CN217627963U - 一种精制电子再生水去除小分子有机物的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种精制电子再生水去除小分子有机物的系统，其能用于有效去除包括尿素在内的小分子有机物，从而提高电子再生水利用率。其包括依次连接的进水口、催化反应系统、出水口，进水口和催化反应系统之间设有氧化剂加药系统，氧化剂加药系统包括臭氧投加口和过二硫酸盐投加口，催化反应系统内安装有交错布置的催化折板、沿着液体在催化反应系统内流动方向布置的折流式紫外器，催化折板上设有二氧化钛镀层。

Description

一种精制电子再生水去除小分子有机物的系统

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，具体为一种精制电子再生水去除小分子有机物的系统。

背景技术

近年来，我国城市再生水利用量大幅提升，2020年，城市再生水利用量为146亿立方米，较2006年增加了14倍，占据城市供水总量的23.2%。“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出，实施国家节水行动，强化工业节水减排，鼓励再生水利用。在国家环保政策和排放标准的双重压力下，电子工业作为用水大户，制备电子再生水进行回用成为未来的发展方向。

在我国，现有的电子再生水制备工艺主要为超滤（UF）+反渗透（RO），制得的再生水主要回用于洗涤塔、绿化、消防等耗水量较小的次级用水区域。由于目前再生水较少应用于超纯水制备系统这一耗水量较大的使用单元，使得电子行业再生水利用率较低。究其原因，经过UF+RO处理的再生水小分子有机物（以尿素为例，一般为80ppb~120ppb）比例高达90%以上，远高于普通市政自来水（尿素浓度一般为10ppb~30ppb）。而工程经验表明，尿素等小分子有机物无法在超纯水制备系统中予以有效去除，活性炭过滤器（ACF）、RO、紫外去除有机碳单元（TOC-UV）、混床树脂（MB）等工艺单元对小分子有机物的去除率仅有10%~30%，处理效果均有限。

如何精制电子再生水，去除小分子有机物，从而保障超纯水制备终端供水水质达标，成为提高电子再生水利用率的关键。

现有技术文献：

专利文献1（申请号202011311057.5）：其采用超声波、臭氧催化和光催化联合的方法提高降解有机物的效率，臭氧快速分解产生羟基自由基，紫外光照射反应0.8~1.3h，实现废水的深度处理。但该方法以臭氧为主要去除手段，臭氧投加量较大，运行成本较高，而且产生的羟基自由基寿命短，对再生水中低浓度尿素的处理效果有限。

专利文献2（专利号201180021810.X）：日本栗田的专利采用生物活性炭法来高度去除尿素，通过在原水中添加尿素或尿素衍生物，以及氨性氮源，提高菌群的增殖、活性，提高抗冲击能力，稳定去除尿素。但再生水TOC低，运行时还需要投加碳源，生物驯化周期长，产水水质还会有SS增大的风险。

专利文献3（公开号JP3919259B2）：日本奥加诺的专利采用次溴酸钠法来高度去除尿素，通过添加溴化钠和次氯酸钠，并调节反应pH值，原位生成次溴酸钠，次溴酸钠将尿素氧化成氮气予以去除。但为了产生足量的次溴酸钠，溴化钠和次氯酸钠的投加量过大，引入了过多的离子负荷，产生的再生水不适合回用于超纯水制备。

由上述内容可知，现有技术存在以下问题：

（1）现有的再生水制备工艺无法有效去除小分子有机物尿素；

（2）生物活性炭、次溴酸钠、臭氧催化、光催化等方法存在运行困难、引入离子负荷大、运行成本高、处理效果差等问题，如何深度高效去除小分子有机物成为电子再生水回用于超纯水制备的关键。

实用新型内容

针对背景技术所提出的问题，本实用新型提供了一种精制电子再生水去除小分子有机物的系统，其能用于有效去除包括尿素在内的小分子有机物，从而提高电子再生水利用率。

其技术方案是这样的：一种精制电子再生水去除小分子有机物的系统，其包括依次连接的进水口、催化反应系统、出水口，进水口和催化反应系统之间设有氧化剂加药系统，氧化剂加药系统包括臭氧投加口和过二硫酸盐投加口，催化反应系统内安装有交错布置的催化折板、沿着液体在催化反应系统内流动方向布置的折流式紫外器，催化折板上设有二氧化钛镀层。

优选的，催化折板为铟锡氧化物薄膜。

优选的，催化反应系统和出水口之间还安装有还原剂加药系统和混合式树脂器。

更为优选的，还原剂加药系统包括亚硫酸氢钠投加口，还原剂加药系统和混合式树脂器之间还安装有氧化还原电位检测表。

有益效果：采用上述系统可以用于精制电子再生水去除小分子有机物，保证再生水进入电子行业超纯水系统不会引起终端供水TOC（总有机碳）超标，且该方法具有如下优点：

（1）利用臭氧投加口和过二硫酸盐投加口投加的臭氧与过二硫酸盐通过催化反应系统同步催化紫外产生羟基自由基、硫酸根自由基和超氧自由基，多种氧化性较强的自由基协同作用，强化去除水中的小分子有机物；

（2）催化折板上的二氧化钛镀层，能提高紫外利用率和催化效率，降低整体运行成本；

另外，混合式树脂器能去除紫外未彻底矿化部分的离子型TOC，同时去除引入的离子负荷，不影响纯水制备系统正常运行。

附图说明

图1为本实用新型装置连接图；

图2为反应原理图；

图3为实施例1的实验参数表；

图4为实施例2的实验参数表。

具体实施方式

如图1所示的一种精制电子再生水去除小分子有机物的系统，其包括依次连接的进水口1、催化反应系统4、出水口10，进水口1和催化反应系统4之间设有氧化剂加药系统，氧化剂加药系统包括臭氧投加口2和过二硫酸盐投加口3，催化反应系统4内安装有交错布置的催化折板5、沿着液体在催化反应系统4内流动方向布置的弯曲的折流式紫外器6，催化折板5为铟锡氧化物薄膜，催化折板5上设有二氧化钛镀层，催化反应系统4和出水口10之间还安装有还原剂加药系统和混合式树脂器9，还原剂加药系统包括亚硫酸氢钠投加口7，还原剂加药系统和混合式树脂器9之间还安装有氧化还原电位检测表8。

使用上述系统时，（1）向氧化剂加药系统内加入氧化剂。氧化剂为臭氧和过二硫酸盐（PS）复配，质量比例为82~91%：9~18%。加药量根据实验结果确定为50~300ppm臭氧，5~30ppm过二硫酸盐，优先推荐100~200ppm臭氧，10~20ppm过二硫酸盐。

（2）由于催化反应系统4内设置折流式紫外器6和催化折板5，结合图2所示（图中Org指有机物、UV指紫外线、PS指过二硫酸盐），经过氧化剂加药系统的出水进入主体反应区，在折流式紫外器6照射下，协同催化折板5产生羟基自由基、硫酸根自由基和超氧自由基。折流式紫外器6灯管类型选择中低压254/185nm混合波长或者低压185nm汞灯，水力停留时间根据实验结果确定为30~180s，优先推荐50~70s，照射剂量根据实验结果进行选择，原则上不少于25mJ/cm²。催化折板5为铟锡氧化物薄膜（氧化铟锡ITO），采用真空溅镀设备溅镀二氧化钛，溅镀时间100~225min，优先推荐150~200min，薄膜厚度400~650nm，优先推荐500~600nm。

（3）催化反应系统4出水通过还原剂加药系统加入还原剂。还原剂为亚硫酸氢钠。经过主体反应系统的出水ORP约400~500mV，通过添加亚硫酸氢钠降至200~250mV。亚硫酸氢钠加药量根据后端ORP仪表PI控制。

（4）经过还原剂加药系统的出水进入混合式树脂器9，在树脂的作用下去除离子型TOC和引入的离子负荷。树脂选择强酸强碱型混合树脂，树脂投加量30BV~50BV。

下面结合实施例来说明本系统的效果：

实施例1：

前期的紫外催化实验如下：取某再生水厂（UF+RO）出水进行紫外催化实验，选用UV灯管为中低压汞灯，254/185nm混合波长，光照强度为600μw/cm²。采用真空溅镀设备溅镀二氧化钛制备催化折板，基材为316L不锈钢，溅镀时间200min，薄膜厚度600nm，结果如图3所示。

实施例2：

前期的紫外催化实验如下：取某再生水厂（UF+RO）出水进行紫外催化实验，选用UV灯管为185nm低压汞灯，光照强度为800μw/cm²。催化折板为铟锡氧化物薄膜，采用真空溅镀设备溅镀二氧化钛，溅镀时间160min，薄膜厚度500nm，结果如图4所示。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种精制电子再生水去除小分子有机物的系统，其包括依次连接的进水口、催化反应系统、出水口，所述进水口和所述催化反应系统之间设有氧化剂加药系统，其特征在于：所述氧化剂加药系统包括臭氧投加口和过二硫酸盐投加口，所述催化反应系统内安装有交错布置的催化折板、沿着液体在所述催化反应系统内流动方向布置的折流式紫外器，所述催化折板上设有二氧化钛镀层。

2.根据权利要求1所述的一种精制电子再生水去除小分子有机物的系统，其特征在于：所述催化折板为铟锡氧化物薄膜。

3.根据权利要求1或2所述的一种精制电子再生水去除小分子有机物的系统，其特征在于：所述催化反应系统和所述出水口之间还安装有还原剂加药系统和混合式树脂器。

4.根据权利要求3所述的一种精制电子再生水去除小分子有机物的系统，其特征在于：所述还原剂加药系统包括亚硫酸氢钠投加口，还原剂加药系统和所述混合式树脂器之间还安装有氧化还原电位检测表。

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