申请日2012.08.08
公开(公告)日2012.12.19
IPC分类号C02F9/08; C02F1/461; C02F101/38; C02F1/52; C02F1/66; C02F1/72
摘要
本发明公开了一种模块化组合式处理高难度的有机废水的系统和方法，处理系统包括：初沉池，调节池，强化絮凝池，沉淀分离池，二次絮凝沉淀池，缓冲水池，pH调节池，一级蜂巢式微电解池，絮凝沉淀池，二级蜂巢式微电解池，中间水池，热交换器，微波催化氧化装置，二次催化氧化罐，再氧化过滤管。处理方法利用多级蜂巢式铁碳微电解模块、强化絮凝模块和微波电催化氧化模块相结合的技术方案，本发明具有适用性高，处理效果好，单元模块化的特点，可根据废水的情况自由组合级联，以适应不同的废水处理效果要求及废水水量的要求，运行费用较低，污泥量少，没有二次污染，是一种环境友好行的高难废水处理方法。
权利要求书
1.一种模块化组合式处理高难度有机废水的系统，包括：初沉池，调节池，强化絮凝池， 沉淀分离池，二次絮凝沉淀池，缓冲水池，pH调节池，一级蜂巢式微电解池，絮凝沉淀池， 二级蜂巢式微电解池，中间水池，热交换器，微波催化氧化装置，二次催化氧化罐，石榴石 再氧化过滤管。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的蜂巢式微电解池为蜂巢式铁碳微电 解池，铁碳微电解池的结构为蜂巢式的格板中充填活性炭颗粒与铸铁屑，两者重量比1∶3， 每层格板厚度为3-10cm，一层一层叠放，直至电解池的2/3高度，层间以玻璃丝布隔开，底 部设曝气管，曝气气水体积比为20-30∶1。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述的微波催化氧化装置中有催化氧化管， 催化氧化管为钢制内衬四氟乙烯的不锈钢管，管的四周上下均匀分布有10-20支微波发射管， 总功率为15-30KWh，实际使用功率为5-10KWh，催化氧化管中充填1/3-2/3体积的固体催化 剂，其主要有：ZSM-5、ZSM-5H、MCM-22、MCM-41、碳纳米管、碳分子筛、三元贵金属催化剂、 石榴石、铁滏氧体、棕金刚石、硅藻土。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述的石榴石再催化氧化过滤管直径为 DN15-500MM，长度为1-10米，管外保温。
5.一种模块化组合式处理高难度有机废水的方法，其流程为：废水经初沉池和调节池后 提升至强化絮凝池进行絮凝，将絮凝后的废水排入沉淀分离池，沉淀分离后将上清液排入二 次絮凝沉淀池，加入次氯酸钙，按照0.1-0.5g/L加入后搅拌10-20min，静置3-4h，沉淀分 离后，将上清液排至缓冲水池，然后用泵将缓冲水池废水打入pH调节池，pH调节池中用10-20% 的硫酸溶液调节废水pH为3-4，调节废水pH后，泵入一级蜂巢式微电解池，曝气1-2h后溢 流入絮凝沉淀池，加饱和石灰水絮凝沉淀，并加入重量分数为0.5‰-3‰的聚丙烯酰胺，废水 产生铁青色到铁红色絮状沉淀，上清液泵入二级蜂巢式微电解池，与一级蜂巢式微电解同样 处理流程，二级微电解后的废水已经清澈透明，然后排入中间水池，中间水池的废水用加压 泵加压到0.5-1.6MPa后，进入热交换器冷端入口，经与石榴石再催化过滤管出来的高温废水 交换热量，使废水水温为：90-120℃，然后进入微波催化氧化装置，在停留3-15min之后排 出微波催化氧化反应管，然后经过二次氧化罐催化氧化后，再经石榴石再催化过滤管，石榴 石再催化氧化过滤管过滤后的废水，仍然有0.5-1.6MPa的压力与140-160℃的高温，然后直 接进入热交换器的热端入口，在经过热交换器交换热量后，减压降温成为30-40℃的低温清 水，排入清水池排放。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的强化絮凝池中进行的絮凝方法为： 加入粉煤灰、活性炭和硫酸亚铁混合物后搅拌并曝气1-2h，粉煤灰级、活性炭、硫酸亚铁的 重量比为：90-95∶10-5∶5-25;混合物与废水的重量比值为：5-20∶100。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：废水进入沉淀分离池后加入1-5%的饱和石 灰水溶液，使沉淀分离池中pH值为8-9，沉淀分离30min-2h。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的一级蜂巢式微电解池中的废水pH 达到5-6时立刻连续将废水排出至絮凝沉淀池，此蜂巢式铁碳微电解处理可以连续二级或三- 四级多级串联工作，以提高废水的处理效果，多级蜂巢式铁碳微电解处理后的水应排至中间 水池存放。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：废水从微波催化氧化装置出来，与二次氧 化剂混合后进入二次催化氧化罐进行二次催化氧化，二次氧化剂是：双氧水、二氧化氯、纯 氧气、压缩空气。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述废水为高浓度难降解的有毒有害高 盐、高氨氮、高COD有机废水，其COD值为500-300000mg/L。
说明书
一种模块化组合式处理高难度有机废水的方法及系统
技术领域：
本发明涉及一种废水处理系统及其方法，尤其是处理各类工业高盐、高氨氮、高COD废 水的处理。
技术背景：
随着工业发展的速度越来越快及生产工艺越来越复杂，产生的工业废水种类越来越复杂， 污染越来越严重，越来越难以治理，很多行业类的废水比如：化工、合成橡胶、制药、印染、 染化、造纸、炼油、化肥、焦化、农药、垃圾渗滤液等高盐、高氨氮、高COD的有机废水， 越来越难以处理。由于这类废水不仅用生化的方法无法处理，即使用简单的物化方法也无法 达标处理，近年来，国内外研究了很多种处理方法，如，絮凝沉淀法、微电解方法，光催化 法、微波催化氧化法，超声芬顿法等等，但单一使用这些方法，处理效果不佳，并且处理设 备与物料的消耗与运行费用都很高，而且都无法连续稳定运行。
下表为各个处理方法的比较图：
发明内容：
为解决现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种可以处理绝大部分类型 高盐、高氨氮、高COD的有机废水的系统及其方法，运行费用低，而且可以连续稳定运行。
本发明的废水处理系统利用单元模块化组合设计，各模块可以自由组合与位置调换，模 块内可以为提高处理效果而采用多级串联，也可以为扩大处理量而采用多级并联。
本发明的废水处理系统所采用的技术方案是：
一种模块化组合式处理高难度的有机废水的处理系统，包括：初沉池，调节池，强化絮 凝池，沉淀分离池，二次絮凝沉淀池，缓冲水池，pH调节池，一级蜂巢式微电解池，絮凝沉 淀池，二级蜂巢式微电解池，中间水池，热交换器，微波催化氧化装置，二次催化氧化罐， 石榴石再氧化过滤管。
一级蜂巢式微电解池为蜂巢式铁碳微电解池，铁碳微电解池的结构为蜂巢式的格板中充 填活性炭颗粒与铸铁销，两者重量比1∶3，每层格板厚度为3-10cm，一层一层叠放，直至电 解池的2/3高度，层间以玻璃丝布隔开，底部设曝气管，曝气气水体积比为20-30∶1。而多 级蜂巢式铁碳微电解可以采用二级、三级串联，也可以采用二级三级乃至多级并联或多级串 并联的方式以满足处理效果及处理量，满足工艺要求。
微波催化氧化装置中有催化氧化管，催化氧化管为钢制内衬四氟乙烯的不锈钢管，管的 四周上下均匀分布有10-20支微波发射管，总功率为15-30KWh，实际使用功率为5-10KWh， 催化氧化管中充填1/3-2/3体积的固体催化剂，其主要有：ZSM-5、ZSM-5H、MCM-22、 MCM-41、碳纳米管、碳分子筛、三元贵金属催化剂、石榴石、铁滏氧体、棕金刚石、硅藻 土。微波电催化氧化也可以采用二级或三级串并联的方式运行。
石榴石再催化氧化过滤管直径为DN15-500MM，长度为1-10米，管外保温，以将废水中 残留的有机物及氧化剂全部催化氧化并过滤废水中催化剂粉末残留物。
本发明的废水处理方法所采用的技术方案是利用多级蜂巢式铁碳微电解模块、强化絮凝 模块和微波电催化氧化模块相结合的技术方案，这三个模块之间协同作用，处理效果大于它 们的相加之和。
流程为：废水经初沉池和调节池后提升至强化絮凝池进行絮凝，将絮凝后的废水排入沉 淀分离池，沉淀分离后将上清液排入二次絮凝沉淀池，加入漂白粉搅拌，沉淀分离后，将上 清液排至缓冲水池，然后用泵将缓冲水池废水打入pH调节池，调节废水pH后，泵入一级蜂 巢式微电解池，曝气1-2h后溢流入絮凝沉淀池，加饱和石灰水絮凝沉淀，上清液泵入二级蜂 巢式微电解池，与一级蜂巢式微电解同样处理流程，二级或三级微电解后的废水已经清澈透 明，然后排入中间水池，中间水池的废水用加压泵加压到0.5-1.6MPa后，进入热交换器冷端 入口，经与石榴石再催化过滤管出来的高温废水交换热量，使废水水温为：90-120℃，然后 进入微波催化氧化装置，在停留3-15min之后排出微波催化氧化反应管，然后经过二次氧化 罐催化氧化后，再经石榴石再催化过滤管，石榴石再催化氧化过滤管过滤后的废水，仍然有 0.5-1.6MPa的压力与140-160℃的高温，然后直接进入热交换器的热端入口，在经过热交换器 的交换热量后，减压降温成为30-40℃的低温清水，排入清水池排放或回用。
强化絮凝模块：
生产车间排出的高盐、高氨氮、高COD有机废水，经过初沉池出去大块的杂物及沉淀水 中的颗粒状固体，然后进入调节池调节水量及均衡水质后，可进入强化絮凝单元，在强化絮 凝采用95-90%的粉煤灰加5-10%粉末活性炭混合粉末吸附混凝剂，并在这种混合粉末中加入 10-15克硫酸亚铁/100克混合粉末，然后根据废水的性质每1升废水中加入5-10克这种混有 硫酸亚铁及活性炭的粉末，废水在搅拌的情况下加入曝气装置，进行曝气，曝气采用1∶20-30 的水气比，曝气1-2h后，停止曝气，将废水排至絮凝池，加入0.1-0.5%的饱和石灰水，废水 立即絮凝沉淀，沉淀1h后上清液排至二次絮凝沉淀池，然后每升废水加入0.1-0.5克次氯酸 钙，搅拌20min后，静置3-4h后，如水中没有明显的漂白粉气味后，可将沉淀废水上清液排 至中间水池储存。
强化絮凝池中进行的絮凝方法也可以加入直流电压以电强化的方式加以絮凝，电流为正 负电极每平方厘米电流5-50毫安，电极距离为10mm-200mm。
多级蜂巢式铁碳微电解模块：
自中间水池泵入的废水线加入PH调节池，加入10-20%的硫酸溶液定量加入pH调节池， 调节废水pH值：3-4，然后用计量泵入一级蜂巢式铁碳微电解池，曝气并停留1-2h后pH应 升高到5-6，然后将一级微电解的废水排至絮凝沉淀池，加入定量的饱和石灰水后调至pH： 8-9，并加入0.5‰-3‰的聚丙烯酰胺，废水产生铁青色到铁红色絮状沉淀，上清液排入下一 级pH调节池，仍然调节废水PH：3-4，然后将废水泵入二级蜂巢式铁碳微电解池，通空气曝 气并停留1-2h，然后将废水排至第二个絮凝沉淀池，同上一级絮凝沉淀池一样调节PH为8-9， 沉淀池上清液排入微波单元前的中间水池。如果需要可以再加一级铁碳微电解流程，以提高 蜂巢式铁碳微电解模块的处理效果。
微波电催化氧化模块：
此模块有二级微波电催化氧化装置处理系统，其从中间水池有加压泵加压到0.5-1.6MPa 的废水先进入热交换器交换热能被加热到95-120℃的热废水进入电解装置电解，产生次氯酸 钠、双氧水、高能氯离子，高能氧原子的混合氧化剂，这种混合废水，进入微波催化氧化反 应管后在固体催化剂(ZSM-5，ZSM-5H、MCM-22、MCM-41、石榴石、棕刚玉、金刚石等 等)的作用下，急速氧化降解废水中的有机物，然后流出反应管后再次加入二次氧化剂，如 双氧水、纯氧气、压缩空气或二氧化氯，混合加入高温废水中，然后再经过有ZSM-5与石榴 石符合的固体催化剂压力容器中，进行二次催化氧化。出水已经是基本上没有有机物的达标 废水，因为其出水有140-160℃高温与0.5-1.6MPa的压力，随即进入热交换器的热端进口， 与冷废水进行热量交换，降温到30-40℃后排出热交换器，排至清水池内。至此废水处理过程 结束，废水中的有机物降低95-99%以上。
本发明的有益效果是：本发明系统采用强化絮凝、多级蜂巢微电解和微波催化氧化处理 相结合的技术方案，利用三种处理废水的方法，充分利用其各自的优势，克服其缺点，获得 了意想不到的技术效果，本系统处理方法效果可达到95-99%，适用于各类高盐、高氨氮、高 COD有机废水，具有适用性高，处理效果好，单元模块化的特点，特别是可根据废水的情况 自由组合级联，以适应不同的废水处理效果要求及废水水量的要求。运行费用较低，污泥量 少，没有二次污染，本处理系统可自动控制运行，也可以手动控制运行，是一种环境友好行 的高难废水处理方法。