一种用于有机废水的微波强场高级氧化反应处理方法与流程

文档序号:25543646发布日期:2021-06-18 20:40
一种用于有机废水的微波强场高级氧化反应处理方法与流程

本发明属于污水处理技术领域,具体地说涉及一种用于有机废水的微波强场高级氧化反应处理方法。



背景技术:

水体污染物种类复杂,其总体上可分为无机离子、重金属离子及有机污染物三大类。在世界各国提出的优先控制污染物名单中,有机污染物成为重点控制对象。影响水环境质量的有机污染物主要来源于生活污水和工业废水,尤其是工业废水,因其具有成分复杂、水质波动大、色度深、有毒物含量高、可生化性差等特点,使其成为处理难度大、处理效率低的一类废水。

高级化学氧化法是分解难降解有机物非常有效的方法,近20年来,各种高级氧化法被发现并迅速在水处理领域中应用,主要包括光催化氧化、声化学氧化、电化学氧化、湿式氧化、超临界水氧化等。高级化学氧化法使有机物分子动能达到化学反应阈值,尤其是湿式氧化通过提高温度的手段来实现,因此,湿式氧化必须在高温(125-320℃)和高压(0.5-20mpa)的苛刻条件下进行,而上述苛刻的使用条件限制了该技术的应用和发展。同时,在工业废水中含有大量高盐、难降解、难生化的有机物,如酚类化合物,这是一类有毒的难生化降解的物质,广泛地用作防腐剂、除草剂、杀虫剂和医药品制备的中间体,由于毒性强且生物难降解,含酚废水在排放前必须经过特殊处理。目前对该类物质的主要处理方法有生化法、焚烧法、化学法,但是需要较长的反应时间,焚烧法容易产生其它有毒物质等。



技术实现要素:

发明人针对含有高盐、难降解、难生化有机物的有机废水,依据有机废水中电解物质的电化学反应特点,用微波建立大多数电解物质的电化学反应电解电压,同时实现难生化、难降解有机物在常温常压条件下的高级化学氧化,以及温和条件下的有机物降解,即将微波谐振腔同化学反应结合在一起,从而取代常规高级氧化要求的苛刻条件。为此,现提出一种用于有机废水的微波强场高级氧化反应处理方法。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种用于有机废水的微波强场高级氧化反应处理方法,包括以下步骤:

步骤s1、配液池上设有废水入口和药剂入口,经废水入口进入配液池的有机废水与经药剂入口进入配液池的化学药剂在配液池内进行混合,并流入微波反应单元;

步骤s2、所述微波反应单元内形成微波强场,在微波强场作用下,有机废水中的有机物被化学药剂氧化分解,有机废水经微波反应单元流入控温池;

步骤s3、当控温池进口处的有机废水温度高于60℃时,控温池处于工作状态,吸收有机物被化学药剂氧化过程放出的热量,将有机废水的温度降至60℃以下,反之,控温池处于非工作状态,同时,有机废水经控温池回流至配液池;

步骤s4、重复步骤s2至步骤s3,直至有机废水达到排放标准。

进一步,所述微波反应单元至少包括一级微波反应器,所述微波反应器设有微波馈入口,且微波馈入口处设有微波馈入窗。

进一步,所述微波馈入窗的外侧设有微波管,所述微波反应器的内部作为微波谐振腔,促使微波馈入窗的内侧与微波反应器的内壁之间形成微波强场。

进一步,所述微波强场的电场>30kv/m。

进一步,所述微波馈入窗采用聚四氟乙烯制成。

进一步,所述微波反应器上设有进口和出口,且进口与出口的尺寸均小于微波馈入口的尺寸,避免微波外泄。

进一步,当微波反应器至少设有两级时,相邻级的微波反应器相互连通。

进一步,所述配液池的顶部设有可开启的顶盖,且废水入口和药剂入口均位于顶盖上。

进一步,所述配液池的底部设有出液口、回液口和排液口,所述出液口与微波反应单元连通,所述回液口与控温池连通。

进一步,所述废水进口倾斜设置,所述药剂入口沿着竖直方向设置,且废水进口与药剂入口的延长线相交。

进一步,所述配液池的内部设有倾斜板,且倾斜板表面正对废水进口与药剂入口的延长线相交处设有波浪凸起,以增强有机废水与化学药剂的混合效果。

进一步,所述倾斜板通过安装座固设于配液池的内壁上,所述安装座上设有容纳倾斜板的安装槽。

进一步,所述安装座与配液池的侧壁之间留有间隙,形成供有机废水流通的流通通道。

进一步,所述配液池的底部设有错位分布的挡流板。

进一步,所述挡流板通过固定座固设于配液池的内壁。

进一步,所述挡流板沿着竖直方向设置,且挡流板设为两层,位于上层的挡流板与固定座连接,位于下层的挡流板通过连接杆与固定座连接。

进一步,位于下层的挡流板与配液池的底面之间留有空间。

进一步,所述配液池的侧壁上设有反冲洗口。

进一步,所述回液口位于配液池的侧壁上且靠近流通通道设置,所述出液口与回液口相对设置,所述排液口位于配液池的底面上。

进一步,所述控温池内部设有冷却管,当控温池进口处的有机废水温度高于60℃时,向冷却管内通入冷却水,保证控温池出口处的有机废水温度低于60℃。

本发明的有益效果是:

通过设置微波反应单元,用微波建立有机废水中大多数电解物质的电化学反应电解电压,同时实现难生化、难降解有机物在常温常压条件下的高级化学氧化,以及温和条件下的有机物降解,将微波谐振腔同化学反应结合在一起,取代常规高级氧化要求的苛刻条件,易于实现及大规模推广。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图;

图2是配液池的结构示意图;

图3是微波反应器的结构示意图;

图4是至少两级微波反应器的装配示意图。

附图中:1-配液池、2-微波反应单元、3-控温池、4-废水入口、5-药剂入口、6-出液口、7-回液口、8-排液口、9-反冲洗口、10-倾斜板、11-安装座、12-波浪凸起、13-挡流板、14-固定座、15-微波馈入窗、16-微波管、17-微波反应器、18-进口、19-出口、20-微波馈入口、21-连接杆。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合本发明的附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,基于本申请中的实施例,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类同实施例,都应当属于本申请保护的范围。此外,以下实施例中提到的方向用词,例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向,因此,使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

实施例一:

如图1所示,一种用于有机废水的微波强场高级氧化反应处理方法,有机废水与化学药剂加入至配液池1并混合,混合后的有机废水经配液池1流入微波反应单元2,在微波强场作用下,有机废水中的有机物被化学药剂氧化分解,同时,反应后的有机废水经控温池3回流至配液池1,循环流通,直至有机废水达到排放标准。其中,配液池1、微波反应单元2和控温池3依次通过管道连通,同时,管道上设有水泵,加快有机废水流通。

如图1和图2所示,所述配液池1的顶部设有可开启的顶盖,优选的,顶盖与配液池的主体设为分体式结构,或者,顶盖的一侧与配液池的主体铰接。所述顶盖上设有废水入口4和药剂入口5,有机废水经废水入口4注入配液池1内,化学药剂经药剂入口5投放至配液池1内,同时,所述配液池1的底部设有出液口6、回液口7和排液口8。具体的,所述出液口6与微波反应单元2连通,所述回液口7与控温池3连通,以形成循环通道,达到排放标准的有机废水通过排液口8排出。

为了实现有机废水与化学药剂混合均匀,所述废水进口4倾斜设置,所述药剂入口5沿着竖直方向设置,且废水进口4与药剂入口5的延长线相交于配液池1内部,也就是说,有机废水与化学药剂被投放至相同位置,便于两者混合。同时,所述配液池1的内部设有倾斜板10,且倾斜板10表面正对废水进口4与药剂入口5的延长线相交处设有波浪凸起12,当有机废水与化学药剂被投放至波浪凸起12处,在波浪凸起12的作用下,有机废水与化学药剂被溅起,以增强有机废水与化学药剂的混合效果。

为了提高倾斜板10的稳定性,所述倾斜板10通过安装座11固设于配液池1的内壁上,相对应的,所述安装座11上设有容纳倾斜板10的安装槽,打开顶盖后,即可安装或拆卸倾斜板10,特别是,当波浪凸起12表面滞留有机废水中的杂物时,便于取出倾斜板10,进行清理。同时,所述安装座11与配液池1的侧壁之间留有间隙,形成供有机废水流通的流通通道,具体的,流通通道位于倾斜板10的斜下方,便于有机废水和化学药剂流通。同时,所述配液池1的底部设有错位分布的挡流板13,所述挡流板13沿着竖直方向设置,且挡流板13通过固定座14固设于配液池1的内壁。具体的,挡流板13设为两层,位于上层的挡流板直接与固定座14连接,位于下层的挡流板通过连接杆21与固定座14连接,而固定座14与配液池1的内壁固连,同时,位于上层的挡流板、位于下层的挡流板均分别与配液池1的内壁连接。位于上层和下层的挡流板错位设置形成供有机废水和化学药剂流通的z型通道,以延长有机废水和化学药剂的混匀时间。

相对应的,所述回液口7位于配液池1的侧壁上且靠近流通通道设置,所述出液口6与回液口7相对设置,即出液口6远离流通通道设置,所述排液口8位于配液池1的底面上,便于排出达到排放标准的有机废水。由于有机废水中不可避免的会存在杂物,因此,杂物可能会滞留在配液池1的底面及挡流板13表面,为了便于清理滞留的杂物,所述配液池1的侧壁上设有反冲洗口9,且反冲洗口9对应位于上层的挡流板设置,反冲洗口9外接水源,利用清水冲刷位于上层的挡流板,清水在自身重力作用下落至位于下层的挡流板、配液池的底面,对位于下层的挡流板、配液池的底面进行冲刷,相对应的,位于下层的挡流板与配液池的底面之间留有空间,便于清水流通及杂物汇集,最终,杂物在清水的冲刷作用下经排液口8排出。

实施例二:

如图1和图3所示,所述微波反应单元2至少包括一级微波反应器17,所述微波反应器17设有微波馈入口20,其内部作为微波谐振腔。所述微波馈入口20处设有微波馈入窗15,优选的,微波馈入窗15采用聚四氟乙烯制成。所述微波馈入窗15的外侧设有微波管16,促使微波馈入窗15的内侧与微波反应器17的内壁之间形成微波强场,即微波谐振腔内形成微波强场。优选的,所述微波强场的电场>30kv/m。所述微波反应器17上设有进口18和出口19,便于有机废水流通,同时,为了避免微波经进口18、出口19外泄,所述进口18与出口19的尺寸均小于微波馈入口20的尺寸。

微波从微波馈入口20馈入后在微波谐振腔内建立微波强场,有机废水从进口18进入微波谐振腔,受到微波强场作用,加速有机废水中有机物与化学药剂之间的化学反应,同时又不影响微波反应器17工作,然后从出口19流出,也就是说,微波强场协助产生和维持有机废水中有机物与化学药剂发生化学反应。有机废水在外力(如水泵)作用下,反复循环流过微波谐振腔,直到有机废水中cod达到要求值,即有机废水达到排放标准。

如图4所示,为了提高工作效率,所述微波反应器17还可以至少设有两级,且相邻级的微波反应器17相互连通,有机废水同化学药剂依次通过微波反应单元2中的微波反应器17,受到微波强场作用,有机物同化学药剂反应,有机物被化学药剂氧化并分解为co2和h2o。

实施例三:

如图1至图4所示,有机废水经废水入口4进入配液池1,化学药剂经药剂入口5进入配液池,在波浪凸起12的作用下,有机废水与化学药剂进行初次混合,然后通过流通通道流入配液池1的底部,在挡流板13的作用下,有机废水与化学药剂进行二次混合,并流入微波反应单元2。

依据有机物氧化反应对物理条件的要求,在温和条件(常温、常压)下,用微波强场建立有机废水中有机物高级氧化反应条件,即微波谐振腔同化学反应结合在一起,同时,在局部区域(如1mm空间)形成大多数电解物质的电化学反应电解电压(~3v),由此实现和维持有机物高级氧化反应。在微波强场作用下,有机废水中的有机物被化学药剂氧化并分解为co2和h2o,反应后的有机废水流入控温池3。当控温池进口处的有机废水温度高于60℃时,控温池3处于工作状态,吸收有机物被化学药剂氧化过程放出的热量,将有机废水的温度降至60℃以下,反之,控温池3处于非工作状态,同时,有机废水经控温池3回流至配液池1。重复上述循环过程,直至有机废水达到排放标准。

具体的,所述控温池3内部设有冷却管,当控温池进口处的有机废水温度高于60℃时,向冷却管内通入冷却水,保证控温池出口处的有机废水温度低于60℃。也就是说,控温池3将有机废水的温度降至60℃以下,避免有机废水的温度过高造成安全事故,提高安全性。优选的,冷却管设置为多组,且冷却管为弯曲型,提高降温效率。

实施例四:

本实施例与实施例一至三相同的部分不再赘述,不同的是:

微波谐振腔是为方腔,其长度为8cm,宽度为7cm,高度为6cm,谐振频率为2450mhz,微波从上部的微波馈入口20馈入,微波馈入口20为圆孔,其直径为5cm,用于安装微波馈入窗15。进口18、出口19的管道直径均为2cm,管道长度大于5cm。

本实施例中,有机废水以二甲基亚砜为主,处理前,有机废水的cod值为12000,一次处理量为20kg,七水硫酸亚铁120g,双氧水(30%)4kg,处理1小时后,二甲基亚砜含量低于1ppm,cod值为500,cod值成倍下降,效果显著。

以上已将本发明做一详细说明,以上所述,仅为本发明之较佳实施例而已,当不能限定本发明实施范围,即凡依本申请范围所作均等变化与修饰,皆应仍属本发明涵盖范围内。

再多了解一些
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