理阶段要加入NaOH中和过量丙烯酸以及洗涤杂质，因此会产生大量高COD高钠盐废水 ，通常COD在300,000mg/L，硬度（TDS）可达8000~11000mgL，由于高盐高浓度废水，以现有常规氧化、蒸发工艺，是没办法处理，行业内常用的只有两种废水处理工艺，焚烧炉焚烧，焚烧后的母液再用三效蒸发，浓缩结晶离心出副产盐。废水蒸发，冷凝废水再送生化处理，固废送有资质处理厂家焚烧。传统工艺均是高能耗、高成本工艺，且焚烧排放气量大，对环境造成一定冲击。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法，并提供至少后面将说明的优点。
本发明的另一个目的是提供一种基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法，不仅大幅度降低了该废水的处理能耗和成本，同时经处理后废水全部再回收使用，节约了水资源的损耗，也无废气排放造成环境污染。
本发明的技术方案如下：
基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法，其包括以下步骤：
将高盐高COD废水进行超声波紫外芬顿高级氧化降解处理；
之后经过超滤膜过滤处理和超声波雾化蒸发干燥以及反渗透过滤后作为生产用冷却水使用；
其中，
超声波蒸发温度为35℃-43℃，紫外氧化温度为不高于60℃；
紫外光的波长为182-172nm，能量为7.6eV。
优选的是，所述的基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法中，
高盐高COD废水中加入质量浓度为90%的硫酸调节pH值至5，其中硫酸与高盐高COD废水的体积比为5-10:1000；
之后加入质量浓度为28%的过氧化氢氧化剂，其中硫酸与高盐高COD废水的体积比为3-10:1000，在超声波的空化效应、紫外光辐射和氧化剂氧化的共同作用下，产生具有强氧化能力的羟基自由基，发生催化氧化反应。
优选的是，所述的基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法中，
经过超滤膜过滤后的废水通过提升水泵进入超声波湿式催化氧化喷雾器，超声波通过高频声波使液态废水在蒸发罐里形成雾态微细水珠，由上往下坠落，其中，超声波的功率为500w，频率为15-30khz，雾态微细水珠的直径为30-60μm；
蒸汽换热及电磁热风机产生的干燥风，从蒸发罐底部进风口进入，由下往上升腾，两相相遇雾珠汽化生成水蒸气，从而实现盐与水的分离，所述干燥风的温度80-150℃、湿度5-10%RH；
蒸发后湿热气体通过蒸发罐顶端出风口排出，进入旋风分离器，分离气体中带出的固体盐粉末，蒸汽进入冷凝器将湿热气体冷凝由汽态转化成液态排出冷凝水，冷凝器中通入15-20℃的冷却循环水；
通过冷凝后的尾气进入一体式沸石吸附浓缩RCO催化燃烧处理，净化处理后尾气内循环至电磁热风机加热后进入蒸发罐循环使用；
蒸发干燥的固盐由蒸发罐底部和旋风分离器底部排固口排出。
优选的是，所述的基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法中，超声波湿式催化氧化雾化蒸发干燥设备产生的尾气，进入一体式沸石活性炭吸附浓缩RCO催化燃烧设备，通过蜂窝状沸石吸附浓缩减量，而RCO催化燃烧的高温热风进入蜂窝状沸石吸附室，吹脱蜂窝状沸石吸附的有机物，含有机物的高温热风再进入RCO催化燃烧，使有机物生成二氧化碳和水，经净化处理后的尾气返回超声波雾化蒸发干燥设备继续内循环回用。
本发明至少包括以下有益效果：
1、解决高COD氧化问题；
2、解决高盐带来的电导率过高，水再回用问题；
3、解决废水中粘稠焦化物堵塞设备问题。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明提供的基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本发明提供的基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法，采用多级催化氧化、超声波湿式催化氧化雾化蒸发技术，具体工艺线路如下：
（1）含高盐高COD废水通过提升水泵进入超声波紫外芬顿高级氧化降解工艺。废水加入硫酸调节PH值，同时加入氧化剂双氧水。通过利用超声波的空化效应，协同采用182-172nm（7.6eV）紫外光辐射和氧化剂氧化的共同作用下，产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH基团)，产生催化氧化反应，可有效的使有机大分子发生化学键开环断裂，电荷转移，分解成无机小分子。羟基自由基(·OH基团)具有强氧化能力，使许多难以降解的有机物、含卤代物、多环芳烃等物资达到无毒化处理，矿化为水、CO2或其他简单化合物从而进行催化氧化降解。
（2）经过超声波紫外芬顿高级氧化降解工艺后，进入超滤膜过滤工艺。超滤膜，是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.1微米以下的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于100纳米的颗粒。通过超滤膜过滤筛出不溶于水的悬浮物及胶体物质，确保下道工艺超声波湿式催化氧化雾化蒸发干燥后，固体碳酸氢钠盐含量高。
（3）经过超滤膜过滤后的废水进入超声波雾化蒸发干燥设备。高盐高COD废水通过提升水泵进入超声波湿式催化氧化喷雾器，超声波通过高频声波，使液态废水在蒸发罐里形成雾态微细水珠，由上往下坠落。蒸汽换热及电磁热风机产生的干燥风，从蒸发罐底部进风口进入，由下往上升腾，两相相遇雾珠汽化生成水蒸气， 从而满足盐与水的分离。 蒸发后湿热气体通过蒸发罐顶端出风口排出，进入旋风分离器，分离气体中带出的固体盐粉末，蒸汽进入冷凝器将湿热气体冷凝由汽态转化成液态排出冷凝水。通过冷凝后的尾气进入一体式沸石吸附浓缩RCO催化燃烧处理，净化处理后尾气内循环至电磁热风机加热后进入蒸发罐循环使用，整套设备无尾气排放。蒸发干燥的固盐由蒸发罐底部和旋风分离器底部排固口排出，固体碳酸氢钠盐含量较高可以作为副产品市场销售。
（4）经过冷凝后的冷凝水（无盐）进入反渗透设备，反渗透过滤后的产水达标补充至公司设备冷却水系统。
（5）超声波湿式催化氧化雾化蒸发干燥设备产生的尾气，进入一体式沸石活性炭吸附浓缩RCO催化燃烧设备，通过蜂窝状沸石吸附浓缩减量，而RCO催化燃烧的高温热风进入蜂窝状沸石吸附室，吹脱蜂窝状沸石吸附的有机物，含有机物的高温热风再进入RCO催化燃烧，使有机物生成二氧化碳和水，经净化处理后的尾气返回超声波雾化蒸发干燥设备继续内循环回用。
与传统焚烧炉焚烧工艺相比较，本发明在各个方面均具有优势，具体如下表所示。
本发明无尾气排放。
以处理农药中间体废水为例，其中，
1.尾气处理量80000m³/H（主要成分：甲醇、甲硫醇、甲苯、氯仿、二氯乙烷）;
2.尾气浓度（VOCs）：762mg/Nm3;
农药中间体废水在超声波湿式催化氧化雾化蒸发干燥处理过程中，会产生VOCs尾气。
VOCs尾气经风机，进入一体式沸石吸附浓缩RCO催化燃烧设备，通过蜂窝状沸石吸附浓缩减量再脱附再生。而RCO催化燃烧的高温热风进入蜂窝状沸石吸附室，吹脱蜂窝状沸石吸附的有机物，含有机物的高温热风再进入RCO催化燃烧，使有机物生成二氧化碳和水，经净化处理后的尾气返回超声波雾化蒸发干燥设备，继续内循环回用。
蜂窝块状沸石分子筛一种吸附性能好、无二次污染、可高温再生的分子筛载体，比同类活性炭提高40%效率，在吸附、分离、催化和环境领域得到广泛应用，更适合于大风量高浓度的有机废气治理。
分子筛与其他吸附剂相比有以下优点：
（1）吸附选择性强：这是由于分子筛的孔径大小整齐均匀，又是一种离子型吸附剂。因此它能根据分子的大小及极性的不同进行选择性吸附。如它可有效地从饱和碳氢化合物中把乙烯、丙烯除去，还可有效地把乙炔从乙烯中除去，这一点是由它的强极性决定的。
（2）吸附能力强。即使气体的组成浓度很低，仍然具的吸附能力。
（3）在较高的温度下仍有较大的吸附能力，而其他吸附剂却受温度的影响很大，因而在相同温度条件下，分子筛的吸附容量大。正是由于上述优点，我们选择沸石分子筛做为吸附剂。
蜂窝块状沸石的填充量，是依据尾气浓度和有机物种类，经计算后确定填充量。蜂窝块状沸石吸附室设6个，1号吸附室吸附饱和后转入2号吸附室，同时对1号吸附室蜂窝块状沸石进行脱附再生，以此类推循环往返。
蜂窝块状沸石脱附再生时间4-6小时。
蜂窝块状沸石脱附再生温度370-620℃。
本发明提供的基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法具有以下优点：
处理后的产水达到COD:60mg/L（国家一级排放标准），无需后期生化处理。
经过催化氧化后蒸发干燥的副产盐碳酸氢钠含量高，副产盐可外销。无需第三方处理固废。
实现尾气循环利用，无尾气排放，对环境无冲击无污染。
工艺运行成本低，能耗包括工厂余热、工厂废热等多种能源再利用，系统处理效率高，处理后废水全回用、无尾气排放、无固废产生，达到三废 “0”排放，同时与原常规处理技术比较，处理一吨高盐高浓度废水成本可降低>75%以上。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (4)
1.基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将高盐高COD废水进行超声波紫外芬顿高级氧化降解处理；
之后经过超滤膜过滤处理和超声波雾化蒸发干燥以及反渗透过滤后作为生产用冷却水使用；
其中，
超声波蒸发温度为35℃-43℃，紫外氧化温度为不高于60℃；
紫外光的波长为182-172nm，能量为7.6eV。
2.如权利要求1所述的基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法，其特征在于，
高盐高COD废水中加入质量浓度为90%的硫酸调节pH值至5，其中硫酸与高盐高COD废水的体积比为5-10:1000；
之后加入质量浓度为28%的过氧化氢氧化剂，其中硫酸与高盐高COD废水的体积比为3-10:1000，在超声波的空化效应、紫外光辐射和氧化剂氧化的共同作用下，产生具有强氧化能力的羟基自由基，发生催化氧化反应。
3.如权利要求2所述的基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法，其特征在于，
经过超滤膜过滤后的废水通过提升水泵进入超声波湿式催化氧化喷雾器，超声波通过高频声波使液态废水在蒸发罐里形成雾态微细水珠，由上往下坠落，其中，超声波的功率为500w，频率为15-30khz，雾态微细水珠的直径为30-60μm；
蒸汽换热及电磁热风机产生的干燥风，从蒸发罐底部进风口进入，由下往上升腾，两相相遇雾珠汽化生成水蒸气，从而实现盐与水的分离，所述干燥风的温度80-150℃、湿度5-10%RH；
蒸发后湿热气体通过蒸发罐顶端出风口排出，进入旋风分离器，分离气体中带出的固体盐粉末，蒸汽进入冷凝器将湿热气体冷凝由汽态转化成液态排出冷凝水，冷凝器中通入15-20℃的冷却循环水；
通过冷凝后的尾气进入一体式沸石吸附浓缩RCO催化燃烧处理，净化处理后尾气内循环至电磁热风机加热后进入蒸发罐循环使用；
蒸发干燥的固盐由蒸发罐底部和旋风分离器底部排固口排出。
4.如权利要求3所述的基于超声波高级氧化的高盐高浓度废水处理方法，其特征在于，超声波湿式催化氧化雾化蒸发干燥设备产生的尾气，进入一体式沸石活性炭吸附浓缩RCO催化燃烧设备，通过蜂窝状沸石吸附浓缩减量，而RCO催化燃烧的高温热风进入蜂窝状沸石吸附室，吹脱蜂窝状沸石吸附的有机物，含有机物的高温热风再进入RCO催化燃烧，使有机物生成二氧化碳和水，经净化处理后的尾气返回超声波雾化蒸发干燥设备继续内循环回用。
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