专利名称：一种微波—Fenton联合有机化工废水处理一体机的制作方法
技术领域：
本发明属于水处理设备技术领域，主要涉及一种微波-Fenton联合有机化工废水处理一体机，具体说是一种微波能催化Fenton试剂氧化处理有机化工废水的专业设备。
背景技术：
有机化工废水中包含有苯酚、酚的同系物、苯并芘、卤代烃化合物、多硝基苯化合物、硫磷有机化合物、偶氮化合物、多环芳烃等多种有机污染物，具有成分复杂、浓度高、色度深、毒性大、难以生物降解等特点。对我国的水环境安全和人类健康造成严重的威胁。彻底有效治理有机化工废水污染的方法之一就是找到一种可以将有机物迅速降解的方法找至IJ。Fenton试剂法的氧化能力极强，可以将有机物比较彻底地矿化，得到无毒无害的H20、CO2和无机酸等，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机物的深度氧化处理。但Fenton法在实际应用中也遇到一些问题，如运行成本较高，0H.捕获效率较低，导致出水质量降低等情况。微波在化学领域中表现出了极强的优势，微波辐射制备催化剂可提高活性组分的分散度和催化剂的热稳定性，微波辐射能加速制备离子液体，强化脱附，强化聚合反应速率和降低反应活化能。微波技术对化学反应及化学分析涉及的消解、萃取、催化等具有显著的效果。联合微波与Fenton试剂法，利用微波对Fenton试剂的催化作用，加速反应的发生，对降解水中有机污染物效果明显，是一种具有广泛应用前景的应用技术。目前国内外研究现状表明，将微波与Fenton两项关键技术结合在一起进行高浓度有机化工废水处理的研究极少，国内外对与微波Fenton水处理技术的研究仅处于实验基础研究阶段。
发明内容
发明目的
本发明提供了一种微波一Fenton联合有机化工废水处理一体机，其目的在于实现微波能与Fenton试剂联用进行高浓度有机废水处理，是一种高效低耗的水处理装置。技术方案
一种微波一Fenton联合有机化工废水处理一体机，其特征在于:包括微波源及功率控制系统、废水反应系统、废水及药剂投加系统和后处理系统；微波源及功率控制系统连接废水反应系统，废水反应系统分别连接废水及药剂投加系统和后处理系统。微波源及功率控制系统包括微波发生器、导波管；微波源及功率控制系统外部设有微波功率及温度显示窗口，微波发生器通过导波管连接废水反应系统，热电偶温度传感器与微波源及功率控制系统连接。废水反应系统包括微波辐射炉腔，微波辐射炉腔内设有第一废水反应器和第二废水反应器，第一搅拌电机通过搅拌机构伸入第一废水反应器中，第二搅拌电机通过搅拌机构伸入第二废水反应器中，第一 PH探头置于第一废水反应器中，热电偶温度传感器置于第二废水反应器中，第一废水反应器底端设有第一反应器进水口，上端设有第一反应器出水口，第二废水反应器底端设有第二反应器进水口，上端设有第二反应器出水口，第一反应器出水口与第二反应器进水口连接，在第一反应器进水口、第二反应器进水口、第一反应器出水口和第二反应器出水口的开口处均设有微波屏蔽器，在废水反应系统顶部设有排风扇，微波发生器通过导波管连接微波辐射炉腔。废水及药剂投加系统包括一个废水池，三个药剂池、四台计量泵；废水反应系统的第一 PH探头和加酸计量泵分别与第一控制继电器连接，第一废水反应器进水口分别连接废水计量泵、第一加药计量泵、第二加药计量泵和加酸计量泵，废水计量泵下方设有废水池，第一加药计量泵下方设有第一药剂池，第二加药计量泵下方设有第二药剂池，加酸计量泵下方设有第三药剂池。
后处理系统包括pH调节池，pH调节池上部连接沉淀分离池，下部通过后处理废水进水口分别连接第二反应器出水口、碱投加计量泵和絮凝剂投加计量泵，碱投加计量泵下方设有第四药剂池，絮凝剂投加计量泵下方设有第五药剂池，第二 PH探头置于pH调节池中，第二 pH探头和碱投加计量泵分别与第二控制继电器连接，pH调节池上方设有第三搅拌电机，沉淀分离池内部设有斜板。优点及效果
本发明的优点与积极效果如下:
本发明这种微波一Fenton联合有机化工废水处理一体机，具有结构紧凑合理耗材少，具有抗腐蚀性能，操作管理简便易行，运行成本较低，运行安全，能耗低，处理效率高、效果稳定可靠，可有效降低高浓有机化工废水中难降解有机物以实现废水达标排放，污水处理成本低等优点，有效提闻了企业效益。对比现有常用的净化处理方法，本发明不但发挥了 Fenton法通常的优势，而且还具有自身独特的优点，综合表现为:
(I)Fenton本身就具有快速特点，由于微波对Fenton试剂有较好的催化效果，与微波联用后，氧化效率再次提高，能快速有效还原使毒物降解、转化，具有广泛的应用性。(2)易于实现自动化，Fenton系统运行参数主要是药剂投加量及废水流量，可以通过计量泵控制；酸碱投加也可以通过继电器控制投加；微波过程中的主要运行参数是微波功率，可以通过废水温度控制微波源开关，因此整个过程的可控程度乃至自动控制水平都较闻。(3)能耗与运行费用低，羟基自由基是Fenton反应的主要反应物，降解有机污染物具有高效特点；微波用于加热废水促进废水反应吸收效率高能有效利用微波节约能源；同时，系统的操作与维护费用也较低。(4)操作简便、灵活，通过调节温度上下限控制微波源功率，同时可以通过继电器控制酸碱投加，可以通过计量泵控制废水流量及药剂投加量，计量泵设定简单方便准确。
图1为本发明结构示意图，左侧为微波源及功率控制系统，右侧为废水反应系统； 图2为本发明结构示意图，左侧为图1中废水反应系统侧视图，右侧为废水及药剂投加
系统；
图3为本发明后处理系统结构示意图。
附图标记说明:
1-微波源及功率控制系统；2_微波发生器；3_微波功率及温度显示窗口 ；4_导波管；5_辐射炉腔排空阀；6_微波炉辐射腔；7_排风扇；8_第一搅拌电机；9_第二搅拌电机；10-第一 pH探头；11-热电偶温度传感器；12-第一废水反应器；13-第二废水反应器；14-第一反应器进水口 ； 15-第一反应器出水口 ； 16-第二反应器出水口 ； 17-第二反应器进水口 ； 18-微波屏蔽器；19-废水计量泵；20_第一加药计量泵；21_第二加药计量泵；22_加酸计量泵；23_第一控制继电器；24_碱投加计量泵；25_絮凝剂投加计量泵；26_第二控制继电器；27-第二 pH探头；28-后处理废水进水口 ；29-pH调节池；30-第三搅拌电机；31_沉淀分离池。
具体实施方式
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下面结合附图对本发明做进一步的说明:
本发明提出了一种微波一Fenton联合有机化工废水处理一体机，如图1、图2和图3中所示，包括微波源及功率控制系统1、废水反应系统、废水及药剂投加系统和后处理系统；微波源及功率控制系统I连接废水反应系统，废水反应系统分别连接废水及药剂投加系统和后处理系统。微波源及功率控制系统I包括微波发生器2、导波管4 ;微波源及功率控制系统I外部设有微波功率及温度显示窗口 3，微波发生器2通过导波管4连接废水反应系统，热电偶温度传感器11与微波源及功率控制系统I连接，可以通过温度控制微波源的开关。废水反应系统包括微波辐射炉腔6，微波辐射炉腔6内设有第一废水反应器12和第二废水反应器13，第一搅拌电机8通过搅拌机构伸入第一废水反应器12中，第二搅拌电机9通过搅拌机构伸入第二废水反应器13中，第一 pH探头10置于第一废水反应器12中，热电偶温度传感器11置于第二废水反应器13中，第一废水反应器12底端设有第一反应器进水口 14，第一废水 反应器12上端设有第一反应器出水口 15，第二废水反应器13底端设有第二反应器进水口 17，第二废水反应器13上端设有第二反应器出水口 16，第一反应器出水口 15与第二反应器进水口 17连接，在第一反应器进水口 14、第二反应器进水口 17、第一反应器出水口 15和第二反应器出水口 16的开口处均设有微波屏蔽器18，在废水反应系统顶部设有排风扇7，微波发生器2通过导波管4连接微波辐射炉腔6，微波辐射炉腔6底部设有辐射炉腔排空阀5。废水及药剂投加系统包括一个废水池，三个药剂池、四台计量泵；废水反应系统的第一 PH探头10和加酸计量泵22分别与第一控制继电器23连接，第一反应器进水口 14分别连接废水计量泵19、第一加药计量泵20、第二加药计量泵21和加酸计量泵22，废水计量泵19下方设有废水池，第一加药计量泵20下方设有第一药剂池，第二加药计量泵21下方设有第二药剂池，加酸计量泵22下方设有第三药剂池。废水及药剂都是通过第一反应器进水口 14进入反应器中。后处理系统包括pH调节池29，pH调节池29上部连接沉淀分离池31，pH调节池29下部通过后处理废水进水口 28分别连接第二反应器出水口 16、碱投加计量泵24和絮凝剂投加计量泵25，碱投加计量泵24下方设有第四药剂池，絮凝剂投加计量泵25下方设有第五药剂池，第二 pH探头27置于pH调节池29中，第二 pH探头27和碱投加计量泵24分别与第二控制继电器26连接，pH调节池29上方设有第三搅拌电机30，沉淀分离池31内部设有斜板，通过PH控制碱投加计量泵的开关，上斜板沉淀池用于泥水分离，pH调节池带有混凝效果，通过计量泵投加絮凝剂增强废水的沉降性，加快上斜板沉淀池中悬浮物的沉降，节约沉降时间。安装在第二废水反应器13中的热电偶温度传感器11与微波发生及功率控制系统中的控制继电器(功率控制系统中)连接，通过温度控制微波源的开关。安装在第一废水反应器12中的第一 pH探头10与第一控制继电器23连接，安装在pH调节池29中的第二 pH探头27与第二控制继电器26连接。第二反应器出水口 16与后处理系废水进水口 28连接。本发明中反应器、pH调节池及上斜板沉淀池采用有机玻璃制作，其它零部件采用不锈钢制作。本发明工作时:
本发明这种微波一Fenton联合有机化工废水处理一体机包括微波源及功率控制系统、废水反应系统、废水及药剂投加系统和后处理系统；微波源及功率控制系统连接废水反应系统，废水反应系统分别连接废水及药剂投加系统和后处理系统；微波源产生微波通过导波管进入微波辐射炉腔，微波在辐射炉腔中来回反射辐射反应器中废水，为废水提供能量，催化化学反应，加快有机物氧化。微波发生器2采用手动和自动两种方式控制，功率可以在(T1000W之间无级调节。微波发生及功率控制系统可以实时显示反应器内温度，并可以设定反应器温度上下限，第二废水反应器13中的热电偶温度传感器11与微波发生及功率控制系统中的控制继电器(集成在功率控制系统中)，通过继电器控制微波源(微波发生器)关闭启动，当温度到上限时停止微波源，当温度到达下限时启动微波源，通过以上方式将温度控制在设定范围。
将废水从第一反应器进水口 14注入第一废水反应器12后，为使废水与药剂可以充分混合并增强与微波的接触效果和均匀性，启动废水反应系统第一搅拌电机8及第二搅拌电机9，搅拌速率可以在(TlOOOr/min之间选择合适转速。废水及药剂投加系统可以通过调节废水流量来调节水力停留时间(反应时间)在Γ4小时之间，根据需要选择；废水及药剂投加系统可以实时控制PH在一定范围，并可以设定反应器pH上下限，反应器中第一 pH探头10与第一器继电器23连接，通过继电器控制加酸计量泵22关闭启动，当pH到上限时启动加酸计量泵22，当温度到达下限时关闭加酸计量泵22，通过以上方式将反应器内pH控制在设定范围，pH在2.5^3.5之间效果较好。由于微波对废水供能，使得废水中的物化反应更强烈更迅速，促进了 Fenton试剂对有机物的氧化加快废水的净化过程。由于微波具有加热功能，在废水处理过程中会产生部分气体，为去除湿气带来的安全隐患，在反应系统顶部装有排风扇7。为保证微波能够集中在处理器微波辐射炉腔内而不致外泄，分别在第一反应器进水口 14、第二反应器进水口 17、第一反应器出水口 15、第二反应器出水口 16等开口处设置微波屏蔽器18。反应器出水进入后处理系统pH调节池29，采用搅拌电机将废水与药剂混合均匀，后处理系统可以实时控制PH在一定范围，并可以设定反应器pH上下限，pH调节池29中第二 pH探头27与第二继电器26连接，通过继电器控制碱投加计量泵24关闭启动，当pH到下限时启动碱投加计量泵24,当pH到达上限时关闭碱投加计量泵24，通过以上方式将pH调节池29内pH控制在设定范围，pH在9.5 10.5之间效果较好。絮凝剂以设定量采用絮凝剂投加计量泵25进入pH调节池29，通过第三搅拌电机30达到混凝目的，增强废水中悬浮颗粒的沉降性能，节约废水在沉淀分离池31的沉降时间。通过处理,有机化工废水COD去除率可达90%,，反应后废水可生化性(B0D/C0D)可提高至0.4，有机化工废水中色度去除率为85%以上，处理过废水从沉淀池出口排除。采用本发明的微波一Fenton联合有机化工废水处理一体机处理有机化工废水，步骤如下:
(1)启动前准备:将热电偶温度传感器11与微波发生及功率控制系统中的控制继电器(集成在功率控制系统中)连接，第一 pH探头10与第一控制继电器23连接，设定微波源功率及反应器温度上下限，设定废水计量泵19、第一加药计量泵20、第二加药计量泵21、加酸计量泵22流量，设定反应系统及pH调节池中pH上下限，设定絮凝剂投加计量泵25 ；
(2)首先启动废水计量泵19、第一加药计量泵20、第二加药计量泵21、加酸计量泵22，从进水口 14注入第一反应器12，再启动第一搅拌电机8及第二搅拌电机9并设定在适宜转速；
(3)其次启动微波发生及 功率控制系统1、2，并通过微波源功率控制微波开关，使废水控制在一定温度范围内一定微波功率下进行反应；
(4)废水由第一反应器出水口15排出经第二反应器进水口 17进入第二废水反应器13，处理后的废水从第二废水反应器13上的第二反应器出水口 16排出经pH调节池的后处理废水进水口 28进入后处理系统pH调节池29，当废水进入后处理系统后启动第三搅拌电机30均匀混合废水与药剂；
(5)废水由pH调节池29上部的出口排出进入沉淀分离池31进行泥水分离，污泥采用间断排泥方式。采用本发明进行苯并咪唑啉系列有机颜料生产废水，在一种最佳的处理条件下，有机颜料生产废水COD去除率为90%，色度去除率为85%以上。COD是采用仪器法进行测量，采用的仪器为哈纳H199721 ;色度是采用稀释倍数法
进行测量。COD去除率=(处理前废水的COD值-处理后废水的COD值)/处理前废水的COD值 X 100%O色度去除率=(处理前废水的色度值-处理后废水的色度值)/处理前废水的色度值 X 100%ο本发明这种微波一Fenton联合有机化工废水处理一体机机,采用微波一Fenton联合处理废水，实质是将有机污染物降解成C02、H2O或者小分子物质；具有高废水可生化性，操作简便等特点，可达到去除C0D、色度目的，有效去除污染物。综合而言，本发明的处理效果稳定可靠，操作简便易行，运行成本较低，适合于有机化工企业、印染或其它类似企业排放的有机废水的处理。
权利要求
1.一种微波一Fenton联合有机化工废水处理一体机，其特征在于:包括微波源及功率控制系统(I )、废水反应系统、废水及药剂投加系统和后处理系统；微波源及功率控制系统(I)连接废水反应系统，废水反应系统分别连接废水及药剂投加系统和后处理系统。
2.根据权利要求1所述的微波一Fenton联合有机化工废水处理一体机，其特征在于:微波源及功率控制系统(I)包括微波发生器(2)、导波管(4);微波源及功率控制系统(I)外部设有微波功率及温度显示窗口(3)，微波发生器(2)通过导波管(4)连接废水反应系统，热电偶温度传感器(11)与微波源及功率控制系统(I)连接。
3.根据权利要求1所述的微波一Fenton联合有机化工废水处理一体机，其特征在于:废水反应系统包括微波辐射炉腔(6)，微波辐射炉腔(6)内设有第一废水反应器(12)和第二废水反应器(13)，第一搅拌电机(8)通过搅拌机构伸入第一废水反应器(12)中，第二搅拌电机(9)通过搅拌机构伸入第二废水反应器(13)中，第一 pH探头(10)置于第一废水反应器(12)中，热电偶温度传感器(11)置于第二废水反应器(13)中，第一废水反应器(12)底端设有第一反应器进水口( 14)，上端设有第一反应器出水口( 15)，第二废水反应器(13)底端设有第二反应器进水口( 17)，上端设有第二反应器出水口( 16)，第一反应器出水口( 15)与第二反应器进水口( 17)连接，在第一反应器进水口( 14)、第二反应器进水口( 17)、第一反应器出水口( 15)和第二反应器出水口( 16)的开口处均设有微波屏蔽器(18)，在废水反应系统顶部设有排风扇(7)，微波发生器(2)通过导波管(4)连接微波辐射炉腔(6)。
4.根据权利要求1或3所述的微波一Fenton联合有机化工废水处理一体机，其特征在于:废水及药剂投加系统包括一个废水池，三个药剂池、四台计量泵；废水反应系统的第一pH探头(10)和加酸计量泵(22)分别与第一控制继电器(23)连接，第一废水反应器进水口(14)分别连接废水计量泵(19)、第一加药计量泵(20)、第二加药计量泵(21)和加酸计量泵(22)，废水计量泵(19)下方设有废水池，第一加药计量泵(20)下方设有第一药剂池，第二加药计量泵(21)下方设 有第二药剂池，加酸计量泵(22 )下方设有第三药剂池。
5.根据权利要求1所述的微波一Fenton联合有机化工废水处理一体机，其特征在于:后处理系统包括PH调节池(29)，pH调节池(29)上部连接沉淀分离池(31)，下部通过后处理废水进水口(28)分别连接第二反应器出水口(16)、碱投加计量泵(24)和絮凝剂投加计量泵(25 )，碱投加计量泵(24 )下方设有第四药剂池，絮凝剂投加计量泵(25 )下方设有第五药剂池，第二 pH探头(27 )置于pH调节池(29 )中，第二 pH探头(27 )和碱投加计量泵(24)分别与第二控制继电器(26)连接，pH调节池(29)上方设有第三搅拌电机(30)，沉淀分离池(31)内部设有斜板。
全文摘要
本发明涉及一种微波—Fenton联合有机化工废水处理一体机，采用联合微波与Fenton试剂法，利用微波对Fenton试剂的催化作用，加速反应的发生，对降解水中有机污染物效果明显。该一体机包括微波源及功率控制系统、废水及药剂投加系统、废水反应系统及后处理系统。本发明具有结构紧凑合理耗材少，抗腐蚀性能强，操作管理简便，运行成本较低等优点，可有效降低高浓有机化工废水中难降解有机物以实现废水达标排放。
文档编号C02F1/72GK103214059SQ20131012103
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者梁吉艳, 邹成龙, 崔丽, 王新, 迟松江 申请人:沈阳工业大学