申请日2004.06.04
公开(公告)日2005.02.23
IPC分类号C02F1/36
摘要
一种超声波处理高浓度有机废水的方法，包括以下步骤：a.将高浓度有机废水输入装置的曝气区，施加超声波对废水进行曝气;b.曝气后的废水进入装置的主反应区，进行超声降解，同时通过超声-原子态铁耦合形成Fenton系统，进行Fenton降解;c.经主反应区降解后的废水进入装置的混凝沉淀区，新生态铁离子对废水进行混凝处理，混凝后的水从混凝沉淀区侧面的出水管排出，沉淀物从底部的排泥管排出。本发明利用柔性超声波、曝气、原子态铁耦合，形成微曝气-超声-铁-Fenton系统，可以快速、有效、稳定的降低高浓度有机废水的毒性，提高其的可生化性，甚至直接物化。
权利要求书
1、一种超声波处理高浓度有机废水的方法，其特征是包括以下步骤：
a、将高浓度有机废水输入反应装置的曝气区，施加超声波对废水进行微 曝气;
b、使曝气后的废水进入反应装置的主反应区，施加超声波进行超声降解， 同时通过超声-原子态铁耦合形成Fenton系统，进行Fenton降解;
c、经主反应区降解后的废水进入反应装置的混凝沉淀区，新生态铁离子 对废水进行混凝处理，混凝后的水从混凝沉淀区侧面的出水管排出，沉淀物 从底部的排泥管排出。
2、根据权利要求1所述超声波处理高浓度有机废水的方法，其特征是步 骤b中，曝气后的废水在主反应区进行超声降解的方法是：对进入反应装置 主反应区的所述废水进行超声波辐照，超声波的频率范围为20～300KHz， 声强范围为0.1～10w/cm2，辐照时间为0.5～30分钟。
3、根据权利要求1所述超声波处理高浓度有机废水的方法，其特征是步 骤b中，曝气后的废水在主反应区进行Fenton降解的方法如下：
原子态铁在超声波和氧气的作用下，生成亚铁离子;亚铁离子在超声波 作用下分解过氧化氢，产生羟基自由基和铁离子，形成Fenton系统;羟基自 由基与废水中的有机物发生氧化反应，实现对有机物的降解。
4、一种超声波处理高浓度有机废水的装置，包括容器和控制器，其特征 是：所述容器内腔从左到右依次设置曝气区、至少一个主反应区和混凝沉淀 区，曝气区和主反应区底部均设置由控制器控制的若干超声换能器，曝气区 一侧设置进水管，混凝沉淀区一侧设置出水管，混凝沉淀区底部设置排泥管。
5、根据权利要求4所述的超声波处理高浓度有机废水的装置，其特征是： 在所述容器的混凝沉淀区底部设置超声换能器，该超声换能器数量少于曝气 区或主反应区底部的超声换能器数量。
6、根据权利要求4所述的超声波处理高浓度有机废水的装置，其特征是： 所述容器为不锈钢容器。
7、根据权利要求4所述的超声波处理高浓度有机废水的装置，其特征是： 所述曝气区与主反应区之间、主反应区与混凝沉淀区之间均交错设置铁板。
说明书
超声波处理高浓度有机废水的方法及装置
技术领域
本发明涉及超声波水处理技术，具体是一种超声波处理高浓度有机废水 的方法及装置。
背景技术
我国工业废水排放量达数百亿吨，主要分布在化工、冶金、炼焦、轻工、 食品等行业，其中相当部分为高浓度难降解有机废水，这些废水因为含有毒 有害大分子物质而难以为生化方法去除。
目前处理高浓度有机废水的方法有化学氧化法、溶剂萃取法、吸附法、 焚烧法、光催化法、强化生化处理法等，这些方法成本均很高，每吨水运行 费用达到数十元。高昂的费用使得大量高浓度难降解有机废水得不到有效处 理而排放，对环境造成了严重的污染。研究高浓度有机废水的治理，完善其 治理技术，是十分迫切的任务。
利用超声波降解水中的化学污染物是近年来发展起来的一项新型水处理 技术，它集高级氧化技术、焚烧、超临界水氧化等多种水处理技术的特点于 一身，具有反应条件温和、速度快、适用范围广等特点。它可以单独或与其 他技术联合使用，尤其适用于难降解的有机污染物，具有很大的发展潜力。
有机废水处理中通常需要曝气，由于空气的溶解性很差，曝气效率通常 只有10%-20%，从而导致较高的电耗与气耗，而曝气效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于克服传统有机废水处理技术的上述不足，提供一种超 声波处理高浓度有机废水的方法和装置。
本发明超声波处理高浓度有机废水的方法包括以下步骤：
a、将高浓度有机废水输入反应装置的曝气区，施加超声波对废水进行微 曝气;
b、使曝气后的废水进入反应装置的主反应区，施加超声波进行超声降解， 同时通过超声-原子态铁耦合形成Fenton系统，进行Fenton降解;
c、经主反应区降解后的废水进入反应装置的混凝沉淀区，新生态铁离子 对废水进行混凝处理，去除废水中的悬浮物、色度、溴味，混凝后的水从混 凝沉淀区侧面的出水管排出，沉淀物从底部的排泥管排出。
上述步骤b中，曝气后的废水在主反应区进行超声降解的方法为：对输 入反应装置主反应区的废水进行超声波辐照，超声波的频率范围为20～ 300kHz，声强范围为0.1～10w/cm2，辐照时间为0.5～30分钟。
上述步骤b中，曝气后的废水在主反应区进行Fenton降解的方法为：原 子态铁在超声波和氧气的作用下，生成亚铁离子;亚铁离子在超声波作用下 分解过氧化氢，产生羟基自由基和铁离子，形成Fenton系统;羟基自由基与 废水中的有机物发生氧化反应，实现对有机物的降解。
一种超声波处理高浓度有机废水的装置，包括容器和控制器，所述容器 内腔从左到右依次设置曝气区、至少一个主反应区和混凝沉淀区，曝气区和 主反应区底部均设置由控制器控制的若干超声换能器，曝气区一侧设置进水 管，混凝沉淀区一侧设置出水管，混凝沉淀区底部设置排泥管。在所述容器 的混凝沉淀区底部也可设置少量超声换能器。
本发明利用柔性超声波、曝气、原子态铁耦合，形成微曝气—超声—铁 —Fenton系统，可以快速、有效、稳定的降低高浓度有机废水的毒性，提高 高浓度有机废水的可生化性，甚至直接物化。其有益效果如下：
1、利用超声波的空化效应，使废水中的有机物在热点发生化学键断裂、 水相燃烧、高温分解、超临界水氧化、自由基氧化等反应。这些效应加上声 场中的质点振动、次级衍生波等为有机物提供了其他方法难以达到的多种降 解途径。
2、在超声波与氧气的作用下，原子态铁快速形成亚铁离子。亚铁离子在 超声波下高效分解过氧化氢，形成Fenton系统，生成大量羟基自由基和铁离 子，避免了自结合对羟基自由基的消耗，大大的提高了超声波的化学效应。 同时新生态的铁离子是高效混凝剂，可以快速去除废水中的悬浮物、色度、 溴味等。
3、超声波的机械破碎效应可以将气泡均匀破碎至微米级，从而极大的提 高了曝气效率，减少了电耗与气耗。
