申请日 20190522
公开（公告）日 20201222
IPC分类号 C02F1/72; C02F1/66; C02F1/52; C02F1/36; C02F1/44; C02F101/30; C02F101/20
摘要
本实用新型提供一种超声耦合的一体化废水处理装置及系统，一方面由于膜分离与芬顿反应集成一体，芬顿反应形成的自由基能够氧化有机物、金属络合物和无机物，金属氢氧化物絮体的吸附、络合与共沉淀等作用，可实现多种污染物的同时去除，这些特征能够大大减小透过滤膜的不可逆污染，降低了过滤膜阻塞的概率，并且过滤膜处于容纳腔中，混合器带来的扰动能够同时使得过滤膜上积聚的氢氧化铁絮体不断扰动，零价铁颗粒在过滤膜表面扰动，结合原位生成的自由基氧化剂能起到在线膜清洗作用，进而进一步减轻过滤膜的负担，进一步阻止过滤膜阻塞，相较于芬顿反应与膜分离非一体化装置，极大地减轻了过滤膜阻塞的现象。
权利要求书
1.一种超声耦合的一体化废水处理装置，其特征在于，包括：
装置本体，具有容纳腔；
第一投入器，将过氧化氢溶液和待处理废水通入所述容纳腔；
第二投入器，向所述容纳腔投入零价铁粒子；
混合器，混合过氧化氢溶液、所述待处理废水以及所述零价铁粒子；
超声馈入器，向所述容纳腔馈入超声；
酸碱度调节器，在第一时间段内调节所述容纳腔中的反应环境的酸碱度处于第一酸碱范围，以使所述零价铁转换为二价铁离子，进而与过氧化氢发生芬顿反应，并在第一时间段之后的第二时间段内调节所述容纳腔中的反应环境的酸碱度处于第二酸碱范围，以产生氢氧化铁絮体；
过滤膜组件，包括设于所述容纳腔内的过滤膜，和收集透过所述过滤膜的液体的收集器，所述过滤膜具有可阻止所述氢氧化铁絮体透过的若干第一孔道；以及
零价铁粒子分离器，置于所述容纳腔内的底部出口处，具有小于所述零价铁粒径并可通过所述氢氧化铁絮体的若干第二孔道。
2.根据权利要求1所述的一体化废水处理装置，其特征在于，所述第一投入器包括：
过氧化氢储液罐，储存所述过氧化氢溶液；
废水罐，储存所述待处理废水；以及
预混器，预混所述过氧化氢溶液和待处理废水，并可将预混后的混合溶液泵入所述容纳腔；或者，
所述第一投入器包括：
过氧化氢储液罐，储存所述过氧化氢溶液；
废水连通管路，与一生产系统的废水排出口连通；以及
预混器，预混所述过氧化氢溶液和待处理废水，并可将预混后的混合溶液泵入所述容纳腔。
3.根据权利要求2所述的一体化废水处理装置，其特征在于，所述第一投入器进一步包括：
助剂存储罐，与所述预混器管路连通，并储存有三价铁离子、钴离子、铜离子、银离子、锰离子以及镍离子中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一体化废水处理装置，其特征在于，所述过滤膜为陶瓷膜。
5.根据权利要求1所述的一体化废水处理装置，其特征在于，还包括：排污组件；
所述排污组件包括：排污泵和污泥收集器，所述污泥收集器用于收集所述容纳腔中沉降的氢氧化铁絮体和污染物。
6.根据权利要求1所述的一体化废水处理装置，其特征在于，所述混合器包括：曝气器、与所述曝气器连通的空气管路以及连接在空气管路上的空气压缩机。
7.根据权利要求1所述的一体化废水处理装置，其特征在于，还包括：
覆盖在装置本体外侧壁上的隔音组件。
8.根据权利要求5所述的一体化废水处理装置，其特征在于，所述污泥收集器为一倒锥形的积泥斗。
9.根据权利要求1所述的一体化废水处理装置，其特征在于，所述酸碱度调节器包括：加酸管路；
加碱管路；
连接在加酸管路上的酸液罐以及对应的动力泵；
连接在加碱管路上的碱液罐以及对应的动力泵；
酸碱检测器，对应连接在加酸管路和加碱管路上的流量控制器。
10.一种超声耦合的一体化废水处理系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的超声耦合的一体化废水处理装置。
说明书
一种超声耦合的一体化废水处理装置及系统
技术领域
本实用新型涉及废水处理技术领域，更具体的，涉及一种超声耦合的一体化废水处理装置及系统。
背景技术
芬顿反应是以亚铁离子(Fe2+)为催化剂，用过氧化氢(H2O2)进行化学氧化的废水处理方法，其通过亚铁离子与过氧化氢反应生成羟基自由基，羟基自由基能够破坏废水中的有机物或者有机物与重金属的络合物，进而达到废水降解的目的。目前基于芬顿反应的废水处理技术仍然具有诸多不足，存在改进的空间。
实用新型内容
为了解决上述不足，本申请针对芬顿反应或类芬顿反应的废水处理技术进行了改进，将芬顿反应或类芬顿反应与膜分离技术、超声技术相结合，形成了超声耦合的一体化废水处理装置以及系统。
本实用新型一个方面实施例提供一种超声耦合的一体化废水处理装置，包括：
装置本体，具有容纳腔；
第一投入器，将过氧化氢溶液和待处理废水通入所述容纳腔；
第二投入器，向所述容纳腔投入零价铁粒子；
混合器，混合过氧化氢溶液、所述待处理废水以及所述零价铁粒子；
超声馈入器，向所述容纳腔馈入超声；
酸碱度调节器，在第一时间段内调节所述容纳腔中的反应环境的酸碱度处于第一酸碱范围，以使所述零价铁转换为二价铁离子，进而与过氧化氢发生芬顿反应，并在第一时间段之后的第二时间段内调节所述容纳腔中的反应环境的酸碱度处于第二酸碱范围，以产生氢氧化铁絮体；
过滤膜组件，包括设于所述容纳腔内的过滤膜，和收集透过所述过滤膜的液体的收集器，所述过滤膜具有可阻止所述氢氧化铁絮体透过的若干孔道；以及
零价铁粒子分离器，设于所述容纳腔外，并与所述容纳腔的排出口连通，用于分离排出容纳腔的氢氧化铁絮体中的零价铁粒子，并将分离的零价铁粒子重新投入至所述容纳腔内。
在优选的实施例中，所述第一投入器包括：
过氧化氢储液罐，储存所述过氧化氢溶液；
废水罐，储存所述待处理废水；以及
预混器，预混所述过氧化氢溶液和待处理废水，并可将预混后的混合溶液泵入所述容纳腔；或者，
所述第一投入器包括：
过氧化氢储液罐，储存所述过氧化氢溶液；
废水连通管路，与一生产系统的废水排出口连通；以及
预混器，预混所述过氧化氢溶液和待处理废水，并可将预混后的混合溶液泵入所述容纳腔。
在优选的实施例中，所述第一投入器进一步包括：
助剂存储罐，与所述预混器管路连通，并储存有三价铁离子、钴离子、铜离子、银离子、锰离子以及镍离子中的至少一种。
在优选的实施例中，所述过滤膜为陶瓷膜。
在优选的实施例中，还包括：排污组件；
所述排污组件包括：排污泵和污泥收集器，所述污泥收集器用于收集所述容纳腔中沉降的氢氧化铁絮体和污染物。
在优选的实施例中，所述混合器包括：曝气器、与所述曝气器连通的空气管路以及连接在空气管路上的空气压缩机。
在优选的实施例中，还包括：
覆盖在装置本体外侧壁上的隔音组件。
在优选的实施例中，所述污泥收集器为一倒锥形的积泥斗。
在优选的实施例中，所述酸碱度调节器包括：加酸管路；
加碱管路；
连接在加酸管路上的酸液罐以及对应的动力泵；
连接在加碱管路上的碱液罐以及对应的动力泵；
酸碱检测器，对应连接在加酸管路和加碱管路上的流量控制器。
本实用新型第二方面实施例提供一种超声耦合的一体化废水处理系统，包括如上所述的超声耦合的一体化废水处理装置。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提供一种超声耦合的一体化废水处理装置及系统，通过结合芬顿反应或类芬顿反应与膜分离技术、超声技术，并且将膜分离技术集成在发生芬顿反应的同一个容纳腔中，进而形成超声耦合的一体化废水处理装置。本实用新型一方面由于膜分离与芬顿反应集成一体，芬顿反应形成的自由基能够氧化有机物、金属络合物和无机物，金属氢氧化物絮体的吸附、络合与共沉淀等作用，可实现多种污染物的同时去除，这些特征能够大大减小透过滤膜的不可逆污染，降低了过滤膜阻塞的概率，并且过滤膜处于容纳腔中，混合器带来的扰动能够同时使得过滤膜上积聚的氢氧化铁絮体不断扰动，进一步阻止过滤膜阻塞，相较于芬顿反应与膜分离非一体化装置，极大地减轻了过滤膜阻塞的现象；另一方面，超声的空化作用能够与芬顿反应产生协同作用，超声的热解或空化能够产生自由基，进而氧化降解有机物，超声波还可以促进过氧化氢的分解，提高过氧化氢的利用率，进一步的，超声波能够促进均相催化剂二价铁离子的均匀分布，进而强化芬顿反应，同时超声的机械效应还起到搅拌和传质作用，对絮状的氢氧化铁产生分子级别的扰动，进一步减轻过滤膜阻塞现象，并且铁盐或亚铁盐也能在超声空化产生羟基自由基的过程中起到一定催化作用；进一步的，零价铁呈流动状态，活性位点得到及时更新，反应活性较传统非均相芬顿提高，超声进一步加强了零价铁流动时的振动频率，零价铁颗粒在过滤膜表面扰动，结合原位生成的自由基氧化剂能起到在线膜清洗作用，进而进一步减轻过滤膜的负担，减轻过滤膜阻塞的现象；最后，本实用新型由于不易阻塞，可以用于连续化在线废水处理，并且一体化装置能够进一步减小了工艺成本、制造成本以及占用体积。
发明人 （范飞;陈发源;梁琪;葛慧艳;柴云;田小军;）