申請日2015.07.13
公開(公告)日2017.07.28
IPC分類號C02F9/04
摘要
本發(fā)明公開了一種高COD廢水亞臨界類Fenton處理系統(tǒng)，本發(fā)明還公開了利用該系統(tǒng)進(jìn)行高COD廢水處理的方法：污水提升泵抽取污水沉淀池中的污水到混合攪拌罐中與催化劑、氧化劑混合;再經(jīng)增壓泵增壓，混合后的污水通過換熱器和反應(yīng)器作用后經(jīng)背壓閥流入到氣液分離器中，有毒害氣體吸收器對分離出的氣體處理后排入大氣;加入中和試劑將水的pH調(diào)節(jié)至7后，排出系統(tǒng)。本發(fā)明類Fenton處理系統(tǒng)在亞臨界工況下運(yùn)行，極大地提高了處理系統(tǒng)的處理效果和處理效率;在亞臨界工況下會形成水熱環(huán)境，采用穩(wěn)定、無毒、價格低廉的鐵系氧化物為主催化劑，鐵系催化劑經(jīng)歷自生長過程形成適應(yīng)反應(yīng)的高效催化劑，減少了催化劑的用量，大大降低了廢水處理成本。
權(quán)利要求書
1.高COD廢水亞臨界類Fenton處理系統(tǒng)，其特征在于，包括污水沉淀池(1)，污水沉淀池(1)與污水提升泵(2)的一端通過管道A(3)連接，污水提升泵(2)的另一端與混合攪拌罐(4)的進(jìn)料口連接，混合攪拌罐(4)上連接有催化劑氧化劑儲罐(5)，混合攪拌罐(4)的出料口與增壓泵(6)的進(jìn)水口連接，增壓泵(6)的出水口與一級換熱器(7)的冷媒進(jìn)水口連接，一級換熱器(7)的熱媒出水口與二級換熱器(8)的冷媒進(jìn)水口連接，二級換熱器(8)的熱媒出水口與反應(yīng)器(9)的進(jìn)水口連接;反應(yīng)器(9)的出水口與二級換熱器(8)的熱媒進(jìn)水口連接，二級換熱器(8)的冷媒出水口與一級換熱器(7)的熱媒進(jìn)水口連接，一級換熱器(7)的冷媒出水口與冷卻器(10)連接;冷卻器(10)與氣液分離器(11)通過管道B(12)連接，氣液分離器(11)的出氣口連接有毒害氣體吸收器(13);氣液分離器(11)的出水口連接有中和罐(14)，中和罐與出水沉淀池(15)連接，所述污水沉淀池(1)與污水提升泵(2)之間的管道A(3)上依次設(shè)置有安全閥A(16)、過濾器(17)和清洗池(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高COD廢水亞臨界類Fenton處理系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻器(10)與氣液分離器(11)之間的管道B(12)上依次設(shè)置有脈沖阻尼減震器(19)、末端防腐蝕流量計(20)和背壓閥(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高COD廢水亞臨界類Fenton處理系統(tǒng)，其特征在于，所述增壓泵(6)為防腐蝕變頻增壓泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高COD廢水亞臨界類Fenton處理系統(tǒng)，其特征在于，所述一級換熱器(7)為列管式換熱器或螺旋板式換熱器;二級換熱器(8)為列管式換熱器或螺旋板式換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高COD廢水亞臨界類Fenton處理系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器(9)為襯有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)器，配有加熱和散熱裝置;所述毒害氣體吸收器(13)為YKA型圓塊降膜吸收器。
6.高COD廢水亞臨界類Fenton處理方法，其特征在于，采用高COD廢水亞臨界類Fenton處理系統(tǒng)，包括污水沉淀池(1)，污水沉淀池(1)與污水提升泵(2)的一端通過管道A(3)連接，污水提升泵(2)的另一端與混合攪拌罐(4)的進(jìn)料口連接，混合攪拌罐(4)上設(shè)有催化劑氧化劑儲罐(5)，混合攪拌罐(4)的出料口與增壓泵(6)的進(jìn)水口連接，增壓泵(6)的出水口與一級換熱器(7)的冷媒進(jìn)水口連接，一級換熱器(7)的熱媒出水口與二級換熱器(8)的冷媒進(jìn)水口連接，二級換熱器(8)的熱媒出水口與反應(yīng)器(9)的進(jìn)水口連接;反應(yīng)器(9)的出水口與二級換熱器(8)的熱媒進(jìn)水口連接，二級換熱器(8)的冷媒出水口與一級換熱器(7)的熱媒進(jìn)水口連接，一級換熱器(7)的冷媒出水口與冷卻器(10)連接;冷卻器(10)與氣液分離器(11)通過管道B(12)連接，氣液分離器(11)的出氣口設(shè)有毒害氣體吸收器(13);氣液分離器(11)的出水口設(shè)有中和罐(14)，中和罐與出水沉淀池(15)連接;
其中，污水沉淀池(1)與污水提升泵(2)之間的管道A(3)上依次設(shè)置有安全閥A(16)、過濾器(17)和清洗池(18);冷卻器(10)與氣液分離器(11)之間的管道B(12)上依次設(shè)置有脈沖阻尼減震器(19)、末端防腐蝕流量計(20)和背壓閥(21);增壓泵(6)為防腐蝕變頻增壓泵;一級換熱器(7)為列管式換熱器或螺旋板式換熱器;二級換熱器(8)為列管式換熱器或螺旋板式換熱器;反應(yīng)器(9)為襯有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)器，配有加熱和散熱裝置;毒害氣體吸收器(13)為YKA型圓塊降膜吸收器;
基于上述系統(tǒng)的處理方法按以下步驟進(jìn)行：
步驟1：在污水提升泵(2)的作用下將在污水沉淀池(1)沉淀后的工業(yè)污水經(jīng)過濾后注入到混合攪拌罐(4)中與催化劑、氧化劑混合均勻;
步驟2：混合后的污水經(jīng)增壓泵(6)增壓，依次通過一級換熱器(7)和二級換熱器(8)將污水溫度提高到150～200℃后，注入到反應(yīng)器(9)中反應(yīng);
步驟3：反應(yīng)后污水再次通過一級換熱器(7)和二級換熱器(8)，換熱后水溫為30～50℃，然后污水經(jīng)過冷卻器(10)冷卻至室溫;
步驟4：冷卻至室溫的污水經(jīng)背壓閥(21)流入到氣液分離器(11)中，經(jīng)氣液分離器(11)作用后，分離出的水從氣液分離器(11)的出水口流入到中和罐(14)中，向中和罐(14)中加入中和試劑，將水的pH調(diào)節(jié)至7，再經(jīng)過出水沉淀池(15)沉淀后排出系統(tǒng);氣液分離器(11)分離出的氣體通過有毒害氣體吸收器(13)處理后排入大氣;
步驟1中，催化劑為摻雜金屬離子的Fe2O3，或Fe2O3，或摻雜金屬離子的Fe3O4，或Fe3O4，催化劑的用量為每噸廢水用1～10Kg;氧化劑為雙氧水，其用量為每噸廢水用1～100Kg。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高COD廢水亞臨界類Fenton處理方法，其特征在于，步驟2中，反應(yīng)器(9)內(nèi)溫度為200～230℃，壓力為1.5～3Mpa。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高COD廢水亞臨界類Fenton處理方法，其特征在于，步驟4中，中和試劑為石灰或氫氧化鈉。
說明書
高COD廢水亞臨界類Fenton處理系統(tǒng)及處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高COD廢水的亞臨界類Fenton處理系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及采用上述系統(tǒng)進(jìn)行高COD廢水處理的方法。
背景技術(shù)
化工是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，多樣的化工產(chǎn)品為人類生活提供了便利。然而，在一些化工生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量高COD、高毒性、高鹽度的廢水，這些廢水直接排放到自然環(huán)境中會對環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。
常用的廢水處理主要有三種：物理、化學(xué)和生物處理法，然而采用傳統(tǒng)的生物處理工藝對高COD、高毒性、高鹽度的廢水進(jìn)行處理往往達(dá)不到很好的效果，尤其是一些廢水中含有生物抑制劑，抑制微生物的生長進(jìn)而破壞了生物處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行;目前，針對高COD、高毒性、高鹽度的廢水普遍采用的處理方法是在生物處理前加裝預(yù)處理設(shè)施，F(xiàn)enton氧化法是大多數(shù)化工污水治理所采用的預(yù)處理方法，其原理是采用Fe2+催化H2O2生成具有強(qiáng)氧化性能的·OH，再利用生成·OH氧化廢水中的有機(jī)物，降低COD，提高廢水的可生化性。
然而，傳統(tǒng)的Fenton氧化法存在以下幾點不足：1)采用傳統(tǒng)的Fenton氧化法處理廢水往往是要向廢水中加入大量的Fe2+試劑，這極大地提高了處理成本;2)采用傳統(tǒng)的Fenton氧化法完成廢水處理后需要加入大量的沉淀試劑來沉淀Fe2+，這一方面提高了處理成本同時產(chǎn)生的污泥又造成二次污染;3)若廢水中存在具有絡(luò)合性的有機(jī)物，采用傳統(tǒng)的Fenton氧化法處理廢水Fe2+會被廢水中有機(jī)物絡(luò)合，進(jìn)而極大地抑制了其催化性能，同時生成的Fe2+絡(luò)合物又很難去除，對水質(zhì)造成再次污染。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高COD廢水亞臨界類Fenton處理系統(tǒng)，解決了利用生物處理高COD廢水時成本高、效率低的問題。
本發(fā)明的另一目的是采用上述系統(tǒng)進(jìn)行高COD廢水處理的方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，高COD廢水亞臨界類Fenton處理系統(tǒng)，包括污水沉淀池，污水沉淀池與污水提升泵的一端通過管道A連接，污水提升泵的另一端與混合攪拌罐的進(jìn)料口連接，混合攪拌罐上設(shè)有催化劑氧化劑儲罐，混合攪拌罐的出料口與增壓泵的進(jìn)水口連接，增壓泵的出水口與一級換熱器的冷媒進(jìn)水口連接，一級換熱器的熱媒出水口與二級換熱器的冷媒進(jìn)水口連接，二級換熱器的熱媒出水口與反應(yīng)器的進(jìn)水口連接;反應(yīng)器的出水口與二級換熱器的熱媒進(jìn)水口連接，二級換熱器的冷媒出水口與一級換熱器的熱媒進(jìn)水口連接，一級換熱器的冷媒出水口與冷卻器連接;冷卻器與氣液分離器通過管道B連接，氣液分離器的出氣口設(shè)有毒害氣體吸收器;氣液分離器的出水口設(shè)有中和罐，中和罐與出水沉淀池連接。
本發(fā)明的特征還在于，
管道A上依次設(shè)置有安全閥A、過濾器和清洗池。
管道B上依次設(shè)置有脈沖阻尼減震器、末端防腐蝕流量計和背壓閥。
增壓泵為防腐蝕變頻增壓泵。
換熱器為列管式換熱器或螺旋板式換熱器。
反應(yīng)器為襯有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)器，配有加熱和散熱裝置;毒害氣體吸收器為YKA型圓塊降膜吸收器。
本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，高COD廢水亞臨界類Fenton處理方法，采用高COD廢水亞臨界類Fenton處理系統(tǒng)，包括污水沉淀池，污水沉淀池與污水提升泵的一端通過管道A連接，污水提升泵的另一端與混合攪拌罐的進(jìn)料口連接，混合攪拌罐上設(shè)有催化劑氧化劑儲罐，混合攪拌罐的出料口與增壓泵的進(jìn)水口連接，增壓泵的出水口與一級換熱器的冷媒進(jìn)水口連接，一級換熱器的熱媒出水口與二級換熱器的冷媒進(jìn)水口連接，二級換熱器的熱媒出水口與反應(yīng)器的進(jìn)水口連接;反應(yīng)器的出水口與二級換熱器的熱媒進(jìn)水口連接，二級換熱器的冷媒出水口與一級換熱器的熱媒進(jìn)水口連接，一級換熱器的冷媒出水口與冷卻器連接;冷卻器與氣液分離器通過管道B連接，氣液分離器的出氣口設(shè)有毒害氣體吸收器;氣液分離器的出水口設(shè)有中和罐，中和罐與出水沉淀池連接;
其中，污水沉淀池與污水提升泵之間的管道A上依次設(shè)置有安全閥A、過濾器和清洗池;冷卻器與氣液分離器之間的管道B上依次設(shè)置有脈沖阻尼減震器、末端防腐蝕流量計和背壓閥;增壓泵為防腐蝕變頻增壓泵;一級換熱器為列管式換熱器或螺旋板式換熱器;二級換熱器為列管式換熱器或螺旋板式換熱器;反應(yīng)器為襯有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)器，配有加熱和散熱裝置;毒害氣體吸收器為YKA型圓塊降膜吸收器;
基于上述系統(tǒng)的處理方法按以下步驟進(jìn)行：
步驟1：在污水提升泵的作用下將在污水沉淀池沉淀后的工業(yè)污水經(jīng)過濾后注入到混合攪拌罐中與催化劑、氧化劑混合均勻;
步驟2：混合后的污水經(jīng)增壓泵增壓，依次通過一級換熱器和二級換熱器將污水溫度提高到150～200℃后，注入到反應(yīng)器中反應(yīng);
步驟3：反應(yīng)后污水再次通過一級換熱器和二級換熱器，換熱后水溫為30～50℃，然后污水經(jīng)過冷卻器冷卻至室溫;
步驟4：冷卻至室溫的污水經(jīng)背壓閥流入到氣液分離器中，經(jīng)氣液分離器作用后，分離出的水從氣液分離器的水出口流入到中和罐中，向中和罐中加入中和試劑，將水的pH調(diào)節(jié)至7，再經(jīng)過出水沉淀池沉淀后排出系統(tǒng);氣液分離器分離出的氣體通過有毒害氣體吸收裝置處理后排入大氣。
本發(fā)明的特征還在于，
步驟1中，催化劑為摻雜金屬離子的Fe2O3，或Fe2O3，或摻雜金屬離子的Fe3O4，或Fe3O4，催化劑的用量為每噸廢水用1～10Kg;氧化劑為雙氧水，其用量為每噸廢水用1～100Kg。
步驟2中，反應(yīng)器內(nèi)溫度為200～230℃，壓力為1.5～3Mpa。
步驟4中，中和試劑為石灰或氫氧化鈉。
本發(fā)明的有益效果是，
(1)將類Fenton催化氧化處理系統(tǒng)在亞臨界工況下運(yùn)行，極大地提高了Fenton催化氧化處理系統(tǒng)的處理效果和處理效率;
(2)在亞臨界工況下會形成水熱環(huán)境，采用穩(wěn)定、無毒、價格低廉的鐵系氧化物為主催化劑，鐵系催化劑經(jīng)歷自生長過程形成適應(yīng)反應(yīng)的高效催化劑，減少了催化劑的用量，大大降低了廢水處理成本。
