申请日2016.12.14
公开(公告)日2017.03.15
IPC分类号C02F1/72; B01J29/46; C02F101/30; C02F103/30
摘要
一种碱性染料废水的净化处理系统，待处理的碱性染料废水依次经均质池均质、催化反应池反应和沉砂池沉降后完成净化处理，均质池的进水管和出水管通过长度不等的弧形连通管连通，以使最先通过进水管进入弧形连通管的水最后到达出水管，最后通过进水管进入弧形连通管的水最先到达出水管。本发明通过设置均质池、催化反应池和沉砂池，使得碱性染料废水依次在均质池中充分均质，并在催化反应池中的催化剂作用下与双氧水充分进行反应，最后在沉砂池中生成沉淀并排出净化后的水，具有操作简单、条件温和、成本低廉、能耗低和不产生二次污染等优点，能够高效处理印染行业中常见的碱性染料废水，并能兼容处理中性和酸性条件的废水。
权利要求书
1.一种碱性染料废水的净化处理系统，待处理的碱性染料废水依次经均质池(1)均质、催化反应池(2)反应和沉砂池(3)沉降后完成净化处理，其特征在于：所述均质池(1)包括位于同一直线上但不直接连通的进水管(101)和出水管(102)，进水管(101)的一端封闭，另一端为碱性染料废水进入口，出水管(102)的一端与催化反应池(2)连通，另一端与双氧水进入管(104)连通;在进水管(101)和出水管(102)管壁的两侧沿两者的长度方向均分布有若干通孔，所述进水管(101)上一侧的任意一通孔通过弧形连通管(103)与出水管(102)管壁上同侧的相应通孔连通，以形成若干条分布于进水管(101)和出水管(102)两侧的弧形水流通道，且这些弧形水流通道的长度从进水管(101)的入水口向另一端的方向逐渐缩短，以使最先通过进水管(101)进入弧形连通管(103)的污水最后到达出水管(102)，最后通过进水管(101)进入弧形连通管(103)的污水最先到达出水管(102)。
2.根据权利要求1所述的一种碱性染料废水的净化处理系统，其特征在于：所述进水管(101)内设置有将其内部分隔成两部分的分流尖劈(105)，且进水管(101)两侧管壁上的通孔分别位于分流尖劈(105)的两侧，所述分流尖劈(105)的底部固定在进水管(101)的封闭端上，且其厚度从底部向另一端逐渐减小，以使其两侧形成两个斜面，在两个斜面上分布有若干排弧形凸棱Ⅰ(1051)，且弧形凸棱Ⅰ(1051)的凸起高度从分流尖劈(105)的自由端向底端的方向逐渐升高，分流尖劈(105)自由端的端部具有一朝向进水方向凸起的弧形棱(1052)，且弧形棱(1052)的两侧超出分流尖劈(105)，以使两者连接处形成背向水流方向的卡台，卡台的凸起高度低于最靠近卡台的一排弧形凸棱Ⅰ(1051)的凸起高度。
3.根据权利要求1所述的一种碱性染料废水的净化处理系统，其特征在于：所述出水管(102)内设置有若干组弹性组件(106)，每组弹性组件(106)包括一固定在弧形连通管(103)出水端口处的绷紧钢丝(1061)，绷紧钢丝(1061)上设置有至少一组的振荡组件，每组振荡组件包括固定在绷紧钢丝(1061)上的紧固套(1062)和对称设置在紧固套(1062)两侧的翼板(1063)，且翼板(1063)正对弧形连通管(103)的出水端口，以使通过弧形连通管(103)进入到出水管(102)内的水流冲击在翼板(1063)的表面。
4.根据权利要求1所述的一种碱性染料废水的净化处理系统，其特征在于：所述弧形连通管(103)的内壁面上分布有相平行的若干条螺旋凹陷，且螺旋凹陷的旋进方向与水流方向相同。
5.根据权利要求1所述的一种碱性染料废水的净化处理系统，其特征在于：所述进水管(101)和出水管(102)管壁两侧的通孔均相互错开。
6.根据权利要求1所述的一种碱性染料废水的净化处理系统，其特征在于：所述催化反应池(2)包括一矩形的池体，在池体的两端分别设置有催化剂入口(203)和排水口Ⅰ(204)，池体两侧的侧壁上排布有若干个进水口Ⅰ(201)，且每个进水口Ⅰ(201)均通过支管与连通均质池(1)出水管(102)的管道连通;池体两侧内壁上分别设置有若干条导流板(202)，且导流板(202)均朝向催化剂入口(203)一侧倾斜，倾斜角度为与池体侧壁呈80-85°;所述导流板(202)在池体侧壁的投影与紧邻该导流板(202)且位于池体异侧的两个进水口Ⅰ(201)之间连线的投影有部分重合。
7.根据权利要求6所述的一种碱性染料废水的净化处理系统，其特征在于：所述导流板(202)朝向催化剂入口(203)的一面上分布有若干条与进水方向垂直的弧形凹槽(2021)，且弧形凹槽(2021)的深度从靠近池体侧壁的一侧向另一侧逐渐加深;所述导流板(202)背向催化剂入口(203)的一面上分布有若干条与进水方向垂直的弧形凸棱Ⅱ(2022)，且弧形凸棱Ⅱ(2022)的凸起高度从靠近池体侧壁的一侧向另一侧逐渐降低。
8.根据权利要求6所述的一种碱性染料废水的净化处理系统，其特征在于：所述催化剂入口(203)内通入的催化剂为Fe2O3/ZSM-5型催化剂，该催化剂由以下方法制得：将硅铝比为140的ZSM-5分子筛浸渍于0.5mol/L的Fe2(SO4)3中，并向其中加入摩尔浓度为1mol/L的稀硫酸，浸渍时间为8h，且每克ZSM-5分子筛对应8ml硫酸铁溶液和0.5ml稀硫酸，浸渍后在50℃的温度下恒温烘干，最后在800℃下煅烧4h得到。
9.根据权利要求1所述的一种碱性染料废水的净化处理系统，其特征在于：所述沉砂池(3)包括分选腔(302)和分选腔(302)底部的集砂腔(306)，且分选腔(302)的下部向内收缩形成与集砂腔(306)顶部连接的斜面，且斜面与水平面的夹角不小于55°;所述分选腔(302)内设置有由传动机构(301)带动的搅拌轴，搅拌轴的底部设置有搅拌叶片(305)，且搅拌叶片(305)位于分选腔(302)底部，分选腔(302)的两侧壁分别设置有进水口Ⅱ(304)和净水出口(303)，集砂腔(306)的底部设置有出砂口(307)。
10.根据权利要求1所述的一种碱性染料废水的净化处理系统，其特征在于：所述净化处理系统中还设有由至少两组的超声波清洗池(401)串联而成超声清洗装置(4)，超声清洗装置(4)的入口管(402)和出口管(403)分别与沉砂池(3)的出砂口(307)和催化反应池(2)上的催化剂入口(203)连接。
说明书
一种碱性染料废水的净化处理系统
技术领域
本发明涉及到环保领域的废水处理，具体的说是一种碱性染料废水的净化处理系统。
背景技术
染料废水是含有染料的有色废水，具有组成复杂、碱性高、色度高、难生物降解物质浓度高、水量和水质变化大等特点，是难处理的工业废水之一。
为解决有机染料对环境的污染，人们采用不同方法对含有染料的废水进行处理，目前对染料废水的处理方法主要有物化处理法，辐射法，吸附萃取法，微电解法，生物降解法等，但这些技术或因效率低或因成本高等原因难以得到普遍应用。Fenton氧化法作为一种经典的高级氧化技术，具有高效、简单、温和、普适等优点，但存在几点不足：1、反应需在酸性条件下进行，消耗大量的酸且提高了出水盐度;2、消耗大量催化剂却难以回收;3、产生大量含铁污泥容易引起二次污染;4、出水因含有大量铁离子而呈黄色，影响色度处理效果。
发明内容
为解决现有技术中染料废水处理存在的效率低或成本高的问题，本发明提供了一种碱性染料废水的净化处理系统，通过设置均质池、催化反应池和沉砂池，使得碱性染料废水依次在均质池中充分均质，并在催化反应池中的催化剂作用下与双氧水充分进行反应，最后在沉砂池中生成沉淀并排出净化后的水，具有操作简单、条件温和、成本低廉、能耗低和不产生二次污染等优点，能够高效处理印染行业中常见的碱性染料废水，并能兼容处理中性和酸性条件的废水。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种碱性染料废水的净化处理系统，待处理的碱性染料废水依次经均质池均质、催化反应池反应和沉砂池沉降后完成净化处理，所述均质池包括位于同一直线上但不直接连通的进水管和出水管，进水管的一端封闭，另一端为碱性染料废水进入口，出水管的一端与催化反应池连通，另一端与双氧水进入管连通;在进水管和出水管管壁的两侧沿两者的长度方向均分布有若干通孔，所述进水管上一侧的任意一通孔通过弧形连通管与出水管管壁上同侧的相应通孔连通，以形成若干条分布于进水管和出水管两侧的弧形水流通道，且这些弧形水流通道的长度从进水管的入水口向另一端的方向逐渐缩短，以使最先通过进水管进入弧形连通管的污水最后到达出水管，最后通过进水管进入弧形连通管的污水最先到达出水管。
所述进水管内设置有将其内部分隔成两部分的分流尖劈，且进水管两侧管壁上的通孔分别位于分流尖劈的两侧，所述分流尖劈的底部固定在进水管的封闭端上，且其厚度从底部向另一端逐渐减小，以使其两侧形成两个斜面，在两个斜面上分布有若干排弧形凸棱Ⅰ，且弧形凸棱Ⅰ的凸起高度从分流尖劈的自由端向底端的方向逐渐升高，分流尖劈自由端的端部具有一朝向进水方向凸起的弧形棱，且弧形棱的两侧超出分流尖劈，以使两者连接处形成背向水流方向的卡台，卡台的凸起高度低于最靠近卡台的一排弧形凸棱Ⅰ的凸起高度。
所述出水管内设置有若干组弹性组件，每组弹性组件包括一固定在弧形连通管出水端口处的绷紧钢丝，绷紧钢丝上设置有至少一组的振荡组件，每组振荡组件包括固定在绷紧钢丝上的紧固套和对称设置在紧固套两侧的翼板，且翼板正对弧形连通管的出水端口，以使通过弧形连通管进入到出水管内的水流冲击在翼板的表面。
所述绷紧钢丝的表面密布有凸起。
所述弧形连通管的内壁面上分布有相平行的若干条螺旋凹陷，且螺旋凹陷的旋进方向与水流方向相同。
所述进水管和出水管管壁两侧的通孔均相互错开。
所述催化反应池包括一矩形的池体，在池体的两端分别设置有催化剂入口和排水口Ⅰ，池体两侧的侧壁上排布有若干个进水口Ⅰ，且每个进水口Ⅰ均通过支管与连通均质池1出水管的管道连通;池体两侧内壁上分别设置有若干条导流板，且导流板均朝向催化剂入口一侧倾斜，倾斜角度为与池体侧壁呈80-85°;所述导流板在池体侧壁的投影与紧邻该导流板且位于池体异侧的两个进水口Ⅰ之间连线的投影有部分重合。
所述导流板朝向催化剂入口的一面上分布有若干条与进水方向垂直的弧形凹槽，且弧形凹槽的深度从靠近池体侧壁的一侧向另一侧逐渐加深;所述导流板背向催化剂入口的一面上分布有若干条与进水方向垂直的弧形凸棱Ⅱ，且弧形凸棱Ⅱ的凸起高度从靠近池体侧壁的一侧向另一侧逐渐降低。
所述沉砂池包括分选腔和分选腔底部的集砂腔，且分选腔的下部向内收缩形成与集砂腔顶部连接的斜面，且斜面与水平面的夹角不小于55°;所述分选腔内设置有由传动机构带动的搅拌轴，搅拌轴的底部设置有搅拌叶片，且搅拌叶片位于分选腔底部，分选腔的两侧壁分别设置有进水口Ⅱ和净水出口，集砂腔的底部设置有出砂口。
所述净化处理系统中还设有由至少两组的超声波清洗池串联而成超声清洗装置，超声清洗装置的入口管和出口管分别与沉砂池的出砂口和催化反应池上的催化剂入口连接。
本发明中，催化反应池的催化剂入口中通入的催化剂为Fe2O3/ZSM-5催化剂，该催化剂由以下方法制得：将硅铝比为140的ZSM-5分子筛浸渍于0.5mol/L的Fe2(SO4)3中，并向其中加入摩尔浓度为1mol/L的稀硫酸，浸渍时间为8h，且每克ZSM-5分子筛对应8ml硫酸铁溶液和0.5ml稀硫酸，浸渍后在50℃的温度下恒温烘干，最后在800℃下煅烧4h得到。
本发明的催化反应池中发生的反应为非均相类Fenton体系，即将Fe2O3负载在ZSM-5分子筛载体上，催化H2O2产生具有强氧化能力的•OH来对染料废水进行氧化降解，避免均相Fenton体系因铁离子与反应介质难于分离而引起流失和二次污染，催化剂经过简单的超声清洗可重复利用。同时也免于光照、微波、电、超声等额外的能量输入，是一种简单、温和、高效的废水处理系统，尤其适用于处理强碱性染料废水。另外，本单元出水水质可生化性强，可与生物降解单元实现模块化组合。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明通过设置均质池、催化反应池和沉砂池，使得碱性染料废水依次在均质池中充分均质，并在催化反应池中的催化剂作用下与双氧水充分进行反应，最后在沉砂池中生成沉淀并排出净化后的水，具有操作简单、条件温和、成本低廉、能耗低和不产生二次污染等优点，能够高效处理印染行业中常见的碱性染料废水，并能兼容处理中性和酸性条件的废水;
2)本发明的均质池通过将进水管和出水管隔断，然后用弧形连通管将两者连通，使得最先通过进水管进入弧形连通管的水最后到达出水管，最后通过进水管进入弧形连通管的水最先到达出水管，从而实现了不需要任何附加设备即对废水进行均质的目的;
3)本发明通过在进水管内设置分流尖劈，将废水分成两部分分别通过两侧的弧形连通管汇入到出水管中，这样不仅使得水流更加均匀的通过两侧的弧形连通管，而且通过在分流尖劈的表面设置弧形凸棱Ⅰ，能够与两侧的管壁形成配合，使废水以湍流的形态进入到弧形连通管内，进一步提高了均质的效果;
4)本发明在出水管内设置若干组由绷紧钢丝和振荡组件构成的弹性组件，使得从弧形连通管进入到出水管内的废水能够冲击到振荡组件的翼板上，从而带动整个弹性组件发生一定的震动，起到了对出水管内废水的搅拌均质作用;而且，通过在绷紧钢丝的表面设置凸起，从而增强了这种搅拌均质效果;
5)本发明通过在弧形连通管的内壁面上设置相平行的若干条螺旋凹陷，且螺旋凹陷的旋进方向与水流方向相同，从而使废水在流动过程中会与螺旋凹陷相碰撞，起到了一定的搅拌作用，而且螺旋凹陷也起到了一定程度的导流混匀作用;
6)本发明通过在催化反应池的两侧设置多个进水口Ⅰ，从而实现了分段补给废水，避免了因局部浓度过高而使催化剂中毒，影响催化剂降解效果和寿命;而在催化反应池中设置若干以特殊方式排布的导流板，从而使废水在其中流动时形成湍流，从而有利于催化剂和反应物的扩散和传质;而且导流板朝向催化剂入口的一面上设置弧形凹槽，另一面上设置弧形凸棱Ⅱ，从而极大程度的增强了这种湍流效果;
7)本发明的催化反应池中发生的反应为非均相类Fenton体系，即将Fe2O3负载在ZSM-5分子筛载体上，催化H202产生具有强氧化能力的•OH来对染料废水进行氧化降解，避免均相Fenton体系因铁离子与反应介质难于分离而引起流失和二次污染，催化剂经过简单的超声清洗可重复利用，同时也免于光照、微波、电、超声等额外的能量输入，是一种简单、温和、高效的废水处理系统，尤其适用于处理强碱性染料废水。
