CN119797560A - 废水催化氧化装置、废水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种废水催化氧化装置、废水处理系统及方法。装置包括反应池、紫外灯柱、保护套和推流搅拌器；紫外灯柱的数量为多个，多个紫外灯柱均匀设置在反应池内且每一紫外灯柱均竖直设置在反应池内；保护套的数量与紫外灯柱的数量一一对应，且每一保护套均罩设在与之对应的紫外灯柱上；保护套呈网状，且保护套上涂覆有二氧化钛涂层；推流搅拌器设置在反应池内，以在运行时搅拌反应池内的废水。该装置结构简单，使用方便，可以有效提高废水的可生化性。

Description

废水催化氧化装置、废水处理系统及方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体而言属于一种废水催化氧化装置、废水处理系统及方法。

背景技术

水环境保护已成为人类社会普遍关注的焦点问题。随着经济的迅猛增长，高浓度有机废水对水资源的危害日益严重。特别是以下几种工业废水，如印染废水、煤化工废水、石油化工废水等，它们具有以下共同特征：污染物浓度高、含有大量难以降解的有机物质、生物化学处理性能差。目前，废水处理技术往往只能针对某一特定类型的工业废水进行有效处理。面对印染、煤化工和石油化工等复杂废水，由于其可生化性差，采用生化法处理效果差，使得现行的废水处理工艺无法实现废水达标排放的标准，

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种废水催化氧化装置，该废水催化氧化装置可以利用紫外光产生的臭氧和羟基自由基分解废水中难降解的有机物，从而有助于提高废水的可生化性，降低污染物浓度，且可以使经处理后的废水可以满足生化法处理的要求，从而降低了废水处理的难度。

本发明的第二目的在于提供一种废水处理系统，该系统可以依次利用废水催化氧化装置、水解酸化单元、生化处理单元和接触氧化单元对废水进行处理，可以有效去除废水中氮、磷等营养物，降低废水中有机物的含量，从而可以使废水满足排放标准的要求。

本发明的第三目的在于提供一种废水处理方法，该方法操作简单、处理效率高，通过利用上述废水处理系统对废水进行处理，可以使废水满足排放标准的要求。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种废水催化氧化装置，该装置包括：反应池、紫外灯柱、保护套和推流搅拌器；

所述紫外灯柱的数量为多个，多个所述紫外灯柱均匀设置在所述反应池内且每一所述紫外灯柱均竖直设置在所述反应池内；

所述保护套的数量与所述紫外灯柱的数量一一对应，且每一所述保护套均罩设在与之对应的所述紫外灯柱上；所述保护套呈网状，且所述保护套上涂覆有二氧化钛涂层；

所述推流搅拌器设置在所述反应池内，以在运行时搅拌所述反应池内的废水。

示例性地，所述推流搅拌器的数量为两个，两个所述推流搅拌器沿所述反应池的对角线分别设置在所述反应池的两个对角。

示例性地，相邻所述紫外灯柱的距离处于第一距离范围内。

示例性地，所述紫外灯柱底部与所述反应池的池底间的距离处于第二距离范围内。

示例性地，所述推流搅拌器与所述紫外灯柱间的距离大于或等于第三距离。

本发明还提供了一种废水处理系统，该系统包括依次相连的废水催化氧化单元、水解酸化单元、生化处理单元和接触氧化单元；废水依次经所述废水催化氧化单元、所述水解酸化单元、所述生化处理单元和所述接触氧化单元处理后排出；

其中，所述废水催化氧化单元为上述的废水催化氧化装置。

示例性地，废水处理系统还包括露天调节池；所述废水催化氧化单元处理后的废水经所述露天调节池处理后输入所述水解酸化单元。

示例性地，所述接触氧化单元包括接触氧化池和二氧化氯发生器；所述二氧化氯发生器与所述接触氧化池连接以向所述接触氧化池输入二氧化氯。

示例性地，废水处理系统还包括预处理单元；废水经所述预处理单元处理后，输入所述废水催化氧化单元。

本发明还提供了一种废水处理方法，该方法应用上文中的废水处理系统对废水进行处理；所述方法包括：

依次利用所述废水催化氧化单元、所述水解酸化单元、所述生化处理单元和所述接触氧化单元对废水进行处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的上述方案通过设置多个紫外灯柱，并将多个紫外灯柱均匀设置在反应池内，可以使紫外光覆盖反应池的各个部位，提高紫外光与废水的接触面积，从而提高对废水的处理效率和处理效果；通过罩设涂覆有二氧化钛涂层的保护套，可以进一步提高光化学催化氧化的效率，进一步提高废水的可生化性；通过设置推流搅拌器对废水进行搅拌，可以保证废水与羟基自由基、臭氧充分混合，从而可以提高对废水中难降解的有机物的处理效果。总之，该方案的装置结构简单，操作方便，可以有效提高废水的可生化性。且该废水催化氧化装置的设计允许直接利用现有技术中的废水池作为反应池，即可在现有的废水池基础上进行改造以形成装置。这种方式有助于降低废水处理的成本，并且由于其良好的技术应用潜力，具有广泛的推广前景。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种废水催化氧化装置的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种废水催化氧化装置的俯视方向（省略固定架）的示意图；

图3为本发明一个实施例提供的废水处理系统的示意性框图；

图4为本发明一个具体实施例提供的废水处理系统的示意性框图。

图中：10、废水催化氧化单元；11、反应池；12、保护套；13、紫外灯柱；14、推流搅拌器；15、固定架；20、露天调节池；30、水解酸化单元；31、水解酸化池；40、生化处理单元；41、厌氧池；42、缺氧池；43、好氧池；50、接触氧化单元；51、二氧化氯发生器；52、接触氧化池。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更加清晰的对本发明中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种废水催化氧化装置，该装置包括：反应池11、紫外灯柱13、保护套12和推流搅拌器14；紫外灯柱13的数量为多个，多个紫外灯柱13均匀设置在反应池11内且每一紫外灯柱13均竖直设置在反应池11内；保护套12的数量与紫外灯柱13的数量一一对应，且每一保护套12均罩设在与之对应的紫外灯柱13上；保护套12呈网状，且保护套12上涂覆有二氧化钛涂层；推流搅拌器14设置在反应池11内，以在运行时搅拌反应池11内的废水。

在如图1所示的实施例中，反应池11的液面上方设置有固定架15。紫外灯柱13远离反应池11的一端固定在固定架15上。该固定架15的材质可以为铝合金。该固定架15上可以预先设置与紫外灯柱13一一对应的安装孔（该安装孔可以作为紫外灯柱13的灯座），以便于对紫外灯柱13的安装固定。在一些实施例中，紫外灯柱13可以通过螺纹连接的方式安装在固定架15上。

本实施例的紫外灯柱13可以根据需要选择，例如可以选择功率50-70瓦，紫外光波长10-200nm的紫外灯柱。

在一些实施例中，装置还可以包括控制器。该控制器分别连接多个紫外灯柱13，以对紫外灯柱13的工作进行控制。

在本实施例中，每一紫外灯柱13外均套设保护套12，且该保护套12呈网状。在一些实施例中，该保护套12的主体材料可以为镀二氧化钛涂层的钢索，即利用镀二氧化钛涂层的钢索编制得到保护套12。该保护套12远离反应池11一端可以通过螺纹连接的方式固定在固定架15上。由此，有助于后续使用过程中的拆卸更换。

在本实施例中，在装置工作时，可以利用紫外光在二氧化钛的作用下生成臭氧和羟基自由基，臭氧和羟基自由基具有强氧化性，可以对废水中可生化性差的难分解有机物进行氧化分解，从而可以使废水中难降解的有机物一部分直接分解成二氧化碳和水等物质，一部分裂解成小分子易生物降解的有机物，以便后续生物处理去除。由此，有助于提高废水的可生化性。

上述方案通过设置多个紫外灯柱13，并将多个紫外灯柱13均匀设置在反应池11内，可以使紫外光覆盖反应池11的各个部位，提高紫外光与废水的接触面积，从而提高对废水的处理效率和处理效果；通过罩设涂覆有二氧化钛涂层的保护套12，可以进一步提高光化学催化氧化的效率，进一步提高废水的可生化性；通过设置推流搅拌器14对废水进行搅拌，可以保证废水与羟基自由基、臭氧充分混合，从而可以提高对废水中难降解的有机物的处理效果。总之，该方案的装置结构简单，操作方便，可以有效提高废水的可生化性。且该废水催化氧化装置的设计允许直接利用现有技术中的废水池作为反应池，即可在现有的废水池基础上进行改造以形成装置。这种方式有助于降低废水处理的成本，并且由于其良好的技术应用潜力，具有广泛的推广前景。

结合参阅图1-2（在图2中，省略固定架15），在本实施例中，推流搅拌器14的数量为两个，两个推流搅拌器14沿反应池11的对角线分别设置在反应池11的两个对角。通过将两个推流搅拌器14对角设置，可以使得搅拌器产生的流场在反应池11中形成较为均匀的搅拌效果，有助于反应物和催化剂的充分混合，提高反应效率。且推流搅拌器14在对角线位置可以减少反应池11中的死区（未受搅拌影响的区域），确保整个池内的流体都能得到有效搅拌。总之，采用这种设置方式对废水进行搅拌有助于进一步增强废水与羟基自由基、臭氧的混合程度，从而可以进一步提高废水处理效率。

示例性地，相邻紫外灯柱13的距离处于第一距离范围内。该第一距离范围可以根据所选择的紫外灯柱13的功率进行选择。在一个具体实施例中，紫外灯柱13的功率为50-70瓦，直径为26mm，第一距离范围可以为[1m,1.2m]。可以理解，当相邻紫外灯柱13间的距离较大时，可能会导致羟基自由基和臭氧的浓度较低，影响对废水的处理效果。当相邻紫外灯柱13间的距离较小时，则会造成能量的浪费。本示例通过限制相邻紫外灯柱13间的距离，可以在保证羟基自由基和臭氧的浓度的前提下，降低装置成本以及废水处理成本。

示例性地，紫外灯柱13底部与反应池11的池底间的距离处于第二距离范围内。第二距离范围可以根据紫外灯柱13的功率进行选择。在一些实施例中，该第二距离范围可以为[0.8m,1.2m]。当紫外灯柱13距离反应池11底过远时，反应池11底的羟基自由基以及臭氧浓度可能较低，这会影响对废水的处理效率。当紫外灯柱13距离反应池11底过近时，反应池11地层的沉积物涌动可能会损坏紫外灯柱13。本示例的方案通过将紫外灯柱13与池底距离限制在第二距离范围内，既可以保证紫外灯柱13发出的紫外光对反应池11内所有区域的覆盖，又可以避免底层沉积物涌动对紫外灯柱13造成损坏。

示例性地，推流搅拌器14与紫外灯柱13间的距离大于或等于第三距离。该第三距离可以根据推流搅拌器14的桨叶尺寸以及功率选择。通过限制推流搅拌器14与紫外灯柱13间的距离，可以避免推流搅拌器14产生的液流直接冲击紫外灯柱13，从而可以避免紫外灯柱13损坏，提高装置整体的使用寿命。

本发明的实施例还提供了一种废水处理系统。结合参阅图3-4，废水处理系统包括依次相连的废水催化氧化单元10、水解酸化单元30、生化处理单元40和接触氧化单元50；废水依次经废水催化氧化单元10、水解酸化单元30、生化处理单元40和接触氧化单元50处理后排出；其中，废水催化氧化单元10为上述实施例中的废水催化氧化装置。在该实施例中，废水催化氧化单元10可以使废水中难降解的有机物分解，水解酸化单元30可以降解废水中的大分子有机物，生化处理单元40可以对废水进行生化处理，以对废水脱氮除磷去COD，接触氧化单元50可以全面氧化废水中可能残留的难生物降解的有机物，并可以对废水进行杀菌消毒。总之，该废水处理系统可以有效去除废水中的污染物，促进废水达标排放。

可选地，如图4所示，水解酸化单元30可以包括水解酸化池31。

可选地，如图4所示，生化处理单元40可以包括依次连接的厌氧池41、缺氧池42和好氧池43。

在如图3、4所示的实施例中，废水处理系统还包括露天调节池20；废水催化氧化单元10处理后的废水经露天调节池20处理后输入水解酸化单元30。可以理解，废水催化氧化单元10处理后的废水中含有较多臭氧。在本实施例中，露天调节池20用于还原水体中可能残留的臭氧，防止其对下游生化系统（即生化处理单元40）造成影响，防止其降低活性污泥的生物活性。

可选地，如图4所示，接触氧化单元50可以包括接触氧化池52和二氧化氯发生器51；二氧化氯发生器51与接触氧化池52连接以向接触氧化池52输入二氧化氯。二氧化氯可以对水体消毒，并氧化可能残留的难生物分解的有机物，这有助于促进废水达标排放。

可选地，废水处理系统还包括预处理单元；废水经预处理单元处理后，输入废水催化氧化单元10。该预处理单元包括但不限于粗细格栅、初沉池、调节池（为便于与露天调节池20区分，该调节池称为初调节池）等，不赘述。通过预处理单元对废水进行处理，可以为后续处理单元创造了良好的处理条件，提高了整体处理效果。

可选地，如图4所示，生化处理单元40与接触氧化单元50间设置有二沉池，生化处理单元40处理后的废水经二沉池去除污泥后，输入接触氧化单元50。二沉池内的污泥可以输入污泥脱水机房。

本实施例还提供了一种废水处理方法，该方法应用上文中的废水处理系统对废水进行处理；方法包括：依次利用废水催化氧化单元10、水解酸化单元30、生化处理单元40和接触氧化单元50对废水进行处理。

在应用如图3所示的系统进行废水处理时，方法可以具体包括如下步骤：首先，将废水收集至初调节池，进行水质和水量的调节。然后，用提升泵将调节池中的废水输入沉淀池，加入絮凝剂（例如PAC）和助凝剂（例如PAM），以去除废水中的沉淀物。接着，将沉淀后的废水输入中间水池，并借助中间水池内的提升泵将废水输入反应池11，以利用紫外光激发的臭氧和羟基自由基对废水进行处理，使难降解的有机物转变为易生物降解的有机物。在经紫外光催化氧化处理后，将废水输入露天调节池20，并向露天调节池20中加入酸，以提高臭氧的分解效率，降低臭氧含量。经露天调节池20处理后的废水通过提升泵输入水解酸化池31，以利用水解酸化池31去除大分子有机物。水解酸化后的废水经提升泵输入厌氧池41，并以此经过厌氧池41、缺氧池42和好氧池43进行生化处理。经生化处理后的废水输入二沉池，废水中的污泥由二沉池分离（可以利用二沉池回收，也可以从二沉池外排至污泥脱水机房处理），分离后得到的废水输入接触氧化池52，并利用二氧化氯对水体进行消毒以及氧化可能残留的难生物分解有机物。处理后的废水经检测合格后可以按排放标准进行排放。

实施例2

本例与实施例1的不同点仅在于两个推流搅拌器位于反应池的同一侧。

实施例3

本例与实施例1的不同点仅在于不设置露天调节池。在本例中，经废水催化氧化单元处理后的废水直接输入水解酸化单元。

对比例1

本例与实施例1的不同点仅在于保护罩为封闭式保护罩。保护罩的材质为透明塑料。

对比例2

本例与实施例1的不同点仅在于保护套上无涂层。

实验例

分别采用实施例1-3和对比例1-2中的废水处理系统对废水（100m/h的印染废水）进行处理，其中，未处理的废水的水质情况如表1。

表1废水水质

经废水催化氧化单元处理后的中间水的水质情况如下表2。

表2 中间水水质情况

经废水处理系统处理后得到的最终水的水质情况如下表3。

表3 最终水水质情况

从表1-2可以看出，本发明的废水催化氧化装置可以有效提高废水的可生化性。其中，实施例1的装置处理后的中间水可生化性最好，可以达到0.5。实施例2处理后的中间水可生化性略低于实施例1，这可能是由于实施例2中推流搅拌器均设置于同一侧，搅拌效果较差，导致臭氧和羟基自由基的分布均匀程度低于实施例1。对比例1处理后的中间水的可生化性略低于实施例1，这可能是由于全封闭的保护罩对紫外光有阻挡作用，光照阻力大，进入废水的紫外光较少，影响了臭氧和羟基自由基的浓度。对比例2处理后的中间水的可生化性略低于实施例1，这可能是由于实施例1通过采用二氧化钛涂层，提高了废水中臭氧和羟基自由基的浓度，进而提高了中间水的可生化性。

从表3可以看出，本发明的废水处理系统具有良好的废水处理效果，可以促进废水达标排放。其中，实施例1的废水净化效果最佳。实施例3中的COD、氨氮和总磷含量明显高于实施例1。这可能是由于实施例3中废水中的臭氧进入生化处理单元，抑制了生化处理效率，因此脱氮除磷去COD的效果较差。

总之，本发明可以有效提高废水的可生化性，促进废水达标排放。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种废水催化氧化装置，其特征在于，包括：反应池、紫外灯柱、保护套和推流搅拌器；

所述紫外灯柱的数量为多个，多个所述紫外灯柱均匀设置在所述反应池内且每一所述紫外灯柱均竖直设置在所述反应池内；

所述保护套的数量与所述紫外灯柱的数量一一对应，且每一所述保护套均罩设在与之对应的所述紫外灯柱上；所述保护套呈网状，且所述保护套上涂覆有二氧化钛涂层；

所述推流搅拌器设置在所述反应池内，以在运行时搅拌所述反应池内的废水。

2.根据权利要求1所述的废水催化氧化装置，其特征在于，所述推流搅拌器的数量为两个，两个所述推流搅拌器沿所述反应池的对角线分别设置在所述反应池的两个对角。

3.根据权利要求1所述的废水催化氧化装置，其特征在于，相邻所述紫外灯柱的距离处于第一距离范围内。

4.根据权利要求1所述的废水催化氧化装置，其特征在于，所述紫外灯柱底部与所述反应池的池底间的距离处于第二距离范围内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的废水催化氧化装置，其特征在于，所述推流搅拌器与所述紫外灯柱间的距离大于或等于第三距离。

6.一种废水处理系统，其特征在于，包括依次相连的废水催化氧化单元、水解酸化单元、生化处理单元和接触氧化单元；废水依次经所述废水催化氧化单元、所述水解酸化单元、所述生化处理单元和所述接触氧化单元处理后排出；

其中，所述废水催化氧化单元为权利要求1-5任一项所述的废水催化氧化装置。

7.根据权利要求6所述的废水处理系统，其特征在于，还包括露天调节池；所述废水催化氧化单元处理后的废水经所述露天调节池处理后输入所述水解酸化单元。

8.根据权利要求6所述的废水处理系统，所述接触氧化单元包括接触氧化池和二氧化氯发生器；所述二氧化氯发生器与所述接触氧化池连接以向所述接触氧化池输入二氧化氯。

9.根据权利要求6-8任一项所述的废水处理系统，其特征在于，还包括预处理单元；废水经所述预处理单元处理后，输入所述废水催化氧化单元。

10.一种废水处理方法，其特征在于，应用权利要求6-9任一项所述的废水处理系统对废水进行处理；所述方法包括：

依次利用所述废水催化氧化单元、所述水解酸化单元、所述生化处理单元和所述接触氧化单元对废水进行处理。