專利名稱：一種工業(yè)廢水組合預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬環(huán)保領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，是一種工業(yè)生產(chǎn)中尤其是化工制藥行業(yè)的高濃度廢水的預(yù)處理或深度處理方法。
背景技術(shù)：
在我國(guó)，有機(jī)化工廢水的產(chǎn)生量逐年增加，僅1995年我國(guó)工業(yè)廢水(不包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè))排放量就為223億噸，含C0D770萬(wàn)噸、重金屬1823噸、砷1132噸、氰化物2504噸、揮發(fā)酚6366噸、石油類64341噸、其中僅123億噸廢水達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)[I]，其余部分，尤其是高濃度難降解有機(jī)廢水對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，高濃度難降解有機(jī)廢水主要分布在化工、冶金、煉焦、染料、農(nóng)藥等行業(yè)。對(duì)此類工業(yè)廢水尚未有有效的治理對(duì)策。采用物理化學(xué)方法處理該廢水，成本很高，每噸水處理費(fèi)用達(dá)到數(shù)十元，其原因是這些廢水的COD高，不能直接采用常規(guī)生化法處理；或者是因?yàn)楹锊荒芙到獾哪承┗衔?，如多環(huán)芳烴、致癌物苯并芘和氨氮(NH3-N)等，高昂的處理費(fèi)用使得大量高濃度難降解有機(jī)廢水得不到有效處理而排放，所以研究高濃度難降解有機(jī)廢水的治理，完善其治理技術(shù)，是十分迫切的任務(wù)。工業(yè)廢水的預(yù)處理技術(shù)處理的目的就是去除或降解有機(jī)物有害基團(tuán)，提高其生物處理性，同時(shí)降低廢水COD濃度，為進(jìn)一步生化處理創(chuàng)造條件。因?yàn)樵诟邼舛入y降解有機(jī)工業(yè)廢水中必須采取 有效的預(yù)處理措施去除或部分去除這些物質(zhì)，以滿足生物處理的工藝要求。目前，通常采用的預(yù)處理技術(shù)有一、物理方法包括離子體技術(shù)過(guò)濾法、重力沉淀法和氣浮法、吸附法、磁分離法、聲波技術(shù)、非平衡等。二、化學(xué)方法包括光催化氧化技術(shù)、電化學(xué)氧化技術(shù)、超臨界法、臭氧氧化技術(shù)、輻照法等。三、高級(jí)催化氧化技術(shù)指將光、電、聲、化學(xué)、生物與微波等相關(guān)學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)如臭氧、紫外光、超聲波、氧化劑應(yīng)用于有機(jī)污染物或還原性無(wú)機(jī)污染物的氧化降解，并使之穩(wěn)定化的技術(shù)。由于其高效性(對(duì)污染物有較高的降解效率)、普適性(對(duì)大多數(shù)難降解有機(jī)污染物或還原性無(wú)機(jī)物均有效)以及氧化降解的徹底性(可使絕大多數(shù)污染物完全礦化而穩(wěn)定)，因此被稱為“高級(jí)”氧化技術(shù)。由于工業(yè)污水中的成分非常復(fù)雜、變化大、濃度及毒性高，如采用傳統(tǒng)單一的預(yù)處理技術(shù)通常很難達(dá)到預(yù)期的目的，而且處理成本大，不經(jīng)濟(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種工業(yè)廢水組合預(yù)處理方法，該處理方法是一種高效清潔的廢水處理方法，可有效去除水中的有毒、有害物質(zhì)，且處理成本小。
本發(fā)明可通過(guò)以下技術(shù)方案予以解決一種工業(yè)廢水組合預(yù)處理方法，包括以下步驟I)在窄脈沖高壓電源作用下在臭氧發(fā)生管產(chǎn)生臭氧；2)廢水和所述產(chǎn)生的臭氧進(jìn)行文丘里混合；3)混合后的臭氧混合水和所述產(chǎn)生的臭氧再經(jīng)過(guò)溶氣混合泵進(jìn)行第二次混合；4)經(jīng)過(guò)第二次混合得到的臭氧混合水到超聲波發(fā)生器里進(jìn)行超聲波處理；5)經(jīng)過(guò)超聲波處理的廢水進(jìn)入光解反應(yīng)器進(jìn)行光解反應(yīng)；6)光解反應(yīng)后再進(jìn)行臭氧催化和電氧化反應(yīng)。本發(fā)明所述超聲波發(fā)生器為聚焦型；所述臭氧催化過(guò)程中使用催化劑，且該催化劑為金屬或金屬氧化物；所述臭氧催化和電氧化反應(yīng)在一催化器里進(jìn)行；所述催化器的兩側(cè)設(shè)有電極。由于采用以上 技術(shù)方案，本發(fā)明的一種工業(yè)廢水組合預(yù)處理方法具有以下有益效果1、適用性廣不受廢水水質(zhì)的限制，應(yīng)用范圍廣，可用于各類含有機(jī)物工業(yè)廢水的處理，特別適用于組分復(fù)雜、濃度變化大、一般常規(guī)方法難以處理的廢水；2、處理效果優(yōu)異既包括有機(jī)物被羥基自由基氧化分解的過(guò)程，又存在有吸附、絮凝沉淀與氣浮等多種物理化學(xué)過(guò)程，可使廢水得到比較徹底的處理，處理效率高，時(shí)間短，氧化反應(yīng)瞬間完成，將有機(jī)物大分子氧化降解成小分子，再進(jìn)一步分解為二氧化碳和水，污泥和浮渣量少，無(wú)二次污染，是一種清潔的水處理方法；3、占地面積少，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作管理方便，操作一般是在常溫常壓下進(jìn)行。4、投資省，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低，采用的電極與電能的消耗都很低；填料具有價(jià)格低、耐水力沖刷、自然耗損率低的特點(diǎn)。本發(fā)明的方法已成功運(yùn)用于制藥、印染、制漆、電鍍、皮革、垃圾滲漏液等廢水的治理，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)不同的廢水進(jìn)行不同的配置，并組成一體化預(yù)處理裝置，處理程序及操作簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，運(yùn)行成本低，效果好，是目前理想的高濃度工業(yè)廢水預(yù)處理方法。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施步驟圖；圖2是本發(fā)明進(jìn)行超聲波處理示意圖；圖3是本發(fā)明臭氧催化及電氧化反應(yīng)示意圖。圖中1聚焦型超聲波發(fā)生器，2聚焦換能頭，3廢水處理腔，4進(jìn)水口，5出水口，6催化器，7催化劑，8電極，9電解電源，10臭氧混合水進(jìn)口，11曝氣氣源
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明如圖1所示，一種工業(yè)廢水組合預(yù)處理方法，包括以下步驟I)在窄脈沖高壓電源作用下在臭氧發(fā)生管產(chǎn)生臭氧；2)廢水和所述產(chǎn)生的臭氧進(jìn)行文丘里混合；
3)混合后的臭氧混合水和所述產(chǎn)生的臭氧再經(jīng)過(guò)溶氣混合泵進(jìn)行第二次混合；4)經(jīng)過(guò)第二次混合得到的臭氧混合水到超聲波發(fā)生器里進(jìn)行超聲波處理；5)經(jīng)過(guò)超聲波處理的廢水進(jìn)入光解反應(yīng)器進(jìn)行光解反應(yīng)；6)光解反應(yīng)后再進(jìn)行臭氧催化和電氧化反應(yīng)。本發(fā)明超聲波發(fā)生器為聚焦型超聲波發(fā)生器I ;臭氧催化的過(guò)程中使用了催化劑7，且該催化劑7為金屬或金屬氧化物；臭氧催化和電氧化反應(yīng)在一催化器6里進(jìn)行；催化器6的兩側(cè)設(shè)有電極8。結(jié)合圖2所示，第二次混合得到的臭氧混合水從廢水處理腔3的一端的進(jìn)水口 4進(jìn)入廢水處理腔3中，從廢水處理腔3的另一端出水口出去，在上述出水口的旁邊設(shè)有一聚焦型超聲波發(fā)生器1，產(chǎn)生超聲波作用于廢水處理腔3內(nèi)的臭氧混合水。該聚焦型超聲波發(fā)生器I還包括一聚焦換能頭2。結(jié)合圖3所示，臭氧混合水由催化器6的臭氧混合水進(jìn)口 10進(jìn)入，在催化器6內(nèi)使用了催化劑7，同時(shí)從催化器6上對(duì)應(yīng)于設(shè)置有臭氧混合水進(jìn)口 10的另一側(cè)設(shè)有曝氣氣源11，電極8在電解電源9的作用下開(kāi)始電氧化反應(yīng)。本發(fā)明組合高級(jí)氧化技術(shù)和催化技術(shù)、電化學(xué)技術(shù)相結(jié)合的工藝。利用了先進(jìn)的技術(shù)和工藝使得各種處理技術(shù)能很好地相融合，互相促進(jìn)而達(dá)到最佳的處理效果。組合高級(jí)氧化技術(shù)采用了臭氧+聚焦超聲波+光解相結(jié)合工藝，克服了傳統(tǒng)臭氧工藝的臭氧利用率低的缺點(diǎn)。廢水和臭氧經(jīng)混合裝置充分混合后，臭氧氣泡的直徑最小只能達(dá)到幾十微米，在水中的停留時(shí)間最大只有幾十秒鐘，臭氧的利用率及和水中有機(jī)物的反應(yīng)時(shí)間較短，處理效 果差。而采用本發(fā)明中專有的“聚焦超聲波設(shè)備”借助于特殊的超聲空化效應(yīng)及其產(chǎn)生的物化作用來(lái)強(qiáng)化臭氧的分解，能使水中的臭氧氣泡進(jìn)行瞬間充分粉碎。使得臭氧氣泡的直徑最小達(dá)到幾十納米，臭氧和水的接觸面積擴(kuò)大數(shù)千倍甚至數(shù)萬(wàn)倍。而且，臭氧在水中的停留時(shí)間可達(dá)數(shù)十分鐘，大大提高了水中有機(jī)物的氧化時(shí)間和效果。超聲波對(duì)03氧化能力的強(qiáng)化作用不只是兩者的簡(jiǎn)單相加，而是質(zhì)的飛躍。同時(shí)超聲可把有毒有機(jī)物降解為比原來(lái)有機(jī)物毒性小甚至無(wú)毒的小分子，降解速度快，不會(huì)造成二次污染。經(jīng)過(guò)后續(xù)的光解處理，當(dāng)臭氧被紫外光光照時(shí)，首先產(chǎn)生游離氧O ·，O ·與水反應(yīng)生成· OH。UV輻射除了可誘發(fā)· OH產(chǎn)生外，還能產(chǎn)生其他激態(tài)物質(zhì)和自由基，加速鏈反應(yīng)，而這些激態(tài)物質(zhì)和自由基在單一的臭氧氧化過(guò)程中是不會(huì)產(chǎn)生的。在中性或堿性溶液中，03/UV過(guò)程產(chǎn)生較少的過(guò)氧化氫和較多的自由基· 0H。有紫外光照射時(shí)反應(yīng)速率比無(wú)紫外光照射時(shí)提高了 3-5倍多?？茖W(xué)及實(shí)踐證明單純用臭氧的氧化能力無(wú)法很好地去除廢水的有機(jī)物質(zhì)，一方面要解決臭氧的充分利用，另一方面臭氧需經(jīng)過(guò)催化來(lái)提高其去除率。本發(fā)明中，通過(guò)特殊混合方法使臭氧和廢水充分融合，并通過(guò)裝載金屬氧化物和活性炭、氧化硅等載體的反應(yīng)床進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，不但延長(zhǎng)臭氧在廢水的氧化時(shí)間，而且催化作用大幅度提高了臭氧的氧化能力一般在10倍以上。本發(fā)明可根據(jù)不同的工業(yè)廢水的狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整配置或催化劑的配方，基本可滿足不多數(shù)工業(yè)廢水的預(yù)處理，COD的去除率一般都在80%以上。而且，為生化處理帶來(lái)了很大的便利和可能，是一格通用性很好的方法。臭氧和廢水的融合，其臭氧氣泡的直徑最小只能達(dá)到幾十微米，在水中的停留時(shí)間最大只有幾十秒鐘，臭氧的利用率及和水中有機(jī)物的反應(yīng)時(shí)間較短，處理效果差，需經(jīng)過(guò)超聲波粉碎。傳統(tǒng)的低功率密度的超聲波應(yīng)用到廢水處理工藝中很難達(dá)到在線應(yīng)用的效果，因傳統(tǒng)應(yīng)用于清洗行業(yè)中低功率密度的超聲波無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)對(duì)廢水中的臭氧微汽包進(jìn)行粉碎，本發(fā)明采用了功率聚焦型超聲波發(fā)生器I在線應(yīng)用于廢水處理中并取得了很好效果，可以在瞬間對(duì)廢水中的臭氧氣泡進(jìn)行粉碎，并大幅度提高臭氧的氧化能力。而采用本發(fā)明中專有的“聚焦超聲波設(shè)備”借助于特殊的超聲空化效應(yīng)及其產(chǎn)生的物化作用來(lái)強(qiáng)化臭氧的分解，能使水中的臭氧氣泡進(jìn)行瞬間充分粉碎。使得臭氧氣泡的直徑最小達(dá)到幾十納米，臭氧和水的接觸面積擴(kuò)大數(shù)千倍甚至數(shù)萬(wàn)倍。而且，臭氧在水中的停留時(shí)間可達(dá)數(shù)十分鐘，大大提高了水中有機(jī)物的氧化時(shí)間和效果。超聲波對(duì)03氧化能力的強(qiáng)化作用不只是兩者的簡(jiǎn)單相加，而是質(zhì)的飛躍，如圖2所示。催化臭氧化技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型的在常溫常壓下將那些難以用臭氧單獨(dú)氧化或降解的有機(jī)物氧化的方法，同其他高級(jí)氧化技術(shù)(如o3/h2o2、uv/o3、uv/h2o2、uv/H202/03、Ti02/UV和CWAO等)一樣，也是利用反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的大量強(qiáng)氧化性自由基(羥基自由基)來(lái)氧化分解水中的有機(jī)物從而達(dá)到水質(zhì)凈化。羥基自由基非?；顫?，與大多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)時(shí)速率常數(shù)通常為106 109ΙΓ1 s'催化臭氧化對(duì)水中有機(jī)物去除率較單獨(dú)吸附和單獨(dú)臭氧化之和還要高很多，而且消耗的臭氧量也大為減少。臭氧催化技術(shù)的主要關(guān)鍵是催化劑及載體的選擇，需根據(jù)不同的廢水成份及PH制選擇不同的催化劑配方。一些貴金屬是較理想的選擇對(duì)象，但大都成本太高。本發(fā)明中選擇了一般低成本的金屬及金屬氧化物作為催化劑，選用活性炭、氧化硅等作為載體，效果也很理想。在臭氧催化氧化的同時(shí)，在催化劑反應(yīng)床增加反應(yīng)電極，以催化劑一起形成三維氧化反應(yīng)床。催化劑粒子在電場(chǎng)中形成無(wú)數(shù)個(gè)電極粒子，大幅度促進(jìn)臭氧的氧化反應(yīng)。在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生了羥基自由基，羥基自由基是使有機(jī)物鍵斷裂的主要原因。羥基自由基對(duì)有機(jī)物的氧化作用具有廣 譜性，與有機(jī)物的反應(yīng)速度常數(shù)在108 109摩爾/秒之間?！?OH自由基的電子親和能為569. 3千焦，容易攻擊高電子云密度的有機(jī)分子部位，形成易進(jìn)一步氧化的中間產(chǎn)物。因此，去除廢水中各種不同類型的有機(jī)污染物，羥基自由基顯然是極佳的氧化劑。羥基自由基能量極高，且極不穩(wěn)定，它能極快地與有機(jī)物反應(yīng)，破壞其化學(xué)鍵，是極強(qiáng)的氧化劑，常將有機(jī)物礦化為二氧化碳和水。臭氧催化及電氧化催化器如圖3所示。但是，上述的具體實(shí)施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專利，不能理解為是對(duì)本專利包括范圍的限制；只要是根據(jù)本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的范圍。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)廢水組合預(yù)處理方法，其特征在于包括以下步驟1)在窄脈沖高壓電源作用下在臭氧發(fā)生管產(chǎn)生臭氧；2)廢水和所述產(chǎn)生的臭氧進(jìn)行文丘里混合；3)混合后的臭氧混合水和所述產(chǎn)生的臭氧再經(jīng)過(guò)溶氣混合泵進(jìn)行第二次混合；4)經(jīng)過(guò)第二次混合得到的臭氧混合水到超聲波發(fā)生器里進(jìn)行超聲波處理；5)經(jīng)過(guò)超聲波處理的廢水進(jìn)入光解反應(yīng)器進(jìn)行光解反應(yīng)；6)光解反應(yīng)后再進(jìn)行臭氧催化和電氧化反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)廢水組合預(yù)處理方法，其特征在于所述超聲波發(fā)生器為聚焦型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種工業(yè)廢水組合預(yù)處理方法，其特征在于所述臭氧催化過(guò)程中使用催化劑，且該催化劑為金屬或金屬氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種工業(yè)廢水組合預(yù)處理方法，其特征在于所述臭氧催化和電氧化反應(yīng)在一催化器里進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種工業(yè)廢水組合預(yù)處理方法，其特征在于所述催化器的兩側(cè)設(shè)有電極。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種工業(yè)廢水組合預(yù)處理方法，包括以下步驟1)在窄脈沖高壓電源作用下在臭氧發(fā)生管產(chǎn)生臭氧；2)廢水和所述產(chǎn)生的臭氧進(jìn)行文丘里混合；3)混合后的臭氧混合水和所述產(chǎn)生的臭氧再經(jīng)過(guò)溶氣混合泵進(jìn)行第二次混合；4)經(jīng)過(guò)第二次混合得到的臭氧混合水到超聲波發(fā)生器里進(jìn)行超聲波處理5)經(jīng)過(guò)超聲波處理的廢水再進(jìn)入光解反應(yīng)器進(jìn)行光解反應(yīng)；6)光解反應(yīng)后再進(jìn)行臭氧催化和電氧化反應(yīng)。本發(fā)明可有效去除水中的有害物質(zhì)，是一種高效、經(jīng)濟(jì)的廢水處理方法。
文檔編號(hào)C02F9/08GK103030244SQ20131001847
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者劉學(xué)來(lái) 申請(qǐng)人:上海潤(rùn)態(tài)環(huán)保工程技術(shù)有限公司