申请日 20200817
公开（公告）日 20201124
IPC分类号 C02F9/04; C02F101/30; C02F103/36
摘要
本发明公开了一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置及方法，所述装置包括：Fenton反应器，所述Fenton反应器包括：第一反应容器和第二反应容器；其中，所述第一反应容器用于将调节PH值的原污水进行氧化处理；所述第二反应容器用于将所述第一反应容器处理后的污水进行沉淀澄清后输出；TiO2光催化反应器，用于将所述Fenton反应器输出的处理后的污水进行紫外‑二氧化钛氧化及臭氧氧化；其中，所述TiO2光催化反应器包括：第三反应容器；所述第三反应容器的内部涂有TiO2，用于作为二氧化钛膜。本发明将Fenton氧化技术与TiO2光催化技术联合处理PVA生产废水，具有试剂利用率高，氧化效率高，处理废水效果好的特点。
权利要求书
1.一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置，其特征在于，包括：
Fenton反应器，用于将PVA生产废水的原污水进行Fenton氧化、沉淀澄清，出水色度和COD浓度达到预设要求时输出处理后的污水；所述Fenton反应器包括：第一反应容器(12)和第二反应容器(15)；其中，所述第一反应容器(12)用于将调节PH值的原污水进行氧化处理；所述第二反应容器(15)用于将所述第一反应容器(12)处理后的污水进行沉淀澄清后输出；
TiO2光催化反应器，用于将所述Fenton反应器输出的处理后的污水进行紫外-二氧化钛氧化及臭氧氧化；其中，所述TiO2光催化反应器包括：第三反应容器(24)；所述第三反应容器(24)的内壁设置有二氧化钛膜(21)。
2.根据权利要求1所述的一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置，其特征在于，所述第一反应容器(12)设置有：第二原污水管道(4)、硫酸亚铁溶液管道(5)、双氧水管道(6)和第一出水管道(14)；其中，第二原污水管道(4)用于向第一反应容器(12)输入调节PH值至预设范围的原污水；硫酸亚铁溶液管道(5)、双氧水管道(6)分别用于向第一反应容器(12)投加反应所需药剂；第一出水管道(14)用于输出第一反应容器(12)处理后的废水；
第二原污水管道(4)的进口处设置有第一管道混合器(2)，用于调节原污水的PH值至预设范围；其中，所述第一管道混合器(2)设置有第一进口、第二进口、第三进口，第一管道混合器(2)的第一进口设置有第一原污水管道(1)，第一管道混合器(2)的第二进口设置有硫酸管道(3)，第一管道混合器(2)的第一进口设置有回流管道(17)；所述回流管道(17)用于向第一管道混合器(2)输入第二反应容器(15)的出水。
3.根据权利要求2所述的一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置，其特征在于，所述第一反应容器(12)内设置有搅拌器(13)。
4.根据权利要求1所述的一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置，其特征在于，所述第二反应容器(15)设置有第一进水管道、溢流堰(10)和排泥管(16)；所述第一进水管道用于向第二反应容器(15)内输入调节PH值至预设范围的第一反应容器(12)处理后的污水；
所述第一进水管道的进口处设置有第二管道混合器(8)，用于调节第一反应容器(12)处理后的污水的PH值至预设范围；其中，所述第二管道混合器(8)的第一进口、第二进口分别用于输入第一反应容器(12)处理后的污水以及PH值调节用水。
5.根据权利要求4所述的一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置，其特征在于，所述第二管道混合器(8)的PH值调节用水为PVA生产废水原污水。
6.根据权利要求4所述的一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置，其特征在于，所述第二反应容器(15)的顶部设置有挡板(9)，所述挡板(9)将第一进水管道和溢流堰(10)分隔开。
7.根据权利要求1所述的一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置，其特征在于，所述第三反应容器(24)设置有第二进水管道(22)和第三出水管道(31)；其中，第二进水管道(22)用于向第三反应容器(24)输入Fenton反应器输出的处理后的污水；
所述第三反应容器(24)内设置有石英冷阱(25)；
所述石英冷阱(25)设置有紫外灯柱(28)、空气管道(26)和臭氧管道；其中，所述空气管道(26)用于向石英冷阱(25)内通入空气；所述臭氧管道设置有真空泵(32)，用于将石英冷阱(25)产生的臭氧通入第三反应容器(24)内。
8.根据权利要求7所述的一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置，其特征在于，所述第三反应容器(24)和所述石英冷阱(25)均为圆柱状；所述石英冷阱(25)与所述第三反应容器(24)的中轴线重合。
9.根据权利要求1所述的一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置，其特征在于，所述第三反应容器(24)的内壁设置有二氧化钛膜(21)具体为，采用溶胶-凝胶法、浸渍-涂覆法在第三反应容器(24)的内壁表面涂覆TiO2，形成二氧化钛膜(21)。
10.一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理方法，其特征在于，基于权利要求1所述的装置，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将PVA生产废水的原污水进行Fenton氧化、沉淀澄清，出水色度和COD浓度达到预设要求时输出处理后的污水；Fenton氧化处理前，第一反应容器(12)输入的原污水的PH值为3.0～3.5；Fenton氧化处理时，药剂分多次加入；Fenton氧化处理后，调节处理后污水的PH值至7.5～8输入第二反应容器(15)；
步骤2，将步骤1输出的处理后的污水输入第三反应容器(24)进行紫外-二氧化钛氧化及臭氧氧化。
说明书
一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置及方法
技术领域
本发明属于污水治理设备领域，涉及一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置及方法。
背景技术
目前，主要以电石乙炔法生产聚乙烯醇(PVA)，PVA生产废水水质水量变化大，COD浓度高，生化性能差，是工业废水中难以处理的一类典型废水。
PVA生产废水的现有处理方法主要包括生物法和化学法；其中，生物法主要是通过活性污泥法，但是这种方法处理效率低，效果不稳定，出水水质难以达标。近年来，使用Fenton氧化技术处理工业废水普遍增多；Fenton氧化技术氧化电位高，可以对废水中有机物成分进行结构性破坏，将其彻底分解成CO2和H2O。光催化TiO2氧化是一种最具潜力的高级氧化技术，只需常温常压，设备简单、操作条件易控制，氧化能力强，无选择性。Fenton氧化技术和光催化TiO2氧化技术在处理PVA废水时存在以下常见的缺点：PVA废水碱性高，在进行氧化处理时消耗的酸碱和H2O2量较多，并且利用率低，因此产生费用较高，企业无法承受；在进行TiO2光催化氧化时，粉末状和颗粒状TiO2在实际生产中难以回收，甚至造成二次污染。
综上，亟需一种新的基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明将Fenton氧化技术与TiO2光催化技术联合处理PVA生产废水，具有试剂利用率高，氧化效率高，处理废水效果好的特点。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置，包括：
Fenton反应器，用于将PVA生产废水的原污水进行Fenton氧化、沉淀澄清，出水色度和COD浓度达到预设要求时输出处理后的污水；所述Fenton反应器包括：第一反应容器和第二反应容器；其中，所述第一反应容器用于将调节PH值的原污水进行氧化处理；所述第二反应容器用于将所述第一反应容器处理后的污水进行沉淀澄清后输出；
TiO2光催化反应器，用于将所述Fenton反应器输出的处理后的污水进行紫外-二氧化钛氧化及臭氧氧化；其中，所述TiO2光催化反应器包括：第三反应容器；所述第三反应容器的内部涂有TiO2，用于作为二氧化钛膜。
本发明的进一步改进在于，所述第一反应容器设置有：第二原污水管道、硫酸亚铁溶液管道、双氧水管道和第一出水管道；其中，第二原污水管道用于向第一反应容器输入调节PH值至预设范围的原污水；硫酸亚铁溶液管道、双氧水管道分别用于向第一反应容器投加反应所需药剂；第一出水管道用于输出第一反应容器处理后的废水；第二原污水管道的进口处设置有第一管道混合器，用于调节原污水的PH值至预设范围；其中，所述第一管道混合器的第一进口、第二进口、第三进口分别连通设置有第一原污水管道、硫酸管道和回流管道；所述回流管道用于向第一管道混合器输入第二反应容器的出水。
本发明的进一步改进在于，所述第一反应容器内设置有搅拌器。
本发明的进一步改进在于，所述第二反应容器设置有第一进水管道、溢流堰和排泥管；所述第一进水管道用于向第二反应容器内输入调节PH值至预设范围的第一反应容器处理后的污水；所述第一进水管道的进口处设置有第二管道混合器，用于调节第一反应容器处理后的污水的PH值至预设范围；其中，所述第二管道混合器的第一进口、第二进口分别用于输入第一反应容器处理后的污水以及PH值调节用水。
本发明的进一步改进在于，所述第二管道混合器的PH值调节用水为PVA生产废水原污水。
本发明的进一步改进在于，所述第二反应容器的顶部设置有挡板，所述挡板将第一进水管道和溢流堰分隔开。
本发明的进一步改进在于，所述第三反应容器设置有第二进水管道和第三出水管道；其中，第二进水管道用于向第三反应容器输入Fenton反应器输出的处理后的污水；所述第三反应容器内设置有石英冷阱；所述石英冷阱设置有紫外灯柱、空气管道和臭氧管道；其中，所述空气管道用于向石英冷阱内通入空气；所述臭氧管道用于将石英冷阱产生的臭氧通入第三反应容器内。
本发明的进一步改进在于，所述第三反应容器和所述石英冷阱均为圆柱状；所述石英冷阱与所述第三反应容器的中轴线重合。
本发明的进一步改进在于，所述第三反应容器的内部涂TiO2具体包括：采用溶胶-凝胶法、浸渍-涂覆法在第三反应容器的内壁表面涂覆TiO2，形成二氧化钛膜。
本发明的一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理方法，基于本发明上述的装置，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将PVA生产废水的原污水进行Fenton氧化、沉淀澄清，出水色度和COD浓度达到预设要求时输出处理后的污水；Fenton氧化处理前，第一反应容器输入的原污水的PH值为3.0～3.5；Fenton氧化处理时，药剂分多次加入；Fenton氧化处理后，调节处理后污水的PH值至7.5～8输入第二反应容器；
步骤2，将步骤1输出的处理后的污水进行紫外-二氧化钛氧化及臭氧氧化。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
基于PVA生产废水的特性和以上两种高级氧化技术的优缺点，本发明将Fenton氧化技术与TiO2光催化技术联合处理PVA生产废水，提出了一种使用试剂少，试剂利用率高，氧化效率高，处理废水效果好且易于工程实施的处理设备。本发明中，在光催化反应器内采用TiO2膜，消除了以往使用TiO2颗粒进行光催化反应时TiO2颗粒难以回收的劣势。具体的，本发明的TiO2光催化反应器在反应器内壁设置TiO2膜，改变了以往使用二氧化钛颗粒难以回收的现状，具有可回收氧化效率高等优点。
本发明中，将TiO2光催化反应器设置在Fenton反应器之后，能够消除色度对紫外光的消耗。具体的，本发明的TiO2光催化氧化阶段设置在Fenton氧化之后，检测Fenton出水的色度和COD含量后进水，经过Fenton氧化沉淀后原污水的色度降低，提高了TiO2光催化氧化阶段紫外光的利用率。
本发明的Fenton氧化阶段，单独设置药剂管道；加药方式为多次投加，提高了Fenton试剂使用率，提高了氧化效果。
本发明的Fenton氧化第二个反应器中设置挡板，底部沉淀区空间随污水的COD浓度进行调节挡板高度变化，另外，挡板左侧进水，右侧进行澄清沉淀。
本发明的Fenton阶段两个管道调节器不仅具有调节PH作用，还节省酸碱的投加量。第一个管道调节器连接了污水管道、稀硫酸管道和回流管道，回流水PH为7.5-8,中和一部分原污水的碱性；第二个管道混合器内通入原污水代替碱，充分利用了原污水的特点进行调节PH。本发明的管道调节器节省了Fenton氧化的成本，解决了Fenton氧化由于成本高而难以在工程实施的问题。
本发明中，在TiO2光催化反应器内增加了臭氧的氧化作用，在石英冷阱内通入空气，在紫外灯的作用下产生臭氧，成本增加少，但整体氧化效果显著提升。本发明工艺处理效果好，设备简单易实施费用低，市场推广性好。
基于PVA生产废水的特性和以上两种高级氧化技术的优缺点，本发明将Fenton氧化技术与TiO2光催化技术联合处理PVA生产废水，提出了一种使用试剂少，试剂利用率高，氧化效率高，处理废水效果好且易于工程实施的处理工艺方法。本发明方法中，在Fenton氧化后利用原污水进行PH的“自调节”，即向反应后的水中通入原污水，进行PH值的调节，并且采用分次投加Fenton试剂的方式，可提高·OH的利用率；其中，利用废水的高碱性的特点，在Fenton反应完毕后，用原污水充当碱溶液终止反应，节省了碱的投加量。本发明在TiO2光催化反应器内的石英冷阱中通入空气，在紫外光的催化作用下，产生臭氧以通入反应容器内进行臭氧氧化作用。
发明人 （陈景霞;刘永军;刘喆;张婷婷;）
