一种难降解废水的处理装置及其废水处理方法
【技术领域】
[0001]一种难降解废水的处理装置及其废水处理方法，属于污水处理技术领域，具体涉及一种采用超声波技术、高级氧化技术的物化方法处理化工废水的装置及使用该装置的处理方法。
【背景技术】
[0002]工业废水例如造纸废水、医药废水等化工废水含有大量的难降解有机污染物，采用常规的生物处理技术难以达到排放标准。通常再采用各种高级氧化技术处理生化出水，使之达到理想的排放标准。其中Fenton试剂能有效氧化去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物，它不仅能够氧化打破共轭体系结构，还可以使有机分子进一步矿化成CO2和水等小分子。但Fenton法处理废水存在反应时间长、试剂用量大、H2O2利用率有待提高、处理后产生渣量大等问题，使其应用受到了限制。但是目前超声波协同氧化技术还处于实验室研究阶段，没有高效的超声波反应器，大多采用成型的探头式超声波仪器进行烧杯试验，超声波作用时间长，大于lOmin，能耗高，无法在工业上应用。
[0003]专利KR100719455提供了一种有辐射的废液中难降解有机化合物的处理方法，采用Fenton试剂在高频超声波和短波长的紫外线作用下处理类似螯合剂的难降解有机化合物，目的是使难降解有机化合物分解并缩短处理时间。该法除了采用Fenton试剂和超声波以外，还使用短波长的紫外光，采用高频超声波，频率为13(T300kHz，水温要加热到4(T50°C，能耗较高。
[0004]专利CN101786756A提供了一种生化难降解有机废水的处理方法，该法主要利用紫外光、电化学、超声波和Fenton氧化处理生化难降解废水，经处理后废水COD去除率可达到90%以上。但是该法采用了多级废水深度氧化处理工艺，处理工艺复杂，能耗较高。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种难降解废水的处理装置及其废水处理方法，利用该装置超声波协同Fenton氧化用于处理难降解废水，处理能耗低，效率高，药剂用量少，处理后可以达到理想的排放标准。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该难降解废水的处理装置，其特征在于:包括依次串联的pH调节池、超声波反应器、催化反应池和沉降池，其中pH调节池开有酸入口，pH调节池和超声波反应器之间串有第一管道混合器，第一管道混合器上有氧化剂和催化剂入口 ；催化反应池和沉降池之间串有第二管道混合器，第二管道混合器上设有碱入口 ；超声波反应器为单频对射管式超声波反应器，超声波反应器的内壁为波纹状。
[0007]所述的单频对射管式超声波反应器整体呈管状，两端各装有一超声波换能器且两超声波换能器连接同一超声波发生器，超声波换能器上均设有伸入超声波反应器内的管形超声波分布器。
[0008]所述的pH调节池装有压缩空气搅拌设备。
[0009]所述的催化反应池装有压缩空气搅拌设备。
[0010]本发明的难降解废水的处理装置内可以实现超声波协同Fenton氧化，能现明显的协同效应，既能大幅提高COD去除率，又能降低药剂用量和能耗，处理后可以达到理想的排放标准。本发明的难降解废水处理方法，超声波处理前先投加Fenton试剂，然后进入超声波反应器进行协同氧化反应。超声波反应器为单频对射管式，内壁设计为波纹状，可以使超声波多次反射聚焦，实现能量的多重叠加，以较小的电功率，瞬间可以产生较大的超声波能量，超声波处理效率明显提高，超声波能耗显著降低，使工业应用成为可能。污水经超声波反应后再进入催化反应池，进一步发挥剩余氧化剂的作用，使更多的有机污染物得到氧化分解。催化反应后加碱回调PH为中性，然后再进行固液分离，上清液可达标排放。
[0011]一种上述难降解废水的处理装置的废水处理方法，其特征在于，具体处理步骤为:
O难降解废水首先进入PH调节池，加入无机酸调节pH值至2.5^5.5，再经第一管道混合器投加氧化剂和催化剂，氧化剂投加浓度为f7mL/L，氧化剂与催化剂的摩尔比为10:1?3:1 ;
2)废水和药剂经第一管道混合器混合后进入单频对射管式超声波反应器，超声波分布器发出的超声波频率为15?35KHz，超声波作用强度为0.Γ1.0W/cm2，废水和药剂经超声波交互作用时间为1S?180S ；
3)超声波反应器出水自流进入催化反应池，利用压缩空气进行曝气搅拌，使剩余氧化剂与废水中有机污染物进一步反应，提高COD的去除效果，催化反应时间为5?60min ；
4)催化反应池出水经第二管道混合器加碱混合后调节至中性进入沉降池，经固液分离后出水达标排放。
[0012]所述的步骤2)中超声波反应器中的超声波分布器发出的超声波频率为2(Γ30KHz，超声波作用时间为20S飞OS。此超声波频率下与有极大分子的固有频率频率更接近，更容易摧毁大分子、难降解物质的稳定结构。
[0013]所述的步骤3)中催化反应池中催化反应时间为15?35min。此催化时间下催化下过较好，效率最高，时间过短催化效果不够充分，时间过长，催化效果没有非常明显提高，浪费时间降低效率。
[0014]所述的步骤4)加碱后废水调节pH至7.(Γ7.5.所述的氧化剂为双氧水。所述的催化剂为Fe3+、Mn2+均相催化剂或铁粉、石墨、铁、锰的氧化矿物非均相催化剂。
[0015]本发明的超声波反应器，超声波自两端单频对射，经波纹状内壁反射，使超声波多次聚焦、反射，极大提高了能量利用率和超声波作用强度，在超声波的空化作用下，废水中大分子、难降解物质的稳定结构被摧毁，使所投加的氧化剂更易将有机污染物氧化分解。超声波与氧化剂的协同作用，大大提高了氧化反应效率，缩短了反应时间。超声波可以加速化学反应，提高化学反应效率，特别是超声波与其它降解技术联合使用，不仅可以发挥超声波本身的降解能力，而且超声波的机械效应可以强化其它降解技术的降解效果，超声波协同Fenton氧化处理难降解废水，可以加速化学氧化进程，提高化学氧化效率，缩短反应时间和药剂投加量。
[0016]与现有技术相比，本发明的所具有的有益效果是:本发明采用独特设计的超声波反应器，与Fenton试剂协同作用，可连续处理难降解废水，与单独Fenton氧化处理相比，COD去除率由50%提高到80%以上，总反应时间减少80%以上，药剂用量减少50%以上，反应产生的渣量减少50%以上。超声波反应时间短，能耗低，与现有技术相比，超声波能耗大大降低，本发明处理Im3废水，超声波能耗仅为IKW.h左右。本发明的废水处理方法，提高了反应效率，减少了药剂用量，超声波能耗低，便于工业实施。
【附图说明】
[0017]图1是一种难降解废水的处理装置的连接示意图。
[0018]其中:1、pH调节池2、第一管道混合器3、超声波反应器4、催化反应池5、沉降池6、耐蚀泵7、超声波发生器8、超声波换能器9、进水管线10、酸入口 11、氧化剂和催化剂入口 12、碱入口 13、出水管线14、第二管道混合器。
【具体实施方式】
[0019]图1是本发明一种难降解废水的处理装置的最佳实施例，下面结合附图1对本发明做进一步说明。
[0020]参照附图1:本发明难降解废水的处理装置，包括依次串联的pH调节池1、超声波反应器3、催化反应池4和沉降池5，pH调节池I连接进水管线9并设有酸入口 10，pH调节池I和超声波反应器3之间串有第一管道混合器2,第一管道混合器2上有氧化剂和催化剂入口 11 ;催化反应池4和沉降池5之间串有第二管道混合器14，第二管道混合器14上有碱入口 12 ;沉降池5上部连出水管线；超声波反应器3为单频对射管式，两端设有超声波换能器8，超声波换能器8上设有伸入超声波反应器3的管式超声波分布器，超声波反应器3的内壁为波纹状。两超声波换能器8连接同一超声波发生器7。pH调节池I和催化反应池4上设有压缩空气入口，可进行压缩空气搅拌。
[0021]第一管道混合器2和第二管道混合器14后的管路上串有耐蚀泵6。
[0022]下面结合具体实施例对本发明一种利用难降解废水的处理装置的处理方法做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。
[0023]实施例1
造纸荧光增白剂废水经生化处理后COD为1161mg/L，采用本发明的方法处理，废水处理量为100L/h，用硫酸调节废水pH为3.1，然后投加氧化剂和Fe3+催化剂，氧化剂H202(浓度30%)投加浓度为1.4mL/L, Fe3+催化剂投加浓度为0.85g/L，氧化剂与Fe3+催化剂摩尔比为4:1。废水经泵打入单频对射管式内壁为波纹状的超声波反应器，超声波频率为20KHz，超声波作用强度为0.13 W/cm2，超声波作用时间为30S，然后进入催化反应池，反应时间为30min,催化反应出水经加碱调