一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置及方法与流程

本发明属于污水治理设备领域，涉及一种基于高级氧化联用的pva生产废水的处理装置及方法。
背景技术：
：目前，主要以电石乙炔法生产聚乙烯醇(pva)，pva生产废水水质水量变化大，cod浓度高，生化性能差，是工业废水中难以处理的一类典型废水。pva生产废水的现有处理方法主要包括生物法和化学法；其中，生物法主要是通过活性污泥法，但是这种方法处理效率低，效果不稳定，出水水质难以达标。近年来，使用fenton氧化技术处理工业废水普遍增多；fenton氧化技术氧化电位高，可以对废水中有机物成分进行结构性破坏，将其彻底分解成co2和h2o。光催化tio2氧化是一种最具潜力的高级氧化技术，只需常温常压，设备简单、操作条件易控制，氧化能力强，无选择性。fenton氧化技术和光催化tio2氧化技术在处理pva废水时存在以下常见的缺点：pva废水碱性高，在进行氧化处理时消耗的酸碱和h2o2量较多，并且利用率低，因此产生费用较高，企业无法承受；在进行tio2光催化氧化时，粉末状和颗粒状tio2在实际生产中难以回收，甚至造成二次污染。综上，亟需一种新的基于高级氧化联用的pva生产废水的处理装置及方法。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种基于高级氧化联用的pva生产废水的处理装置及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明将fenton氧化技术与tio2光催化技术联合处理pva生产废水，具有试剂利用率高，氧化效率高，处理废水效果好的特点。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明的一种基于高级氧化联用的pva生产废水的处理装置，包括：fenton反应器，用于将pva生产废水的原污水进行fenton氧化、沉淀澄清，出水色度和cod浓度达到预设要求时输出处理后的污水；所述fenton反应器包括：第一反应容器和第二反应容器；其中，所述第一反应容器用于将调节ph值的原污水进行氧化处理；所述第二反应容器用于将所述第一反应容器处理后的污水进行沉淀澄清后输出；tio2光催化反应器，用于将所述fenton反应器输出的处理后的污水进行紫外-二氧化钛氧化及臭氧氧化；其中，所述tio2光催化反应器包括：第三反应容器；所述第三反应容器的内部涂有tio2，用于作为二氧化钛膜。本发明的进一步改进在于，所述第一反应容器设置有：第二原污水管道、硫酸亚铁溶液管道、双氧水管道和第一出水管道；其中，第二原污水管道用于向第一反应容器输入调节ph值至预设范围的原污水；硫酸亚铁溶液管道、双氧水管道分别用于向第一反应容器投加反应所需药剂；第一出水管道用于输出第一反应容器处理后的废水；第二原污水管道的进口处设置有第一管道混合器，用于调节原污水的ph值至预设范围；其中，所述第一管道混合器的第一进口、第二进口、第三进口分别连通设置有第一原污水管道、硫酸管道和回流管道；所述回流管道用于向第一管道混合器输入第二反应容器的出水。本发明的进一步改进在于，所述第一反应容器内设置有搅拌器。本发明的进一步改进在于，所述第二反应容器设置有第一进水管道、溢流堰和排泥管；所述第一进水管道用于向第二反应容器内输入调节ph值至预设范围的第一反应容器处理后的污水；所述第一进水管道的进口处设置有第二管道混合器，用于调节第一反应容器处理后的污水的ph值至预设范围；其中，所述第二管道混合器的第一进口、第二进口分别用于输入第一反应容器处理后的污水以及ph值调节用水。本发明的进一步改进在于，所述第二管道混合器的ph值调节用水为pva生产废水原污水。本发明的进一步改进在于，所述第二反应容器的顶部设置有挡板，所述挡板将第一进水管道和溢流堰分隔开。本发明的进一步改进在于，所述第三反应容器设置有第二进水管道和第三出水管道；其中，第二进水管道用于向第三反应容器输入fenton反应器输出的处理后的污水；所述第三反应容器内设置有石英冷阱；所述石英冷阱设置有紫外灯柱、空气管道和臭氧管道；其中，所述空气管道用于向石英冷阱内通入空气；所述臭氧管道用于将石英冷阱产生的臭氧通入第三反应容器内。本发明的进一步改进在于，所述第三反应容器和所述石英冷阱均为圆柱状；所述石英冷阱与所述第三反应容器的中轴线重合。本发明的进一步改进在于，所述第三反应容器的内部涂tio2具体包括：采用溶胶-凝胶法、浸渍-涂覆法在第三反应容器的内壁表面涂覆tio2，形成二氧化钛膜。本发明的一种基于高级氧化联用的pva生产废水的处理方法，基于本发明上述的装置，所述方法包括以下步骤：步骤1，将pva生产废水的原污水进行fenton氧化、沉淀澄清，出水色度和cod浓度达到预设要求时输出处理后的污水；fenton氧化处理前，第一反应容器输入的原污水的ph值为3.0～3.5；fenton氧化处理时，药剂分多次加入；fenton氧化处理后，调节处理后污水的ph值至7.5～8输入第二反应容器；步骤2，将步骤1输出的处理后的污水进行紫外-二氧化钛氧化及臭氧氧化。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：基于pva生产废水的特性和以上两种高级氧化技术的优缺点，本发明将fenton氧化技术与tio2光催化技术联合处理pva生产废水，提出了一种使用试剂少，试剂利用率高，氧化效率高，处理废水效果好且易于工程实施的处理设备。本发明中，在光催化反应器内采用tio2膜，消除了以往使用tio2颗粒进行光催化反应时tio2颗粒难以回收的劣势。具体的，本发明的tio2光催化反应器在反应器内壁设置tio2膜，改变了以往使用二氧化钛颗粒难以回收的现状，具有可回收氧化效率高等优点。本发明中，将tio2光催化反应器设置在fenton反应器之后，能够消除色度对紫外光的消耗。具体的，本发明的tio2光催化氧化阶段设置在fenton氧化之后，检测fenton出水的色度和cod含量后进水，经过fenton氧化沉淀后原污水的色度降低，提高了tio2光催化氧化阶段紫外光的利用率。本发明的fenton氧化阶段，单独设置药剂管道；加药方式为多次投加，提高了fenton试剂使用率，提高了氧化效果。本发明的fenton氧化第二个反应器中设置挡板，底部沉淀区空间随污水的cod浓度进行调节挡板高度变化，另外，挡板左侧进水，右侧进行澄清沉淀。本发明的fenton阶段两个管道调节器不仅具有调节ph作用，还节省酸碱的投加量。第一个管道调节器连接了污水管道、稀硫酸管道和回流管道，回流水ph为7.5-8,中和一部分原污水的碱性；第二个管道混合器内通入原污水代替碱，充分利用了原污水的特点进行调节ph。本发明的管道调节器节省了fenton氧化的成本，解决了fenton氧化由于成本高而难以在工程实施的问题。本发明中，在tio2光催化反应器内增加了臭氧的氧化作用，在石英冷阱内通入空气，在紫外灯的作用下产生臭氧，成本增加少，但整体氧化效果显著提升。本发明工艺处理效果好，设备简单易实施费用低，市场推广性好。基于pva生产废水的特性和以上两种高级氧化技术的优缺点，本发明将fenton氧化技术与tio2光催化技术联合处理pva生产废水，提出了一种使用试剂少，试剂利用率高，氧化效率高，处理废水效果好且易于工程实施的处理工艺方法。本发明方法中，在fenton氧化后利用原污水进行ph的“自调节”，即向反应后的水中通入原污水，进行ph值的调节，并且采用分次投加fenton试剂的方式，可提高·oh的利用率；其中，利用废水的高碱性的特点，在fenton反应完毕后，用原污水充当碱溶液终止反应，节省了碱的投加量。本发明在tio2光催化反应器内的石英冷阱中通入空气，在紫外光的催化作用下，产生臭氧以通入反应容器内进行臭氧氧化作用。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例中，fenton反应器的结构示意图；图2是本发明实施例中，tio2光催化反应器的结构示意图；图1和图2中，1、第一原污水管道；2、第一管道混合器；3、硫酸管道；4、第二原污水管道；5、硫酸亚铁溶液管道；6、双氧水管道；7、第一阀门；8、第二管道混合器；9、挡板；10、溢流堰；11、第二出水管道；12、第一反应容器；13、搅拌器；14、第一出水管道；15、第二反应容器；16、排泥管；17、回流管道；21、二氧化钛膜；22、第二进水管道；23、第二阀门；24、第三反应容器；25、石英冷阱；26、空气管道；27、第一臭氧管道；28、紫外灯柱；29、第二臭氧管道；30、第三臭氧管道；31、第三出水管道；32、真空泵。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明实施例的一种基于高级氧化联用的pva生产废水的处理装置，包括：fenton反应器，用于将pva生产废水的原污水进行fenton氧化、沉淀澄清，出水色度和cod浓度达到预设要求时输出处理后的污水；所述fenton反应器包括：第一反应容器12和第二反应容器15；其中，所述第一反应容器12用于将调节ph值的原污水进行氧化处理；所述第二反应容器15用于将所述第一反应容器12处理后的污水进行沉淀澄清后输出；tio2光催化反应器，用于将所述fenton反应器输出的处理后的污水进行紫外-二氧化钛氧化及臭氧氧化；其中，所述tio2光催化反应器包括：第三反应容器24；所述第三反应容器24的内部涂有tio2，用于作为二氧化钛膜21。所述第一反应容器12设置有：第二原污水管道4、硫酸亚铁溶液管道5、双氧水管道6和第一出水管道14；其中，第二原污水管道4用于向第一反应容器12输入调节ph值至预设范围的原污水；硫酸亚铁溶液管道5、双氧水管道6分别用于向第一反应容器12投加反应所需药剂；第一出水管道14用于输出第一反应容器12处理后的废水；第二原污水管道4的进口处设置有第一管道混合器2，用于调节原污水的ph值至预设范围；其中，所述第一管道混合器2的第一进口、第二进口、第三进口分别连通设置有第一原污水管道1、硫酸管道3和回流管道17；所述回流管道17用于向第一管道混合器2输入第二反应容器15的出水。第一出水管道14设置有第一阀门7。所述第一反应容器12内设置有搅拌器13。所述第二反应容器15设置有第一进水管道、溢流堰10和排泥管16；所述第一进水管道用于向第二反应容器15内输入调节ph值至预设范围的第一反应容器12处理后的污水；所述第一进水管道的进口处设置有第二管道混合器8，用于调节第一反应容器12处理后的污水的ph值至预设范围；其中，所述第二管道混合器8的第一进口、第二进口分别用于输入第一反应容器12处理后的污水以及ph值调节用水。所述第二管道混合器8的ph值调节用水为pva生产废水原污水。所述第二反应容器15的顶部设置有挡板9，所述挡板9将第一进水管道和溢流堰10分隔开。溢流堰10处设置有第二出水管道11；第二出水管道11连通设置有回流管道17。所述第三反应容器24设置有第二进水管道22和第三出水管道31；其中，第二进水管道22用于向第三反应容器24输入fenton反应器输出的处理后的污水；所述第三反应容器24内设置有石英冷阱25；所述石英冷阱25设置有紫外灯柱28、空气管道26和臭氧管道；其中，所述空气管道26用于向石英冷阱25内通入空气；所述臭氧管道用于将石英冷阱25产生的臭氧通入第三反应容器24内。所述第三反应容器24和所述石英冷阱25均为圆柱状；所述石英冷阱25与所述第三反应容器24的中轴线重合。所述第三反应容器24的内部涂tio2具体包括：采用溶胶-凝胶法、浸渍-涂覆法在第三反应容器24的内壁表面涂覆tio2，形成二氧化钛膜21。第二进水管道22设置有第二阀门23。臭氧管道设置有真空泵32；所述臭氧管道包括第一臭氧管道27、第二臭氧管道29、第三臭氧管道30。请参阅图1和图2，本发明实施例的一种基于高级氧化联用的pva生产废水的处理装置，包括：fenton反应器和tio2光催化反应器。如图1所示，fenton反应器包括：第一反应容器12、第二反应容器15、第一管道混合器2、第二管道混合器8、搅拌器13、挡板9，出水堰以及各种管道。如图2所示，tio2光催化反应器包括：第三反应容器24、石英冷阱25、紫外灯柱28、二氧化钛膜21、真空泵以及连接进出水管。第一管道混合器2设置在进水之前，连接第一原污水管道1、第二原污水管道4、硫酸管道3、回流管道17，通过控制每个管道的阀门在混合器内调节进水的ph值。第二管道混合器8进水一部分为fenton反应后水，一部分为原污水，充分利用原污水的高碱性来调节ph至7～8，省去碱的投加。第三反应容器24内壁涂tio2制成二氧化钛膜21，并且同时使用紫外光照射空气产生臭氧进行有机物分解。因此二氧化钛反应器不仅利用uv-tio2催化产生·oh还利用紫外光催化产生o3降解有机物。本发明的fenton氧化第二个反应器中设置挡板9，底部沉淀区空间随污水的cod浓度进行调节挡板9高度变化，另外，挡板9左侧进水，右侧进行澄清沉淀。本发明实施例中，fenton反应器的加药管道为单独设置，根据污水的cod浓度计算需药量溶解后投加。本发明实施例的第一管道混合器2在进水之前设置，具有调节ph和控制进水比例的作用。本发明实施例中，tio2光催化反应器中的石英冷阱25设置在tio2光催化反应器中间位置，石英冷阱25内设紫外灯柱28。本发明实施例中，二氧化钛膜21设置在tio2光催化反应器的内壁一周，在紫外灯催化下发挥作用。空气管道26向石英冷阱25里加入空气，在紫外光的催化下产生臭氧并加以利用。本发明实施例中，tio2膜为按照采用溶胶-凝胶法和浸渍-涂覆法在反应容器内壁表面涂覆了二氧化钛薄膜。本发明的fenton阶段两个管道调节器不仅具有调节ph作用，还节省酸碱的投加量。第一个管道调节器连接了污水管道、稀硫酸管道和回流管道17，回流水ph为7.5-8，中和一部分原污水的碱性；第二个管道混合器内通入原污水代替碱，充分利用了原污水的特点进行调节ph。本发明的管道调节器节省了fenton氧化的成本，解决了fenton氧化由于成本高而难以在工程实施的问题。本发明实施例的一种基于高级氧化联用的pva生产废水的处理方法，包括以下步骤：步骤1，原污水与硫酸在第一管道混合器2内调节ph值3.0～3.5；步骤2，原污水在第一反应容器12内与feso4·7h2o和h2o2混合，启动搅拌器13充分搅拌；其中，药量分为4次投加，每隔15min加药一次；步骤3，出水经过第一出水管进入第二管道混合器8调节ph至7.5～8.0；步骤4，步骤3调节ph后的污水进入第二反应容器15沉淀、澄清、出水；步骤5，第二反应容器15的出水样经过回流管道17至第一管道混合器2；回流水在第一管道混合器2内，进行上述同样处理方式，直至fenton出水色度和cod浓度达到预设要求，进行tio2光催化氧化；步骤7，fenton处理后水样进入tio2光催化反应器，打开紫外灯柱28，反应器中的tio2薄膜在紫外灯的作用下进行氧化反应；步骤8，石英冷阱25中通入空气，充分利用紫外光照射空气产生o3，通入污水中进行氧化分解有机物。本发明实施例的方法中，充分结合该pva生产废水的特性，利用该废水的高碱性的特点，在fenton反应完毕后，用原污水充当碱溶液终止反应，节省了碱的投加量。本发明的fenton氧化阶段，加药方式为多次投加，提高了fenton试剂使用率，提高了氧化效果。本发明的tio2光催化氧化阶段设置在fenton氧化之后，检测fenton出水的色度和cod含量后进水，经过fenton氧化沉淀后原污水的色度降低，提高了tio2光催化氧化阶段紫外光的利用率。本发明的tio2光催化反应器在反应器内壁设置tio2膜，改变了以往使用二氧化钛颗粒难以回收的现状，具有可回收氧化效率高等优点。本发明在tio2光催化反应器内的石英冷阱中通入空气，在紫外光的催化作用下，产生臭氧以通入反应容器内进行臭氧氧化作用。综上所述，本发明实施例公开了一种新型fenton氧化反应与tio2光催化反应联合处理pva生产废水的设备及其工艺方法。所述的fenton处理系统至少包括：反应容器，管道混合器，进水管、出水管、加药管道、搅拌器等；tio2光催化反应器包括反应容器、石英冷阱、紫外灯、二氧化钛膜、空气管道和进水管、出水管、真空泵等。其中，fenton反应器充分利用pva生产废水的高碱性特点，在进水前设计管道混合器来调节ph，从而节约酸碱的投加量；tio2光催化反应器设计在fenton反应器之后，一方面可以进行tio2光催化反应，另一方面可以运用紫外灯产生臭氧氧化水中有机物，增加了紫外光的利用率，提高了氧化效率。本发明的处理设备包括新型的fenton反应器和tio2光催化反应器；其中，新型fenton反应器与以往反应器有所不同的是：设置了第一反应容器和第二反应容器，污水在第一反应容器内加药反应，反应结束后在第二反应容器内沉淀出水。在进入反应容器之前要经过管道混合器，第一管道混合器将回流水与原污水混合后调节ph，第二管道混合器则充分利用pva生产废水的高碱性调节ph值。第二个反应器内设置了挡板，挡板可以调节高度，底部留空间进行沉淀排泥，挡板将上部分为左右两个空间，左边可以进水并且将原污水与反应后水能够充分混合，右侧进行沉淀后澄清出水，挡板将第二反应容器分成两个空间，左侧进水不会影响到右侧澄清出水。出水经过回流管道至第一个管道混合器，一方面进行再次氧化，一方面调节一下进水ph。fenton反应出水在tio2光催化反应器底部进水，经过紫外-二氧化钛氧化与臭氧氧化后，检测出水cod。本发明实施例中，fenton反应器进出水水质指标如表1所示。表1.fenton反应器进出水水质指标：指标phcod(mg/l)tn(mg/l)tp(mg/l)色度(稀释倍数)进水13.56500-700021.183.2060出水7-81000101.55本发明实施例中，pva生产废水经过以下步骤处理：1.原污水与回流水在管道混合器内进行ph缓冲，稀硫酸管道通入管道混合器内硫酸进行调节ph至3.0～3.5；2.调节ph后原污水进入反应容器，启动搅拌器一直搅拌；通过进水量与进水cod计算所需的fenton试剂，硫酸亚铁和双氧水的投加方式为分次投加、溶液投加，通过单独加药管道和投加；3.反应完毕后出水经过第二管道混合器，原污水连接到混合器上，通过原污水与出水的混合将ph调节到7.5～8；4.第二管道混合器出水进入第二反应容器，第二反应容器内设置挡板，防止左侧进水扰动原本澄清后水样，挡板底部设置排泥口，右侧设置出水堰，澄清后水排出；排出水一部分回流至第一管道混合器，有稀释原污水的作用，减少硫酸的投加；5.原污水和回流水样经过fenton氧化后，出水色度和cod降低，tio2光催化反应器效果增强，紫外光利用率增加。本发明实施例中，tio2光催化反应器进出水水质指标如表2所示。表2.tio2光催化反应器进出水水质指标指标phcod(mg/l)tn(mg/l)tp(mg/l)色度(稀释倍数)进水7-81000101.55出水7-89050.51本发明实施例中，tio2光催化反应器处理pva生产废水方法：进水进入环形tio2反应器内后，打开紫外灯光，同时向石英冷阱通入空气，在紫外光的照射下产生臭氧，通过泵站通入反应器内。pva生产废水经过本发明设备处理后可达到一级排放标准，同时节约成本；本发明实施例方法相比于普通处理设备而言，节约fenton试剂的投加量，经过实验计算，每立方污水可节约4kgnaoh，2kgfeso4·7h2o，10lh2o2，按照工业naoh每吨3000元、feso4·7h2o每吨280元，h2o2每吨2800元，计算，每立方污水大约节省15.48元。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。当前第1页12