申请日2019.07.18
公开(公告)日2019.10.15
IPC分类号C02F9/12; C02F101/16; C02F101/10
摘要
本发明公开了一种高效环保工业废水处理系统，涉及处理有机废水的技术领域，所述系统包括：收集罐、第一分离装置、第一电泳反应器、第二结晶凝固反应器、第三结晶凝固反应器和第四光电化学反应器，通过两级结晶凝固，可以有效去除工业废水中的氮和磷，还可以有效减少工业废水中的污染物。
权利要求书
1.一种高效环保工业废水处理系统，其特征在于：所述系统(1)包括：收集罐(2)、第一分离装置(3)、第一电泳反应器(4)、第二结晶凝固反应器(5)、第三结晶凝固反应器(6)和第四光电化学反应器(7);
其中收集罐(2)，储存所述工业废水(R);
第一分离装置(3)，从所述工业废水(R)中提取固体有机成分(F)，得到含氮铵(NH4+)和磷酸盐(HPO42-)的废液(L);
第一电泳反应器(4)，引入所述废液(L)，利用电场将阳离子和阴离子分离，形成第一浓缩氨溶液(S1)、第二浓缩磷酸盐溶液(S2)和第三有机液(S3);
第二结晶凝固反应器(5)，其中所述第一浓缩氨溶液(S1)、所述第二浓缩磷酸盐溶液(S2)和含有镁的溶液(S4)以预先确定的化学计量比引入，其中所述溶液(S1、S2、S4)通过进入空气混合在第一中间溶液(S5)中，以获得晶体和颗粒状的鸟粪石(ST)和第一纯化溶液(S6);
第三结晶凝固反应器(6)，其中从所述第二反应器(5)中提取的第一纯化的溶液(S6)和氢氧化钠溶液(S9)，其中，所述溶液(S6、S9)通过进入空气混合在第二中间溶液(S7)中，以获得进一步残留的晶体和颗粒状的鸟粪石(ST)和第二纯化溶液(S8);
第四光电化学反应器(7)，其具有从所述第三反应器(6)中提取的所述第二纯化溶液(S8)，其中通过光电法从所述第三纯化溶液(S8)中提取所有氮和获得纯化液体废水(S10)。
2.根据权利要求1所述的系统，包括用于分别接受从所述第一电泳反应器(4)中提取的所述第一氨溶液(S1)和所述第二磷酸盐溶液(S2)的第一罐(11)和第二罐(12)，用于容纳提供所述第二结晶凝固反应器(5)的含有镁的溶液(S4)的第三罐(13)和以受控方式输送所述溶液(S1、S2、S4)给所述第二结晶凝固反应器(5)中的输送装置(14)。
3.根据权利要求1或2所述的系统，包括提取装置(8、9)，用于从所述第二结晶凝固反应器(5)和所述第三结晶凝固反应器(6)中提取所述结晶和凝结的鸟粪石(ST);第二分离装置(15)，用于从残留液(LR)中分离所述鸟粪石;和干燥装置(16)，用于干燥所述鸟粪石(ST)。
4.根据权利要求3所述的系统，其中通过所述第二分离装置(15)分离的残留液(LR)供应给所述第二反应器(5)。
5.根据前述权利要求任一项所述的系统，其中从所述第一电泳反应器(4)中提取所述第三有机液(S3)供应给所述第四光电化学反应器(7)。
6.根据前述权利要求任一项所述的系统，其中所述第二结晶凝固反应器(5)和所述第三结晶凝固反应器(6)包括：
空气流入装置(17、18)，在所述结晶凝固反应器(5、6)的反应区(51、61)处设置，所述第一中间溶液(S5)和所述第二中间溶液(S7)结晶凝结所述鸟粪石(ST);
热交换装置(19、20)，在所述结晶凝固反应器(5、6)的混合区(53、63)设置，调节所述第一中间溶液(S5)和第二中间溶液(S7)的温度;
温度检测装置;
pH值检测装置，用于检测和控制所述第一中间溶液(S5)和所述第二中间溶液(S7)的pH值。
7.根据权利要求6所述的系统，所述第二结晶凝固反应器(5)和所述第三结晶凝固反应器(6)包括各自的外部罐(50，60)，所述外部罐具有锥形底部的圆锥形状罐。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述热交换装置(19、20)包括管状换热器，两端开口，呈圆柱形，所述换热器同轴放置在各自的外部罐(50，60)，包括内部的所述混合区(53、63)和外部与所述外部罐(50、60)限定的再循环区(54、64)。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，向下的液体流通过通过所述混合区(53、63)和向上的液体流通过所述再循环区(54、64)。
10.根据上述权利要求任一项所述的系统，其中所述第四光电化学反应器(7)包括阳极(22)和阴极(23)，通过供电装置(24)提供直流电;和设置于所述阳极(22)和所述阴极(23)之间的紫外线发射装置(25)。
说明书
一种高效环保工业废水处理系统
技术领域
本发明涉及处理有机废水的技术领域。更具体地，本发明涉及一种高效环保工业废水处理系统。
背景技术
在食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质恶化。水体中有机物成分非常复杂，耗氧有机物浓度常用单位体积水中耗氧物质生化分解过程中所消耗的氧量表示。
物化法常作为一种预处理的手段应用于有机废水处理，预处理的目的是通过回收废水中的有用成分，或对一些难生物降解物进行处理，从而达到去除有机物，提高生化性，降低生化处理负荷降，提高处理效率。一般常用的物化法有萃取法、吸附法、浓缩法、超声波降解法等。
近年来，人们进行了大量的研究评估将鸟粪石用作肥料的可能性。鸟粪石是一种难溶于水的白色晶体，其主要成分是六水合磷酸铵镁(MgNH4PO4#6H2O)。通过形成鸟粪石，可实现工业废水中氮磷的去除和回收利用。然而现有的鸟粪石生产效率较低，并且生产过程中氨和磷酸盐的损失较多。
发明内容
为解决现有技术中利用鸟粪石去除工业废水中氮磷的不足，本发明提出一种高效环保工业废水处理系统。
一种高效环保工业废水处理系统，所述系统包括：收集罐、第一分离装置、第一电泳反应器、第二结晶凝固反应器、第三结晶凝固反应器和第四光电化学反应器;
其中收集罐，储存所述工业废水;
第一分离装置，从所述工业废水中提取固体有机成分，得到含氮铵(NH4+)和磷酸盐(HPO42-)的废液;
第一电泳反应器，引入所述废液，利用电场将阳离子和阴离子分离，形成第一浓缩氨溶液、第二浓缩磷酸盐溶液和第三有机液;
第二结晶凝固反应器，其中所述第一浓缩氨溶液S1、所述第二浓缩磷酸盐溶液S2和含有镁的溶液S4以预先确定的化学计量比引入，其中所述溶液S1、S2、S4通过进入空气混合在第一中间溶液S5中，以获得晶体和颗粒的鸟粪石和第一纯化溶液S6;
第三结晶凝固反应器，其中从所述第二反应器中提取的第一纯化的溶液S6和氢氧化钠溶液S9，其中，所述溶液S6、S9通过进入空气混合在第二中间溶液S7中，以获得进一步残留的晶体和颗粒状的鸟粪石和第二纯化溶液S8;
第四光电化学反应器，其具有从所述第三反应器中提取的所述第二纯化溶液，其中通过光电法从所述第三纯化溶液中提取所有氮和获得纯化液体废水。
进一步地，所述的系统还包括用于分别接受从所述第一电泳反应器中提取的所述第一氨溶液和所述第二磷酸盐溶液的第一罐和第二罐，用于容纳提供所述第二结晶凝固反应器的含有镁的溶液的第三罐和以受控方式输送所述溶液S1、S2、S4给所述第二结晶凝固反应器中的输送装置。
进一步地，所述的系统还包括提取装置，用于从所述第二结晶凝固反应器和所述第三结晶凝固反应器中提取所述结晶和凝结的鸟粪石;第二分离装置，用于从残留液中分离所述鸟粪石;和干燥装置，用于干燥所述鸟粪石。
进一步地，所述的系统还通过所述第二分离装置分离的残留液供应给所述第二反应器。
进一步地，所述的系统还从所述第一电泳反应器中提取所述第三有机液供应给所述第四光电化学反应器。
进一步地，所述的系统中所述第二结晶凝固反应器和所述第三结晶凝固反应器包括：
空气流入装置，在所述结晶凝固反应器的反应区处设置，所述第一中间溶液S5和所述第二中间溶液S7结晶凝结所述鸟粪石;
热交换装置，在所述结晶凝固反应器的混合区设置，调节所述第一中间溶液S5和第二中间溶液S7的温度;
温度检测装置;
pH值检测装置，用于检测和控制所述第一中间溶液S5和所述第二中间溶液S7的pH值。
进一步地，在所述的系统中，所述第二结晶凝固反应器和所述第三结晶凝固反应器包括各自的外部罐，所述外部罐具有锥形底部的圆锥形状罐。
进一步地，在所述的系统中，其中所述热交换装置包括管状换热器，两端开口，呈圆柱形，所述换热器同轴放置在各自的外部罐，包括内部的所述混合区和外部与所述外部罐限定的再循环区。
进一步地，在所述的系统中，向下的液体流通过通过所述混合区和向上的液体流通过所述再循环区。
进一步地，在所述的系统中，其中所述第二结晶凝固反应器和所述第三结晶凝固反应器包括各自的收集装置，从外部储罐收集所述第一纯化溶液S6和所述第二纯化溶液S8。
进一步地，在所述的系统中，其中所述第四光电化学反应器包括阳极和阴极，通过供电装置提供直流电;和设置于所述阳极和所述阴极之间的紫外线发射装置。
本发明的优点在于：本发明的处理系统通过调整反应物溶液的pH、温度和浓度等基本变量来优化鸟粪石结晶速率，可以有效去除工业废水R中的氮和磷，并生产鸟粪石。通过一级分离和两级结晶凝固，可以有效去除工业废水中的氮和磷，还可以有效减少工业废水中的污染物。（发明人邓建绵;李光辉;李永通;翟祖峰）