申请日2001.10.15
公开(公告)日2002.04.17
IPC分类号C02F1/36; C02F1/48
摘要
本发明涉及一种处理有机废水的方法,它在水处理反应器中,对工业有机废水或生活污水,同时进行超声波辐照和磁场辐照,超声波的频率范围为16kHz-10MHz,其声强为0.1-12W/cm2,磁通密度为0.008-2T,协同辐射时间在5min以上。本发明利用磁的化学效应,有效地防止或减少超声空化产生的·OH和·H自由基对的复合,大大强化了超声处理有机废水的效果。本发明在实际工程中操作方便,易于控制,很容易实现工业化生产。本发明工艺具有高效、低耗处理有机废水的优点,因而具有较大的推广应用价值,前景十分广阔。
摘要附图
权利要求书
1、一种磁场协同超声波处理有机废水的方法，其特征在于在水处理 反应器中，对工业有机废水或生活污水，同时进行超声波辐照和磁场辐照， 超声波的频率范围为16kHz-10MHz，其声强为0.1-12W/cm2，磁通密 度为0.008-2T，协同辐射时间在5min以上。
2、按权利要求1所述的磁场协同超声波处理有机废水的方法，其特 征在于超声波的优选频率范围为20kHz-1MHz，其声强为0.5-3W/cm2， 磁通密度为0.020-1.0T，辐射时间在15min以上。
3、按权利要求1所述的磁场协同超声波处理有机废水的方法，其特 征在于水处理反应器工业有机废水或生活污水的水流运行方式或采用静 态，或采用动态。
4、按权利要求1所述的磁场协同超声波处理有机废水的方法，其特 征在于超声波采用各种机电型或机械型中的任何一种方式来产生超声波。
5、按权利要求4所述的磁场协同超声波处理有机废水的方法，其特 征在于超声声场优选混响场。
6、按权利要求1所述的磁场协同超声波处理有机废水的方法，其特 征在于磁场为稳定磁场，或采用稳定的电流产生，或采用永久磁性物质产 生。
说明书
磁场协同超声波处理有机废水的方法
技术领域
本发明涉及一种处理有机废水的方法。
背景技术
目前，印染、医药、化工、造纸等一些重点行业高浓度有毒有机废水 是造成我国水体污染加剧的主要原因之一。此类废水的共性是在环境中比 较难于降解，长时间稳定存在，并具有生物累积性，严重地影响着人类的 身体健康，阻碍了我国经济的可持续发展。因此，针对高浓度难降解有毒 有机废水的研究和应用是当今废水处理技术中的一个热点。
针对高浓度难降解有毒有机废水，人们开发了许多高效深度处理工 艺，具有代表性的有活性炭吸附、大孔树脂吸附、各种膜生物反应器、光 催化氧化等。其中活性炭吸附、大孔树脂吸附、臭氧氧化已得到部分推广， 但成本较高，普及化存在一定难度;光催化氧化也取得了阶段性进展，但 由于成本较高和处理效果等方面的原因，较难实现工业化。因此有必要开 发高效价廉的新型深度处理工艺。
近年来，采用超声空化技术处理难降解的有毒有机废水开始引起了人 们的注意。英国Coventry大学的Mason和法国Pual Sabater大学的Luche 先后于90年代开展了应用超声声化学降解水体难降解有毒有机物研究， 并得到了良好的效果。1994年美国Tersere将超声与臭氧联用研究天然 有机物质腐殖酸氧化动力学，确定该方案是否能被扩展应用于降解难降解 的电解质，结果令人满意。日本、法国、加拿大和德国等一些大学、实验 室和研究所也纷纷致力于超声空化降解水体中各种难降解的毒性有机物的 研究，进行了大量的工作。研究结果显示，采用超声空化技术来降解水体 中难降解有毒有机物的效果是明显的。经计算，其实验室成本(以电耗计) 远低于臭氧氧化。从1996年起国内也有少数研究机构也开始了此类实验 室研究，但比较局限于采用超声波与氧化剂(H2O2、O3)等组合工艺来降 解几种难以生物降解的毒性有机物，在这方面也取得了一定程度的进展。 总的来说，目前国内外仍处于实验室研究阶段。
但单一使用超声空化技术降解有机物的处理效果和能耗并不理想。 从理论上来讲长时间超声辐照，废水中有机物也可达到彻底矿化，但能耗 显然会很大，工程实践上经济不能允许，所以多采用超声组合工艺来考察 超声处理性能。目前主要采用超声—氧化剂(H2O2、O3)氧化、超声—光 催化氧化二大类组合处理工艺，其效果明显高于单一超声空化处理技术。 但是，与此同时，第一类组合工艺要使用大量的成本较高的氧化剂，致使 运行成本显著增加，第二类组合工艺也需使用各种人工光源，运行过程中 需要大量的电能。实践证明，在单位时间内二大类组合工艺的运行成本是 单一超声空化技术的二倍，所以目前很难工业化，是应用于实际工程的主 要障碍。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提出一种能有效且经济净化工 业有机污染物，实现工业化应用的磁场协同超声波处理有机废水的方法。
本发明的技术解决方案：
一种磁场协同超声波处理有机废水的方法，其特征在于在水处理反应 器中，对工业有机废水或生活污水，同时进行超声波辐照和磁场辐照，超 声波的频率范围为16kHz-10MHz，其声强为0.1-12W/cm2，磁通密度 为0.008-2T，协同辐射时间在5min以上。
本发明首次将磁化学效应和超声空化效应有机地结合在一起，大大强 化了超声降解有机物的效果。因为超声降解有机物的机理就在于产生无选 择性的氧化能力很强的·OH自由基来氧化有机物，而在磁场作用下，可 有效防止或减少过程中·OH和·H的复合，提高·OH的浓度，从而大大 提高超声降解有机物的能力。磁场的产生可以采用直流电方式，也可以采 用永久磁性物质方式，所以仅消耗少量电能，甚至不需任何能源，并且不 添加任何药剂，与其它超声空化工艺相比，运行成本大大降低。本发明的 磁场发生装置要比氧化剂发生器或光源发生装置简单，制做方便，成本低 廉，因此本发明装置的固定成本也大大降低。
本发明在国内外不但首次提出了一种全新的处理高浓度、难降解、 有毒有机废水的超声空化与磁化组合工艺，也为磁化学开辟了一个新的应 用领域。由于磁场和声场的产生均为成熟的技术，操作参数与单一超声工 艺和当前超声组合工艺相比，实际工程中操作方便，易于控制，很容易实 现工业化生产。
本发明工艺具有高效、低耗处理高浓度难降解有毒有机废水的优点， 因而具有较大的推广应用价值，前景十分广阔。本发明可应用于卤烃类 (CH2Cl2、CCl4、CFC系列)、酚类(苯酚、氯酚、对硝基酚)、醇类、聚 合物、多苯环芳香族化合物、马拉磷农药、灰黄霉素的降解，这些化合物 广泛存在于国内化工、医药、电子、食品等重点行业废水中。
