一种多化学机制耦合处理高浓度有机废水的方法与流程

本发明属于高浓度难降解有机废水处理领域，特别涉及一种使用紫外线—超声波—双氧水—臭氧微气泡联合处理渗滤液的方法。

背景技术：

垃圾渗滤液是垃圾存放或消化过程产生的属于一种高浓度有机废水，呈恶臭味的，具有很强污染性的有机废水。由于其含有的污染物具有浓度高、成分复杂、可生化性差等特点，目前尚无十分完善的适合渗滤液的处理工艺。

高级氧化技术是以羟基自由基（·OH）作为氧化剂，使大多数难降解的有机污染物氧化降解为低毒或无毒的有机小分子的一种新型氧化技术，其中以臭氧（O₃）氧化法、双氧水（H₂O₂）氧化法等方法在水处理领域研究最为广泛。近年来，一种在光的作用下，有机物分子吸收光能，被激发到高能态，然后和电子激发态分子进行化学反应的机制被应用到高级氧化方法，陆续出现了紫外线（UV）/O₃，UV/H₂O₂ UV/O₃/H₂O₂等系统。以上系统实现了促进·OH生产，强化了氧化有机物的能力，可以达到完全降解有机物的目的。不过，以上系统仍然面临着能耗高，处理效果差，处理系统不能长时间可靠运行等诸多问题。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种多化学机制耦合处理高浓度难降解有机废水的方法，该方法具有高效搅拌，余热利用，紫外线灯催化氧化还原反应，超声清洗，微气泡增加O₃与有机废水的接触面积及时间等特点。本方法能够实现自动控制，为高浓度有机废水处理提供了一种高效、节能的处理方法。

本发明方法的原理为：

当一定频率的超声波作用于水中，在超声空化作用下，形成瞬间高压高温，并产生大量具有强氧化性的·OH；同时，其清洗作用，增加了紫外线的面积与强度；其与O₃有机组合产生了更多的自由基，增强了O₃的氧化性；

紫外线对臭氧和双氧水的催化作用原理是通过三者的联合做用产生大量的具有强氧化性的·OH，反映方程如下其中hλ 代表紫外线光能：

本发明中的技术方案为一种多化学机制耦合处理高浓度有机废水的方法，利用双氧水，紫外线，臭氧微气泡对高浓度有机废水进行联合催化氧化，其特征在于：高浓度有机废水和H₂O₂通过混合形成混合物，混合物通过臭氧发生器上的盘旋管道，在冷却臭氧发生器的同时对混合物自身进行加热，而后进入反应处理单元进行处理，主要包括：

（1）混合物进入微气泡发生器；从氧气分离机泵出的氧气经过臭氧发生器后形成臭氧，臭氧通入到微气泡发生器中，使臭氧在混合物中形成微气泡，并有一部分臭氧溶解在混合物中；

（2）从微气泡发生器中出来的混合物进入反应器中；反应器中设置有紫外线灯管，用来催化反应器中的氧化还原反应，反应器中设置有超声波清洗器，用来去除粘在紫外线灯管上的污物；

（3）反应器中流出的废气经过设置在反应器下游侧的尾气处理装置处理；

（4）从反应器流出的混合物从该反应处理单元的出口流出。

所述的混合物要流经1个以上的反应处理单元，再流经检测装置后获得处理后的废水。

所述的混合物要流经2-5个反应处理单元；所述的臭氧发生器通过管道分别通向各反应处理单元的微气泡发生器，所述的管道上分别设置有流量控制阀，流量控制阀用来控制流入各反应处理单元中的臭氧的量，当处理后的废水没有达到标准时，会通过控制器自动调节流量控制阀增加通入臭氧的量。在本发明的一种优选的技术方案中，所述的混合物要流经3个反应处理单元。

在所述的尾气处理装置下游装有防止反流的单向阀，其作用是防止气体的反向流动。

在所述反应器的底部装有反作用力搅拌装置，反作用力搅拌装置设置有反作用力搅拌桨；混合物经过反作用力搅拌装置流入反应器中，利用液体的反作用力来推动反作用力搅拌桨旋转进行搅拌，使反应器里面的液体均匀反应。

在臭氧发生器上盘旋有散热管，其作用是利用臭氧发生器产生的热对高浓度有机废水进行加热，同时为臭氧发生器降温。

设置在所述反应器中的紫外线灯管为三根，在每个紫外线灯管上装有一个玻璃保护套，紫外线灯管均匀分布在半径为反应器半径的1/2的同心圆上。

当所述的混合物要流经2个以上的反应处理单元时，反应器中流出的废气经过所述的尾气处理装置部分净化，留下废气中剩余的臭氧并通入下一级反应处理单元中的微气泡发生器，使得臭氧能够充分利用；最后一级反应处理单元中的尾气处理装置作用是对从该反应器中流出的废气进行全部净化，去除废气中包括臭氧在内的对环境有害的物质。

所述的反应器是封闭的，使反应器能够保持一定的压力，增加臭氧的溶解量。

本发明中的多化学机制耦合处理高浓度有机废水的方法是采用一种多化学机制耦合处理高浓度有机废水的系统实施的。

所述系统主要包括：氧气分离器、臭氧发生器和1个以上的反应处理单元；反应处理单元包括：反应器、微气泡发生器、反作用力搅拌装置和尾气处理装置；反应器中设置有紫外线灯管，用来催化反应器中的氧化还原反应；反应器中还设置有超声波清洗器，用来去除粘在紫外线灯管上的污物；反作用力搅拌装置安装于反应器的底部，反作用力搅拌装置的上游侧与微气泡发生器相连，下游侧通入反应器中；所述的氧气分离器与臭氧发生器相连；臭氧发生器与反应处理单元相连；在反应处理单元上游设置有加压泵。在臭氧发生器上盘旋有散热管。所述的反作用力搅拌装置设置有反作用力搅拌桨，利用液体的反作用力来推动反作用力搅拌桨旋转进行搅拌，使反应器里面的液体均匀反应。所述的紫外线灯管为三根，设置在反应器的顶部，每个紫外线灯管上装有玻璃保护套，所述的紫外线灯管均匀分布在半径为反应器半径的1/2的同心圆上。所述的尾气处理装置的上游侧与反应器相连，下游侧通入下一级反应处理单元中的微气泡发生器。在尾气处理装置下游装有防止气体反流的单向阀。所述的反应器是封闭的，使反应器能够保持一定的压力，增加臭氧的溶解量。所述的臭氧发生器通过管道通向反应处理单元的微气泡发生器，所述的管道上设置有流量控制阀；当系统处理后的废水没有达到标准时，会通过控制器自动调节流量控制阀增加通入臭氧的量。

在一种优选的实施方案中，所述的系统由2个以上的反应处理单元通过管道串联而成。更进一步的，所述的系统由3个反应处理单元通过管道串联而成。

本发明具有如下优点和有益效果：

（1）高浓度有机废水双氧水混合物经过盘旋在臭氧发生器上的散热管进行加热，在增加混合物的反应速度的同时，也为臭氧发生器进行进了降温，有效的减少了能源的浪费。

（2）在反应器中装有反作用力搅拌装置，使得反应器中的混合物能够均匀得到紫外线灯的辐射并反应。同时该反作用力搅拌装置采用流入反应器中的液体的反作用推动，不需要额外输入能量，达到节能的目的。

（3）在反应器中装有3根紫外线灯管，并且其安装位置在反应器半径的1/2处，使得紫外光能够得到充分利用。

（4）在反应器中装有超声波清洗器，超声波清洗器定时开启能够防止高浓度有机废水在紫外线灯管上结垢，而影响紫外线的催化。

（5）在反应器的废气出口有废气处理装置，能够对产生的废气进行净化，使O₃得到充分利用。最后一个废气处理装置能够去除多余的O₃和废气，避免污染环境。

（6）反应器是封闭的，能够增加O₃的溶解量而加强反应。

（7）高浓度有机废水要流经多个串联的反应处理单元，再流经检测装置后获得处理后的废水，经过逐级处理可以使废水达到理想的处理效果。

（8）在最后一个反应处理单元的出口有检测装置，能够检测出水口是否合格，当出水口不合格时能够通过减少泵的流量，增加反应时间；同时，根据检测装置检测到的信号控制流量调节阀，调节流入反应器O₃的量，直到出水口的出水达到合格，实现自动控制。

附图说明

图1为本发明一种优选的三个反应处理单元串联的系统示意图。

图2为本发明的反作用力搅拌桨的一种实施方式结构图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的实施方式：

图1为本发明一种优选的三个反应处理单元串联的系统示意图，如图1所示，该系统主要包括氧气分离器4、臭氧发生器5和三个串联的反应处理单元，分别为一级反应处理单元16、二级反应处理单元17和三级反应处理单元18。氧气分离器4与臭氧发生器5相连；臭氧发生器5与一级反应处理单元16相连；在三个反应处理单元的上游设置有加压泵3、27和28。以一级反应处理单元为例，反应处理单元包括反应器11、微气泡发生器7、反作用力搅拌装置8和尾气处理装置12，反作用力搅拌装置8设置有如图2所示结构的反作用力搅拌桨，反应器11中设置有紫外线灯管10和超声波清洗器9。在尾气处理装置12、20和24的下游分别装有防止气体反流的单向阀13、21和23。臭氧发生器5通过管道分别通向各反应处理单元的微气泡发生器7、14和19，在管道上分别设置有流量控制阀6、15和22，用来控制流入各反应处理单元中的臭氧的量。在系统的出口26处设置有检测装置25。

在采用本发明的处理方法工作时，废水箱1中的高浓度有机废水和双氧水罐2中的H₂O₂通过加压泵3进行混合。混合物通过臭氧发生器5上的盘旋管道，冷却臭氧发生器5的同时对其混合物自身进行加热，而后通入一级反应处理单元16中的微气泡发生器7。从氧气分离机4泵出的氧气经过臭氧发生器5后形成O₃，O₃经过流量控制阀6后通入到微气泡发生器7中，使O₃在混合物（高浓度有机废水—H₂O₂）中形成微气泡，并有一部分O₃溶解在混合物中。从微气泡发生器7中出来的混合物通过反作用力搅拌装置8流入反应器11中，利用液体的反作用力来推动反作用力搅拌桨旋转进行搅拌，使反应器11里的液体均匀反应。反应器11在二分之一半径的圆上均匀分布三根紫外线灯管10，催化反应器11中的氧化还原反应。反应器11中装有超声波清洗器9，超声波清洗器9定时开启，去除粘在紫外线灯管10上的污物。反应器11中流出的废气经过尾气处理装置12部分净化，对其中未反应的O₃进行回收利用，留下废气中剩余的臭氧并通入下二级反应处理单元17中的微气泡发生器14，使得臭氧能够充分利用。同理，废水还依次通过二级和三级反应处理单元17和18。最后，处理后的废水经过检测装置25后从出口26流出。当检测装置25检测到处理后的废水没有达到标准时，会通过控制器自动调节流量控制阀6、15和22，增加通入臭氧的量。三级反应处理单元18中的尾气处理装置24对从该反应器中流出的废气进行全部净化，去除废气中包括臭氧在内的有害物质。

下面通过实施例进一步说明本发明的显著效果。

实施例

垃圾渗滤液中的生化需氧量、溶解性有机物和氨氮含量分别为3000～5000mg/L、6000～10000mg/L和500～1000mg/L。废水箱中的垃圾渗滤液和双氧水罐中的双氧水通过加压泵进行混合。混合物通过臭氧发生器上的盘旋管道，冷却臭氧发生器的同时对其自身进行加热，而后依次通过三个串联的反应处理单元进行处理。一级反应处理单元反应结束后，生化需氧量、溶解性有机物和氨氮含量分别为5000～8000 mg/L、5000～6000 mg/L和200～500 mg/L。二级反应处理单元反应结束后，生化需氧量、溶解性有机物和氨氮含量分别为8000～10000 mg/L、4000～5000 mg/L和150～200 mg/L。最后，经过三级反应处理单元处理后的废水经过检测装置后从出口流出，出水中的生化需氧量、溶解性有机物和氨氮含量分别为10000～12000 mg/L、3500～4000 mg/L和100～150 mg/L。垃圾渗滤液在系统中的总停留时间为3-8h。

上面对本发明所提供的一种多化学机制耦合处理垃圾渗滤液方法及系统进行了详细描述，虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。