申请日2019.06.21
公开(公告)日2019.09.03
IPC分类号C02F9/08
摘要
本发明公开了一种工业废水超声波协同催化氧化装置及其废水处理方法，属于水污染治理技术领域，包括腔体、鼓风机、加药系统以及智能控制系统，所述腔体内依次设置有加酸区、初步混合区、反应区、加碱回调区以及沉淀区，所述初步混合区包括第一混合区和第二混合区，所述第一混合区和第二混合区之间设置有隔板;所述反应区的顶部设置有支撑架，所述支撑架上安装有超声波发生器;所述反应区的底部均匀安装有曝气管道，所述曝气管道与位于所述腔体外部的鼓风机连通;所述加酸区、初步混合区、反应区、加碱回调区以及沉淀区的同一侧设置水平高度逐一递减的进水口。本发明维护方便，能耗低，减少了药剂的用量，便于工业实施。
权利要求书
1.一种工业废水超声波协同催化氧化装置，包括腔体(25)、鼓风机(11)、加药系统(12)以及智能控制系统，其特征在于：所述腔体(25)内依次设置有加酸区(1)、初步混合区(2)、反应区(4)、加碱回调区(8)以及沉淀区(9)，所述初步混合区(2)包括第一混合区(21)和第二混合区(22)，所述第一混合区(21)和第二混合区(22)之间设置有隔板(3);所述反应区(4)的顶部设置有支撑架(5)，所述支撑架(5)上安装有超声波发生器(6)，所述超声波发生器(6)位于反应区(4)的中心位置;所述反应区(4)的底部均匀安装有曝气管道(7)，所述曝气管道(7)与位于所述腔体(25)外部的鼓风机(11)连通;所述加酸区(1)、初步混合区(2)、反应区(4)、加碱回调区(8)以及沉淀区(9)的同一侧设置水平高度逐一递减的进水口(19)。
2.根据权利要求1所述的工业废水超声波协同催化氧化装置，其特征在于：所述加酸区(1)以及反应区(4)的进水口上套接有向腔体底部延伸的排水管(17)。
3.根据权利要求1所述的工业废水超声波协同催化氧化装置，其特征在于：所述沉淀区(9)内设置有斜管填料(10)、污泥斗(18)和隔板(3)，所述污泥斗(18)位于沉淀区(9)的底部，所述斜管填料(10)位于污泥斗(18)上方，所述污泥斗(18)底部设置有排泥管。
4.根据权利要求1所述的工业废水超声波协同催化氧化装置，其特征在于：所述沉淀区(9)的侧壁上设置有出水堰(20)，所述出水堰(20)位于斜管填料(10)的上方。
5.根据权利要求1所述的工业废水超声波协同催化氧化装置，其特征在于：所述加药系统(12)包括药池(15)以及与所述药池(15)管道连接的药泵(16);所述智能控制系统包括pH计(13)、ORP计(14)和控制主机。
6.根据权利要求5所述的工业废水超声波协同催化氧化装置，其特征在于：所述加酸区(1)、初步混合区(2)、反应区(4)以及加碱回调区(8)均与加药系统(12)管道连接。
7.根据权利要求5所述的工业废水超声波协同催化氧化装置，其特征在于：所述加酸区(1)和加碱回调区(8)内均设置有pH计(13)，所述初步混合区(2)内设置有ORP计(14);所述控制主机连接所述pH计(13)、ORP计(14)、超声波发生器(6)、鼓风机(11)以及药泵(16)。
8.根据权利要求5所述的工业废水超声波协同催化氧化装置，其特征在于：所述控制主机为单片机控制主机或PLC控制主机。
9.根据权利要求1～8任一项所述的工业废水超声波协同催化氧化装置的废水处理方法，其特征在于，其具体步骤为：
1)废水流入到加酸区(1)内，加入硫酸调节pH值至3-4;
2)酸化的废水从加酸区(1)流入到初步混合区(2)，往初步混合区(2)中的第一混合区(21)加入FeSO4，往第二混合区(22)内加入H2O2;
3)废水从第二混合区(22)流入到反应区(4)，利用曝气管道(7)和超声波发生器(6)加剧废水的催化氧化反应，矿化水中的难溶解的有机物;
4)废水从反应区(4)流入到加碱回调区(8)，往该区内加入氢氧化钠将废水的pH值调至中性，然后顺次加入聚合氯化铝、聚丙烯酰胺，有助于提高反应后的Fe3+和Fe2+沉淀从水中分离的效果;
5)废水从加碱回调区(8)流到沉淀区(9)，沉淀后的废水从沉淀区(9)的出水堰(20)排出，沉淀废渣落入到污泥斗(18)中。
说明书
一种工业废水超声波协同催化氧化装置及其废水处理方法
技术领域
本发明涉及水污染治理技术领域，具体涉及一种工业废水超声波协同催化氧化装置及其废水处理方法。
背景技术
工业废水中含有大量的有毒有害有机污染物，这些物质种类繁多，结构复杂，往往采用常规的生物处理法难于降解，一般需要采用物化方法进行预处理或深度处理。目前，最常采用的物化处理方法之一即为Fenton催化氧化。
现有技术中，申请号为201310497035 .6一种难降解废水的处理装置及其废水处理方法，包括依次串联的pH调节池、超声波反应器、催化反应池和沉降池，超声波反应器为单频对射管式超声波反应器，超声波反应器的内壁为波纹状，利用该装置实现对难降解废水的超声波协同Fenton氧化，超声波处理前先投加Fenton试剂，然后进入超声波反应器进行协同氧化反应。但这个方案存在以下缺点：废水需要耐蚀泵抽动，其能耗大，成本高。
申请号为201410061222.4超声波联合光-Fenton 氧化修复有机污染地下水的系统及方法，该装置的主体为超声波联合光-Fenton氧化反应塔，其内包括超声波发生器、紫外光灯、TiO2催化剂涂层、pH-t 监测仪、搅拌机几项部件，再联合气体回收净化处理装置、冷凝器、Fenton 试剂箱、酸碱槽、蓄水箱、管道及各类泵体。但这个方案存在以下缺点：该装置的主体为反应塔的形式，其结构和废水处理工艺过于复杂，不易对机器进行维护。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的在于提供一种维护方便，能耗低，药剂用量少的工业废水超声波协同催化氧化装置及其废水处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种工业废水超声波协同催化氧化装置，包括腔体、鼓风机、加药系统以及智能控制系统，所述腔体内依次设置有加酸区、初步混合区、反应区、加碱回调区以及沉淀区，所述初步混合区包括第一混合区和第二混合区，所述第一混合区和第二混合区之间设置有隔板;所述反应区的顶部设置有支撑架，所述支撑架上安装有超声波发生器，所述超声波发生器位于反应区的中心位置;所述反应区的底部均匀安装有曝气管道，所述曝气管道与位于所述腔体外部的鼓风机连通;所述加酸区、初步混合区、反应区、加碱回调区以及沉淀区的同一侧设置水平高度逐一递减的进水口。
进一步地，所述加酸区以及反应区的进水口上套接有向腔体底部延伸的排水管。
进一步地，所述沉淀区内设置有斜管填料、污泥斗和隔板，所述污泥斗位于沉淀区的底部，所述斜管填料位于污泥斗上方，所述污泥斗底部设置有排泥管。
进一步地，所述沉淀区的侧壁上设置有出水堰，所述出水堰位于斜管填料的上方。
进一步地，所述加药系统包括药池以及与所述药池管道连接的药泵;所述智能控制系统包括pH计、ORP计和控制主机。
进一步地，所述加酸区、初步混合区、反应区以及加碱回调区均与加药系统管道连接。
进一步地，所述加酸区和加碱回调区内均设置有pH计，所述初步混合区内设置有ORP计;所述控制主机连接所述pH计、ORP计、超声波发生器、鼓风机以及药泵。
进一步地，所述控制主机为单片机控制主机或PLC控制主机。
进一步地，所述的工业废水超声波协同催化氧化装置的废水处理方法，其具体步骤为：
1)废水流入到加酸区内，加入硫酸调节pH值至3-4;
2)酸化的废水从加酸区流入到初步混合区，往初步混合区中的第一混合区加入FeSO4，往第二混合区内加入H2O2;
3)废水从第二混合区流入到反应区，利用曝气管道和超声波发生器加剧废水的催化氧化反应，矿化水中的难溶解的有机物;
4)废水从反应区流入到加碱回调区，往该区内加入氢氧化钠将废水的pH值调至中性，然后顺次加入聚合氯化铝、聚丙烯酰胺，有助于提高反应后的Fe3+和Fe2+沉淀从水中分离的效果;
5)废水从加碱回调区流到沉淀区，沉淀后的废水从沉淀区的出水堰排出，沉淀废渣落入到污泥斗中
本发明设计科学合理，至少具有一下优点：
1.通过腔体内的加酸区、初步混合区、反应区、加碱回调区以及沉淀区的配合处理污水，特别是利用反应区内的超声波发生器替代现有的Fenton反应所需的搅拌器，同时在反应区底部安装曝气管道，通过超声波高效的反应搅拌、超声空化产生的局部高温高压环境、反应区的有效曝气等作用既能够有效地矿化废水的有机物、又能提高Fe2+和H2O2的利用率，减少了Fe2+和H2O2药剂的用量。
2.加酸区、初步混合区、反应区、加碱回调区以及沉淀区的进水口的水平高度逐一递减，废水就会在重力的作用下从加酸区一直流到沉淀区，无需使用水泵或者耐蚀泵对废水进行抽动，能大大降低能耗，适用于连续处理废水。
3.加酸区、初步混合区、反应区、加碱回调区以及沉淀区并列设置，方便维护人员进入区域内进行清洗维护。
4. 初步混合区用隔板分为第一混合区和第二混合区，能够有效地控制Fe2+先于H2O2投加，可以有效保证FeSO4充分水解成Fe2+的时间，以便后加入的H2O2能立即进行氧化生成自由基，不会造成双氧水的浪费，同时隔板可以控制水流沿一定的方向进行流动，保持良好的水流流态，以保证工业废水与药剂的充分混合，避免混合死区。
