申請日2015.09.10
公開(公告)日2016.04.27
IPC分類號C02F9/06
摘要
本實用新型公開了一種含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)，包括隔離式多相均衡氣浮裝置、引氣旋流發(fā)生器和雙相循環(huán)催化氧化裝置;雙相循環(huán)催化氧化裝置包括依次連通的pH調(diào)節(jié)槽、電解氧化槽、中和槽、絮凝槽和沉淀槽;隔離式多相均衡氣浮裝置的廢氣輸出口和處理水輸出口分別與上述引氣旋流發(fā)生器和pH調(diào)節(jié)槽連通。本實用新型提供的含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)能提高廢水的可生化性，能降低廢水中惡臭類物質(zhì)的含量，也能削減廢水的毒性，還能降低廢水的COD和消除色度，且還具有有效防止有毒氣體外逸和防止爆炸等危險發(fā)生、安全系數(shù)高、可防止廢氣無組織排放和能對廢氣進行有效處理的優(yōu)點，從而避免造成二次污染，成本低。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，包括隔離式多相均衡氣浮裝置、引氣旋流發(fā)生器和雙相循環(huán)催化氧化裝置;
所述雙相循環(huán)催化氧化裝置包括依次連通的pH調(diào)節(jié)槽、電解氧化槽、中和槽、絮凝槽和沉淀槽;
所述隔離式多相均衡氣浮裝置的廢氣輸出口和處理水輸出口分別與所述引氣旋流發(fā)生器和pH調(diào)節(jié)槽連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙相循環(huán)催化氧化裝置還包括電解反應(yīng)槽，且所述電解反應(yīng)槽設(shè)置在所述電解氧化槽的排出口和輸入口之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述沉淀槽為斜板式沉淀槽、豎流式沉淀槽或輻流式沉淀槽。
說明書
一種含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)
目前，含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水是指含有大量硫化物、硫醇、氨等揮發(fā)性氣體的廢水，COD含量高達2-10萬mg/L,其中特征污染物主要是含苯環(huán)、雜環(huán)類物質(zhì)，具有溶解氧低、毒性大、可生化性極差等特點，其污染問題一直是廢水處理工程中亟待解決的問題。為了徹底解決含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水污染環(huán)境的問題，急需開發(fā)出適合此類廢水的處理高效、低成本、不產(chǎn)生二次污染的工藝技術(shù)。目前對于含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水處理常用的方法是：萃取法、焚燒法、常規(guī)氧化還原法等，這幾種方法對于高濃度廢水普遍存在成本高、不能長周期穩(wěn)定運行、難以滿足進一步生化要求等問題。
萃取法由有機相和水相相互混合，水相中要分離出的物質(zhì)進入有機相后，再靠兩相質(zhì)量密度不同將兩相分開。萃取法廣泛應(yīng)用于冶金和化工行業(yè)中，尤其對高濃度有機物分離具有一定的處理效果，但是對于成分復(fù)雜的廢水，尤其是單種有機物濃度低時，給分離增加難度，需對萃取液進行二次處理，增加了投資及運行成本;同時，廢水中引入萃取劑，易造成二次污染。
焚燒法對于超高濃度廢水(COD>20萬mg/L)的處理有較大優(yōu)勢，適合水量小、濃度極高的廢水處理，但同時焚燒過程中容易產(chǎn)生二次污染。
常規(guī)氧化還原法分為濕式氧化法(WAO)和超臨界濕式氧化法，這類方法主要是高溫、高壓下將廢水中有機物氧化成二氧化碳和水，從而達到污染物降解目的，該類方法處理效率高，范圍廣，但高溫、高壓不僅使得投資運行成本高，而且會帶來安全隱患，尤其在石化行業(yè)里高溫、高壓條件會限制該技術(shù)應(yīng)用推廣。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種能提高廢水的可生化性、能大大降低高濃度工業(yè)廢水中硫化物和硫醇等惡臭類物質(zhì)的含量、能削減工業(yè)廢水的毒性、能降低工業(yè)廢水的COD和消除色度、可有效防止揮發(fā)性有毒氣體外逸和防止空氣進入引發(fā)爆炸等危險發(fā)生、安全系數(shù)高、可以防止廢氣無組織排放、能對廢氣進行有效處理、可避免造成二次污染且成本低的含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)。
本實用新型為解決上述技術(shù)問題，其所采用的技術(shù)方案如下：
一種含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)，包括隔離式多相均衡氣浮裝置、引氣旋流發(fā)生器和雙相循環(huán)催化氧化裝置;
上述雙相循環(huán)催化氧化裝置包括依次連通的pH調(diào)節(jié)槽、電解氧化槽、中和槽、絮凝槽和沉淀槽;
上述隔離式多相均衡氣浮裝置的廢氣輸出口和處理水輸出口分別與上述引氣旋流發(fā)生器和pH調(diào)節(jié)槽連通。
在本實用新型所述含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)中，pH調(diào)節(jié)槽中配有攪拌裝置，使得第一處理水能夠與酸液或堿液充分接觸，加速對第一處理水進行pH調(diào)節(jié)。
上述電解氧化槽用于對第一處理水中的有機物進行催化氧化，且該電解氧化槽為不銹鋼密閉電解氧化槽，這樣的設(shè)計不僅有助于增強電解氧化槽的耐腐蝕性能，有益于延長該電解氧化槽的使用壽命，而且還可以防止揮發(fā)性物質(zhì)逸出，保證催化氧化的效果，并能避免外界環(huán)境對催化氧化造成不利影響。另外，該電解氧化槽內(nèi)設(shè)有電解陽極和電解陰極，該電解陽極為DSA鈦板，電解陰極為不銹鋼板。
上述中和槽用于對上述第二處理水進行加堿液調(diào)節(jié)pH值，并將第二處理水的pH值調(diào)節(jié)為6~9，以便獲得第三處理水，為后續(xù)的雜質(zhì)沉淀工序做好準(zhǔn)備，如若第三處理水的pH值小于6，則第三處理水偏酸性，不利于雜質(zhì)沉淀，如若第三處理水的pH值大于9，則會造成無謂的資源浪費，不利于成本的降低。
上述絮凝槽中設(shè)有攪拌槳，以在絮凝過程中進行攪拌，從而提高第三處理水的傳質(zhì)速率，從而增強反應(yīng)效果;該攪拌槳采用槳葉式攪拌槳、框式攪拌槳或錨式攪拌槳。
上述隔離式多相均衡氣浮裝置還設(shè)有智能加劑模塊、氣浮模塊和氣體安全保護模塊;其中，智能加劑模塊，當(dāng)廢水經(jīng)過靜態(tài)混合器時，通過該智能加劑模塊向靜態(tài)混合器中添加混凝劑，使得廢水與混凝劑在靜態(tài)混合器中充分混合，這樣避免了采用人工添加混凝劑，有助于減弱工作人員的勞動強度;氣浮模塊，會使得加藥后的廢水與多相流溶氣泵產(chǎn)生的溶氣水充分接觸，利用將其中油類及不溶性有機物浮至水面;氣體安全保護模塊，該氣體安全保護模塊采用氮氣作為氣源，可以阻止該隔離式多相均衡氣浮裝置內(nèi)的硫化氫、氨等有毒及揮發(fā)性氣體外逸出，防止二次污染產(chǎn)生，又能防止該隔離式多相均衡氣浮裝置外部的氧氣進入其中，從而避免帶來安全隱患。
作為對本實用新型所述含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)的一種改進，上述雙相循環(huán)催化氧化裝置還包括電解反應(yīng)槽，且該電解反應(yīng)槽設(shè)置在上述電解氧化槽的排出口和輸入口之間。電解反應(yīng)槽的設(shè)置使得從電解氧化槽中流入電解反應(yīng)槽中的尚未充分氧化的混合物料回流到電解氧化槽中進行二次催化氧化，使得第一處理水中的有機物被充分氧化分解，從而保證對工業(yè)廢水的處理效果和出水水質(zhì)。
優(yōu)選地，上述沉淀槽為斜板式沉淀槽、豎流式沉淀槽或輻流式沉淀槽。
利用上述含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)對廢水進行處理的處理工藝，包括如下工藝步驟：
步驟S1：將廢水輸送至隔離式多相均衡氣浮裝置中以將廢水中的油類及非溶性有機物帶至水面，并將帶至水面的油類及非溶性有機物去除且獲得第一處理水和廢氣;
步驟S2：由步驟S1獲得的廢氣經(jīng)引氣旋流發(fā)生器處理后達標(biāo)排放;
步驟S3：將由步驟S1獲得的第一處理水輸送至雙相循環(huán)催化氧化裝置中以對第一處理水中的有機物進行催化氧化并獲得符合要求的排出水。
在上述步驟S1中，廢水首先在靜態(tài)混合器中與混凝劑充分混合后再輸送至上述隔離式多相均衡氣浮裝置中，這樣的設(shè)計可以去除廢水中的油類和懸浮物，降低了后續(xù)催化氧化的運行成本，能夠保證后續(xù)處理工藝的穩(wěn)定運行。
在上述步驟S1中，上述隔離式多相均衡氣浮裝置為專利權(quán)人為南京中衡元環(huán)保設(shè)備有限公司、專利號為ZL201210072393.8的專利文件中所述的專利技術(shù)，利用該隔離式多相均衡氣浮裝置將廢水中的油類及非溶性有機物帶至水面并將油類及非溶性有機物去除，不僅可以有效防止揮發(fā)性有毒氣體外逸和防止空氣進入引發(fā)爆炸等危險發(fā)生，安全系數(shù)高，而且還能保證出水水質(zhì)，有利于降低膜污染。
在上述步驟S2中，上述引氣旋流發(fā)生器為專利權(quán)利人為南京中衡元環(huán)保設(shè)備有限公司、專利號為ZL201320592932.0的專利文件中所述的專利技術(shù)，采用該引氣旋流發(fā)生器對廢氣進行收集、處理，有效防止了廢氣的無組織排放，并對廢氣進行了有效處理，使得其滿足達標(biāo)排放要求。
在上述步驟S3中，上述雙相循環(huán)催化氧化裝置為專利權(quán)利人為南京中衡元環(huán)保設(shè)備有限公司、專利號為ZL201210379268.1的專利文件中所述的專利技術(shù)，在本實用新型所述技術(shù)方案中，利用該雙相循環(huán)催化氧化裝置對第一處理水中的有機物進行催化氧化，該雙相循環(huán)催化氧化裝置能將工業(yè)廢水中的難降解、抑制性物質(zhì)分解為易生化的小分子物質(zhì)，提高了工業(yè)廢水的可生化性，大大降低了高濃度工業(yè)廢水中硫化物和硫醇等惡臭類物質(zhì)的含量，也大幅削減了工業(yè)廢水的毒性，還有助于降低工業(yè)廢水的COD和消除色度，降低了二次污染。
上述雙相循環(huán)催化氧化裝置在進行催化氧化時，利用H2O2作為氧化劑，與電解還原產(chǎn)生的Fe2+作為催化劑，并經(jīng)由特殊的氧化還原反應(yīng)生產(chǎn)羥基自由基(OH)，羥基自由基(OH)是一強氧化劑，故可將有機物氧化分解。其主要反應(yīng)式如下所示：
具體反應(yīng)式如下：
陽極上的反應(yīng)，主要包括水的解離和有機物的氧化：
2H2O→O2+4H++4e-
Fe2+→Fe3++e-
Organics+O2→CO2+H2O
陰極上的反應(yīng)，主要包括水的解離和和三價鐵的還原：
Fe3++e-→Fe2+
2H2O+2e-→H2+2OH-
2O2+6H++6e-→2H2O+H2O2
水溶液相的反應(yīng)，主要包括雙氧水的催化和有機物的分解反應(yīng)：
H2O2+Fe2+→OH+OH-+Fe3+
H2O2+Fe3+→Fe2++H++HO2
RH+OH→H2O+R
Fe2++OH→Fe3++OH-
R+Fe3+→Fe2++Products
R+OH→ROH
R+H2O2→ROH+OH
HO2+Fe3+→O2+Fe2++H+
OH+H2O2→HO2+H2O
而主要反應(yīng)如下式所示，將有機物氧化成二氧化碳和水：
H2O2+Fe2++有機物→CO2+H2O+Fe3+
從上式可看出有機物被氧化成二氧化碳和水的同時，F(xiàn)e2+催化劑也變成了Fe3+，故利用電解還原的方法使Fe3+在陰極再還原為Fe2+催化劑，此即為雙相循環(huán)催化氧化，實現(xiàn)了Fe2+和Fe3+的雙相循環(huán)，有效節(jié)省了FeSO4的用量，提高了催化氧化的效率;由陰極的反應(yīng)式可看出Fe3+還原成Fe2+，與另一種利用犧牲陽極鐵來產(chǎn)生Fe2+催化劑的方法比較，犧牲陽極鐵每產(chǎn)生1摩爾Fe2+需2摩爾電量，而本實用新型所述技術(shù)方案中僅需1摩爾電量，且不斷將Fenton法產(chǎn)生的Fe3+還原成Fe2+重復(fù)再利用，因此可大幅的降低陽極金屬鐵的消耗量及電的消耗量以及最終的污泥產(chǎn)量;再者，H2O2直接添加于雙相循環(huán)催化氧化裝置并與電解產(chǎn)生的Fe2+及廢水中的有機物反應(yīng)，而反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+又可直接于陰極還原成Fe2+并源源不斷的參與反應(yīng)，使得H2O2的氧化效率提高，降低H2O2的加藥量及降低操作成本;此外，在陽極發(fā)生的電極氧化作用亦可將有機物之一部份去除。由此可知，本實用新型所述含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理工藝不僅提升了傳統(tǒng)催化氧化的處理效果，而且進一步降低了催化劑的使用量，減少Fe3+產(chǎn)生的污泥量并大大降低運行費用，也有效地將其中有害的有機物轉(zhuǎn)化為無害的且易于降解的物質(zhì)，提高了廢水的可生化性。
在上述步驟S1中，上述廢水在隔離式多相均衡氣浮裝置中的廢水停留時間t1為10~30min。在該步驟S1中，將廢水停留時間t1限制為10~30min，一方面，能更好地將廢水中的油類及非溶性有機物帶至水面并去除，另一方面，能更好地將廢水中的COD去除率提高到10~40%，還能更好地將廢水中的VOC的去除率提高到80~90%，如若t1小于10min，則不僅會影響去除廢水中的油類及非溶性有機物，而且還影響到廢水中的COD和VOC，如若t1大于30min，則會造成無謂的資源浪費，不利于成本的降低。
在上述步驟S3中，在對第一處理水中的有機物進行催化氧化之前先對第一處理水進行pH值調(diào)節(jié)，并將第一處理水的pH值調(diào)節(jié)為3~5。
將該第一處理水的pH值調(diào)節(jié)為3~5，這樣給雙相循環(huán)催化氧化裝置中進行催化氧化提供了比較有利的條件。
進一步地，在上述步驟S3中，在對第一處理水中的有機物進行催化氧化之后獲得第二處理水，并在第二處理水中添加堿液以調(diào)節(jié)其pH值獲得第三處理水。在第二處理水中添加堿液有助于對第三處理水進行后續(xù)雜質(zhì)的沉淀工作，如若仍保持為酸性環(huán)境，則會在很大程度上影響到后續(xù)雜質(zhì)的絮凝和沉淀。
更進一步地，在上述步驟S3中，在上述第三處理水中添加絮凝劑以將其中的雜質(zhì)沉淀下來并獲得污泥和符合要求的排出水。該絮凝劑為聚合硫酸鋁鐵、硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵或高分子絮凝劑;在絮凝過程中通過攪拌槳對第三處理水進行攪拌以提高傳質(zhì)速率，增強反應(yīng)效果。
在獲得污泥后，本實用新型采用離心脫水機、板框脫水機、疊螺脫水機、陀螺脫水機或帶式脫水機對污泥進行脫水，優(yōu)選疊螺脫水機，疊螺脫水機對于含油類的污泥具有很好的處理效果，且其自動化程度高，穩(wěn)定性好，運行成本低，密閉性好，相比其它脫水機減少了惡臭排放，不會產(chǎn)生二次污染。
更進一步地，在上述步驟S3中，上述第一處理水在雙相循環(huán)催化氧化裝置中的水力停留時間t2為0.5~3h。將步驟S3中第一處理水的水力停留時間t2限制為0.5~3h，能保證雙相循環(huán)催化氧化裝置利用催化氧化對廢水中的有機物進行充分降解，如若水力停留時間t2小于0.5h，則可能導(dǎo)致廢水中的部分有機物沒有降解，嚴(yán)重影響到了對廢水的處理效果，如若水力停留時間t2大于3h，則會造成無謂的資源浪費，不利用成本的降低。
在該步驟S3中，第一處理水在雙相循環(huán)催化氧化裝置中于30oC~50oC、一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時進行催化氧化，這樣的設(shè)計使得催化氧化在常溫、常壓下進行，不僅可避免現(xiàn)有技術(shù)中高溫高壓氧化帶來的安全隱患，而且有利于降低運行成本，另外，還擴大了本實用新型所述含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理工藝的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍。
另外，在該步驟S3中，F(xiàn)e2+與H2O2的摩爾比為1:1~1:5。
在本實用新型所述技術(shù)方案中，凡未作特別說明的，均可通過采用本領(lǐng)域中的常規(guī)手段來實現(xiàn)本技術(shù)方案。
因此，本實用新型的有益效果是提供了一種含毒揮發(fā)性氣體高濃度工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)能提高廢水的可生化性，能大大降低高濃度工業(yè)廢水中硫化物和硫醇等惡臭類物質(zhì)的含量，也能削減工業(yè)廢水的毒性，還能降低工業(yè)廢水的COD和消除色度，且還具有可有效防止揮發(fā)性有毒氣體外逸和防止空氣進入引發(fā)爆炸等危險發(fā)生、安全系數(shù)高、可防止廢氣無組織排放和能對廢氣進行有效處理的優(yōu)點，從而避免造成二次污染，成本也大幅降低。
