申请日2015.08.14
公开(公告)日2015.12.30
IPC分类号C02F9/04
摘要
本实用新型公开了一种处理低浓度难降解有机工业废水的装置，臭氧通过内滤芯膜壁进入第二空腔;同时污水中含有的大分子及成多分子聚集态存在的小分子有机物随污水进入第二空腔后被外滤芯截留、浓缩;被浓缩的有机物与臭氧反应生成小分子无机物;而污水中单个小分子有机物与臭氧通过外滤芯的膜壁时相遇并反应生成小分子无机物;污水中的臭氧和未能氧化完毕的有机物进入滤筒中继续反应生成小分子无机物;处理合格的污水从滤筒的高位溢流到中水池，仍残存的臭氧通过排气管进入臭氧破坏器后排入大气。本实用新型在继承过滤法和臭氧催化氧化法的优点的基础上，克服了过滤法和臭氧催化氧化法的缺点，使得低浓度难降解有机工业废水的深度处理成为可能。
权利要求书
1.一种处理低浓度难降解有机工业废水的装置，其特征在于，所述处理低 浓度难降解有机工业废水的装置设置有滤筒、内滤芯、外滤芯、内套、外套、 第一阀门、第一卡盘、第二卡盘、第一密封垫、第一卡盘接头、污水进水管、 进气弯管、第三卡盘、第四卡盘、第二密封垫、第二阀门、第五卡盘、第六卡 盘、第三密封垫、第七卡盘、第四密封垫、第八卡盘、第二卡盘接头、第九卡 盘、第十卡盘、第五密封垫、第三阀门、封板、排气管;
滤筒内安装有外套、内套、外滤芯、第二空腔、内滤芯;第八卡盘与滤筒 的下端焊接，所述内滤芯和外滤芯依次套到由内套和外套组成的内外套总成上， 由外滤芯和外套、内滤芯和内套及卡盘六形成半封闭的第二空腔;
带卡盘接头的第一阀门通过卡箍与第一卡盘接头密封连接，第一卡盘接头 的另一端焊接到污水进水管上，其中第一卡盘与第二卡盘之间装有抗臭氧氧化 的聚四氟乙烯第一密封垫;
进气弯管的一端与第三卡盘焊接，第三卡盘通过卡箍与带卡盘接头的第二 阀门密封连接，其中第三卡盘与第四卡盘之间装有抗臭氧氧化的聚四氟乙烯第 二密封垫;进气弯管的另一端与第五卡盘的内孔的周边焊接，污水进水管的上 端与第五卡盘的焊线焊接，污水进水管与进气弯管的交叉接触部分焊接，污水 进水管的内管壁和进气弯管的外管壁之间形成第一空腔;
内套与第六卡盘的内孔焊接，外套与第六卡盘的焊线焊接，第七卡盘焊接 到外套上组成内外套总成，再把内滤芯和外滤芯依次套到内套和外套上并组成 滤芯总成;
第八卡盘与滤筒的下端焊接，封板与滤筒的上端焊接，在封板的中心部位 焊接排气管，滤筒的上部一侧焊接上第二卡盘接头后组成滤筒总成;
滤芯总成的第七卡盘通过卡箍与滤筒总成的第八卡盘密封连接，其中第七 卡盘与第八卡盘之间装有抗臭氧氧化的聚四氟乙烯第四密封垫;污水进水管和 进气弯管通过第五卡盘与滤芯总成的第六卡盘用卡箍密封连接，其中第五卡盘 与第六卡盘之间装有抗臭氧氧化的聚四氟乙烯第三密封垫;带卡盘接头的第三 阀门的第十卡盘通过卡箍与第二卡盘接头的第九卡盘密封连接，其中第十卡盘 与第九卡盘之间装有抗臭氧氧化的聚四氟乙烯第五密封垫。
2.如权利要求1所述的处理低浓度难降解有机工业废水的装置，其特征在 于，所述第一密封垫、第二密封垫、第三密封垫、第四密封垫以及第五密封垫 采用抗臭氧氧化的聚四氟乙烯密封垫。
3.如权利要求1所述的处理低浓度难降解有机工业废水的装置，其特征在 于，滤筒高度在3-6m，滤筒的体积应保证污水在滤筒内的水力停留时间大于 30min，滤筒直径的大小需根据污水的进水流量、水力停留时间和滤筒的实际高 度决定。
4.如权利要求1所述的处理低浓度难降解有机工业废水的装置，其特征在 于，所述内滤芯的滤膜孔径为20nm，外滤芯的滤膜孔径为10nm，内滤芯、外 滤芯采用Al2O3或氧化锆陶瓷材料制作。
5.如权利要求1所述的处理低浓度难降解有机工业废水的装置，其特征在 于，所述第一阀门、第一卡盘、第二卡盘、第一卡盘接头、污水进水管、进气 弯管、第三卡盘、第四卡盘、第二阀门、第五卡盘、第六卡盘、内套、外套、 第七卡盘、第八卡盘、滤筒、第二卡盘接头、第九卡盘、第十卡盘、第三阀门、 封板、排气管均采用316L的不锈钢制成，不锈钢部件之间的焊缝均做防腐处理。
说明书
一种处理低浓度难降解有机工业废水的装置
技术领域
本实用新型属于工业废水处理技术领域，尤其涉及一种处理低浓度难降解 有机工业废水的装置。
背景技术
目前我国部分工业废水经过一系列物理、化学及生物法等联合处理后，虽 然其最终出水中各种污染物特别是有机污染物的浓度大大降低，但有些有机污 染物的浓度低于一定数值之后就很难再继续用经济、简单的方法降低其浓度， 继而成为低浓度难降解有机工业废水。对于低浓度难降解有机工业废水(本实用 新型中的低浓度难降解有机工业废水指的是工业废水经物理、生物和化学等方 法联合处理后，其BOD/COD<0.2，且CODcr的浓度虽低于150mg/L，但仍然达 不到有关工业废水排放标准的一类废水)，一方面该类废水中有机物浓度过低基 本没有回收价值;另一方面该类废水即达不到相应行业的废水排放标准更不能 满足废水回用的相应标准，所以不得不进行深度处理。目前该类废水的处理方 法主要有以下三种，即：一、树脂吸附法，二、过滤法，三、臭氧催化氧化法。 其中，对于第一种方法：树脂吸附法来说，由于树脂价格高且吸附容量有限、 再生困难、寿命短、选择性吸附、运行成本高等缺点，大大限制了它的使用; 对于第二种方法：过滤法来说，由于低浓度难降解有机工业废水中的化合物多 数分子量相对较小，其分子直径也较小，需要用较小孔径的滤膜才能滤除，而 使用较小孔径的滤膜，不但会大大降低单位面积膜的过滤能力，且滤膜极易堵 塞，堵塞后再生困难，不得不频繁更换滤膜，以至运行成本高昂，大大限制了 滤膜的使用;而对于第三种方法，臭氧催化氧化法来说，以下3方面的因素影 响了臭氧催化氧化法的效率和效果：1)低浓度难降解有机工业废水随着浓度的 降低废水中单位体积内可被氧化的活化分子数量也逐渐降低，从而也降低了有 机物被氧化分解的机会;2)臭氧在常压下，在废水中的溶解度有限，即单位体 积污水中溶解的臭氧浓度是一定的，从而限制了臭氧氧化污水中有机物的速率 和效果;3)臭氧曝气头的曝气孔径不能做到足够小，致使曝气气泡直径过大， 不能与污水中的有机物充分接触，进而影响其与有机物的反应(目前，耐臭氧氧 化的钛合金曝气头的孔径最小可做到：450nm)。这些因素不但大大影响了臭氧 催化氧化法的效率和效果，而且致使部分低浓度的有机工业废水中的难降解有 机物根本无法被臭氧催化氧化法氧化分解。
由于以上三种方法本身存在的种种缺点，大大制约和限制了它们的推广应 用，因此如何低成本、高效的处理低浓度难降解有机工业废水业已成为污水处 理行业亟待解决的难题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种处理低浓度难降解有机工业废水的装置， 旨在解决目前低浓度难降解有机工业废水的处理方法运行成本高、处理效率低 的问题。
本实用新型是这样实现的，一种处理低浓度难降解有机工业废水的装置， 所述处理低浓度难降解有机工业废水的装置设置有滤筒、内滤芯、外滤芯、内 套、外套、第一阀门、第一卡盘、第二卡盘、第一密封垫、第一卡盘接头、污 水进水管、进气弯管、第三卡盘、第四卡盘、第二密封垫、第二阀门、第五卡 盘、第六卡盘、第三密封垫、第七卡盘、第四密封垫、第八卡盘、第二卡盘接 头、第九卡盘、第十卡盘、第五密封垫、第三阀门、封板、排气管;
滤筒内安装有外套、内套、外滤芯、第二空腔、内滤芯;第八卡盘与滤筒 的下端焊接，所述内滤芯和外滤芯依次套到由内套和外套组成的内外套总成上， 由外滤芯和外套、内滤芯和内套及卡盘六形成半封闭的第二空腔;
带卡盘接头的第一阀门通过卡箍与第一卡盘接头密封连接，其中第一卡盘 与第二卡盘之间装有抗臭氧氧化的聚四氟乙烯第一密封垫，第一卡盘接头的另 一端焊接到污水进水管上;
进气弯管的一端与第三卡盘焊接，第三卡盘通过卡箍与带卡盘接头的第二 阀门密封连接，其中第三卡盘与第四卡盘之间装有抗臭氧氧化的聚四氟乙烯第 二密封垫;进气弯管的另一端与第五卡盘的内孔的周边焊接，污水进水管的上 端与第五卡盘的焊线焊接，污水进水管与进气弯管的交叉接触部分焊接，污水 进水管的内管壁和进气弯管的外管壁之间形成第一空腔;
内套与第六卡盘的内孔焊接，外套与第六卡盘的焊线焊接，第七卡盘焊接 到外套上组成内外套总成，再把内滤芯和外滤芯依次套到内套和外套上并组成 滤芯总成;
第八卡盘与滤筒的下端焊接，封板与滤筒的上端焊接，在封板的中心部位 焊接排气管，滤筒的上部一侧焊接上第二卡盘接头后组成滤筒总成;
滤芯总成的第七卡盘通过卡箍与滤筒总成的第八卡盘密封连接，其中第七 卡盘与第八卡盘之间装有抗臭氧氧化的聚四氟乙烯第四密封垫;污水进水管和 进气弯管通过第五卡盘与滤芯总成的第六卡盘用卡箍密封连接，其中第五卡盘 与第六卡盘之间装有抗臭氧氧化的聚四氟乙烯第三密封垫;带卡盘接头的第三 阀门的第十卡盘通过卡箍与第二卡盘接头的第九卡盘密封连接，其中第十卡盘 与第九卡盘之间装有抗臭氧氧化的聚四氟乙烯第五密封垫;
进一步，所述第一密封垫、第二密封垫、第三密封垫、第四密封垫以及第 五密封垫采用抗臭氧氧化的聚四氟乙烯密封垫。
进一步，滤筒高度一般在3-6m，滤筒的体积应保证污水在滤筒内的水力停 留时间大于30min，具体的滤筒直径的大小需根据污水的进水流量、水力停留时 间和滤筒的实际高度决定。
进一步，所述内滤芯的滤膜孔径为20nm，外滤芯的滤膜孔径为10nm，内 滤芯、外滤芯采用Al2O3或氧化锆陶瓷材料制作。
进一步，所述第一阀门、第一卡盘、第二卡盘、第一卡盘接头、污水进水 管、进气弯管、第三卡盘、第四卡盘、第二阀门、第五卡盘、第六卡盘、内套、 外套、第七卡盘、第八卡盘、滤筒、第二卡盘接头、第九卡盘、第十卡盘、第 三阀门、封板、排气管均采用316L的不锈钢制成，不锈钢部件之间的焊缝均做 防腐处理。
本实用新型提供的处理低浓度难降解有机工业废水的装置继承了过滤法能 将污染物浓缩的优点，及催化氧化法能提高臭氧的氧化能力的优点的基础上， 即克服了过滤法在浓缩污水中有机物时容易堵塞滤膜需要频繁更换滤膜的缺 点，同时也克服了臭氧催化法在处理污水时不能增加反应物(包括污水中有机物 和氧化剂臭氧)的浓度和氧化剂(臭氧)曝气气泡太大的缺点。即本实用新型通过 设备上“膜套膜”的特殊结构的创新，创造性的实现了以上功能。具体为：
第一、本实用新型创造性的利用了过滤法能将污染物浓缩的优点。
在臭氧进入的同时，污水在1个大气压的泵压下通过带卡盘接头的第一阀 门和第一卡盘接头进入第一空腔，再由第一空腔通过第五卡盘和第六卡盘上的 过水孔进入第二空腔，污水中含有的大分子有机物和成多分子聚集态(胶态)存在 的小分子有机物被外滤芯截留在第二空腔中;
在第二空腔中被截留的大分子有机物和成多分子聚集态(胶态)存在的小分 子有机物逐渐增多，即大分子有机物和成多分子聚集态(胶态)存在的小分子有机 物在第二空腔中被截留、浓缩。从而增加了污水中有机物的浓度。
此外，通常过滤法(单膜)浓缩污染物时，被浓缩的污染物会随时(错流过滤 法)或浓缩到一定浓度后(死端过滤法)被排除，而本实用新型的装置中特殊的“膜 套膜”结构的设置及因此形成的膜与膜之间的第二空腔，使得在第二空腔中被浓 缩的污染物不必外排，而是在第二空腔中随时被内滤膜割裂为微小气泡的臭氧 氧化为水、二氧化碳等小分子无机物。即由于内、外滤膜的分工、协作才使得 污染物既能被浓缩，也能把臭氧割裂为氧化能力更强的微小气泡，并最终把被 浓缩的有机物氧化分解为对环境无害的水、二氧化碳等小分子有机物。以上这 些功能是单独的膜过滤法难以实现的。
再次。还由于内、外滤膜和臭氧的联合使用，使得本装置既能把臭氧割裂 为氧化能力更强(相对于曝气法)的微小气泡，也能浓缩有机物(在第二空腔中)， 又能增加臭氧的溶解度(压力的作用)，还能对臭氧氧化发挥催化作用(外滤芯)， 这也是现有的装置所不具备的。
第二、本实用新型创造性的利用催化氧化法能提高臭氧的氧化能力的优点。
之所以该臭氧气泡进入第二空腔后能把臭氧催化氧化法难以分解的大分子 有机物和成多分子聚集态(胶态)存在的小分子有机物氧化成对环境无害的水、二 氧化碳等小分子无机物，主要是因为本装置较臭氧催化氧化相比在以下三方面 均提高了臭氧的氧化能力：一、因为污水中的大分子有机物和成多分子聚集态 存在的小分子有机物在第二空腔中被浓缩，从而提高了污水中被氧化物质的浓 度;二、进入第二空腔的污水和臭氧气泡由于污水的泵压和臭氧发生器的气压 的存在，增加了第二空腔中臭氧的溶解度;三、由于臭氧通过内滤膜的膜壁进 入第二空腔后被割裂为氧化能力更高的微小气泡(和臭氧催化氧化时的曝气气泡 相比)。
之所以在第二空腔中没被氧化的小分子有机物在通过外滤芯时能被氧化其 理由有二：一、臭氧气泡在通过外滤芯时被进一步割裂成氧化能力更强的更小 的气泡(因为内滤芯的孔径20nm比外滤芯的孔径10nm大了1倍)，增加了臭氧 自身的氧化能力;二、大量的实验证明带有蜂窝状空隙的无机材料对臭氧氧化 有催化作用(如活性炭、多孔陶粒等)，而外滤芯的膜壁作为一种特殊的陶瓷滤芯 也具有蜂窝状的滤孔，故外滤芯在此同时兼备臭氧氧化的固体催化剂的作用。
第三、本实用新型创造性的克服了过滤法在浓缩污水中有机物时容易堵塞 滤膜需要频繁更换滤膜的缺点。
一方面，在第二空腔中被浓缩的大分子有机物和成聚集态(胶态)存在的小分 子有机物，即使在浓缩的过程中粘附到内滤膜的外膜壁和外滤膜的内膜壁上， 也会随时被穿过膜壁的臭氧和存在于空腔二中的臭氧氧化，避免内、外滤芯的 膜壁和膜孔被有机物堵塞;另一方面，臭氧气泡和含有小分子有机物的污水一 起通过外滤芯的膜壁时，由于臭氧及时把有机物氧化分解为水、二氧化碳等小 分子无机物，从而防止了具有一定粘性的小分子有机物在外滤芯的膜孔和膜壁 上的粘附积累，进而大大降低了滤芯的膜孔和膜壁被粘性较大的有机物堵塞、 粘附的可能，大幅度提高滤芯的寿命，稳定了膜的通量，降低了滤芯的使用成 本;
第四、本实用新型创造性的克服了臭氧催化氧化法在处理污水时不能增加 反应物(包括污水中有机物和氧化剂臭氧)的浓度的缺点。
1)污水中的大分子有机物和成多分子聚集态存在的小分子有机物在第二 空腔中被浓缩，从而增加了反应物(有机物)的浓度;
2)由于臭氧进气压力的存在增加了氧化剂臭氧的溶解度，即增加了污水中 氧化剂的浓度;
第五、本实用新型创造性的克服了氧化剂(臭氧)曝气气泡太大的缺点。
臭氧在通过内滤膜和外滤膜的膜壁时被割裂为直径极小的气泡(和曝气法 相比)。
