染料废水的紫外光处理装置及处理方法与流程

本发明涉及一种废水处理装置，尤其是涉及一种染料废水的处理装置及处理方法。
背景技术：
：目前，随着工业的迅速发展，环境的破坏也随之而来，尤其水环境的污染是当前较为严峻的问题，在一些重工业的地区污染尤为严重，如化学染料，染色行业，印刷，复印，沙龙和干洗行业会产生大量的废水，这种废水中含有各种不同的有机成分，化学需氧量(COD)很高。这种染料废水，减少光透射，影响水生生物的生存环境，固色率取决于待染的材料类型(面料、纤维、毛和其他材料)、颜色深浅、染色条件和其他参数。因此，对各种染料的脱色率和矿化率是目前评价处理染色废水的实用方案的依据。目前传统污水处理厂利用机械去除的工艺来对这类废水进行清洁，如过滤、活性污泥和氯化。但是，这些方法通常无法一次性处理所有的化学有机污染物，如化工染料。以氯化工艺为例，在形成氯化烃类和芳香族化合物时通常会增加有机化合物的毒性。虽然人们已经在替代性补救策略方面进行了大量研究，以期能够对人造化学物污染的水域进行清洁，但是还没发现单一的处理方法。有机化合物分解时生成的物质，毒性可能和原化合物毒性相当甚至毒性更强。因此，有效的更新的高级氧化技术必须能够将污染物中间体转化成无毒化合物，或者是一个完整的矿化工艺(形成二氧化碳和无机物)。而羟基自由基作为高活性的氧化性极强的自由基，会诱发一系列的自由基链反应，氧化分解所有的有机物质、生物体，最终将其降解为CO2、H2O和微量无机盐，不存在有害有毒的残留物。但却没有被很好的利用，或利用率较低。现有的一件实用新型
专利名称：为“转盘式光解反应器”申请号为CN201020124433.5公开了采用5-7紫外灯照射污水，并通过产生的臭氧来加快对废水的讲解。此种方法紫外灯安装在反应器的顶部，使得紫外灯照射不均匀，对紫外灯的利用率较低且单纯的紫外照射影响反应速度及废水的降解的效果。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种染料废水的处理方装置及方法，用以通过较短的时间彻底分解废水中的有机物，将有害物质转化为无害的水，二氧化碳和无机盐，从而改善水质。为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：包括承载染料废水的水箱，用于输送动力的水泵和用于紫外消毒且通过紫外光的辐照使双氧水产生羟基自由基的光解反应器，所述水箱，水泵和所述光解反应器构成一个密闭的循环系统，所述光解反应器包括多个紫外灯和多个紫外发光二极管，一个紫外灯和一个紫外发光二极管为一个紫外组合；通过多组紫外组合对双氧水的辐照使一个双氧水分子分解为两个具有高活性的羟基自由基。优选地，所述光解反应器还包括容纳所述紫外灯和所述紫外发光二极管的圆柱形壳体，所述紫外灯及所述紫外发光二极管设置在壳体中心部，其中以一组紫外线组合为中心其它紫外组合均匀分布其周围。优选地，所述紫外灯为6个，所述紫外发光二极管为6个。优选地，所述水箱的还设有低液位指示装置和高液位指示装置。本发明染料废水的处理装置的处理方法，包括以下对染料废水处理的步骤：1)向水箱中注入染料废水，然后按照废水与双氧水体积比例范围为6∶0.01～2∶0.01加入双氧水；2)打开循环系统的使循环系统充分的循环，使得染料废水与双氧水充分的混合。3)随后将循环系统的循环速度调至8～80L/min，打开光解反应器中的紫外灯及紫外发光二极管对染料废水进行辐照。优选地，所述循环系统在黑暗环境下运行循环，且系统采用双氧水为氧化剂。优选地，所述步骤3)中包括双氧水在紫外灯与紫外发光二极管双重辐照作用下分解为高活性羟基自由基的步骤，及生成的羟基自由基与染料废水中的有机物及发色团反应生成水，二氧化碳和无机盐的步骤。优选地，所述的循环系统循环过程中还包括对水箱内的废水进行检测的脱色率及COD值。优选地，所述水箱中的废水与双氧水的体积比例为4∶0.01。本发明的有益效果是：1、与其他高级氧化技术相比，该系统每天能够处理大量(体积)的废水，而经过处理的废水可以立即回用或排入其他水源。2、更快地对高色度染料废水进行脱色，对更高浓度的有机污染物进行矿化。3、多组紫外灯的光解技术不使用危险化学品。使用的不含氯氧化剂在废水处理工艺中可替代工业化学染料，双氧水作为游离基反应的引发剂及氧源，可加快光降解过程。附图说明图1是本发明染料废水的处理装置结构示意图；图2是本发明光解反应器的示意图，其中图2-A为主视图，图2-B为左视图；图3是本发明染料废水的处理装置的处理方法的流程示意图；图4染料废水在不同波长下的吸光度图表；图5红外分光光度计测定聚乙烯醇(PVA)透光度图表。附图标记：1、水箱，11、高液位指示装置，12、低液位指示装置，2、水泵，3、光解反应器，31、紫外组合，32、进水口，33、出水口。具体实施方式下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。结合图1、2和3所示，本发明所揭示的染料废水的处理装置及处理方法，利用了羟基自由基的高活性的强氧化性将废水中的有毒有害的有机物质及生物体分解成无毒无害的水，二氧化碳及无机盐。染料废水的处理装置包括水箱1，水泵2，光解反应器3，三者通过管道连接并形成一个封闭的黑暗的封闭循环系统，通过在水箱1内注入染料废水，通过水泵2将废水泵至光解反应器3进行光解反应随后在回至水箱1，水箱1的容积可设置为1000L或根据需要设置不同的容积。如图2所示，光解反应器3包括壳体及均匀分布在壳体内部的紫外组合31，其中，紫外组合由一个紫外灯和一个紫外放光二极管组合而共有的6个紫外灯及6个紫外放光二极管组合的6个紫外组合。其中5个紫外组合围绕一个紫外组合为中心均匀分布，使光解反应器3内紫外光分布更加均匀，通过光解反应器3的废水可经过6个紫外组合31的均匀照射，使得废水中的双氧水在均匀的照射下迅速尽可能多的分解成羟基自由基，由于羟基自由基高活性及强氧化的性能与水中的有机物，生物体及杂质反应，而快速降解废水，反应速率快且对紫外组合31的利用率极高。光解反应器3的壳体上端还设有进水口32和出水口33，使光解反应器3与系统构成通路。所述水箱1上还设置有低液位指示装置12和高液位指示装置11，当水箱1内的水量过高或者过低时系统自动提示并采取自动进水或排水阀(未标出)，对水箱1进行供水或排水。本发明的染色废水的处理方法，本发明主要采用的是紫外线+双氧水+紫外发光二级管来对染料废水进行脱色及降解。首先向水箱1中通过注水口(未标出)注入染料废水，然后再加入双氧水，双氧水的浓度为32％(v/v)，其中加入废水与双氧水的比例范围可设置为6∶0.01～2∶0.01，优选的选择4∶0.01；将循环系统的循环流速调至8L/min，循环时间为5分钟，使得染料废水与双氧水充分的混合，同时也可根据情况设置不同的速度和时间使废水与双氧水充分混合。随后将循环系统的循环流速设置为8～80L/min内，打开光解反应器3中的紫外灯及紫外发光二极管对染料废水进行辐照，经过紫外灯及紫外发光二极管的辐照，双氧水被分解成为羟基自由基，反应方程式为且在反应过程中由于过氧化氢的量较小不会使生成的羟基自由基再与过氧化氢反应而减少羟基自由基的含量，而是优先的与废水中有机物质及生物体反应。在循环过程中每间隔一段时间在水箱1内取出水样80～100毫升来进行检测脱色情况。每隔一段时间检测废水中的总有机碳，总非有机碳和总氮以及自由基的情况。同时对COD进行检测观察。在此循环过程中整个过程在黑暗密闭的环境下进行，且不需要加入氧气。试验中的PH值范围3.0～10.5，温度范围4～45℃，进行测量。下面通过对染色废水的具体的实施例来对本发明进一步说明：实施例1：本实施例中，采用德国的Elementar公司的液体TOC分析仪测总有机碳，总非有机碳和总氮，羟基自由基的含量基本稳定并不会受到影响，且保持较高的含量。一、操作条件：pH值5.6，温度4℃，双氧水浓度32％v/v，废水与双氧水的体积比(4∶0.01)。二、实验结果：反应时间(分钟)090180270360450总有机碳(单位)290247194725549总非有机碳(单位)1109998999898总氮(单位)252524242524羟基自由基(单位)3.053.273.573.463.213.04实施例2：在本实施例中，选取(苏州市的废水)为研究对象，采用日本岛津公司2450型号的紫外可见光谱仪的1cm石英玻璃观察吸光单元的变化，将蓝色、红色、黄色、橙黄色废水将分别根据606、493、438和462纳米进行测量，与他们的最大吸收波长对应。吸光度值记为因变量，根据每种反应的脱色动力变化。按上述步骤操作，详细操作条件与处理结果如下所示：一、操作条件：循环流速：80L/min；双氧水浓度：32v/v；废水与双氧水的体积比：4∶0.01L；废水PH：9.0，每间隔15分钟测量脱色率。二、实验结果：反应时间(分钟)1530456075染料脱色率去除率(％)393062100如图4所示，表明系统在经过75分钟的循环降解后脱色率达到100％。为了进一步分析不同染料的降解情况，根据不同浓度的染料废水，每20分钟从水箱中取出5ml废水溶液来计算临界光子时间(CPTs)计算公式为：其中，Ao表示在水箱内污水最大吸收波长下的原吸光度单位(AU)；A是在时间t时循环废水的吸光度单位(AU)；CPT是临界光子时间(min)通过CPT同时测定工业废水中已知染料的反应速度的排列，运用动力学测量，CPT理论来区分染料的排列顺序，排名按照从小到大1-4的顺序排列，并观察出不同颜色的损失速度，从而判断废水中的单个颜色染料经过光催化降解和羟基自由基的作用下得出不同的脱色速度，如下表1所示推导出降解的顺序：酸性橙52＜酸性黄36＜酸性红17＜酸性蓝45。表1四种有机染料的脱色变化图表实施例3：在本实施例中，选取(苏州市的废水)为研究对象，系统循环每循环90分钟在水箱中取出水样进行COD检测，在硫酸中使用重铬酸钾对水样进行消解加热至165℃持续10分钟，消解后，使用COD快速分析仪器进行测量COD值，利用红外分光光度计来确定聚乙烯醇(PVA)含量作为求得COD的对比，结果如图5所示。按上述步骤操作，详细操作条件与处理结果如下所示：一、操作条件：系统循环流速：50L/min；双氧水浓度：32v/v；双氧水的用量：6∶0.01L；废水PH：6.5，使用美国热电子公司470FT-IR型号的红外分光光度计测定聚乙烯醇(PVA)透光率的作为求得COD的对比。具体取0.1～0.2毫克的样品磨碎(直径＜)同300毫克的溴化钾一起放入采样器内进行检测。二、求得COD实验结果：反应时间(分钟)090180270360450COD(mg/L)88968349920115092结果表明COD值随时间的增长迅速的降低，直到符合标准即可对污水进行排放。本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。当前第1页1 2 3