申请日2019.03.30
公开(公告)日2019.05.31
IPC分类号C02F9/04; C02F101/30
摘要
一种有机废水三级水力空化处理系统，包括依次连接的沉淀剂池、混凝池、沉淀池、旋转水力空化器、空化射流发生器和超声波空化器;沉淀池与旋转水力空化器之间的连接管道上设置有水泵，旋转水力空化器还与芬顿试剂池连接，旋转水力空化器与空化射流发生器的连接管路上设置有水泵。旋转空化产生机理为剪切空化，空化射流是采用特殊的碰撞壁，产生低于饱和蒸气压的区域，产生空化射流;超声空化是采用超声波产生的空化现象。本发明采用芬顿工艺与空化技术相结合的方式进行有机废水处理，在提高对有机污染物降解的同时也减少了降解污染物的时间，充分发挥芬顿工艺与空化技术这两种高级氧化技术的优点，使得有机废水的降解率达到最高。
权利要求书
1.一种有机废水三级水力空化处理系统，其特征是：包括依次连接的沉淀剂池、混凝池、沉淀池、旋转水力空化器、空化射流发生器和超声波空化器;沉淀池与旋转水力空化器之间的连接管道上设置有水泵，旋转水力空化器还与芬顿试剂池连接，旋转水力空化器与空化射流发生器的连接管路上设置有水泵。
2.根据权利要求1所述的有机废水三级水力空化处理系统，其特征是：所述旋转水力空化器，包括定子，定子内形成空化腔，定子的两侧均安装有转子，转子伸出空化腔的一端与传动装置连接，转子处于空化腔内的一端为轮盘，轮盘的外周和空化腔的内壁上均分布有盲孔，定子的一端设置有试剂管和进液口，另一端设置有出液口。
3.根据权利要求2所述的有机废水三级水力空化处理系统，其特征是：所述转子的转速为2800r/min～3600转/分钟。
4.根据权利要求2所述的有机废水三级水力空化处理系统，其特征是：所述轮盘的直径为100-400mm。所述盲孔的直径为30mm，深度为40mm。
5.根据权利要求2所述的有机废水三级水力空化处理系统，其特征是：所述轮盘外侧与定子的空化腔内壁之间各处的间隙为4mm～8mm。
6.根据权利要求2所述的有机废水三级水力空化处理系统，其特征是：所述空化腔内两个轮盘相对面之间各处的间隙为4mm～8mm。
7.根据权利要求2所述的有机废水三级水力空化处理系统，其特征是：所述试剂管和进液口所在定子的位置与出液口所在定子的位置为对角关系。
8.根据权利要求1所述的有机废水三级水力空化处理系统，其特征是：所述空化射流发生器，包括对冲空化射流腔，对冲空化射流腔的一端设置有上喷嘴，另一端设置有下喷嘴，上喷嘴与进液管连接。
9.根据权利要求8所述的有机废水三级水力空化处理系统，其特征是：所述对冲空化射流腔内的碰撞角度a为120°，碰撞腔长L为65mm，碰撞腔直径D为95mm。
10.根据权利要求8所述的有机废水三级水力空化处理系统，其特征是：所述上喷嘴的喷孔直径d1为8mm，下喷嘴的喷孔d2为16mm。
说明书
一种有机废水三级水力空化处理系统
技术领域
本发明涉及一种用于降解有机废水的方法与装置，属于有机废水处理技术领域。
背景技术
水力空化技术提供了一种无需额外反应物即可氧化污染物的节能、高效的方法，不会对生态环境造成二次污染，在处理低浓度和高浓度污染物方面的潜力巨大。
空化现象是当压力降至低于饱和蒸汽压时，溶解在流体中的气体会释放出来，同时流体汽化而产生大量气泡，空化泡在随流体进一步流动的过程中，周围压力增大时，体积将急剧缩小直至溃灭，溃灭瞬间会产生极高的压强和温度，会使得废水中分子的化学键断裂，达到降解大分子的目的。气泡在最大尺寸时，气泡会以热和冲击波的形式溃灭并释放出巨大的能量，气泡破裂所产生的能量可以将水分子分解成·H和·OH，其中·OH是具有强氧化性，可以氧化废水中的化学物质。
芬顿氧化法是在酸性条件下，在H2O2和Fe2+存在下生成强氧化能力的羟基自由基·OH，并引发更多的其他活性氧，以实现对有机物的降解,其氧化过程为链式反应。其中以·OH产生为链的开始，而其他活性氧和反应中间体构成了链的节点，各活性氧被消耗，反应链终止。其反应机理较为复杂,这些活性氧仅供有机分子并使其矿化为CO2和H2O等无机物，从而使Fenton氧化法成为重要的高级氧化技术之一。芬顿工艺虽然效果好，但是其成本高，产生的污泥多，而且芬顿处理腐蚀性大，连水泥池都会被腐蚀掉。
中国专利文献CN208022767U公开的一种芬顿工艺废水处理装置方法，对传统芬顿工艺处理废水进行改进，既提高了对废水处理的效率，又降低了使用成本。CN105439322A公开的一种基于水力空化的废水处理方法和装置，先沉淀出废水中的悬浮颗粒物，再向废水中添加氧化剂，将废水顺次进行射流水力空化处理、旋流水力空化处理和多孔板水力空化处理的循环处理，通过一级射流、二级旋流、三级限流的三级空化效应，产生瞬时高温高压直接降解有机物，使常规难以降解的有机污染物实现无害化降解。
但是上述技术所采用的水力空化装置基本采用现有文丘里管、空化喷嘴和孔板式的结构，存在处理量小、效率低下的问题。
发明内容
本发明针对现有有机废水的芬顿工艺以及水力空化技术在处理有机废水方面的存在的不足，提供一种对有机废水高效处理的三级水力空化处理系统。
本发明的有机废水三级水力空化处理系统，采用以下技术方案：
该系统，包括依次连接的沉淀剂池、混凝池、沉淀池、旋转水力空化器、空化射流发生器和超声波空化器;沉淀池与旋转水力空化器之间的连接管道上设置有水泵，旋转水力空化器还与芬顿试剂池连接，旋转水力空化器与空化射流发生器的连接管路上设置有水泵。
所述旋转水力空化器，包括定子，定子内形成空化腔，定子的两侧均安装有转子，转子伸出空化腔的一端与传动装置连接，转子处于空化腔内的一端为轮盘，轮盘的外周(两侧端面及圆周面)和空化腔的内壁(端面及圆周面)上均分布有盲孔，定子的一端设置有试剂管和进液口,另一端设置有出液口。所述转子的转速为2800r/min～3600转/分钟。所述轮盘的直径为100-400mm。所述盲孔的直径为30mm，深度为40mm。所述轮盘外侧(外侧端面及圆周面)与定子的空化腔内壁之间各处的间隙为4mm～8mm。所述空化腔内两个轮盘相对面之间各处的间隙为4mm～8mm。所述试剂管和进液口所在定子的位置与出液口所在定子的位置为对角关系，以防止出现短流。
所述空化射流发生器，包括对冲空化射流腔，对冲空化射流腔的一端设置有上喷嘴，另一端设置有下喷嘴，上喷嘴与进液管连接。所述对冲空化射流腔内的碰撞角度a为120°，碰撞腔长L为65mm，碰撞腔直径D为95mm。所述上喷嘴的喷孔直径d1为8mm，下喷嘴的喷孔d2为16mm。
超声空化发生器11为现有技术，可采用现有各种结构的超声空化装置。超声空化指存在于液体中的微小气泡(空化核)在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，空化气泡急剧崩溃闭合的过程。超声波能量足够高时，就会产生“超声空化”现象。
上述系统对有机废水的具体处理的工程如下所示：
(1)首先是对有机废水进行预处理，在废水中加入沉淀剂，将有机废水中的悬浮颗粒进行沉淀，然后将沉淀进行分离;
(2)将沉淀分离后的废水经过水泵压入旋转水力空化器中，同时在空化器中加入芬顿试剂，提高对有机污染物的降解;
(3)经过旋转水力空化器处理的污水再进入对冲空化射流中进行处理，空化射流采用自激脉冲空化射流的方式，对冲空化射流有利于提高有机废水的降解率;
(4)流出空化射流的有机污水进入超声空化装置中进行最后的空化处理，通过超声波产生的空化现象对有机废水进行最后处理。
所述芬顿试剂为浓度200mg/L的H2O2水溶液和浓度20mg/L的FeSO4水溶液按体积比2:1的混合物。
本发明的旋转空化产生机理为剪切空化;空化射流是采用特殊的碰撞壁，产生低于饱和蒸气压的区域，产生空化射流;超声空化是采用超声波产生的空化现象。
本发明采用芬顿工艺与空化技术相结合的方式进行有机废水处理，在提高对有机污染物降解的同时也减少了降解污染物的时间，充分发挥芬顿工艺与空化技术这两种高级氧化技术的优点，使得有机废水的降解率达到最高。
