工业废水深度氧化处理系统及处理方法与流程

本发明涉及工业废水处理技术领域，具体而言，涉及一种工业废水深度氧化处理系统及处理方法。

背景技术：

工业废水中存在大量难处理工业废水，如石油化工、煤焦化工、印染、电镀及制药等工业废水对环境危害巨大，属于典型的难处理工业废水，亟需既高效又经济的废水处理集成技术，以实现超低排放和资源化。

在煤焦化工行业，焦化废水因其含有大量有毒有害，难降解的高浓度有机物，具有成分复杂，水质水量变化大，可生化性差导致出水难以达标等，属于典型的难处理工业废水。目前，整体焦化行业焦炭总产能巨大，而焦化废水处理普遍采用生化结合深度处理工艺，现大部分企业执行《炼焦化学工业污染物排放标准》(gb16171-2012)表2兼排标准的cod150mg\l以下，因一些地区要求零排放，部分企业后端再通过膜系统处理实现部分回用，由此产生的膜浓缩水成为新的污染处理难点。目前已实现应用的深度处理工艺，如芬顿技术、臭氧催化氧化技术及电催化氧化技术等，因对cod等污染因子去除存在技术拐点，尚无达到cod40mg\l以下、色度脱除显著的超低排放工艺。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种工业废水深度氧化处理系统及处理方法，以解决现有技术中的工业废水深度处理工艺无法满足排放要求的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种工业废水深度氧化处理系统，包括：电磁及控制系统，电磁及控制系统能够发射高频电磁能；电磁氧化系统，电磁氧化系统容纳有待处理的废水以及复合药剂，电磁及控制系统发射的高频电磁能传输至电磁氧化系统的废水中，并进行初步氧化反应，使得废水中长链、稳定、难以氧化的有机物化学键扭曲、变弱，稳定性降低，易氧化性提高；深度处理系统，深度处理系统与电磁氧化系统连通，初步氧化反应后的废水通入至深度处理系统中，并在深度处理系统中的催化介质的作用下进行深度处理，使得经过初步氧化反应后的废水中失稳的有机物充分氧化生成水和二氧化碳；固液分离系统，固液分离系统与深度处理系统连通，深度处理后的废水通入至固液分离系统中进行固液分离；装置整体组合系统，电磁及控制系统、电磁氧化系统、深度处理系统和固液分离系统均固定安装在装置整体组合系统上，并通过装置整体组合系统连通以及控制。

进一步地，电磁及控制系统包括：电磁发生装置，电磁发生装置能够发射高频电磁能；电磁控制装置，电磁控制装置与电磁发生装置电连接，并能够控制电磁发生装置所发射的高频电磁能的能量功率；电磁传输装置，电磁传输装置与电磁发生装置和电磁氧化系统连接，并能够将电磁发生装置发射的高频电磁能传输至电磁氧化系统。

进一步地，电磁氧化系统包括：电磁氧化反应体，电磁氧化反应体具有容纳待处理废水的容纳腔，电磁及控制系统发射的高频电磁能输送至电磁氧化反应体内；加药装置，加药装置储存有复合药剂，并与电磁氧化反应体连通，加药装置将复合药剂输送至电磁氧化反应体内。

进一步地，深度处理系统包括：深度处理反应体，深度处理反应体与电磁氧化系统连通，并能够容纳初步氧化反应后的废水；搅拌装置，搅拌装置可转动地设置在深度处理反应体内，且表面负载有催化介质，催化介质与废水不断接触反应进行深度处理。

进一步地，催化介质具有无毒无味的负载固体形态。

进一步地，催化介质是由一种或多种过渡金属元素及其化合物组成的催化剂。

进一步地，搅拌装置具有异型框式结构。

进一步地，搅拌装置相对于深度处理反应体可更换设置，且转速可调节设置。

进一步地，固液分离系统包括气浮型固液分离装置和沉淀型固液分离装置中的至少一者，当气浮型固液分离装置和沉淀型固液分离装置同时设置时，气浮型固液分离装置和沉淀型固液分离装置分隔设置，且均与深度处理系统连通。

进一步地，装置整体组合系统包括：机壳机架，电磁及控制系统、电磁氧化系统、深度处理系统和固液分离系统均固定安装在机壳机架上；电气操作装置，电磁及控制系统、电磁氧化系统、深度处理系统和固液分离系统均与电气操作装置电连接，电气操作装置能够控制电磁及控制系统、电磁氧化系统、深度处理系统和固液分离系统的状态参数；管道连接装置，电磁氧化系统、深度处理系统和固液分离系统之间通过管道连接装置连通。

根据本发明的另一方面，提供了一种工业废水深度氧化处理方法，采用上述的工业废水深度氧化处理系统，工业废水深度氧化处理方法包括：废水在工业废水深度氧化处理系统的电磁氧化系统中，在高频电磁能和复合药剂的作用下，对废水进行多级、连续、强烈的振荡辐射作用，使得废水中长链、稳定、难以氧化的有机物化学键扭曲、变弱，降低其稳定性，提高其易氧化性，并进行初步氧化反应；初步氧化反应后的废水进入工业废水深度氧化处理系统的深度处理系统中，在附着有催化介质的搅拌装置的搅拌下，催化介质与废水不断接触，在催化氧化作用下，使废水进行深度氧化反应，废水中经电磁氧化系统中进行初步氧化后失稳的有机物，充分氧化生成水和二氧化碳；经过深度处理的废水进入工业废水深度氧化处理系统的固液分离系统中，并分离后得到上清液出水。

应用本发明的技术方案，通过上述电磁及控制系统、电磁氧化系统、深度处理系统、固液分离系统、装置整体组合系统所形成的系统装备，废水依次在电磁氧化系统、深度处理系统、固液分离系统中进行相应处理。具体而言，利用高频电磁能对废水中长链、稳定、难以氧化的有机物化学键，进行多级、连续、强烈的振荡、辐射及氧化作用，使其扭曲、变弱，降低其稳定性，提高其易氧化性。再通过深度处理系统，在催化反应介质对复合药剂的催化作用下，加快电子得失、转移、循环过程，使复合药剂在短时间内产生大量羟基自由基，极大提高氧化反应速度和效率，使得失稳的有机物充分氧化生成无害的水和二氧化碳，再经固液分离系统使出水达到直排标准或入膜系统，实现高产水率的中水回用。特别是使得焦化废水中经过电磁氧化的污染物充分降解，达到cod40mg\l以下，色度脱除显著标准，开创了应用电磁学原理、配合高效催化介质将焦化废水分阶段高效连续处理的新方式。整个系统操控简化、安全稳定、维护方便、维修率低、耐腐易洁；无噪音污染、能耗药耗低、处理水量大；系统全部为机电设备，可实现速开速停，操作简便，占地面积小，投资成本低；且能应用电磁能扭曲失稳长链、难降解、复杂的有机物的化学键，使其易于被氧化的系统装备；经电磁氧化系统、深度处理系统所产生的羟基自由基在短时间内使有机物结构扭曲失稳，并被极大分解氧化生成无害的二氧化碳和水；经处理后的废水可达到cod40mg\l以下，色度脱除显著，实现超低排放，经膜处理后可高效回用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的工业废水深度氧化处理系统的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、电磁及控制系统；11、电磁发生装置；12、电磁控制装置；13、电磁传输装置；20、电磁氧化系统；21、电磁氧化反应体；22、加药装置；30、深度处理系统；31、深度处理反应体；32、搅拌装置；40、固液分离系统；41、气浮型固液分离装置；42、沉淀型固液分离装置；51、电气操作装置；52、管道连接装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中的工业废水深度处理工艺无法满足排放要求的问题，本发明提供了一种工业废水深度氧化处理系统及处理方法。

如图1所示的一种工业废水深度氧化处理系统，包括电磁及控制系统10、电磁氧化系统20、深度处理系统30、固液分离系统40和装置整体组合系统，电磁及控制系统10能够发射高频电磁能；电磁氧化系统20容纳有待处理的废水以及复合药剂，电磁及控制系统10发射的高频电磁能传输至电磁氧化系统20的废水中，并进行初步氧化反应，使得废水中长链、稳定、难以氧化的有机物化学键扭曲、变弱，稳定性降低，易氧化性提高；深度处理系统30与电磁氧化系统20连通，初步氧化反应后的废水通入至深度处理系统30中，并在深度处理系统30中的催化介质的作用下进行深度处理，使得经过初步氧化反应后的废水中失稳的有机物充分氧化生成水和二氧化碳；固液分离系统40与深度处理系统30连通，深度处理后的废水通入至固液分离系统40中进行固液分离；电磁及控制系统10、电磁氧化系统20、深度处理系统30和固液分离系统40均固定安装在装置整体组合系统上，并通过装置整体组合系统连通以及控制。

本实施例通过上述电磁及控制系统10、电磁氧化系统20、深度处理系统30、固液分离系统40、装置整体组合系统所形成的系统装备，废水依次在电磁氧化系统20、深度处理系统30、固液分离系统40中进行相应处理。具体而言，利用高频电磁能对废水中长链、稳定、难以氧化的有机物化学键，进行多级、连续、强烈的振荡、辐射及氧化作用，使其扭曲、变弱，降低其稳定性，提高其易氧化性。再通过深度处理系统30，在催化反应介质对复合药剂的催化作用下，加快电子得失、转移、循环过程，使复合药剂在短时间内产生大量羟基自由基，极大提高氧化反应速度和效率，使得失稳的有机物充分氧化生成无害的水和二氧化碳，再经固液分离系统40使出水达到直排标准或入膜系统，实现高产水率的中水回用。特别是使得焦化废水中经过电磁氧化的污染物充分降解，达到cod40mg\l以下，色度脱除显著标准，开创了应用电磁学原理、配合高效催化介质将焦化废水分阶段高效连续处理的新方式。整个系统操控简化、安全稳定、维护方便、维修率低、耐腐易洁；无噪音污染、能耗药耗低、处理水量大；系统全部为机电设备，可实现速开速停，操作简便，占地面积小，投资成本低；且能应用电磁能扭曲失稳长链、难降解、复杂的有机物的化学键，使其易于被氧化的系统装备；经电磁氧化系统20、深度处理系统30所产生的羟基自由基在短时间内使有机物结构扭曲失稳，并被极大分解氧化生成无害的二氧化碳和水；经处理后的废水可达到cod40mg\l以下，色度脱除显著，实现超低排放，经膜处理后可高效回用。

在本实施例中，电磁及控制系统10包括电磁发生装置11、电磁控制装置12和电磁传输装置13，电磁发生装置11能够发射具有多点、连续、强烈震荡辐射作用的高频电磁能；电磁控制装置12与电磁发生装置11电连接，并能够控制电磁发生装置11所发射的高频电磁能的能量功率；电磁传输装置13与电磁发生装置11和电磁氧化系统20连接，并能够将电磁发生装置11发射的高频电磁能传输至电磁氧化系统20。

在本实施例中，电磁氧化系统20包括电磁氧化反应体21和加药装置22，电磁氧化反应体21具有容纳待处理废水的容纳腔，电磁传输装置13与电磁氧化反应体21连接，电磁及控制系统10发射的高频电磁能输送至电磁氧化反应体21内；加药装置22储存有复合药剂，并与电磁氧化反应体21的底部连通，电磁氧化反应体21的底部还设置有用于通入废水的进水管，加药装置22将复合药剂输送至电磁氧化反应体21内。使用时，按水质情况经加药装置22加入定量的复合药剂后进入电磁氧化反应体21中，在复合药剂的配合下，利用电磁能多点、连续、强烈的震荡辐射作用，使废水中复杂稳定的长链、难降解有机物化学键扭曲、变弱，使其失稳而更易于氧化，并进行初步的氧化反应。电磁氧化系统20的出水自流进入深度处理系统30进行深度氧化。

优选地，为了使电磁及控制系统10和电磁氧化系统20适应不同性质废水有机物破链、扭曲、失稳的需要，本实施例分级布局功率为1至30千瓦的多个电磁发生装置11，确保系统有足够能量击破或减弱有机污染物的化学键，保证电磁及控制系统10的电磁能的可调性及实效性。

在本实施例中，深度处理系统30包括深度处理反应体31和搅拌装置32，深度处理反应体31与电磁氧化系统20的电磁氧化反应体21连通，并能够容纳初步氧化反应后的废水；搅拌装置32可转动地设置在深度处理反应体31内，且表面负载有不同的催化介质，催化介质与废水不断接触反应进行深度处理。使用时，在深度处理反应体31内，通过负载催化介质的搅拌装置32对复合药剂的搅拌接触，充分发挥催化介质的催化作用，极大提高复合药剂的氧化速率，使废水中经电磁氧化系统20处理后扭曲失稳的长链、难降解、复杂的有机物以及其它有机物，在短时间内被充分氧化降解，经上述深度处理后的废水自流进入固液分离系统40。

优选地，催化介质具有无毒无味的负载固体形态。本实施例的催化介质是由一种或多种过渡金属元素及其化合物组成的催化剂。该系统的能耗及药耗低、处理水量大；所使用的催化介质为性质稳定、无毒无味、催化作用显著，消耗轻微，环境友好。

优选地，搅拌装置32具有异型框式结构，从而使得搅拌装置32上的催化介质与废水充分接触。搅拌装置32相对于深度处理反应体31可更换设置，且转速可调节设置，以便于进行更换和控制。

在本实施例中，固液分离系统40包括气浮型固液分离装置41和沉淀型固液分离装置42中的至少一者，其具体可根据实际应用要求单独使用或联合使用。当气浮型固液分离装置41和沉淀型固液分离装置42同时设置时，气浮型固液分离装置41和沉淀型固液分离装置42分隔设置，且均与深度处理系统30连通，经充分氧化降解的污水，进入固液分离系统40高效分离，出水上清液达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(gb16171-2012)表3直排标准，色度脱除显著，实现超低排放，或入膜系统，实现高产水率的中水回用。

在本实施例中，装置整体组合系统包括机壳机架、电气操作装置51和管道连接装置52，机壳机架起到整体支撑的作用，电磁及控制系统10、电磁氧化系统20、深度处理系统30和固液分离系统40均固定安装在机壳机架上。电气操作装置51用于控制其他各系统，电磁及控制系统10、电磁氧化系统20、深度处理系统30和固液分离系统40均与电气操作装置51电连接，电气操作装置51能够控制电磁及控制系统10、电磁氧化系统20、深度处理系统30和固液分离系统40的状态参数，实现参数调整、启动步序及安全监控，特别是根据废水水质变化，调整阶段、点位所需电磁输入能量、复合药剂投加比例的参数等，实现plc+触摸屏全自动控制或手动控制，并通过系统中远程通讯接口，实时上传在线监控信号，并且对周边环境不会造成电磁辐射场，对近空航空器无电磁干扰影响。管道连接装置52用于将各系统之间连通起来，电磁氧化系统20、深度处理系统30和固液分离系统40之间通过管道连接装置52连通。

本实施例还提供了一种工业废水深度氧化处理方法，采用上述的工业废水深度氧化处理系统，工业废水深度氧化处理方法包括：废水在工业废水深度氧化处理系统的电磁氧化系统20中，在高频电磁能和复合药剂的作用下，对废水进行多级、连续、强烈的振荡辐射作用，使得废水中长链、稳定、难以氧化的有机物化学键扭曲、变弱，降低其稳定性，提高其易氧化性，并进行初步氧化反应；初步氧化反应后的废水进入工业废水深度氧化处理系统的深度处理系统30中，在附着有催化介质的搅拌装置32的搅拌下，催化介质与废水不断接触，在催化氧化作用下，使废水进行深度氧化反应，废水中经电磁氧化系统20中进行初步氧化后失稳的有机物，充分氧化生成水和二氧化碳；经过深度处理的废水进入工业废水深度氧化处理系统的固液分离系统40中，并分离后得到上清液出水。上述工艺方法配合系统装备实现对工业废水的有效处理，经处理后的废水可达到cod40mg\l以下，色度脱除显著，实现超低排放，经膜处理后可高效回用，满足工业废水的处理、排放需求。

本实施例对废水中的有机物作用机理如下：

电磁及控制系统10和电磁氧化系统20应用电磁场、电磁力、特定介质及药剂，在化学工程装备中相互协同配合，发生电磁热效应、非热效应、热电效应等电化学反应，使污染物化学键被击破、扭曲或减弱，从而降低氧化反应的活化能，使有机物失稳易于氧化，为后阶段深度处理系统30创造条件。

深度处理系统30采用可调转速的异型可更换框式的搅拌装置32，且将适用的固态催化介质负载于搅拌装置32表面，通过旋转搅拌与复合药剂充分接触，完成催化氧化作用。在催化介质的催化作用下进行深度氧化反应，使本不能降解的有机物能够充分降解。

催化介质的作用原理：

深度处理系统30采用的催化介质是由一种或多种过渡金属元素及其化合物组成，作用于复合药剂。在反应体系中，催化介质的存在加速了反应物间电子得失、转移，畅通了物质循环路径，使得系统中氧化还原反应突破瓶颈和拐点，反应能够充分完成，极大的提高了复合药剂的氧化效率，短时间内使有机物充分降解。

需要说明的是，上述实施例中的多个指的是至少两个。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、解决了现有技术中的工业废水深度处理工艺无法满足排放要求的问题；

2、系统操控简化、安全稳定、维护方便、维修率低、耐腐易洁；

3、无噪音污染、能耗药耗低、处理水量大；

4、系统全部为机电设备，可实现速开速停，操作简便，占地面积小，投资成本低；

5、应用电磁能扭曲失稳长链、难降解、复杂的有机物的化学键，使其易于被氧化的系统装备；

6、经电磁氧化系统、深度处理系统所产生的羟基自由基在短时间内使有机物结构扭曲失稳，并被极大分解氧化生成无害的二氧化碳和水；

7、经处理后的废水可达到cod40mg\l以下，色度脱除显著，实现超低排放，经膜处理后可高效回用。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。