CN116239256A - 一种难降解有机废水处理装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种难降解有机废水处理装置及应用，属于废水处理技术领域；一种难降解有机废水处理装置，包括有预处理单元、微纳米曝气铁碳微电解一体化装置和芬顿氧化池；预处理单元由混凝剂投加池、助凝剂投加池、气浮池和调节池组成；微纳米曝气铁碳微电解一体化装置由铁碳微电解反应罐、微纳米气泡发生装置、磁分离除泥装置组成；本发明同时公开了所述装置在处理难降解有机废水领域的应用及效果。本发明可以防止铁碳填料板结，减少泥渣产生的同时其耦合的磁分离除泥装置中磁场对铁碳填料具有磁化作用，提高铁碳微电解处理能力，经处理后废水COD大幅降低，可生化性大幅提高。

Description

一种难降解有机废水处理装置及应用

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体为一种难降解有机废水处理装置及应用。

背景技术

难降解有机废水中一般为含有多环芳烃类化合物、杂环类化合物、氯化芳香族化合物、有机氰化物等。难降解有机废水在环境中长期残留，同时具有“三致”作用或毒性，给人体健康和生态环境造成巨大的威胁。

难降解有机废水一般可生化性较差，采用生物法处理通常需要前处理后才能开展，处理过程复杂且会提高处理成本。而物化处理方法通常难以直接达到排放要求，其中高级氧化法如芬顿法等虽然可以快速降解污染物，且产物大多无害，但也存在处理成本高的问题。铁碳微电解技术属于低成本的处理技术，但也受到铁碳填料板结及产生大量泥渣等问题的困扰。

现有技术中，公开号CN102849893A的发明专利公开了一种高浓度难降解有机废水的处理方法，该方法主要采用混凝气浮、铁碳微电解、紫外Fenton氧化、A²/O生化相结合的方法处理高浓度难降解有机废水。该方法的优点是微电解-紫外芬顿有效降低H₂O₂消耗量并提高B/C，产水水质稳定，但该方法工艺复杂，采用紫外会提高成本，且生物处理条件苛刻。公开号CN108059215A的发明专利公开了一种铁碳微电解处理含油废水的实验装置，优点是结构简单、装置易于拆卸，但处理对象局限，处理废水COD浓度较低且处理不充分，未解决铁碳填料板结的问题。公开号CN113651399A的发明专利公开了一种铁碳微电解协同臭氧微纳米气泡氧化处理高浓度苯胺残液废水的方法，优点是能去除大量难降解有机物，提高可生化性，减少药剂投加，提高处理效率，但臭氧成本较高，且处理不完全，未考虑产生泥渣的问题。

为解决上述问题，本发明提出一种难降解有机废水处理装置及应用。

发明内容

1、本发明要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种难降解有机废水处理装置及应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种难降解有机废水处理装置，包括有预处理单元、微纳米曝气铁碳微电解一体化装置和芬顿氧化池；

所述预处理单元由混凝剂投加池、助凝剂投加池、气浮池和调节池组成，所述混凝剂投加池、助凝剂投加池、气浮池和调节池顺序并列设置且连续进出水；所述混凝剂投加池上端设置有第一进水口，所述混凝剂投加池和助凝剂投加池底部相通且其内部均安装有第一加药搅拌装置；

所述助凝剂投加池靠近气浮池一侧顶端设置有第一溢流口；

所述气浮池与调节池相靠近一侧底部通过穿孔集水管相连通；

所述预处理单元与微纳米曝气铁碳微电解一体化装置之间设置有提升泵，所述调节池与微纳米曝气铁碳微电解一体化装置通过提升泵实现连通；所述微纳米曝气铁碳微电解一体化装置由铁碳微电解反应罐、微纳米气泡发生装置、磁分离除泥装置组成；

所述微纳米曝气铁碳微电解一体化装置侧壁上固设有第一出水口，所述芬顿氧化池的顶端固设有第二进水口，所述第一出水口与第二进水口之间通过连通管实现连通；

所述芬顿氧化池内部安装有第二加药搅拌装置，所述芬顿氧化池底部一侧固设有第二出水口。

优选地，所述第一加药搅拌装置包括有第一自动加药装置和第一搅拌混合装置，所述混凝剂投加池和助凝剂投加池的顶端设置有池顶平台，所述第一自动加药装置固定安装在池顶平台的上表面，所述第一搅拌混合装置包括有第一伺服电机和第一搅拌扇叶，所述第一伺服电机固定安装在池顶平台的下表面上，所述第一搅拌扇叶与第一伺服电机输出端固定连接且其底部伸至混凝剂投加池和助凝剂投加池中。

优选地，所述气浮池底部靠近助凝剂投加池一侧设置有微纳米曝气口，所述微纳米曝气口一侧固定安装有挡板；所述穿孔集水管上方固定安装有刮泥装置。

优选地，所述调节池内部固定安装有第一pH在线监测调节装置。

优选地，所述铁碳微电解反应罐包括有罐体，所述罐体内部中间位置处设置有铁碳填料层，所述铁碳填料层底部固定安装有布水板，所述铁碳填料层中心位置设置有填料层隔板，所述有填料层隔板内部固定安装有第二pH在线监测调节装置。

优选地，所述微纳米气泡发生装置设置于铁碳微电解反应罐下端，所述微纳米气泡发生装置包括有发生腔、微纳米曝气进水口和微纳米曝气进气口，所述发生腔内部固定安装有气液混合泵，所述微纳米曝气进水口和微纳米曝气进气口分别设置于发生腔的顶端和侧壁上且通过连通管与气液混合泵相连通，所述气液混合泵与微纳米曝气进气口之间的连通管上还固定安装有转子流量计；所述气液混合泵上还连接有溶气罐，所述溶气罐远离气液混合泵一端固定连接有微纳米曝气盘，所述微纳米曝气盘固设于发生腔的顶面上。

优选地，所述磁分离除泥装置设置于铁碳微电解反应罐上端，所述磁分离除泥装置包括有轴体，所述轴体固定安装在罐体的顶端，所述轴体上固定安装有磁铁和刮泥结构。

优选地，所述第二加药搅拌装置包括有第二自动加药装置和第二搅拌混合装置，所述芬顿氧化池的顶端设置有池顶平台，所述第二自动加药装置固定安装在池顶平台的上表面，所述第二搅拌混合装置包括有第二伺服电机和第二搅拌扇叶，所述第二伺服电机固定安装在芬顿氧化池的底面上，所述第二搅拌扇叶与第二伺服电机输出端固定连接且其顶部伸至芬顿氧化池中。

优选地，所述芬顿氧化池的内部固定安装有第三pH在线监测调节装置。

一种难降解有机废水处理装置在难降解有机废水中污染物处理领域的应用。

3、有益效果

(1)本发明提出的一种难降解有机废水处理装置包括有预处理单元、微纳米曝气铁碳微电解一体化装置和芬顿氧化池，基于该装置，将其具体应用于难降解有机废水中污染物的处理，实现了“混凝气浮-铁碳微电解-芬顿”物化组合工艺，其中混凝气浮阶段能预先去除大部分悬浮物；

(2)本发明的微纳米曝气铁碳微电解一体化装置在处理有机废水时发生铁碳微电解反应，在反应过程中产生的Fe²⁺和[H]都具有高化学反应活性，能与水中众多有机组分发生还原反应，破坏其分子结构。本装置通过将微纳米气泡与铁碳微电解联用使得铁碳填料板结问题得以解决，而装置将反应pH控制在最适范围，提高反应效率，同时产生更多的Fe²⁺，磁分离除泥装置使得反应泥渣大量减少，同时所产生的磁场能够对铁碳填料进行磁化提高其反应效能。

(3)本发明的芬顿氧化池在处理有机废水时发生芬顿氧化反应，芬顿氧化反应阶段通过所设置的第二自动加药装置实现流加双氧水溶液，提高了双氧水的利用率，从而可以使得反应更加充分，有助于降低处理成本。

综上所述，本发明采用“混凝气浮-铁碳微电解-芬顿”物化组合工艺，有效去除难降解有机污染物，提高废水可生化性，操作简便，处理成本低廉，反应高效。

附图说明

图1为本发明提出的一种难降解有机废水处理装置的结构及其应用的工艺流程图。

图中标号说明：

1、第一进水口；

2、预处理单元；21、混凝剂投加池；211、第一自动加药装置；212、第一搅拌混合装置；22、助凝剂投加池；23、气浮池；231、微纳米曝气口；232、挡板；233、刮泥装置；234、穿孔集水管；24、调节池；241、第一pH在线监测调节装置；242、提升泵；

3、微纳米曝气铁碳微电解一体化装置；31、铁碳微电解反应罐；311、铁碳填料层；312、布水板；313、填料层隔板；314、第二pH在线监测调节装置；32、微纳米气泡发生装置；321、微纳米曝气进水口；322、气液混合泵；323、溶气罐；324、微纳米曝气盘；325、微纳米曝气进气口；326、转子流量计；33、磁分离除泥装置；331、磁铁；332、轴体；333、刮泥结构；

4、芬顿氧化池；401、第二自动加药装置；402、第二搅拌混合装置；403、第三pH在线监测调节装置；

5、第二出水口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1，一种难降解有机废水处理装置，包括有预处理单元2、微纳米曝气铁碳微电解一体化装置3和芬顿氧化池4；

预处理单元2由混凝剂投加池21、助凝剂投加池22、气浮池23和调节池24组成，混凝剂投加池21、助凝剂投加池22、气浮池23和调节池24顺序并列设置且连续进出水；混凝剂投加池21上端设置有第一进水口1，废水自混凝剂投加池21上部第一进水口1连续进入预处理单元2，混凝剂投加池21和助凝剂投加池22底部相通且其内部均安装有第一加药搅拌装置；第一加药搅拌装置包括有第一自动加药装置211和第一搅拌混合装置212，混凝剂投加池21和助凝剂投加池22的顶端设置有池顶平台，第一自动加药装置211固定安装在池顶平台的上表面，第一搅拌混合装置212包括有第一伺服电机和第一搅拌扇叶，第一伺服电机固定安装在池顶平台的下表面上，第一搅拌扇叶与第一伺服电机输出端固定连接且其底部伸至混凝剂投加池21和助凝剂投加池22中，通过第一自动加药装置211向池内投加混凝剂和助凝剂，在第一搅拌混合装置212的作用下充分完成混凝反应。

助凝剂投加池22靠近气浮池23一侧顶端设置有第一溢流口；气浮池23底部靠近助凝剂投加池22一侧设置有微纳米曝气口231，微纳米曝气口231一侧固定安装有挡板232；穿孔集水管234上方固定安装有刮泥装置233；气浮池23与调节池24相靠近一侧底部通过穿孔集水管234相连通；废水自助凝剂投加池22右侧上方溢流进入气浮池23，池底的微纳米曝气口231不断产生微纳米气泡，废水与溶气水混合，水中絮体与微气泡相粘附上浮，在挡板232的共同作用下确保絮体浮至水面，产生的泥渣由刮泥装置233刮至排渣槽，底部清水由穿孔集水管234汇集后进入调节池24中。

预处理单元2与微纳米曝气铁碳微电解一体化装置3之间设置有提升泵242，调节池24与微纳米曝气铁碳微电解一体化装置3通过提升泵242实现连通；调节池24内部固定安装有第一pH在线监测调节装置241。在调节池24中通过第一pH在线监测调节装置241将废水pH调节至反应最佳初始pH，同时确保水质均衡，之后通过提升泵242将废水泵入微纳米曝气铁碳微电解一体化装置3。

微纳米曝气铁碳微电解一体化装置3由铁碳微电解反应罐31、微纳米气泡发生装置32、磁分离除泥装置33组成，废水在微纳米曝气铁碳微电解一体化装置3中有效水力停留时间不少于1.5h；铁碳微电解反应罐31包括有罐体，罐体内部中间位置处设置有铁碳填料层311，铁碳填料层311底部固定安装有布水板312，铁碳填料层311中心位置设置有填料层隔板313，有填料层隔板313内部固定安装有第二pH在线监测调节装置314。

微纳米气泡发生装置32设置于铁碳微电解反应罐31下端，微纳米气泡发生装置32包括有发生腔、微纳米曝气进水口321和微纳米曝气进气口325，发生腔内部固定安装有气液混合泵322，微纳米曝气进水口321和微纳米曝气进气口325分别设置于发生腔的顶端和侧壁上且通过连通管与气液混合泵322相连通，气液混合泵322与微纳米曝气进气口325之间的连通管上还固定安装有转子流量计326；气液混合泵322上还连接有溶气罐323，溶气罐323远离气液混合泵322一端固定连接有微纳米曝气盘324，微纳米曝气盘324固设于发生腔的顶面上。

磁分离除泥装置33设置于铁碳微电解反应罐31上端，磁分离除泥装置33包括有轴体332，轴体332固定安装在罐体的顶端，轴体332上固定安装有磁铁331和刮泥结构333。

废水进入微纳米曝气铁碳微电解一体化装置3内，填充满装置上部，与铁碳填料层311充分接触，底部的微纳米气泡发生装置32产生足够的微纳米气泡，实现微纳米气泡与铁碳微电解联用。也可通过微纳米气泡发生装置32的微纳米曝气进气口325通入不同气体实现其他处理要求。反应过程中，反应体系pH会快速上升，可通过第二pH在线监测调节装置314将pH控制在反应最适范围内，从而加快铁碳微电解反应，为后续芬顿氧化反应提供更多Fe²⁺。反应中产生的泥渣长期存在会影响装置使用寿命，因此顶部设置磁分离除泥装置33，磁吸以去除大部分泥渣，同时所产生的磁场能够对铁碳填料进行磁化提高其反应效能。废水在微纳米曝气铁碳微电解一体化装置3内有效水力停留时间不少于1.5h，完成铁碳微电解反应后，废水经装置第一出水口排入芬顿氧化池4中。

微纳米曝气铁碳微电解一体化装置3侧壁上固设有第一出水口，芬顿氧化池4的顶端固设有第二进水口，第一出水口与第二进水口之间通过连通管实现连通；

芬顿氧化池4内部安装有第二加药搅拌装置，第二加药搅拌装置包括有第二自动加药装置401和第二搅拌混合装置402，芬顿氧化池4的顶端设置有池顶平台，第二自动加药装置401固定安装在池顶平台的上表面，第二搅拌混合装置402包括有第二伺服电机和第二搅拌扇叶，第二伺服电机固定安装在芬顿氧化池4的底面上，第二搅拌扇叶与第二伺服电机输出端固定连接且其顶部伸至芬顿氧化池4中。

芬顿氧化池4的内部固定安装有第三pH在线监测调节装置403；芬顿氧化池4底部一侧固设有第二出水口5。

在芬顿氧化池4内，首先利用第三pH在线监测调节装置403将废水pH调节至最佳初始pH，通过第二自动加药装置401持续向池内输入双氧水溶液，在第二搅拌混合装置402的机械搅拌下进行芬顿氧化反应，废水在芬顿氧化池4内有效水力停留时间不少于0.5h，最终通过第二出水口5排出系统后完成组合工艺。

实施例2：

某石化厂难降解有机废水，水质复杂，含有多种难降解有机污染物，且水质变化较大，下面应用本发明所提出的一种难降解有机废水处理装置进行处理，具体包括以下内容。

1.预处理过程

将难降解有机废水注入预处理单元2，加入混凝剂聚合硫酸铁PFS(15％，w/w)，助凝剂聚丙烯酰胺PAM(0.1％，w/w)，在混凝剂投加池21和助凝剂投加池22内搅拌混合均匀，之后进入气浮池23，水中絮体与微气泡相粘附上浮，浮至水面的泥渣由刮泥装置233刮至排渣槽，底部清水由穿孔集水管234汇集后进入调节池24中调节pH至3并均衡水质。

2.铁碳微电解过程

经预处理的废水进入微纳米曝气铁碳微电解一体化装置3中，铁碳填料层311与废水体积比为2:1，在底部产生的微纳米气泡协同下进行铁碳微电解反应，保持反应pH在3～4之间，停留时间为1.5h。

3.芬顿氧化过程

经铁碳微电解处理的废水进入芬顿氧化池4，连续加入15％ H₂O₂溶液，停留时间为0.5h，调节pH至8左右进行絮凝沉淀。

对采用本发明处理难降解有机废水的装置进行的实验例1-3的处理结果进行检测，测试该装置对难降解有机废水中COD_Cr的去除效率，结果如表1所示：

表1.检测结果

性能指标	实验例1	实验例2	实验例3
				进水pH	6.94	7.60	7.25
进水CODCr(mg/L)	525.3	701.7	2663.3
				出水CODCr(mg/L)	91.2	78.4	264.4
CODCr去除率(％)	82.6	88.8	90.1

根据对上表结果分析可知，本发明所提出的难降解有机废水处理装置在不同水质情况下处理效果均较好，废水经处理后出水水质可达排放标准。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种难降解有机废水处理装置，其特征在于，包括有预处理单元(2)、微纳米曝气铁碳微电解一体化装置(3)和芬顿氧化池(4)；

所述预处理单元(2)由混凝剂投加池(21)、助凝剂投加池(22)、气浮池(23)和调节池(24)组成，所述混凝剂投加池(21)、助凝剂投加池(22)、气浮池(23)和调节池(24)顺序并列设置且连续进出水；所述混凝剂投加池(21)上端设置有第一进水口(1)，所述混凝剂投加池(21)和助凝剂投加池(22)底部相通且其内部均安装有第一加药搅拌装置；

所述助凝剂投加池(22)靠近气浮池(23)一侧顶端设置有第一溢流口；

所述气浮池(23)与调节池(24)相靠近一侧底部通过穿孔集水管(234)相连通；

所述预处理单元(2)与微纳米曝气铁碳微电解一体化装置(3)之间设置有提升泵(242)，所述调节池(24)与微纳米曝气铁碳微电解一体化装置(3)通过提升泵(242)实现连通；所述微纳米曝气铁碳微电解一体化装置(3)由铁碳微电解反应罐(31)、微纳米气泡发生装置(32)、磁分离除泥装置(33)组成；

所述微纳米曝气铁碳微电解一体化装置(3)侧壁上固设有第一出水口，所述芬顿氧化池(4)的顶端固设有第二进水口，所述第一出水口与第二进水口之间通过连通管实现连通；

所述芬顿氧化池(4)内部安装有第二加药搅拌装置，所述芬顿氧化池(4)底部一侧固设有第二出水口(5)。

2.根据权利要求1所述的一种难降解有机废水处理装置，其特征在于，所述第一加药搅拌装置包括有第一自动加药装置(211)和第一搅拌混合装置(212)，所述混凝剂投加池(21)和助凝剂投加池(22)的顶端设置有池顶平台，所述第一自动加药装置(211)固定安装在池顶平台的上表面，所述第一搅拌混合装置(212)包括有第一伺服电机和第一搅拌扇叶，所述第一伺服电机固定安装在池顶平台的下表面上，所述第一搅拌扇叶与第一伺服电机输出端固定连接且其底部伸至混凝剂投加池(21)和助凝剂投加池(22)中。

3.根据权利要求1所述的一种难降解有机废水处理装置，其特征在于，所述气浮池(23)底部靠近助凝剂投加池(22)一侧设置有微纳米曝气口(231)，所述微纳米曝气口(231)一侧固定安装有挡板(232)；所述穿孔集水管(234)上方固定安装有刮泥装置(233)。

4.根据权利要求1所述的一种难降解有机废水处理装置，其特征在于，所述调节池(24)内部固定安装有第一pH在线监测调节装置(241)。

5.根据权利要求1所述的一种难降解有机废水处理装置，其特征在于，所述铁碳微电解反应罐(31)包括有罐体，所述罐体内部中间位置处设置有铁碳填料层(311)，所述铁碳填料层(311)底部固定安装有布水板(312)，所述铁碳填料层(311)中心位置设置有填料层隔板(313)，所述有填料层隔板(313)内部固定安装有第二pH在线监测调节装置(314)。

6.根据权利要求5所述的一种难降解有机废水处理装置，其特征在于，所述微纳米气泡发生装置(32)设置于铁碳微电解反应罐(31)下端，所述微纳米气泡发生装置(32)包括有发生腔、微纳米曝气进水口(321)和微纳米曝气进气口(325)，所述发生腔内部固定安装有气液混合泵(322)，所述微纳米曝气进水口(321)和微纳米曝气进气口(325)分别设置于发生腔的顶端和侧壁上且通过连通管与气液混合泵(322)相连通，所述气液混合泵(322)与微纳米曝气进气口(325)之间的连通管上还固定安装有转子流量计(326)；所述气液混合泵(322)上还连接有溶气罐(323)，所述溶气罐(323)远离气液混合泵(322)一端固定连接有微纳米曝气盘(324)，所述微纳米曝气盘(324)固设于发生腔的顶面上。

7.根据权利要求6所述的一种难降解有机废水处理装置，其特征在于，所述磁分离除泥装置(33)设置于铁碳微电解反应罐(31)上端，所述磁分离除泥装置(33)包括有轴体(332)，所述轴体(332)固定安装在罐体的顶端，所述轴体(332)上固定安装有磁铁(331)和刮泥结构(333)。

8.根据权利要求1所述的一种难降解有机废水处理装置，其特征在于，所述第二加药搅拌装置包括有第二自动加药装置(401)和第二搅拌混合装置(402)，所述芬顿氧化池(4)的顶端设置有池顶平台，所述第二自动加药装置(401)固定安装在池顶平台的上表面，所述第二搅拌混合装置(402)包括有第二伺服电机和第二搅拌扇叶，所述第二伺服电机固定安装在芬顿氧化池(4)的底面上，所述第二搅拌扇叶与第二伺服电机输出端固定连接且其顶部伸至芬顿氧化池(4)中。

9.根据权利要求1所述的一种难降解有机废水处理装置，其特征在于，所述芬顿氧化池(4)的内部固定安装有第三pH在线监测调节装置(403)。

10.如权利要求1-9任一所述的难降解有机废水处理装置在难降解有机废水中污染物处理领域的应用。

Images