CN204874145U - 一种高盐高cod废水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高盐高COD废水处理系统，包括反应罐、电催化氧化反应器以及与氧化剂供应设备相连的氧化喷射器，其中：所述反应罐的中部设有填料层，所述填料层的下方设有向填料层布水的布水单元，所述反应罐的底部设有一与原水相通的入水口，其上部设有一污水出口，所述电催化氧化反应器的入水端和出水端分别与反应罐的污水出口及入水口相连，所述氧化喷射器的入口与出口分别与原水及填料层相通。所述处理系统可多个串联使用。本实用新型通过多项催化氧化技术和电催化氧化技术对高盐高COD废水进行处理，高盐高COD废水在氢氧自由基、氧化剂和催化剂的复合作用下，废水的COD降解率和氧化剂的利用率都非常高，可实现高盐高COD废水的高效节能处理。

Description

一种高盐高COD废水处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种废水处理系统，具体涉及一种适用于各种高盐高COD废水的处理系统，属于环保水处理领域。

背景技术

高盐高COD废水的处理一直是污水处理行业的难题，由于废水的含盐量高、B/C值太小，且此类高盐废水大多数具有生物毒性，导致传统的生化处理方法不太适用于处理此类废水，且处理效果不好。

目前所使用的高盐高COD废水处理技术，如湿氏催化氧化法(CWO/WAO)、光化学氧化法、声化学氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法、Fenton氧化法、类Fenton法等，大多都存在工艺较为复杂，且设备造价昂贵、操作条件苛刻的缺陷。湿氏催化氧化法需要在高温高压条件下操作，能量消耗大，危险性高；光化学氧化法、声化学氧化法、臭氧氧化法及电化学氧化法等则存在氧化条件单一、设备占地面积大、氧化效率低等缺点；而Fenton氧化法、类Fenton法等则存在药剂投入量大、污泥量大等缺点。因此，开发一种高效、节能的高盐高COD废水处理系统及方法是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节能高效且综合能耗低的高盐高COD废水处理系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种高盐高COD废水处理系统，包括反应罐、电催化氧化反应器以及与氧化剂供应设备相连的氧化喷射器，其中：所述反应罐的中部设有填料层，所述填料层的下方设有向填料层布水的布水单元，所述反应罐的底部设有一与原水相通的入水口，其上部设有一污水出口，所述电催化氧化反应器的入水端和出水端分别与反应罐的污水出口及入水口相连，所述氧化喷射器的入口与出口分别与原水及填料层相通。

优选的是：所述填料层上设有催化剂和/或惰性滤料；所述催化剂为金属氧化物，负载于载体上的金属或是金属氧化物，多孔材料中的至少一种。

优选的是：所述氧化剂为臭氧或双氧水；所述电催化氧化反应器的电极为钻石合金电极。

优选的是：所述布水单元包括与入水口相连的布水管路以及设于布水管路上、用于向填料层布水的布水喷头。

进一步地：所述反应罐的顶部设有废气出口，在污水出口的上方设有达标水出口。

优选的是：所述氧化喷射器喷嘴对称均匀分布且具有一定的倾斜度。

优选的是：所述电催化反应器可并联设置多台。

优选的是：所述氧化喷射器可并联设置多台。

优选的是：所述处理系统可多个串联使用。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型采用多项催化氧化技术和电催化氧化技术对高盐高COD废水进行处理，高盐高COD废水在氢氧自由基、氧化剂和催化剂的复合作用下，废水的COD降解率和氧化剂的利用率都非常高，可实现高盐高COD废水的高效节能处理。本实用新型处理系统的综合能耗非常低，其综合能耗大致相当于传统高级氧化技术的80％，而且本实用新型的处理系统还兼具过滤功能，可有效控制出水悬浮物。

附图说明

图1示出了本实用新型所述高盐高COD废水处理系统的结构示意图；

图2示出了多相催化氧化的反应机理；

图3根据本实用新型的实施例1示出了所述高盐高COD废水处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如附图1所示，本实用新型所述的高盐高COD废水处理系统，包括反应罐1、电催化氧化反应器2以及氧化喷射器3，其中：所述反应罐1的底部设有一与原水相连的入水口，其上部设有一污水出口，所述电催化氧化反应器2的入水端和出水端分别与反应罐1的污水出口及入水口相连；所述反应罐1的中部设有填料层11，在本实用新型中，所述填料层11的填充高度可根据污水与填料的接触时间来进行调整确定，只要确保其端面过水流速为6-8m/h即可，所述填料层11上设有可根据来水的COD量和组成均匀布置的可促进和加速COD氧化的活性催化剂和/或其过滤作用的惰性滤料，所述填料层11的下方设有布水单元12，所述布水单元12包括与入水口相连的布水管路以及与布水管路相连、用于向填料层11上进行布水的布水喷头；所述氧化喷射器3与外部的氧化剂供应设备相连，其入口与出口分别与原水和填料层11相连，且所述氧化喷射器3的出口端优选设有一布水喷头，以将混有氧化剂的原水均匀布置在填料层11上进行催化氧化。

在本实用新型中，所述反应罐1可以为一个用于容纳污水的水罐或是水池，其横截面过水流速6-8m/h，废水在反应罐1内的总停留时间为4-12小时，所述反应罐1的污水出口上方还设有一达标出水口，且反应罐1的顶部还可设有一废气出口，用于将反应罐内反应产生的废气从顶部引出反应罐1。所述电催化氧化反应器2的电极优选钻石合金电极，根据水质的不同，所述电极的电流密度控制在1000-20000A/m²；所述电催化氧化反应器1可采用本领域已知的可采用电催化氧化或者等同方式进行催化氧化的任何电催化氧化反应器结构，在此不再赘述；所述氧化喷射器3为利用流体来传递能量和质量的真空获得装置，采用一定压力的水流通过喷嘴将氧化剂喷出，其具体结构为本领域的现有技术，在此不再赘述，但优选的是，所述氧化喷射器3的喷嘴优选对称均匀分布且具有一定的倾斜度；在本实用新型中，所述氧化剂为臭氧、双氧水等强氧化剂，且以废水中的COD计，氧化喷射器3中氧化剂的投加量为：氧化剂：COD＝1-1.4：1(摩尔比)，氧化剂的体积流量与进入氧化喷射器3中的废水的体积流量比为0.8-1.2：1。此外，本实用新型所述的废水处理系统还包括用于连接各设备的连通管道以及循环泵；而且可包括多台并联设置的电催化氧化反应器2以提高电催化氧化效率；所述氧化喷射器3亦可多台并联使用。进一步地，本实用新型的废水处理系统可多个串联使用，以提升废水处理效率。

采用本实用新型如上所述的废水处理系统对高盐高COD废水进行处理，其处理过程包括以下步骤：

1)部分废水原水经设于反应罐1底部的入水口进入反应罐1内，经布水单元2在填料层11上均匀布水，另一部分废水经泵压入氧化喷射器3内，与氧化剂混合和送入反应罐1的填料层11上，与经布水单元2均匀布置在填料层11上的废水混合后，废水在填料(催化剂和/或滤料)以及氧化剂的联合作用下降解废水中的COD；

2)经填料层11催化氧化处理后，废水从污水出口经循环泵加压到电催化氧化器2中进行电催化氧化处理，随后经电催化氧化处理后的富含氢氧自由基的污水循环到反应罐1的入水口与废水原水混合后，一部分废水进入反应罐1内，另一部分废水再次先经循环泵压入氧化喷射器3内与氧化剂混合后在送入反应罐1内以再次进行步骤1)中的废水COD降解处理，如此循环反复，直至处理后的废水满足达标排放的要求。反应罐1中顶部的达标产水可经反应罐1上部的达标水出口排出反应罐1达标排放或回收，且反应罐内反应产生的废气从顶部的废气出口引出反应罐1。

本实用新型采用多项催化氧化技术和电催化氧化技术对高盐高COD废水进行处理。其中，如图2的多相催化氧化反应机理(氧化剂为臭氧)所示，多项催化氧化技术是以固体催化剂为载体，而固体催化剂的选择是该技术是否具有高效氧化效能的关键，其作用主要表现在：

1、吸附有机物，对于那些吸附容量比较大的催化剂，当水与催化剂接触时，水中的有机物首先被吸附在这些催化剂的表面，形成有亲和性的表面螯合物，使得氧化剂更高效；

2、催化活化氧化剂分子，利用催化剂的高效催化活性，有效催化活化氧化剂分子，氧化剂分子在这类催化剂的作用下易于分解产生如羟基自由基之类的高氧化性的自由基，从而提高氧化剂的氧化效率；

3、吸附和活化的协同作用，既能高效吸附水中有机污染物，同时又能催化活化氧化剂分子，产生高氧化性的自由基，在催化剂的表面，有机污染物的吸附和氧化剂的活化协同作用，进而取得更佳的催化氧化效果。在本实用新型中，可根据原水性质的不同选择不同的催化剂，可选的催化剂有：金属氧化物，如Al₂O₃、TiO₂、MnO₂中的至少一种，负载于载体上的金属或是金属氧化物，如Cu/TiO₂、Cu/Al₂O₃、TiO₂/Al₂O₃中的至少一种，或是具有较大比表面积的多孔材料如活性炭等。

电催化氧化技术是以点为能量源，其中，电催化电极是该技术的关键所在。一般来说，电催化电极由表面材料、基础电极、载体以及表面结构组成。电催化电极既能导电，又能对反应物进行活化，兼具良好的导电性、高催化活性、高化学稳定性和优良的机械性能。本实用新型优选钻石合金电极(BDD电极)，其反应方程式如下：

1、选择性燃烧反应：

BDD+H₂O→BDD(·OH)+H⁺+e^-

BDD(·OH)+R·→BDD+mCO₂+nH₂O+H⁺+e^-

2、竞争反应：

BDD(·OH)→BDD+1/2O₂+H⁺+e^-

3、裂解反应：

RH+BDD(·OH)→R·+H₂O+BDD

R·+O₂→ROO·

ROO·+RH→ROOH+R·

4、阴极还原反应：

NO₃ ^-+3H₂O+5e^-＝1/2N₂+6OH^-

5、其它反应：

Cl^-·+Cl^-·→Cl₂+2e^-

Cl₂+H₂O→HOCl+H⁺+Cl^-

2NH₄ ⁺+3HOCl→N₂+5H⁺+3Cl^-+3H₂O

一般来说，多相催化氧化技术和电催化氧化技术都具有优良的氧化性能，其中，多项催化氧化技术的反应比较温和，能耗较低，但对一些难降解的大分子有机物氧化不彻底，而对于重金属含量比较高的废水，催化剂的效能则会被受到抑制(催化剂中毒)。而电催化氧化技术的反应过程较为剧烈，氧化较为彻底，但能耗较高，一般来说，盐含量越高，电催化氧化效果越好，但能耗也越高。

本实用新型采用多相催化氧化技术和电催化氧化技术相结合，充分发挥多相催化氧化技术和电催化氧化技术的优势，废水以数倍于系统进水的循环量在系统内循环进行催化氧化反应和电催化氧化反应，使得废水中有机物的降解反应得以持续不断的进行，提升废水的处理效率，经过多次循环后，废水中的有机物可得到彻底降解或降低至极低水平，满足达标排放或回用的要求。

实施例1

采用本实用新型如上所述处理系统及方法处理某化工园区所产生的高盐高COD废水，其中：废水量为50t/h，电导率30000μs/cm，COD600ppm。

为处理上述废水，本实用新型的处理系统采用两个系统串联运行的方式，而且，如图2所示：1)共并联设有两个D4.0×H9.0m的反应罐1，填料层11采用焦炭做催化剂，装填高度为3.6m；2)每一反应罐各连接有两个并联设置的氧化喷射器3以及相应的循环泵，整个处理系统中共设有4个氧化喷射器3，即四条氧化回路，氧化剂采用臭氧，臭氧量4kg/h，每条回路50t/h；3)每一反应罐还各连接有三个并联设置的电催化氧化反应器2以及相应的循环泵，即整个处理系统中共设有六条循环回路，采用BDD电极，电流125A，直流电源功率37kW，每条回路25t/h。

以单反应罐为例，系统的运行过程如下：25t/h的废水进入反应罐1底部，与75t/h的3条循环回路水混合，混合废水为100t/h，然后进入到2条氧化回路中，经加压后进入氧化喷射器3，与臭氧混合后进入反应罐1中，在布水单元的作用下均匀通过催化剂层，最催化剂层中，废水中的COD被臭氧降解，随后，75t/h的反应罐中部的水进入循环回路，经过循环泵加压后进入电催化氧化反应器2以进一步氧化废水中的COD并进入下一反应循环，反应罐上部的25t/h的水经达标排放口排出罐外，反应罐1内产生的氧化废气经反应罐1顶部的废气出口排出。化工园区高含盐废水经如上出处理后，出水COD为60ppm，COD总去除量为25kg/h。

本实用新型已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本实用新型权利要求的保护范围中。本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对实用新型进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本实用新型所属领域的一般技术人员的理解相同。公知的功能或结构出于简要和清楚的考虑或不再赘述。

Claims (10)

1.一种高盐高COD废水处理系统，其特征在于：包括反应罐、电催化氧化反应器以及与氧化剂供应设备相连的氧化喷射器，其中：所述反应罐的中部设有填料层，所述填料层的下方设有向填料层布水的布水单元，所述反应罐的底部设有一与原水相通的入水口，其上部设有一污水出口，所述电催化氧化反应器的入水端和出水端分别与反应罐的污水出口及入水口相连，所述氧化喷射器的入口与出口分别与原水及填料层相通。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述填料层上设有催化剂和/或惰性滤料；所述催化剂为金属氧化物，负载于载体上的金属或是金属氧化物，多孔材料中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述氧化剂为臭氧或双氧水。

4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述电催化氧化反应器的电极为钻石合金电极。

5.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述布水单元包括与入水口相连的布水管路以及设于布水管路上、用于向填料层布水的布水喷头。

6.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述反应罐的顶部设有废气出口，在污水出口的上方设有达标水出口。

7.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述氧化喷射器喷嘴对称均匀分布且具有一定的倾斜度。

8.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述电催化反应器可并联设置多台。

9.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述氧化喷射器可并联设置多台。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的处理系统，其特征在于：所述处理系统可多个串联使用。