專利名稱：通過熱氧化處理污水和廢水的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過熱氧化處理污水和廢水的方法和系統(tǒng)。這里所用的“污水和廢水”表示來自工廠及家庭的污水和廢水。更具體地說，本發(fā)明涉及能高效和經(jīng)濟地再利用污水和廢水的熱氧化方法和系統(tǒng)。
為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)背景，下面結(jié)合一些附圖敘述廢水處理的常規(guī)方法。如

圖1A所示，廢水首先引入儲槽，然后進入pH控制池使廢水的pH值適合于處理，接著進入反應池，在這里各種化學品與水中的污染物反應使它們解毒。此后，水進入凝結(jié)池，并流入沉積池或絮凝池。在進行最后的兩個過程時除去了污染物。另一種方法是，如圖1B所示，在pH控制池后，廢水進入曝氣池，在這里用微生物進行生物處理。在沉積池中除去污染物。這兩個方法可結(jié)合使用。
據(jù)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)這些常規(guī)的方法，有機物質(zhì)(生化需氧量)的除去比率用物理處理為30％，用化學處理為40-50％，用生物處理為70-90％。與裝置及其運行的成本相比這些處理的效率極低。這類系統(tǒng)，特別是對于難以分解的廢水，包括來自染制、印刷或制革工藝的廢水，其處理效率極低。這些方法的經(jīng)濟效率不佳，因此在實踐中幾乎無用。
即使將少量的處理不完全的污水和廢水放入鄰近的溪流和河水，它會污染自然環(huán)境，破壞生態(tài)系統(tǒng)，最終危及人類。另外，可歸咎于這類不完全的再生或其它因素的工業(yè)用水的缺乏也成為工業(yè)發(fā)展的障礙。
因此，本發(fā)明的一個目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供可完全除去污水和廢水中的重金屬和色素的污水和廢水的處理方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供將污水和廢水處理和改變成工業(yè)用水的方法。
本發(fā)明的再一個目的是提供處理污水和廢水的方法，它可以防止水質(zhì)污染和保護大自然。
本發(fā)明的另一個目的是提供經(jīng)濟上有利的處理污水和廢水的方法。
本發(fā)明的再一個目的是提供通過熱氧化處理污水和廢水的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，它提供了通過熱氧化處理污水和廢水的方法，包括的步驟是在儲槽中收集和沉積污水和廢水；向污水和廢水中加入100-5,000毫克/升第一氧化劑；在40-90℃下，使污水和廢水與第一氧化劑在第一真空反應池中反應15-45分鐘，同時進行攪拌；過濾所得的污水和廢水。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，它提供了用于通過熱氧化處理污水和廢水的系統(tǒng)，包括用隔熱材料涂覆的真空反應池；在真空反應池一側(cè)讓污水和廢水進入真空反應池的一個進口，以及在真空反應池的相對一側(cè)讓污水和廢水排出的出口；用來穩(wěn)定地保持污水和廢水在真空反應池中的停留時間的兩個半環(huán)形隔板，每個均在較低部位開口，各裝在出口和進口一側(cè)；裝在真空反應池中央用來使污水和廢水變得均勻的攪拌器；在真空反應池內(nèi)用來加熱污水和廢水的裝置；用來監(jiān)測真空反應池內(nèi)部壓力的壓力表；以及與壓力表相連、用來將真空反應池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體送回儲槽或進口管道的排氣管。
本發(fā)明的其它目的和方面參照附圖通過實施例進行敘述，其中圖1A和圖1B是顯示處理污水和廢水的常規(guī)方法的工藝流程圖；圖2是顯示通過熱氧化處理污水和廢水的本發(fā)明方法的工藝流程圖；圖3是顯示本發(fā)明真空反應池的剖面圖；圖4是顯示通過圖3A-A線作出的真空反應池的平面圖。
根據(jù)本發(fā)明，如圖2所示，在收集污水和廢水的儲槽的后面是一個完全封閉的真空反應池，而不是現(xiàn)有技術(shù)中的pH控制池或曝氣池。可采用多個串聯(lián)的真空反應池。來自真空反應池的污水和廢水進入pH控制池和沉積池，以及固-液分離池，進行一級處理。然后，水再在活性炭過濾池和流出池中進行二級處理。
為了更詳盡地闡述，現(xiàn)參閱示意地顯示真空反應池的圖3。真空反應池10附有含氧化劑和重金屬處理劑的混合物的化學品槽。當污水和廢水通過進口管16流入真空反應池10時，計量泵12開始運行，將試劑混合物泵入管道16，在其中污水和廢水與試劑混合。這里，“真空反應池”與下面使用的“反應浴”或“反應池”的含義相同。
在真空反應池10之外裝有加熱裝置，通過升高真空反應池的溫度來促進氧化劑與污水和廢水的反應。該反應溫度較好是保持在40-90℃，更好為70-90℃。對于加熱裝置18，可使用電加熱器、蒸汽鍋爐之類。
對于氧化劑，本發(fā)明可使用兩種第一氧化劑和第二氧化劑。
第一氧化劑可使用H2O2、MnO2、HNO3、KMnO4或者它們的混合物。較好的第一氧化劑的選擇根據(jù)被處理的污水和廢水而定。一般來說，10-40毫克/升H2O2和4,000-80,000毫克/升KMnO4的第一氧化劑混合物可氧化大部分污水和廢水。處理一般污水和廢水的第一氧化劑的合適濃度為100-5,000毫克/升污水和廢水，但可在這一范圍之外，可根據(jù)污水和廢水的BOD和COD而定。
第二氧化劑至少是選自NaClO3，KMnO4，NaOCl，KCr2O7，KNO3，NaNO3，K2S2O8和H2SO4的一種。大部分污水和廢水可用KMnO4、K2S2O8和H2SO4的混合物處理，各自的濃度為4,000-80,000毫克/升、1,000-3,000毫克/升和70-150毫克/升，或用KMnO4、NaOCl和K2S2O8的混合物處理，各自的濃度為4,000-80,000毫克/升、1,000-2,000毫克/升和1,000-3,000毫克/升。如同第一氧化劑，第二氧化劑處理一般污水和廢水的合適濃度范圍為100-5,000毫克/升。但是，該范圍會隨被處理的污水和廢水的BOD和COD而改變。
可任意將重金屬處理劑摻入第一氧化劑使用。在此情況下，可用任何市售的重金屬處理劑。較好的是“EPOFLOC L-1”(YongI1Chemical Co.Ltd，韓國)、“ORITOL-S”(An Kook Chemical Co.Ltd.，韓國)和NaOH單用或結(jié)合使用來處理含重金屬的污水和廢水。考慮到成本和效率，重金屬處理劑的用量為10-100毫克/升污水和廢水，較好的是20-50毫克/升污水和廢水。
如上所述，用來處理污水和廢水的試劑種類和濃度可根據(jù)被處理的污水和廢水的種類而定，大多數(shù)情況可用如上所述的范圍。
在真空反應池10中，污水和廢水與各種引入的試劑一起反應。反應在反應池中進行15-40分鐘，較好的是30-40分鐘。
在該反應期間，裝在反應池10中央的攪拌器15的運行使反應系統(tǒng)變得均勻。此時可用多個攪拌器。經(jīng)試劑處理后，污水和廢水通過裝在進口管16對面的出口管17排出。如圖3所示，在較低部位開口的兩個半環(huán)形隔板19各裝在進口管16和出料管17的一側(cè)。在處理污水和廢水時，反應池10保持真空。為了保持真空，反應時于反應池10中產(chǎn)生的氣體在上部通過排氣閥14在壓力表的監(jiān)測下排至儲槽或進口管。即，在密閉的真空反應池10內(nèi)由污水和廢水與氧化劑反應產(chǎn)生的氣體被送回儲槽或進口管，從而防止二次污染。反應池10用絕熱材料20涂覆以減少熱損耗?？捎萌魏蔚湫偷慕^熱材料。
原則上，污水和廢水以及氧化劑和其它合適的化學品通過管道16引入真空反應池10內(nèi)，通過攪拌器15混合均勻，在加熱裝置18工作而使反應溫度保持在40-90℃時進行反應，并通過出口管17排出。在該過程中，真空反應池10通過通向儲槽或進口管的排氣閥14保持在真空狀態(tài)。
參見圖4，這是沿圖3中A-A線作出的平面圖。如該圖所示，兩個在較低部位開口的半環(huán)形隔板19各裝在進口管16的一側(cè)和出口管17的一側(cè)，以便有足夠的時間使污水和廢水與試劑充分反應。這樣，引入的污水和廢水自較低部位補充。
常規(guī)的敞口反應池或僅加熱到低于40℃時，反應不能完全。特別是，敞口的反應池由于操作成本很高效率低達50％或更低而沒有實用價值。
根據(jù)本發(fā)明，若污水和廢水被收集和引入儲槽，一個電平開關(guān)能感知污水和廢水的量，并將信號發(fā)回中央控制(未顯示)。這樣，在中央控制下，所用的機器開始運行，如，自動地泵出污水和廢水。儲槽的污水和廢水開始流入反應池。同時，與化學品槽11相連的噴射泵12開始工作，將來自化學品槽11的氧化劑送到進口管16。因此污水和廢水以與氧化劑混合的狀態(tài)進入反應池。該混合物在完全密閉的真空反應池10內(nèi)靠攪拌器混合均勻。由加熱裝置18保持的高溫使污水和廢水易于氧化。在一個池中進行pH調(diào)節(jié)之后，污水和廢水被轉(zhuǎn)送到沉積池，然后進入固-液分離池，在其中污水和廢水被分離成上清液和污泥。上清液例如用活性炭過濾器和離子交換柱過濾。在流出池或循環(huán)池中收集已進行上述處理的水。所得的水可用作工業(yè)用水以及廁所或車輛的洗滌用水。同時，留在沉積池中的污泥可用一般的方法處理。
考慮到效率，較好的是將污水和廢水在每個反應池中處理15-40分鐘，更好的是處理30-40分鐘。
在真空反應池中已進行處理的污水和廢水現(xiàn)轉(zhuǎn)送到pH控制池和沉積池。作為pH控制劑，可用硫酸和氫氧化鈉的混合物。
通過下列實施例可更好地理解本發(fā)明，但這些實施例并不限制本發(fā)明。
染制業(yè)的廢水從Panwol industrial complex(韓國Ansan)的終端處理站排出的廢水根據(jù)常規(guī)方法和本發(fā)明方法進行處理。廢水主要從漂白、精煉和洗滌形成。Panwol industrial complex每天產(chǎn)生100,000m3這樣的廢水。
下面是對廢水的分析結(jié)果平均濃度。
pH6-7BOD(生化需氧量)約300毫克/升COD(化學需氧量)約400毫克/升SS(懸浮固體)約120毫克/升N-H(正己烷)約35毫克/升比色指數(shù)800°。比較實施例1將收集在池中的廢水用NaOH處理，將pH調(diào)節(jié)到6-8。用標準活化污泥法進行生物處理，然后用等體積H2O2，F(xiàn)eCl3和Al2(SO4)3·17H2O的混合物以次級化學法進行處理。
但是，據(jù)發(fā)現(xiàn)所得的水的BOD為50毫克/升，比色指數(shù)為100°，實際上不可能再被利用。而且，這一常規(guī)方法的另一個顯著問題是處理效率極低。這限制了對生產(chǎn)設(shè)施的投資。另外，這樣的方法也要求很大的場地來處理廢水。實施例I根據(jù)本發(fā)明的方法，廢水在兩個串聯(lián)的真空反應池中進行處理，然后進行固-液分離。得到如下表1的結(jié)果。與廢水一起引入第一真空反應池的第一氧化劑為1∶20(體積比)的35％H2O2∶2.5NKM-nO4。作為第二氧化劑，使用的混合物包括2.5N KMnO4，0.01MK2S2O8和17％H2SO4，其體積比為10∶1∶2.5。重金屬處理劑，使用了“EPOFLOC L-1”(Yong I1 Chemical Co.Ltd.韓國)、“ORITOL-S”(An Kook Chemical Co.Ltd.韓國)和0.1N NaOH的1∶1∶100體積比的混合物。在第一氧化劑和重金屬處理劑被用于第一真空反應池的同時，第二氧化劑加入第二真空反應池。每個反應池的溫度保持在70-90℃，試劑和廢水反應30分鐘。在常規(guī)的方法中，固-液分離用凝結(jié)劑和促進劑進行，它在沉積池之前進行。相形之下，廢水在調(diào)節(jié)pH后留下了沉積的污泥。
表1
實施例II將BOD為240毫克/升的廢水用本發(fā)明的方法處理。結(jié)果如下表2所示。從該表可見，當反應溫度上升時，處理效率改善。只使用了與實施例I相同的第二氧化劑和中和劑，因為廢水不含重金屬。這樣只需要一個真空反應池。
表2不同反應溫度的處理效率
實施例III將COD為400毫克/升的廢水用本發(fā)明的方法處理。重復實施例I的步驟，使用相同的氧化劑。結(jié)果如下表3所示。從表中可見，較長的反應時間有較好的結(jié)果。
表3不同反應時間的處理效率
從表1、2和3中可見，處理效率受第一、第二氧化劑和重金屬處理劑的濃度、反應溫度和時間影響。即氧化劑的濃度必須根據(jù)廢水的污染水平和排出的水所必需的潔凈度而定。對于工業(yè)的再生水，需要更長的反應時間和更高的溫度。
例如，當處理的廢水的COD為400毫克/升，則所需要的第一氧化劑濃度為1,100毫克/升，第二氧化劑要求為1,000毫克/升，中和劑要求為100毫克/升。為了完全除去COD和色澤，應在80℃或更高溫度下使反應至少進行35分鐘。對于含重金屬的廢水，必須有10-100毫克/升的重金屬處理劑以達到良好的處理效率。
如前所述，用本發(fā)明的方法可經(jīng)濟有效地將污水和廢水處理成工業(yè)再生水。因此本發(fā)明對防止水質(zhì)污染和保護自然有一定的貢獻。
本發(fā)明已用舉例的方法作了敘述，應當明白這里所用的術(shù)語僅用于說明而為用于限定。
根據(jù)上述思想，本發(fā)明可有許多修飾和改變。因此，應當理解本發(fā)明在所附的權(quán)利要求書范圍內(nèi)可以采用與已明確說明的方式實施。
權(quán)利要求
1.一種通過熱氧化處理污水和廢水的方法，它包括下列步驟在儲槽中收集和沉積污水和廢水；向污水和廢水中加入100-5,000毫克/升的第一氧化劑；在40-90℃下，使污水和廢水與第一氧化劑在第一真空反應池中反應15-45分鐘，同時進行攪拌；以及過濾所得的污水和廢水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，它進一步包括在反應一步之前向所述的第一氧化劑中加入10-100毫克/升的重金屬處理劑的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，它進一步包括在過濾一步之前在第二真空反應池中向來自所述的第一真空反應池的污水和廢水加入100-5,000毫克/升的第二氧化劑，并使污水和廢水與第二氧化劑在40-90℃和攪拌下反應15-45分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的第一氧化劑是至少一種選自H2O2，MnO2，HNO3和KMnO4的物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其中所述的第一氧化劑包括10-40毫克/升水的H2O2和4,000-80,000毫克/升水的KM-nO4。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的第二氧化劑是至少一種選自NaClO3，KMnO4，NaOCl，KCr2O7，KNO3，NaNO3，K2S2O8和H2SO4的物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的方法，其中所述的第二氧化劑包括4,000-80,000毫克/升水的KMnO4、1,000-30,000毫克/升水的K2S2O8和70-150毫克/升水的H2SO4。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的方法，其中所述的第二氧化劑包括4,000-80,000毫克/升水的KMnO4、1,000-2,000毫克/升水的NaOCl和1,000-3,000毫克/升水的K2S2O8。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的過濾步驟包括使用活性炭和離子交換樹脂。
10.一種通過熱氧化處理污水和廢水的系統(tǒng)，包括用隔熱材料涂覆的真空反應池；在真空反應池一側(cè)讓污水和廢水進入真空反應池的一個進口，以及在真空反應池的相對一側(cè)讓污水和廢水排出的出口；用來使污水和廢水在真空反應池中的停留時間保持穩(wěn)定的兩個半環(huán)形隔板，每個都在較低部位開孔，分別位于出口側(cè)和進口側(cè)；裝在真空反應池中央用來使污水和廢水變得均勻的攪拌器；在真空反應池內(nèi)用來加熱污水和廢水的裝置；用來監(jiān)測真空反應池內(nèi)部壓力的壓力表；以及與壓力表相連、用來將真空反應池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體送回儲槽或進口管道的排氣管。
全文摘要
本發(fā)明提供了通過熱氧化處理污水和廢水的方法，它包括的步驟為在儲槽中收集和沉積污水和廢水；向污水和廢水中加入100-5,000毫克/升的第一氧化劑；在40-90℃下，使污水和廢水與第一氧化劑在第一真空反應池中反應15-45分鐘，同時進行攪拌；過濾所得的污水和廢水。從而對防止水質(zhì)污染和保護大自然作出了的貢獻。
文檔編號C02F1/72GK1150126SQ9610712
公開日1997年5月21日 申請日期1996年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月21日
發(fā)明者安泰瑩, 安慶洙 申請人:安泰瑩