一种净化污水的方法与流程

本发明涉及一种净化污水的方法。

背景技术：

随着国内经济建设的快速发展，各行各业包括石油、化工、电力、冶金、现代农业等均得到迅猛发展，水中的有害物质种类和含量越来越多，生活污水、工业污水等已经严重影响到作为人类赖以生存的饮用水源。为此，国家和地方政府出台了越来越严格的污水污染物排放标准，并且执行力度也日益严格。如山东的地方标准要求炼化企业排放污水COD低于50mg/L，长江沿线炼化企业外排污水COD要求低于60mg/L。

新的排放要求对炼化企业提出了新的课题，如果污水污染物排放不达标，将影响企业的生存，目前污水处理场二沉池的出水已经难以满足国家和地方排放标准，为此，各炼化企业正寻求不同的技术以降低污水的污染物含量，各自采用了不同的深度处理方法进行污水三级处理。如通过絮凝、沉降和过滤，或通过曝气生物滤池、絮凝和过滤等方法进行处理，但是出水水质仍然难以稳定达标。

究其原因，主要是这些三级处理方法无论是物理方法还是生物方法，只能去除部分悬浮COD或者可生化的COD，而对于难降解的化合物则难以去除。因而出现了活性炭吸附、高级氧化、膜分离等技术的应用。活性炭吸附的处理工艺的缺点主要是基建和运行费用较高，且容易产生亚硝酸盐等致癌物，对突发性污染适应性差，同时对企业来说活性炭的再生处理困难，且再生处理导致新的污染物产生；膜分离技术应用还不成熟，主要问题是缺少高强度、长寿命、抗污染、高通量的膜材料，另外还存在膜污染、浓差极化及 清洗困难等关键问题。高级氧化技术使用较为广泛，其中，芬顿氧化法应用较多，但是需要添加催化剂造成新的污染物，臭氧氧化法由于国内的臭氧发生技术和工艺比较落后，所以运行费用过高，推广有难度。最近这些年还有用超声波、等离子体等技术处理难降解污水的方法，但这些方法都需要建设昂贵的设备，且现场运行维护的工作量过大。

CN102616883A公开了一种可以将大分子聚合物打碎，使其变成中、小分子聚合物的污水预处理器，包括：水管和超声波振动装置，所述水管的底部或下部设置有进水口，水管的上部开设有出水口，水管的顶部设置有盖板；所述的超声波振动装置包括：超声波换能器，超声波换能器通过连接件设置有超声波振动棒；连接件穿设在盖板中，超声波振动棒伸入水管中。其指出采用超声波振动的方法对污水进行预处理，能够将水管中的大分子聚合物变成中、小分子聚合物，提高了后续的物理或化学的处理效率；且通过将多个污水处理器相串接，形成污水预处理装置，减少了污水在单个水管中的滞留时间，从而提高了污水处理效率。

CN102674508A公开了一种天然矿物污水处理净化剂，利用矿物环状结构物质的热电性，压电性，恒久负离子发生功能，永久较强远红外发射功能，电流电场，在催离物条件下，紫外线、放射线、光电效应，微小温、压差变化，即引起晶体间的电势差，发生电离，击中的电子附着于水、氧分子，使之转化为负氧离子，激发另类矿物UV所产生的羟基，自由基，充分利用矿物的维层立体结构，进行催化，吸附、离子交换，其吸附性能比活性炭性能更好，不仅能去除水中的浊度、色度、异味、而且对水中有害的重金属，如：铬、镉、镍、锌、汞、铁离子及有机物如酚、六六六、滴滴涕、氨氮、磷酸根离子等物质具有催化吸附交换作用，吸附油、色素悬浮物等特点，用天然矿物污水处理净化剂处理印染废水，去除率达96％，水质达到行业水回用标准。尽管具有如此多优势，但是其并未公开该矿物是一种什么物质。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新的净化污水的方法，该方法操作简单，安全环保，可有效降低污水的COD，使之达到稳定排放的标准。

为实现前述目的，本发明提供了一种净化污水的方法，该方法包括：在加压下，将污水与压电陶瓷层接触，其中，污水浊度<15NTU，污水COD高于60mg/L。

本发明的方法可有效降低污水的COD，使之达到稳定排放的标准，并且本发明的方法无需添加任何化学添加剂，不会造成二次污染，且本发明的方法操作简单，安全环保。

本发明的方法，压电陶瓷与水直接接触，能量不损失，且陶瓷本身具有强度高、耐冲击、耐腐蚀、抗污染、寿命长的优点，由此使得本发明的方法非常适合于工业应用。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一种实施方式的压电陶瓷的剖视图；

图2是根据本发明的一种实施方式的压电陶瓷的剖视图；

图3是根据本发明的一种实施方式的压电陶瓷的剖视图；

图4是根据本发明的一种实施方式的压电陶瓷的剖视图。

附图标记说明

1-外壳； 2-内核；

R-外壳与内核之间的间隙。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如前所述，本发明提供了一种净化污水的方法，该方法包括：在加压下，将污水与压电陶瓷层接触，其中，污水浊度<15NTU，污水COD高于60mg/L。

根据本发明的方法，优选污水COD为63-80mg/L。

满足前述浊度要求的污水均可实现本发明的目的，优选所述污水的浊度为4-12NTU。

根据本发明的方法，优选所述加压条件包括：压力为0.2-5MPa。

根据本发明的方法，更优选所述加压条件包括：压力为0.5-2MPa。

根据本发明的方法，所述压力为以大气压为0MPa计的相对压力，即，以现有大气压为基准的相对压力。

本发明对所述压电陶瓷的形状和结构无特殊要求，只要保证在加压下，将污水与压电陶瓷层直接接触即可实现本发明的目的，针对本发明，优选所述压电陶瓷包括外壳和内核，其中，外壳由具有压电效应的陶瓷形成，内核由不具有压电效应的陶瓷形成。

根据本发明的方法，优选外壳和内核的陶瓷质量比为(1-3):1。采用前述质量比，能够进一步降低污水的COD。

根据本发明的方法，所述外壳和内核之间存在或不存在间隙均可实现本发明的目的。

本发明中，间隙可以均匀分布也可以不均匀分布，当间隙不均匀分布时，所述间隙指的是外壳与内核之间的间隙的最大距离与最小距离的范围。

根据本发明的方法，只要保证所述压电陶瓷包括所述外壳和所述内核， 即可有效的实现本发明的目的，本发明对所述外壳和内核的形状无特殊要求。

具体地，根据本发明的一种优选实施方式，所述外壳可以为球形结构(包括椭球结构、圆球结构)，内核为球形结构(包括椭球结构、圆球结构)或多面体(例如立方体)结构。

根据本发明，为了使所述压电陶瓷有效堆叠形成压电陶瓷层，优选所述外壳为球形结构，特别优选为圆球结构。

根据本发明的一种优选实施方式，所述压电陶瓷的剖视图如图1所示，其中，外壳1为圆球结构，内核2为圆球结构，外壳1与内核2之间的间隙为R，外壳1与内核2共球心，间隙R均匀分布，间隙可以为0或不为0。

根据本发明的一种优选实施方式，所述压电陶瓷的剖视图如图2所示，其中，外壳1为圆球结构，内核2为椭球结构，外壳1与内核2之间的间隙为R，间隙R不均匀分布。

根据本发明的一种优选实施方式，所述压电陶瓷的剖视图如图3所示，其中，外壳1为椭球结构，内核2为椭球结构，外壳1与内核2之间的间隙为R，间隙R不均匀分布。

根据本发明的一种优选实施方式，所述压电陶瓷的剖视图如图4所示，其中，外壳1为圆球结构，内核2为立方体结构，外壳1与内核2之间的间隙为R，间隙R不均匀分布。

本发明仅是示意地例举了压电陶瓷的上述几种机构，除了上述实施方式外，其余实施方式也在本发明的范围。

根据本发明的一种优选实施方式，所述压电陶瓷为球形结构，且直径为0.8-2.5cm。

本发明对所述具有压电效应的陶瓷种类无特殊要求，具有压电效应的陶瓷种类均可用于本发明，针对本发明，优选所述具有压电效应的陶瓷为无铅 压电陶瓷，优选为钛酸钡基无铅压电陶瓷、碱金属铌酸盐无铅压电陶瓷、含铋钙钛矿型无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷和钨青铜结构铌酸盐无铅压电陶瓷中的一种或多种，优选为钛酸钡基无铅压电陶瓷。

本发明中，所述钛酸钡基无铅压电陶瓷主要种类有如下几种：

(1)(1-x)BaTiO₃-xABO₃(A＝Ba、Ca等；B＝Zr、Sn、Hf、Ce等)；

(2)(1-x)BaTiO₃-xABO₃(A＝K、Na等；B＝Nb、Ta等)；

(3)(1-x)BaTiO₃-xA0.5NbO₃(A＝Ca、Sr、Ba等)；

其中，(1)-(3)中，x各自在0.5以下，优选为0.1-0.3。

本发明对所述不具有压电效应的陶瓷种类无特殊要求，例如为粘土陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷中的一种或多种，优选为粘土陶瓷和/或氧化铝陶瓷。

根据本发明的一种优选实施方式，当将污水与压电陶瓷层在静态条件下接触时，优选污水与压电陶瓷层的体积比为(0.1-5):1。

根据本发明的一种优选实施方式，当将污水与压电陶瓷层在动态条件下接触时，污水的液时空速为725-14400h^-1。

本发明中，液时空速指的是，单位时间单位体积压电陶瓷层处理的污水量。

根据本发明的一种优选实施方式，当将污水与压电陶瓷层在静态条件下接触时，所述加压条件通过向其中通入气体进行施压实现，气体例如为空气或惰性气体，惰性气体例如为氮气。

根据本发明的一种优选实施方式，当将污水与压电陶瓷层在动态条件下接触时，所述加压条件通过泵对水进行施压实现。

本发明对所述污水的来源无特殊要求，优选所述污水的水质为超过国家达标排放一级标准的5-30％的污水。例如其可以为经过絮凝、过滤后的城镇二级污水处理厂排放水、石油炼制污水处理厂排放水、化纤污水处理厂排放 水和石油化工污水处理厂排放水的一种或多种。

本发明所述絮凝为常规絮凝手段，本发明所述过滤为常规过滤方式，本发明在此不详细介绍。

本发明所述泵为常规泵，作用是将水压力进行提升。

本发明对污水与压电陶瓷接触使用的容器无特殊要求，例如可以在柱状罐体堆叠所述压电陶瓷层，然后将水与所述压电陶瓷层在柱状罐体中在静态或动态条件下进行接触。

根据本发明的一种实施方式，所述污水源为执行一级排放标准但是不能稳定达标的城镇二级污水处理厂排放水、石油炼制污水处理厂排放水、化纤污水处理厂排放水和石油化工污水处理厂排放水的一种或多种，经过絮凝、过滤去除水中悬浮物后降低水的浊度至本发明的范围，通过泵或通入气体将水的压力提高，带压的水通过固定在罐体中的压电陶瓷层与压电陶瓷进行接触。

本发明提供的方法操作简单、现场维护简便。

本发明的方法可有效降低污水的COD，使之达到稳定排放的标准，并且本发明的方法无需添加任何化学添加剂，不会造成二次污染，安全环保。

本发明的方法，压电陶瓷与水直接接触，能量不损失，且陶瓷本身具有强度高、耐冲击、耐腐蚀、抗污染、寿命长的优点，由此使得本发明的方法非常适合于工业应用。

下面通过实施例对于整个过程做详细的说明，但是本发明的权利要求范围不受这些实施例的限制。同时，实施例只是给出了实现此目的的部分条件，但并不意味着必须满足这些条件才可以达到此目的。

实施例1

某炼油企业执行国家一级排放标准，COD排放标准为60mg/L。但是其 外排污水经常超标，在70-80mg/L。

COD为70-80mg/L的污水经过絮凝、过滤后，浊度为5-10NTU；

在静态条件下，在2MPa下，将该污水与压电陶瓷层(其中，使用的压电陶瓷球剖视图如图1所示，外壳为球形结构，内核为球形结构，外壳与内核的质量比为3：1，外壳陶瓷为钛酸钡基无铅压电陶瓷(0.9BaTiO₃-0.1CaZrO₃，符合GB-T3388-2002标准)，内核陶瓷为氧化铝陶瓷，压电陶瓷球的直径为0.8cm)接触，其中，污水与压电陶瓷层的体积比为1：1；

经过处理后，排污水COD为30-50mg/L，稳定达到排放标准。

实施例2

某化工企业污水处理厂出水COD为65-70mg/L，经过絮凝过滤后污水浊度为4-8NTU；

在动态条件下，在0.5MPa下，将该污水流经压电陶瓷层(其中，使用的压电陶瓷球剖视图如图2所示，外壳为圆球形结构，内核为椭球形结构，外壳与内核的质量比为1：1，外壳陶瓷为钛酸钡陶瓷(0.8BaTiO₃-0.2KNbO₃，符合GB-T3388-2002标准)，内核陶瓷为粘土陶瓷，压电陶瓷球的直径为2.5cm)与压电陶瓷层接触，其中，污水的液时空速为4800h^-1；

经过处理后，排污水COD为32-55mg/L，稳定达到排放标准。

实施例3

某化纤企业二沉池出水COD为61-75mg/L，二价锰1.5-2.0mg/L，浊度为8-12NTU；

在动态条件下，在1MPa下，将该污水流经压电陶瓷层(其中，使用的压电陶瓷球剖视图如图4所示，外壳为圆球形结构，内核为正方体结构，外 壳与内核的质量比为2：1，外壳陶瓷为钛酸钡陶瓷(0.7BaTiO₃-0.3Sr0.5NbO₃，符合GB-T3388-2002标准)，内核陶瓷为氧化铝陶瓷，压电陶瓷球的直径为1.90cm)与压电陶瓷层接触，其中，污水的液时空速为7200h^-1；

经过处理后，排污水COD为30-45mg/L，二价锰0-0.1mg/L，稳定达到排放标准。

实施例4

某城镇污水处理厂COD为65-85mg/L污水经过絮凝、过滤后，浊度为6-10NTU；

在动态条件下，在2MPa下，将该污水与压电陶瓷层(其中，使用的压电陶瓷球剖视图如图1所示，外壳为球形结构，内核为球形结构，外壳与内核的质量比为1.5：1，外壳陶瓷为钛酸钡陶瓷(0.7BaTiO₃-0.3BaSnO₃，符合GB-T3388-2002标准)，内核陶瓷为氧化铝陶瓷，压电陶瓷球的直径为2.5cm)接触，其中，污水的液时空速为14400h^-1；

经过处理后，排污水COD为35-55mg/L，稳定达到排放标准。

实施例5

按照实施例1的方法净化污水，不同的是，外壳与内核的质量比为5：1；

经过处理后，排污水COD为50-60mg/L，稳定达到排放标准。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。