申请日2013.11.26
公开(公告)日2014.03.26
IPC分类号C02F1/76; C02F1/78; C02F1/72
摘要
本发明提供了一种利用太阳能加热的化学氧化废水处理系统，包括一号反应槽、二号反应槽、三号反应槽、换热器以及太阳能集热器，一号反应槽与换热器相连接，换热器与二号反应槽相连接，换热器与三号反应槽相连接，太阳能集热器与二号反应槽相连接，一号反应槽连接有具有高稳定特性的加药计量系统I，二号反应槽连接有具有高反应效率特性的加药计量系统II，三号反应槽连接有具有低残留特性的加药计量系统III。同时还提供了该系统的处理方法。本发明能够促进难降解难生化有机污染物的降解，提高废水的处理效率，实现效率高、残留少、时间短、低能耗、无二次污染的多重高级氧化处理过程。
权利要求书
1.一种利用太阳能加热的化学氧化废水处理系统，其特征在于，包括一号反 应槽、二号反应槽、三号反应槽、换热器以及太阳能集热器，其中，所述一号反应 槽的出水口与换热器的第一进水口相连接，所述换热器的第一出水口与二号反应槽 的进水口相连接，所述二号反应槽的出水口与换热器的第二进水口相连接，所述换 热器的第二出水口与三号反应槽的进水口相连接，所述太阳能集热器与二号反应槽 相连接，所述一号反应槽连接有具有高稳定特性的加药计量系统I，所述二号反应 槽连接有具有高反应效率特性的加药计量系统II，所述三号反应槽连接有具有低残 留特性的加药计量系统III。
2.根据权利要求1所述的利用太阳能加热的化学氧化废水处理系统，其特征 在于，所述一号反应槽的进水口设有进水泵;所述三号反应槽的出水口设有出水泵。
3.根据权利要求1所述的利用太阳能加热的化学氧化废水处理系统，其特征 在于，所述一号反应槽、二号反应槽、三号反应槽中的任一个或任多个设有曝气系统。
4.根据权利要求1所述的利用太阳能加热的化学氧化废水处理系统，其特征 在于，所述加药计量系统III包括臭氧发生器和臭氧收集器。
5.根据权利要求1所述的利用太阳能加热的化学氧化废水处理系统，其特征 在于，所述一号反应槽、二号反应槽和三号反应槽采用玻璃、陶瓷、搪瓷、高温工 程塑料或石墨材质。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的利用太阳能加热的化学氧化废水处理系 统，其特征在于，所述二号反应槽的槽体体积：太阳能集热器表面积为：1m3： 3m2～1m3：5m2;任一个反应槽的槽体体积：换热器表面积为：1m3：0.5m2～1m3：1.5m2。
7.一种利用太阳能加热的化学氧化废水处理系统的处理方法，其特征在于， 包括以下步骤：
步骤1，在常压下，将难以生化降解的有机工业废水引入一号反应槽，通过加 药计量系统I加入具有高稳定特性的氧化剂进行初步低温氧化处理;
步骤2，将步骤1中得到的初次处理的废水引入换热器，由换热器进行初步预 热及温度调节;
步骤3，将步骤2中的废水接入二号反应槽，二号反应槽连接有太阳能集热器， 在一定的温度区间内，通过加药计量系统II加入具有高反应效率的氧化剂进行高 温氧化反应;
步骤4，将步骤3反应后的废水再次经过换热器进行降温处理，然后进入三号 反应槽，通过加药计量系统III加入具有低残留的氧化剂对废水进行高级氧化反应， 反应结束后，通过三号反应槽的出水口排出。
8.根据权利要求7所述的利用太阳能加热的化学氧化废水处理系统的处理方 法，其特征在于，在低温氧化处理阶段加入的氧化剂为二氧化氯或双氧水;在高温 氧化反应阶段加入的氧化剂为双氧水或高锰酸钾;在高级氧化反应阶段加入的氧化 剂为臭氧。
9.根据权利要求7或8所述的利用太阳能加热的化学氧化废水处理系统的处 理方法，其特征在于，所述太阳能集热器使二号反应槽的反应温度保持在40～99℃ 的温度区间。
说明书
利用太阳能加热的化学氧化废水处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理装置技术领域，具体是一种利用太阳能加热的化学氧 化废水处理系统及处理方法。
背景技术
随着现代工业生产规模的发展和扩大，生产过程中产生的大量有害物质对自然环境 的污染日益加剧，对人类健康的危害也日益的普遍和严重。其中，含有大量难生物降解 的有机物污染物的废水是环境治理方面科研的难点与重点。如化工、印染、医药、农药 等行业排放的废水中常含有大量的氯代苯类、硝基苯类、酚类、多环芳烃类、杀虫剂等 优先控制污染物，这类废水结构复杂、有毒、有害、高浓度、可生化性差且处理成本高， 严重污染水体环境和危害人体建康。
目前，对于高浓度难降解有机废水的处理，常采用物化法、化学法和生化法及其组 合的方法，但由于这类废水特殊的性质，对常规处理技术一般要求较高，且很难达到 满意的处理效果。因此，难降解工业有机废水的处理研究一直是国内外水处理工作中的 一个难点和研究热点。
高级氧化技术是通过强活性自由基(如·OH等)来降解有机污染物的一种先进水处 理技术。它可使难降解有机污染物发生开环、断键、加成、取代、电子转移等反应，无 选择性，使大分子难降解有机物转变成小分子易降解物质，甚至可以直接氧化成CO2、 H2O和无机盐，达到无害化处理的目的。此种处理技术对高浓度、高毒性、可生化性差 的工业废水具有很好的降解效果。
中国专利CN201110329576.9公开了一种难生化降解有机废水的深度处理系统及方 法，该装置由6个独立的反应池以此连通完成。该方法将废水进行PH调节，经过沉淀 过滤后进行高级氧化反应，最后的出水再次经过出水PH调节系统排出。其中进水PH值 为10.0～11.0，出水PH值为7.00～7.50，高级氧化反应在臭氧和紫外光协同作用下完成， 臭氧通过曝气系统树池，臭氧的投加剂量为500～1000ml/L，紫外灯的投加剂量至少为 675W·S/cm2，紫外灯发射的紫外线波长为254cm。该方法有效提高了对难生化降解有机 废水的处理效果，系统容易控制，长期运行稳定，不产生二次污染。但是该处理装置在 进水和出水时都要进行PH调节，加药系统过于复杂，且紫外灯在使用过程中光强会减 弱，影响处理效果，反应池多，装置占地面积较大，加大运行成本。
中国专利CN201220190379.3公开了一种难降解有机废水的高级氧化处理装置，该 装置以Fenton氧化塔为高级氧化处理装置的主体装置，H2O2和FeSO4通过多功能射流器 与PH调至2～4的原水混合后进入氧化塔底部，再由布水系统均匀布水后进入流化床反 应区，彻底反应后，将废水和石英砂载体填料向上流动至固液分离器后，石英砂载体返 回流化床反应区，废水经出水堰流出。该方法药剂与废水混合效果良好，同时节省了加 药系统的动力装置，出水COD浓度稳定达到50mg/L以下。但由于该反应是在流化床反 应区进行反应，流动速度较慢会导致催化剂与废水混合不彻底，处理效果低，流动速度 快则会导致反应不及便带出反应器也会导致处理效果不佳。再者，石英砂载体材料容易 导致设备的磨损，影响设备的使用寿命。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种利用太阳能加热的化学氧 化废水处理系统及处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
根据本发明的一个方面，提供了一种利用太阳能加热的化学氧化废水处理系 统，包括一号反应槽、二号反应槽、三号反应槽、换热器以及太阳能集热器，其中， 所述一号反应槽的出水口与换热器的第一进水口相连接，所述换热器的第一出水口 与二号反应槽的进水口相连接，所述二号反应槽的出水口与换热器的第二进水口相 连接，所述换热器的第二出水口与三号反应槽的进水口相连接，所述太阳能集热器 与二号反应槽相连接，所述一号反应槽连接有具有高稳定特性的加药计量系统I， 所述二号反应槽连接有具有高反应效率特性的加药计量系统II，所述三号反应槽连 接有具有低残留特性的加药计量系统III。
优选地，所述一号反应槽的进水口设有进水泵;所述三号反应槽的出水口设有 出水泵;进一步地，所述一号反应槽的进水口与外部工业废水相连接，所述三号反 应槽的出水口与出水管相连接。
优选地，所述一号反应槽、二号反应槽、三号反应槽中的任一个或任多个设有 曝气系统。
优选地，所述加药计量系统III包括臭氧发生器和臭氧收集器。
优选地，所述一号反应槽、二号反应槽和三号反应槽采用玻璃、陶瓷、搪瓷、 高温工程塑料或石墨材质。
优选地，所述二号反应槽的槽体体积：太阳能集热器表面积为：1m3：3m2～1m3： 5m2之间;任一个反应槽(一号反应槽、二号反应槽或三号反应槽)的槽体体积：换热 器表面积为：1m3：0.5m2～1m3：1.5m2之间。
根据本发明的另一个方面，提供了上述利用太阳能加热的化学氧化废水处理系 统的处理方法，包括以下步骤：
步骤1，在常压下，将难以生化降解的有机工业废水引入一号反应槽，通过加 药计量系统I加入具有高稳定特性的氧化剂进行初步低温氧化处理;
步骤2，将步骤1中得到的初次处理的废水引入换热器，由换热器进行初步预 热及温度调节;
步骤3，将步骤2中的废水接入二号反应槽，二号反应槽连接有太阳能集热器， 在一定的温度区间内，通过加药计量系统II加入具有高反应效率的氧化剂进行高 温氧化反应;
步骤4，将步骤3反应后的废水再次经过换热器进行降温处理，然后进入三号 反应槽，通过加药计量系统III加入具有低残留的氧化剂对废水进行高级氧化反应， 反应结束后，通过三号反应槽的出水口排出。
优选地，在低温氧化处理阶段加入的氧化剂为二氧化氯或双氧水;在高温氧化 反应阶段加入的氧化剂为双氧水或高锰酸钾;在高级氧化反应阶段加入的氧化剂为 臭氧。
优选地，所述太阳能集热器使二号反应槽的反应温度保持在40～99℃的温度区 间。
优选地，上述处理方法的进行要求在耐酸、耐氧化的条件下进行，且有良好的 保温作用，因此，三个反应槽(一号、二号、三号)一般采用玻璃、陶瓷、搪瓷、 高温工程塑料、石墨等材料，以达到良好的反应效果和持久的工作时间。
随着废水的不断进入，三个加药计量系统(I、II、III)可根据废水量不断加入 化学氧化剂和催化剂，利用曝气系统进行水力搅拌，达到充分反应的目的。与此同 时，随着废水的流动，在不同阶段发生多重化学氧化。由此，装置可连续不断的处 理工业有机废水。
本发明通过将一号反应槽、换热器、二号反应槽、换热器、三号反应槽以此连 接构成对难生化降解有机废水的多重化学氧化处理系统，有效提高了对难生化降解 有机废水的处理效果;利用太阳能作为热源，利用换热器进行循环换热，近一步降 低耗能;操作简单，反应彻底，具有经济上和工艺上的可行性。
本发明具有反应速度快，处理效果好的特点，利用太阳能作为加热来源，通过 换热器对处理前后的污水进行温度调节，在高效完成难生化工业废水处理的目的同 时达到节约能源的效果。
本发明将废水的多重化学氧化过程与太阳能加热的升温过程协同起来，促进难 降解难生化有机污染物的降解，提高废水的处理效率，从而实现效率高、残留少、 时间短、低能耗、无二次污染的多重高级氧化处理过程。