废水处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种废水处理系统，特别是涉及一种结合吸附性催化剂与臭氧氧化技术的高效废水处理系统。


背景技术：

2.为了降低有机废水对环境的负面冲击，有机废水需经过处理之后才能排放于环境中。目前常见的有机废水处理装置是使用具有吸附性质的吸附材料，让有机废水中的有机污染物被吸附至吸附材料的表面，以降低废水中的有机污染物的浓度。
3.然而，吸附材料在处理一定量有机废水之后，会达到吸附饱和状态而无法再继续吸附有机物。目前针对吸附材料的再生技术多以蒸气活化法为主，但此法仅是利用有机物的挥发性，将结合在吸附材料上的有机物挥发至气体收集管线中，并未实际将有机物分解。因此，需配合气体处理装置对含有有机物的气体进行处理，导致废水处理步骤繁杂，且对于减少环境中整体有机污染物的效果有限。
4.故，如何通过结构设计的改良，来简化有机废水的处理并提升高效废水处理系统的效能，从而克服上述的缺陷，已成为该项事业所欲解决的重要课题之一。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种高效废水处理系统，其结合吸附性催化剂与臭氧氧化技术，在达到净化水质的同时，能够将有机物浓缩在固相催化剂，以提高后续臭氧催化氧化的效能，因此相较于现有的有机废水吸附处理系统更具经济效益。
6.为了解决上述的技术问题，本实用新型所采用的其中一技术方案是提供一种高效废水处理系统，其包括一吸附装置、一控制阀、一检测器、一臭氧产生器以及一控制器。所述吸附装置的一入水端通过一第一管线接收所述废水，且所述吸附装置的一出水端通过一第二管线排出一处理水，其中所述吸附装置中具有一催化剂材料，用于吸附所述废水中的有机物；所述控制阀设置于所述第一管线上，用于控制所述管线的通断，令所述吸附装置开始或停止接收所述废水；所述检测器经配置以检测所述处理水中的所述有机物相关的一水质参数；所述臭氧产生器经配置以提供臭氧至所述吸附装置；所述控制器电性连接于所述控制阀、所述检测器以及所述臭氧产生器。
7.更进一步地，当所述检测器测到的所述水质参数高于一设计处理水质标准值时，所述控制器令所述控制阀关闭以使所述第一管线断开而停止引进所述废水，并启动所述臭氧产生器以提供臭氧至所述吸附装置。
8.更进一步地，所述检测器设置于所述第二管线上。
9.更进一步地，所述检测器设置于所述吸附装置的所述出水端。
10.更进一步地，所述水质参数为总有机碳量(toc)或化学需氧量(cod)。
11.进一步地，所述高效废水处理系统还包括一废水存储装置，所述废水存储装置用
以存储所述废水，且通过所述第一管线与所述吸附装置相连接。
12.更进一步地，所述高效废水处理系统还包括一前处理装置，且所述前处理装置为一拦污、沉沙、除油或过滤装置，且通过一第三管线与所述废水存储装置相连接。
13.更进一步地，所述高效废水处理系统还包括一逆渗透装置，所述逆渗透装置通过所述第二管线与所述吸附装置连通，用以净化所述处理水。
14.更进一步地，所述催化剂材料的基底为氢氧化铁，且所述催化剂材料以 3
‑
10毫米(mm)的圆柱状颗粒存在。
15.更进一步地，所述催化剂材料的bet比表面积为1
‑
20平方米/克(m2/g) 且所述催化剂材料的比重为1.1
‑
1.5克/立方厘米(g/cm3)。
16.更进一步地，所述废水为化学需氧量(cod)小于1600毫克/升(mg/l)的有机废水。
17.本实用新型的其中一有益效果在于，本实用新型所提供的废水处理装置，其能通过“所述吸附装置经配置以通过一第一管线接收一废水，并通过一第二管线排出一处理水”、“所述控制阀设置于所述第一管线上，用于控制所述管线的通断，令所述吸附装置开始或停止接收所述废水”、“所述检测器经配置以检测所述处理水中的所述有机物相关的一水质参数”以及“臭氧产生器经配置以提供臭氧至所述吸附装置”的技术特征，以提升废水处理装置的效能。
18.为使能进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本实用新型加以限制。
附图说明
19.图1为本实用新型第一实施例的示意图。
20.图2为本实用新型第二实施例的示意图。
21.图3为本实用新型第三实施例的示意图。
22.图4为本实用新型第四实施例的示意图。
具体实施方式
23.以下是通过特定的具体实施例来说明本实用新型所公开有关“高效废水处理系统”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本实用新型的优点与效果。本实用新型可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的构思下进行各种修改与变更。另外，本实用新型的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本实用新型的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本实用新型的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
24.第一实施例
25.参阅图1所示，本实用新型第一实施例提供一种高效废水处理系统100，用于处理一废水。高效废水处理系统100主要包括一吸附装置20、一控制阀 10、一检测器30、一臭氧产生器40以及一控制器50。吸附装置20具有一入水端s1及一出水端s2，在入水端s1接设有
一管线p1(第一管线)，用以接收废水，且在出水端s2接设有一管线p2(第二管线)，用以排出通过吸附装置 20的一处理水。吸附装置20中具有一催化剂材料21，用于吸附废水中的有机物。进一步地，管线p1上设置有控制阀10，用于控制管线p1的通断，进而控制吸附装置20开始或停止接收废水。检测器30经配置以检测处理水中的水质参数。臭氧产生器40经由一管线p3与吸附装置20连接，以提供臭氧至吸附装置20。控制器50电性连接至控制阀10、检测器30以及臭氧产生器40，以在实际操作时，控制高效废水处理系统100的运作。
26.在本实施例中，检测器30设置在管线p2上。水质参数可以为有机物相关的参数，如总有机碳量(total organic carbon，toc)或化学需氧量(chemicaloxygen demand，cod)等。然而，本实用新型不以上述所举的例子为限。
27.本实用新型的高效废水处理系统100适合用于处理中、低浓度的有机废水，具体而言为化学需氧量小于1600毫克/升的有机废水。使用时，有机废水可在控制阀10为开启的状态下，通过管线p1从入水端s1流进吸附装置 20中，从而吸附装置20中的催化剂材料21会吸附有机废水中的有机物；然后，处理水(即经吸附的有机废水)可从出水端s2流出至管线p2，并通过管线 p2上的检测装置30检测其水质参数。当所测得的水质参数高于标准值时，控制器50可先令控制阀10关闭，使管线p1停止进水，再启动臭氧产生器 40以提供臭氧至吸附装置20，以将催化剂材料21上的有机物氧化分解。如此一来，能够有效分解有机物，重新释放出催化剂材料21上的吸附空间，提高有机废水处理的效益。
28.值得一提的是，本实用新型简化并结合臭氧与催化剂技术，让有机物吸附在固态催化剂上进行浓缩，直到固态催化剂吸附饱和后，再导入臭氧气体，通过臭氧气体及其与催化剂催化形成的高氧化能力氢氧自由基，快速将催化剂表面上的有机物氧化分解。在本实施例中，催化剂材料21可以氢氧化铁 (feooh)为基底，且以3
‑
10毫米的圆柱状颗粒的形式存在，又催化剂材料的 bet比表面积为1
‑
20平方米/克、比重为1.1
‑
1.5克/立方厘米。然而，本实用新型不以上述所举的例子为限。
29.使用臭氧活化催化剂材料21的反应机制如下：
30.h2o2+m
x
o
y
(催化剂)
→
oh
·
+1/2o2+h
+
+m
x
o
y
(催化剂)
ꢀꢀ
反应式(1)
31.o3+m
x
o
y
(催化剂)
→
o
·
+o2+m
x
o
y
(催化剂)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
反应式(2)
32.o
·
+h2o
→
2oh
·
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
反应式(3)
[0033][0034][0035]
[0036][0037][0038]
oh
·
+m:h(清除剂，scavenger)
→
h2o+m
·
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
反应式(9)
[0039]
其中，m表示二价铁离子或三价铁离子，oh
·
表示氢氧自由基，r表示有机物，dmso表示二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide)，rs表示硫醇类，roh 表示醇类，rn表示酰胺类，且roor1表示酯类。
[0040]
由上述反应式可以看出，氢氧化铁为基底的催化剂材料于固相进行催化氧化反应时，会与臭氧反应成氢氧自由基，其中臭氧和有机分子与催化剂表面的活性位置和反应中心结合，从而催化剂表面上存在高浓度的臭氧和有机分子。据此，能确保自由基有效与有机物于催化剂表面反应，使臭氧及其氢氧自由基不易与溶液中无机盐自由基清除物结合，达到加速氧化反应速率也同时降低氧化反应的活化能的效果。
[0041]
第二实施例
[0042]
参阅图2所示，本实用新型第二实施例提供一种高效废水处理系统100，用于处理一废水。高效废水处理系统100主要包括一吸附装置20、一控制阀 10、一检测器30、一臭氧产生器40以及一控制器50。吸附装置20具有一入水端s1及一出水端s2，在入水端s1接设有一管线p1(第一管线)，用以接收废水，且在出水端s2接设有一管线p2(第二管线)，用以排出通过吸附装置 20的一处理水。吸附装置20中具有催化剂材料21，用于吸附废水中的有机物。进一步地，管线p1上设置有控制阀10，用于控制管线p1的通断，进而控制吸附装置20开始或停止接收废水。检测器30经配置以检测处理水中的水质参数。臭氧产生器40经由一管线p3与吸附装置20连接，以将臭氧提供至吸附装置20。控制器50电性连接至控制阀10、检测器30以及臭氧产生器40，以在实际操作时，控制高效废水处理系统100的运作。
[0043]
在本实施例中，高效废水处理系统100还包括一废水处理装置60，其通过管线p1与吸附装置20相连接。实际操作时，可先将有机废水导入并存储于废水存储装置60中，其中有机废水可通过一管线p4流入废水存储装置60，直到控制器50开启控制阀10时，才通过管线p1流入吸附装置20中，从而吸附装置20中的催化剂材料21会吸附有机废水中的有机物；然后，处理水(即经吸附后的有机废水)可从出水端s2流出至管线p2，并通过管线p2上的检测装置30检测其水质参数。当所测得的水质参数高于标准值时，控制器50 可先令控制阀10关闭，使管线p1停止进水，再启动臭氧产生器40以提供臭氧至吸附装置20，以将催化剂材料21上的有机物氧化分解。
[0044]
第三实施例
[0045]
参阅图3所示，本实用新型第三实施例提供一种高效废水处理系统100，用于处理一废水。高效废水处理系统100主要包括一吸附装置20、一控制阀 10、一检测器30、一臭氧产生器40、一控制器50以及一废水存储装置60。吸附装置20具有一入水端s1及一出水端s2，在入水端s1接设有一管线 p1(第一管线)，用以接收废水，且在出水端s2接设有一管线p2
(第二管线)，用以排出通过吸附装置20的处理水。吸附装置20中具有一催化剂材料21，用于吸附废水中的有机物。进一步地，管线p1上设置有控制阀10，用于控制管线p1的通断，进而控制吸附装置20开始或停止接收废水。检测器30 设置在管线p2上，以检测处理水中的水质参数。臭氧产生器40经由一管线 p3与吸附装置20连接，以提供臭氧至吸附装置20。控制器50电性连接至控制阀10、检测器30以及臭氧产生器40，以控制高效废水处理系统100的运作。废水存储装置60通过管线p1与吸附装置20相连接，用以存储废水。
[0046]
在本实施例中，高效废水处理系统100还包括一前处理装置70，以减少吸附装置20吸附废水中有机物的负担及堵塞；前处理装置70通过一管线 p4(第三管线)与废水存储装置60相连接。据此，待处理的有机废水可先通过管线p5流入前处理装置70中进行前处理。举例来说，前处理可以是拦污、沉沙、除油、过滤等通常用于废水前处理的步骤。然而，本创作不以上述所举的例子为限。有机废水在经过前处理之后，通过管线p4流入并存储在废水存储装置60中。当管线p1上的控制阀10被开启时，有机废水可从入水端s1流入吸附装置20中，从而吸附装置20中的催化剂材料21会吸附有机废水中的有机物；然后，处理水(即经吸附的有机废水)可从出水端s2流出至管线p2，并通过管线p2上的检测装置30检测其水质参数。当所测得的水质参数高于标准值时，控制器50可先令控制阀10关闭，使管线p1停止进水，再启动臭氧产生器40以提供臭氧至吸附装置20，以将催化剂材料21上的有机物氧化分解。
[0047]
第四实施例
[0048]
参阅图4所示，本实用新型第四实施例提供一种高效废水处理系统100，用于处理一废水。高效废水处理系统100主要包括一吸附装置20、一控制阀 10、一检测器30、一臭氧产生器40、一控制器50、一废水存储装置60以及一前处理装置70。吸附装置20具有一入水端s1及一出水端s2，在入水端 s1接设有一管线p1(第一管线)，用以接收废水，在出水端s2接设有管线p2(第二管线)，用以排出通过吸附装置20的处理水。吸附装置20中具有一催化剂材料21，用于吸附废水中的有机物。进一步地，管线p1上设置有控制阀10，用于控制管线p1的通断，进而控制吸附装置20开始或停止接收废水。检测器30设置在管线p2上，以检测处理水中的水质参数。臭氧产生器40经由管线p3与吸附装置20连接，以提供臭氧至吸附装置20。控制器50电性连接至控制阀10、检测器30以及臭氧产生器40，以控制高效废水处理系统100 的运作。废水存储装置60通过管线p1与吸附装置20相连接，用以存储废水；前处理装置70通过一管线p4与废水存储装置60相连接，用以对废水进行前处理。
[0049]
在本实施例中，检测器30是设置在吸附装置20的出水端s2，用以测处理水中的水质参数。实际操作时，有机废水在经过前处理之后，通过管线p4 存储在废水存储装置60中，直到管线p1上的控制阀10开启时才从入水端 s1流入吸附装置20中，从而吸附装置20中的催化剂材料21会吸附有机废水中的有机物；然后，处理水(即经吸附的有机废水)可从出水端s2流出至管线p2，并通过管线p2上的检测装置30检测其水质参数。当所测得的水质参数高于标准值时，控制器50可先令控制阀10关闭，使管线p1停止进水，再启动臭氧产生器40以提供臭氧至吸附装置20，以将催化剂材料21上的有机物氧化分解。然而，本实用新型并不限于上述实施例。根据实际需要，可以将处理水经由管线p2传输至一逆渗透装置，以进一步净化所述处理水。
[0050]
单位臭氧处理cod测试
[0051]
比较例1
[0052]
利用催化剂将cod大约为66毫克/升的有机废水进行吸附处理，同时提供臭氧氧化分解催化剂所吸附的有机物。在比较例1中，单位臭氧处理cod 为20
‑
50克/千克(g/kg)。
[0053]
比较例2
[0054]
利用催化剂将cod大约为313毫克/升的有机废水进行吸附处理，同时提供臭氧氧化分解催化剂所吸附的有机物。在比较例2中，单位臭氧处理cod 为91
‑
180克/千克。
[0055]
比较例3
[0056]
利用催化剂将cod大约为1600毫克/升的有机废水进行吸附处理，同时提供臭氧氧化分解催化剂所吸附的有机物。在比较例3中，单位臭氧处理cod 为230
‑
300克/千克。
[0057]
比较例4
[0058]
利用催化剂将cod大约为1600毫克/升的有机废水进行吸附处理，待催化剂吸附饱和后，先停止进水，再提供臭氧分解催化剂所吸附的有机物。在比较例4中，单位臭氧处理cod为1200
‑
1800克/千克。
[0059]
表1、不同操作方式单位质量臭氧可以去除的cod质量比较
[0060][0061][0062]
以同样处理cod大约为1600毫克/升的有机废水来说，同时进行催化剂吸附处理与臭氧氧化分解处理的比较例3中，单位臭氧处理cod仅有 230
‑
300克/千克；相较之下，待催化剂吸附达饱和并停止进水之后再行臭氧氧化分解处理的比较例4中，单位臭氧处理cod可达1200
‑
1800克/千克。因此，本实用新型的高效废水处理系统100设置检测器30来检测处理水的水质参数，当水质参数高于标准值时，先使管线p1停止进水，再令臭氧产生器40将臭氧提供至吸附装置20将催化剂材料21上的有机物氧化分解。
[0063]
本实用新型结合催化剂吸附与臭氧氧化再生技术，并通过持续检测处理水的水质参数来决定停止引进废水的时机，能使废水处理工艺流程更为简化，且能对废水处理工艺参数进行优化。如上表1中的结果所示，本实用新型的系统每千克臭氧可处理cod约1.20
‑
1.80千克，在处理相同浓度的有机废水的情况下，传统臭氧催化剂系统每千克臭氧只能处理cod约0.02
‑
0.05千克，也就是说，本实用新型的高效废水处理系统可以降低大约30％以上的臭氧需求量，实现了一般中、低浓度(cod<1600毫克/升)有机废水的环保与经济问题。
[0064]
本实用新型的其中一有益效果在于，本实用新型所提供的废水处理装置，其能通过“所述吸附装置经配置以通过一第一管线接收一废水，并通过一第二管线排出一处理水”、“所述控制阀设置于所述第一管线上，用于控制所述管线的通断，令所述吸附装置开始或停止接收所述废水”、“所述检测器经配置以检测所述处理水中的所述有机物相关的一水质参数”以及“臭氧产生器经配置以提供臭氧至所述吸附装置”的技术特征，以提升废水处理装置的效能。
[0065]
以上所公开的内容仅为本实用新型的优选可行实施例，并非因此局限本实用新型的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本实用新型的权利要求书的保护范围内。