CN205500885U - 超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置 - Google Patents

超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置 Download PDF

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杨佘维
汪永红
李朝晖
叶向东
王开演
黄振雄
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Abstract

本实用新型公开了一种超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置，包括臭氧发生器、设置在主体内的不锈钢反应槽、顺次设置在不锈钢反应槽侧壁上的低频超声波换能器和高频超声波换能器、超声波发生器，其中在不锈钢反应槽底部设有与臭氧发生器连通的臭氧进气口和废水进水管，在不锈钢反应槽的顶部设有臭氧出气管和废水出水管，低频超声波换能器位于高频超声波换能器的下方，低频超声波换能器和高频超声波换能器分别与超声波发生器连接。本实用新型的优点是：可以充分利用不同频率超声波与臭氧的作用，相互补充，利用率高，体系氧化能力强，处理难降解有机废水效率高，体积小，操作方便。

Description

超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置
技术领域
本实用新型涉及难降解有机废水处理技术领域。
背景技术
近年来随着我国工业技术的进步，使PVA浆料、人造丝碱解物、新型助剂、洗涤剂、杂环有机物等难降解有机物大量进入各类工业废水中，使原有的生物处理系统对CODCr去除率从70％下降到50％左右，甚至更低。同时，随着国家对印染行业、造纸行业将出台特别排放限值，实施新的排放标准(如针对印染行业，新建企业标准要达到CODCr≤100mg/L，环境敏感区域限值≤60mg/L，针对造纸行业新建企业标准要达到CODCr≤80mg/L，环境敏感区域限值≤50mg/L)，因此寻找可适应新排放标准的典型难降解有机废水深度处理工艺，已成为企业、工业园的迫切需要。而印染、造纸等企业场地有限，废水处理装置需要减少占地且能转移，即废水处理装置的设备化成为目前工业废水处理的发展趋势之一。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种体积小、操作简便且处理效果好的超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置。
本实用新型的技术解决方案是：一种超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置，包括臭氧发生器、设置在主体内的不锈钢反应槽、顺次设置在不锈钢反应槽侧壁上的低频超声波换能器和高频超声波换能器、超声波发生器，其中在不锈钢反应槽底部设有与臭氧发生器连通的臭氧进气口和废水进水管，在不锈钢反应槽的顶部设有臭氧出气管和废水出水管，低频超声波换能器位于高频超声波换能器的下方，低频超声波换能器和高频超声波换能器分别与超声波发生器连接。
废水和臭氧从不锈钢反应槽底部进入，臭氧与待处理废水混合，经过低频超声波的分散剪切作用，臭氧气泡被粉碎成更小的微气泡，从而增加了与废水的接触面积，增加了混合程度，提高了臭氧的传质速率，强化了臭氧和水中有机物的反应，剩余的臭氧经过高频超声波的辐射下分解产生原子氧和羟基自由基，可以对废水中的有机物进一步进行氧化分解，臭氧顺次经过低频超声波和高频超声波处理后，增强了臭氧的氧化能力，低频和高频超声波的平面与臭氧气流方向垂直，超声波的冲击可以改变臭氧气流方向，延长其在反应槽内的停留时间，充分对有机物进行氧化处理。反应后的臭氧余气通过反应槽顶部的出气管排出。整个装置结构紧凑，臭氧利用率高，氧化能力强，处理效果好。
在所述臭氧进气口上设有微孔扩散器。可以使进入的臭氧与废水充分混合，进一步提高臭氧在废水中的分布均度。
所述臭氧出气管与臭氧吸收器连通。通过臭氧吸收器回收剩余的臭氧，避免污染环境。
在所述主体上部设有冷却水进水管，在所述主体下部设有冷却水出水管。通过循环冷却水对超声波换能器进行冷却，降低超声波换能器的温度，保持超声波的性能。
所述臭氧发生器为空气源臭氧发生器或氧气源臭氧发生器。可以充分利用现有的臭氧来源。
所述超声波发生器设置在电柜内。方便保护。
本实用新型的优点是：可以充分利用不同频率超声波与臭氧的作用，相互补充，利用率高，体系氧化能力强，处理难降解有机废水效率高，体积小，操作方便。
附图说明
附图1为本实用新型实施例的结构示意图；
1、主体，2、臭氧发生器，3、不锈钢反应槽，4、低频超声波换能器，5、高频超声波换能器，6、超声波发生器，7、臭氧进气口，8、废水进水管，9、臭氧出气管，10、废水出水管，11、微孔扩散器，12、臭氧吸收器，13、冷却水进水管，14、冷却水出水管，15、电柜。
具体实施方式
实施例：
参阅图1，为一种超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置，包括臭氧发生器2、设置在主体1内的不锈钢反应槽3、顺次设置在不锈钢反应槽3侧壁上的低频超声波换能器4和高频超声波换能器5、超声波发生器6，其中在不锈钢反应槽3底部设有与臭氧发生器2连通的臭氧进气口7和废水进水管8，在不锈钢反应槽3的顶部设有臭氧出气管9和废水出水管10，低频超声波换能器4位于高频超声波换能器5的下方，低频超声波换能器4和高频超声波换能器5分别与超声波发生器6连接。超声波发生器6设置在电柜15内。在臭氧进气口7上设有微孔扩散器11。臭氧出气管9与臭氧吸收器12连通。在主体1上部设有冷却水进水管13，在主体1下部设有冷却水出水管14。
臭氧发生器2为空气源臭氧发生器或氧气源臭氧发生器。产生的臭氧经过臭氧进气口7进入不锈钢反应槽3，经过微孔扩散器11分散后与待处理的废水充分混合，从底部进入不锈钢反应槽3内，同时待处理的有机废水通过废水进水管8由底部进入不锈钢反应槽3内，与O3充分混合，在20-40kHz的低频超声波作用下，O3被低频超声波物理分散剪切成微气泡，使O3与废水的接触面积增大，增加了水的混合程度和紊动强度，降低液膜厚度，提高O3的传质速率，强化O3与水中有机污染物的氧化还原反应，去除水中部分难降解的COD，未分解的O3和难以被O3氧化分解的有机物及中间产物随水流进入高频超声波反应区，O3在100-200kHz的高频超声波的化学分解作用下，产生原子氧(O)、羟基自由基(OH)等强氧化性的基团，进一步与难以被O3氧化分解的有机物及中间产物进行氧化还原反应，实现水中难降解COD的进一步去除。在超声波运行过程中，由于部分能量转化为热能，长时间运行容易导致超声波换能器过热，因此通过冷却水进水管13和冷却水出水管14在主体1内通入循环冷却水，降低超声波换能器的温度，保持超声波的性能。从不锈钢反应槽3顶部排出的臭氧尾气，通过臭氧吸收器12处理，避免造成环境污染。
实施案例1
某印染废水COD浓度为300～500mg/L时，本实用新型装置运行参数：臭氧发生器为空气源，臭氧浓度为2.4mg/L，臭氧进气量为120L/h，废水停留时间为40min，低频超声频率为40kHz，高频超声频率为200kHz，新型装置对COD的去除情况见下表所示。
从实施结果可知，本装置比单独臭氧氧化装置对印染废水具有更好的COD去除率。在本实用新型装置的前端“低频超声+臭氧氧化”处理过程中，低频超声(40kHz)将臭氧气泡粉碎成微气泡，增加水的混合程度和紊动强度，提高臭氧的传质速率，强化了臭氧与水中有机物的反应，增加了印染废水COD去除效率，出水COD为120～200mg/L；后端“高频超声+臭氧氧化”处理过程中，通过高频超声(200kHz)的化学分解作用，促使臭氧产生原子氧(O)、羟基自由基(OH)，氧化难以被臭氧氧化的有机物，进一步去除印染废水中的COD，出水可保持在80mg/L以下，可达到了2015国家对印染行业将实施新的排放标准(新建企业标准达到一级标准CODCr≤100mg/L)。
实施案例2
某造纸废水COD浓度为400～700mg/L时，本实用新型装置运行参数：臭氧发生器为氧气源，臭氧浓度为6.6mg/L，臭氧进气量为150L/h，废水停留时间为50min，低频超声频率为28kHz，高频超声频率为100kHz，新型装置对COD的去除情况见下表所示。
从实施结果可知，本装置比单独臭氧氧化装置对造纸废水具有更好的COD去除率。在本实用新型装置的前端“低频超声+臭氧氧化”处理过程中，低频超声(28kHz)将臭氧气泡粉碎成微气泡，增加水的混合程度和紊动强度，提高臭氧的传质速率，强化了臭氧与水中有机物的反应，增加了造纸废水COD去除效率，出水COD为120～200mg/L；后端“高频超声+臭氧氧化”处理过程中，通过高频超声(100kHz)的化学分解作用，促使臭氧产生原子氧(O)、羟基自由基(OH)，氧化难以被臭氧氧化的有机物，进一步去除造纸废水中的COD，出水可保持在70mg/L以下，可达到了2015国家对造纸行业将实施新的排放标准(新建企业标准达到一级标准CODCr≤80mg/L)。
上列详细说明是针对本实用新型之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.一种超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置，其特征在于：包括臭氧发生器、设置在主体内的不锈钢反应槽、顺次设置在不锈钢反应槽侧壁上的低频超声波换能器和高频超声波换能器、超声波发生器，其中在不锈钢反应槽底部设有与臭氧发生器连通的臭氧进气口和废水进水管，在不锈钢反应槽的顶部设有臭氧出气管和废水出水管，低频超声波换能器位于高频超声波换能器的下方，低频超声波换能器和高频超声波换能器分别与超声波发生器连接。
2.根据权利要求1所述的超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置，其特征在于：在所述臭氧进气口上设有微孔扩散器。
3.根据权利要求1或2所述的超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置，其特征在于：所述臭氧出气管与臭氧吸收器连通。
4.根据权利要求3所述的超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置，其特征在于：在所述主体上部设有冷却水进水管，在所述主体下部设有冷却水出水管。
5.根据权利要求4所述的超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置，其特征在于：所述臭氧发生器为空气源臭氧发生器或氧气源臭氧发生器。
6.根据权利要求5所述的超声波臭氧催化氧化处理有机废水的装置，其特征在于：所述超声波发生器设置在电柜内。
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