申請日2015.11.20
公開(公告)日2016.02.03
IPC分類號C02F9/14; C02F101/34
摘要
本發(fā)明一方面涉及一種聚甲醛生產(chǎn)污水處理裝置，包括：臭氧發(fā)生系統(tǒng)，臭氧發(fā)生系統(tǒng)包括臭氧排出口;以及第一超重力反應器，第一超重力反應器包括來水口、第一排氣口、第一排液口以及與臭氧排出口連接的第一進氣口。本發(fā)明另一方面涉及一種使用上述裝置的聚甲醛生產(chǎn)污水處理方法。本發(fā)明的目的在于提供將強化氣液傳質(zhì)的技術(shù)及設(shè)備與臭氧氧化相結(jié)合，以提高水對臭氧的吸收水平和效率的聚甲醛生產(chǎn)污水處理裝置及使用該裝置進行聚甲醛生產(chǎn)污水處理的方法。
權(quán)利要求書
1.一種聚甲醛生產(chǎn)污水處理裝置，其特征在于，包括：
臭氧發(fā)生系統(tǒng)(2)，所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)(2)包括臭氧排出口;以及
第一超重力反應器(3)，所述第一超重力反應器(3)包括來水口、第一排氣口、第一排液口以及與所述臭氧排出口連接的第一進氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚甲醛生產(chǎn)污水處理裝置，其特征在于，所述第一超重力反應器(3)的所述來水口連接有來水池(1)，并且所述來水池(1)與所述第一超重力反應器(3)之間串聯(lián)有第一泵和第一液體流量計。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚甲醛生產(chǎn)污水處理裝置，其特征在于，所述臭氧排出口與所述第一進氣口之間還串聯(lián)有臭氧濃度計和氣體流量計。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚甲醛生產(chǎn)污水處理裝置，其特征在于，所述第一排液口下游依次串聯(lián)有緩沖罐(4)、生化池(5)以及沉淀池(6)，所述沉淀池(6)包括沉淀物排出口和排水口，所述第一排氣口連接至外部處理設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚甲醛生產(chǎn)污水處理裝置，其特征在于，還包括：
第二超重力反應器(8)，所述第二超重力反應器(8)包括與所述第一排液口連接的進液口、與所述第一排氣口連接的第二進氣口、與外部處理設(shè)備連接的第二排氣口以及第二排液口，
其中，所述第二排液口下游依次串聯(lián)有緩沖罐(4)、生化池(5)以及沉淀池(6)，所述沉淀池(6)包括沉淀物排出口和排水口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚甲醛生產(chǎn)污水處理裝置，其特征在于，在所述第一排液口與所述進液口之間還串聯(lián)有第一超重力反應器產(chǎn)水罐(7)，所述第一超重力反應器產(chǎn)水罐(7)與所述進液口之間串聯(lián)有第二泵和第二液體流量計。
7.一種使用上述權(quán)利要求中任一項所述裝置的聚甲醛生產(chǎn)污水處理方法，包括：
將聚甲醛污水和所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)(2)所產(chǎn)生的含臭氧的氣體分別輸送至所述第一超重力反應器(3);
在所述第一超重力反應器(3)中形成超重力環(huán)境，使得聚甲醛污水與含臭氧氣體接觸反應;以及
將反應后產(chǎn)生的第一氣體和第一液體分別排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將所述第一氣體經(jīng)外部處理設(shè)備處理后排放。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括：
將所述第一液體輸送至所述緩沖罐(4)對第一液體中的臭氧進行分解;
將分解后的第一液體輸送至所述生化池(5)進行好氧生化;
將生化后的第一液體輸送至所述沉淀池(6)進行沉淀;以及
將沉淀后的第一液體和排泥分別排放。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括：
將反應后的所述第一氣體和所述第一液體分別輸入第二超重力反應器 (8)，
在所述第二超重力反應器(8)中形成超重力環(huán)境，使得所述第一氣體和所述第一液體再次接觸反應;以及
將反應后產(chǎn)生的第二氣體和第二液體分別排出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，將所述第二氣體經(jīng)外部處理設(shè)備處理后排放。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括：
將所述第二液體輸送至所述緩沖罐(4)對第二液體中的臭氧進行分解;
將分解后的第二液體輸送至所述生化池(5)進行好氧生化;
將生化后的第二液體輸送至所述沉淀池(6)進行沉淀;以及
將沉淀后的第二液體和排泥分別排放。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一超重力反應器(3)中的氣液流量比在2-12之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一超重力反應器(3)中被輸入的含臭氧的氣體的臭氧濃度在10-180mg/L之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求9或12所述的方法，其特征在于，在所述生化池(5) 內(nèi)進行好氧生化的停留時間為20-70h。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述超重力環(huán)境的超重力水平在10-1000g的范圍內(nèi)，其中g(shù)為9.8m/s2。
說明書
聚甲醛生產(chǎn)污水處理裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，特別是一種聚甲醛生產(chǎn)污水處理裝置及其方法。
背景技術(shù)
我國水資源短缺、水污染嚴重，水環(huán)境面臨異常嚴峻的形勢，大力開展水污染治理，特別是強化工業(yè)污水治理迫在眉睫。聚甲醛是一種綜合性能優(yōu)異、應用廣泛的工程塑料，市場需求量很大，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)及規(guī)模不斷攀升，其生產(chǎn)污水的處理成為一項重要工作。
聚甲醛以甲醇為初始原料制備，大致分均聚、共聚兩種生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)過程中的甲醛回收排污、聚合排污、凈化以及初期雨水等匯集成為廠區(qū)生產(chǎn)污水。聚甲醛生產(chǎn)污水具有COD(化學需氧量)高、水質(zhì)復雜、處理難度大的特點：該種污水的COD通常在4000mg/L左右，甚至上萬;污水中已知的主要污染物有甲醇、甲醛、甲酸鈉、二氧五環(huán)、二聚及三聚甲醛等，還含有大量的聚合副產(chǎn)物;污水COD高、成分復雜、主要污染物可生化性差甚至有生物毒性，這樣的水質(zhì)特點決定了它的處理難度。隨著國家整治工業(yè)污水力度的加大，現(xiàn)有聚甲醛生產(chǎn)企業(yè)面臨嚴峻的污水達標排放壓力。針對性地提出該種污水處理技術(shù)，特別是深度處理技術(shù)，十分必要。
現(xiàn)有的聚甲醛生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)多基于生化過程，利用厭氧生化使得復雜有機物水解酸化、開環(huán)斷鏈，利用好氧生化使有機物進一步降解，厭氧好氧多級搭配，以期達到去除COD的目的。然而，實際的生化處理常達不到令人滿意的效果，特別是在多級生化的末段，效果已不理想，使得最終出水不能達標。本發(fā)明針對聚甲醛生產(chǎn)污水處理的這一現(xiàn)象，提供其COD 深度去除技術(shù)，為其達標排放提供保障。
聚甲醛生產(chǎn)污水基于多級生化系統(tǒng)進行處理，多級生化末段的COD去除效果不理想，影響達標排放。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因在于：經(jīng)前端多級生化后，水中殘余的COD以生物難降解的二聚甲醛、三聚甲醛、二氧五環(huán)等為主，BOD5(五日生化需氧量)很低，可生化性差。因此，有效提高可生化性成為解決聚甲醛生產(chǎn)污水深度處理問題的關(guān)鍵�；瘜W法、物化法是提高廢水可生化性的有效手段，更適用于針對已經(jīng)多級生化處理的污水。
臭氧氧化是發(fā)展較早的一種化學法水處理技術(shù)，基于臭氧(O3)的強氧化性，用于殺菌消毒、降解或去除污染物、除臭和脫色，特別是在復雜難降解有機物的開環(huán)斷鏈、提高可生化性方面效果突出。然而，盡管臭氧氧化水處理技術(shù)發(fā)展多年，但其在實際的工業(yè)水系統(tǒng)中較少得到應用或應用效果欠佳。主要問題及原因在于：
(1)目前，臭氧制取的主流技術(shù)是以空氣或純氧為原料，采用電暈放電方法，該過程能耗高、產(chǎn)率較低，決定了該技術(shù)的資源成本和質(zhì)量。
(2)臭氧在水中溶解度較低，傳統(tǒng)接觸設(shè)備或方式(鼓泡曝氣)的傳質(zhì)效果不理想，造成氣液接觸的吸收效率低，限制了參與反應的臭氧濃度，進而限制了污染物處理效果，較低的利用率和處理效率使得臭氧用量大幅增加，進而加劇了該技術(shù)的成本劣勢。
(3)傳統(tǒng)臭氧處理過程效率低、所需處理時間長，臭氧接觸設(shè)施占地面積自然龐大，因而不宜應用于已建設(shè)得比較緊湊或場地較小的聚甲醛污水處理場。
超重力技術(shù)(Higee)是一種不斷發(fā)展的過程強化技術(shù)，通過使用特定設(shè)備(旋轉(zhuǎn)填充床，RotatingPackedBed，RPB，即超重力反應器)使物料處在高于地球重力的離心加速度場中，以強化氣液傳質(zhì)或液液混合過程。 RPB營造的超重力場中，流體高度分散、界面快速更新、微元激烈碰撞，決定傳質(zhì)效果、效率的分子擴散作用和相間傳質(zhì)作用都被顯著強化，傳質(zhì)混合效率因而很高。與傳統(tǒng)設(shè)備(如填料塔、篩板塔、攪拌釜、曝氣池等) 相比，RPB的傳質(zhì)效率、分子混合效率均高出1～3個數(shù)量級，已被廣泛應用于納米材料制備、污染氣體處理、多相復雜反應過程強化等領(lǐng)域。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種將強化氣液傳質(zhì)的技術(shù)及設(shè)備與臭氧氧化相結(jié)合，以提高水對臭氧的吸收水平和效率的聚甲醛生產(chǎn)污水處理裝置及使用該裝置進行聚甲醛生產(chǎn)污水處理的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面涉及一種聚甲醛生產(chǎn)污水處理裝置，包括：臭氧發(fā)生系統(tǒng)，臭氧發(fā)生系統(tǒng)包括臭氧排出口;以及第一超重力反應器，第一超重力反應器包括來水口、第一排氣口、第一排液口以及與臭氧排出口連接的第一進氣口。
根據(jù)本發(fā)明，第一超重力反應器的來水口連接有來水池，并且來水池與第一超重力反應器之間串聯(lián)有第一泵和第一液體流量計。
根據(jù)本發(fā)明，臭氧排出口與第一進氣口之間還串聯(lián)有臭氧濃度計和氣體流量計。
根據(jù)本發(fā)明，第一排液口下游依次串聯(lián)有緩沖罐、生化池以及沉淀池，沉淀池包括沉淀物排出口和排水口，第一排氣口連接至外部處理設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，該裝置還包括：第二超重力反應器，第二超重力反應器包括與第一排液口連接的進液口、與第一排氣口連接的第二進氣口、與外部處理設(shè)備連接的第二排氣口以及第二排液口，其中，第二排液口下游依次串聯(lián)有緩沖罐、生化池以及沉淀池，沉淀池包括沉淀物排出口和排水口。
根據(jù)本發(fā)明，在第一排液口與進液口之間還串聯(lián)有第一超重力反應器產(chǎn)水罐，第一超重力反應器產(chǎn)水罐與進液口之間串聯(lián)有第二泵和第二液體流量計。
本發(fā)明另一方面涉及一種使用上述裝置的聚甲醛生產(chǎn)污水處理方法，包括：將聚甲醛污水和臭氧發(fā)生系統(tǒng)所產(chǎn)生的含臭氧的氣體分別輸送至第一超重力反應器;在第一超重力反應器中形成超重力環(huán)境，使得聚甲醛污水與含臭氧氣體接觸反應;以及將反應后產(chǎn)生的第一氣體和第一液體分別排出。
根據(jù)本發(fā)明，將第一氣體經(jīng)外部處理設(shè)備處理后排放。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還可以包括：將第一液體輸送至緩沖罐對第一液體中的臭氧進行分解;將分解后的第一液體輸送至生化池進行好氧生化;將生化后的第一液體輸送至沉淀池進行沉淀;以及將沉淀后的第一液體和排泥分別排放。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還可以包括：將反應后的第一氣體和第一液體分別輸入第二超重力反應器，在第二超重力反應器中形成超重力環(huán)境，使得第一氣體和所示第一液體再次接觸反應;以及將反應后產(chǎn)生的第二氣體和第二液體分別排出。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還可以包括，將第二氣體經(jīng)外部處理設(shè)備處理后排放。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還可以包括，將第二液體輸送至緩沖罐對第二液體中的臭氧進行分解;將分解后的第二液體輸送至生化池進行好氧生化;將生化后的第二液體輸送至沉淀池進行沉淀;以及將沉淀后的第二液體和排泥分別排放。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還可以包括，第一超重力反應器中的氣液流量比在2-12之間。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還可以包括，第一超重力反應器中被輸入的含臭氧的氣體的臭氧濃度在10-180mg/L之間。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還可以包括，在生化池內(nèi)進行好氧生化的停留時間為20-70h。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還可以包括，超重力環(huán)境的超重力水平在10-1000g 的范圍內(nèi)，其中g(shù)為9.8m/s2。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于：
1)本發(fā)明將強化氣液傳質(zhì)的技術(shù)(即超重力技術(shù))及設(shè)備與臭氧氧化結(jié)合起來，超重力反應器作為污水與臭氧的接觸設(shè)備，在超重力反應器中形成超重力環(huán)境，反應器內(nèi)水為離散相，氣為連續(xù)相，聚甲醛污水與含臭氧氣體在此間快速接觸反應，以提高水對臭氧的吸收水平和效率，進而達到污染物降解效果好、效率高、臭氧用量少(節(jié)約成本)、設(shè)施占地少的目的，使得所提出的聚甲醛生產(chǎn)污水深度處理方法高效、實用，并解決傳統(tǒng)臭氧氧化工藝存在的臭氧與水接觸問題，并且將超重力臭氧氧化工藝作為提高聚甲醛生產(chǎn)污水可生化性方法，結(jié)合生化過程的使用，解決傳統(tǒng)多級生化法處理聚甲醛生產(chǎn)污水所存在的問題，實現(xiàn)排水達標(產(chǎn)水COD在 120mg/L以下，甚至90mg/L以下)，實現(xiàn)高效率的處理(臭氧與水接觸反應時間控制在2秒以內(nèi)，而傳統(tǒng)臭氧曝氣接觸法達到同樣效果需20分鐘以上)，這樣的高效率使得臭氧用量大幅縮減、顯著節(jié)約了成本，也使得裝置體積大幅縮減、顯著減少了占地。
2)在本發(fā)明的可選擇實施例中，在污染物含量較高時，還可以增加第二超重力反應器，將第一超重力反應器中反應后的第一液體和第一氣體輸送至第二超重力反應器，相當于兩級處理，第二級處理無需新增臭氧、氧化劑投加，再次提高臭氧的使用效率，降低處理成本，并使得污染物的降解更加完全，提高了處理效率。
3)本發(fā)明采用超重力反應器作為污水與臭氧的接觸設(shè)備，其較傳統(tǒng)的接觸設(shè)備而言，過程簡單、操作連續(xù)、體積較小，適用于用于比較緊湊或場地較小的聚甲醛污水處理場。
4)本發(fā)明的裝置中設(shè)置有氣體及液體流量計，可以精確控制氣液比、臭氧濃度等參數(shù)。超重力反應器內(nèi)的超重力水平以及生化部分的處理時間也都可以精確控制。
