一种序批节能型超声协同臭氧处理有机废水装置及方法制造方法及图纸

一种序批节能型超声协同臭氧处理有机废水装置及方法，包括如下步骤：先向废水中通入臭氧进行氧化反应，当废水pH值达到超声切入点时开启超声协同臭氧进行废水处理，当废水COD值达到排放要求后排放；废水处理装置包括反应器、臭氧制备单元、臭氧阀门、多孔扩散器、超声发生器、超声波振板、进水阀、出水阀、进水管、出水管、监测设备、自动控制装置，超声波振板设置于反应器的侧壁上，反应器上还设置有尾气破坏器。本发明专利技术在传统超声协同臭氧工艺的基础上引入序批式工艺理念，更充分合理地利用了臭氧的氧化能力和羟基自由基的持续矿化能力，实现了传统工艺的节能化改造，并基于反应阶段转切指标的研判实现了全过程的智能化运作。标的研判实现了全过程的智能化运作。标的研判实现了全过程的智能化运作。

【技术实现步骤摘要】
一种序批节能型超声协同臭氧处理有机废水装置及方法


[0001]本专利技术涉及废水处理
，尤其涉及一种序批节能型超声协同臭氧处理有机废水装置及方法。

技术介绍

[0002]为不断满足人民日益增长的美好生活需要，人们对水环境质量提出了更高的要求。如何高效处理高浓有机工业废水，尤其是毒性高、难以生物降解的芳香类工业废水，一直倍受各界关注。利用超声波处理废水中的污染物，尤其是难以生物降解的有毒有机污染物，是近年发展起来的新型的环境治理技术，该技术操作条件温和、使用范围广，但存在能耗高、反应时间长和对难挥发及极性亲水污染物处理效能较低等问题。臭氧是一种高度选择性的氧化剂，可快速破坏水中的有机污染物，但其反应中间体通常不能完全矿化，这限制了臭氧的广泛应用。
[0003]超声协同臭氧废水处理技术作为工业废水处理的一种新兴手段已经在国内外得到了广泛应用，超声波与臭氧氧化技术结合可使臭氧充分分散与溶解，在减少臭氧投加量的同时提高其氧化能力，通过超声空化效应及其产生的物化作用强化臭氧的分解，产生更多量的自由基。但由于超声波能量场的引入会极大增加废水处理的能耗，且目前国内超声协同臭氧废水处理技术都是将超声与臭氧同时作用，故超声波发生器与臭氧发生器两者总能耗过高，因而能量利用效率是影响超声协同臭氧氧化技术工程化应用的关键因素之一。因此解决该技术的能耗问题，探寻超声强化臭氧技术的增效应用，具有理论和实践意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服上述超声协同臭氧氧化技术的缺点，提供一种能耗低、处理效果好的序批节能型超声协同臭氧处理有机废水的方法，以及实现该方法的装置。
[0005]本专利技术采用序批式反应模式，即前期单独使用臭氧，后期臭氧与超声协同作用，可节省前期的超声能耗。为取得能耗与处理效果之间的平衡，实现序批式反应的环境经济效益最优化，必须对超声引入点进行有效判断。当向反应器中的废水中通入臭氧后，臭氧与废水中的有机物反应，不断生成无机酸和小分子有机酸，同时也有部分小分子酸被进一步分解矿化，随着小分子有机酸总量的不断累积增加，废水的pH值在不断降低，但随着反应进程，pH降低速率逐渐趋于平缓，当小分子有机酸分解速率大于其生成速率时，溶液中的pH值会升高，这意味着臭氧对该阶段废水氧化能力不足，需引入更高效的氧化剂（羟基自由基）以达到进一步氧化分解的目的。研究表明，在此时开启超声波发生装置，可以最大程度利用前阶段臭氧的氧化能力和后阶段羟基自由基的持续矿化能力，同时减少超声波开启时间，节约能耗，实现效能最大化。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种序批节能型超声协同臭氧处理有机废水的方法，通过构建一体化的超声协同臭氧处理装置，以及监测废水处理装置中废水的液位、pH值和COD值，综合辨析反应进程实
现处理过程的自动化、精准化控制，包括如下步骤：S1、当废水处理装置中废水的液位低于低位设定值时，关闭出水阀，开启进水阀，将废水注入反应器中，当液位达到高位设定值后，关闭进水阀；S2、开启臭氧发生器及臭氧阀门，向废水中通入臭氧进行反应；S3、当废水的pH值达到超声引入点时，臭氧继续通入，同时开启超声发生器，使废水在超声波协同臭氧的条件下进一步处理；S4、当废水的COD值达到排放要求时，关闭超声发生器，关闭臭氧发生器及臭氧阀门，开启出水阀进行排水。
[0007]以上过程均实时监测废水的液位、pH值和COD值，通过自动控制器控制进水阀、出水阀、臭氧发生器及臭氧阀门、超声波发生器等装置的开启、关闭或流量调节，通过S1~S4步骤地循环进行，实现废水的自动化序批式节能处理。
[0008]作为一种优化的技术方案，所述超声引入点为pH值的变化率由负值变成正值的时间点，即废水pH值由下降变为上升时开启超声，使超声与臭氧协同起作用。通过超声引入点控制超声的开启时间从而控制系统能耗，处理过程中不断监测废水的pH值，当废水pH值由下降变为上升时开启超声，使超声与臭氧协同起作用，超声的开启通过程序进行自动控制。
[0009]含有不同有机物成分的废水，臭氧氧化处理过程中其pH的变化速率虽不尽相同，但基本都遵循相同的变化规律（pH值的变化率先为负值后变为正值），且对于大多数有机废水，pH值先下降后上升的区间在pH值为3
‑
5时，即超声引入点为pH值达到3
‑
5。因此，如未有更有效的监测pH变化率的手段，可直接根据pH数值来控制超声的切入点，当pH值进入3
‑
5区间时即开启超声发生装置，以简化控制方法。进一步优选pH值达到3
‑
4之间时，开启超声。
[0010]当某些使用情景，为进一步提高废水处理效率，作为进一步优化的技术方案，废水处理装置在通入臭氧前可投加或装填催化剂，使臭氧氧化反应在催化剂条件下进行，所述催化剂为一种金属氧化物或金属硫化物、或者几种金属氧化物或金属硫化物的混合物、或者活性炭负载金属氧化物或金属硫化物。金属氧化物和金属硫化物可为常用的臭氧氧化的催化剂，如MnO2、Mn3O4、TiO2、Al2O3、CuO、WS2、MoS2等。催化剂有利于提高臭氧氧化降解的速度，提高废水处理效率，可直接在通入臭氧前投加催化剂，或者在注入废水之前，在反应器中装填催化剂，可在反应器中设置催化剂层。因此，本专利技术的技术方案适用于在反应器中装填或不装填催化剂的任何情况，臭氧氧化过程中添加或不添加催化剂均在本专利技术的保护范围内。
[0011]由于超声波的空化作用与介质、压力、pH值、温度和频率等因素有关，因此这些因素会直接影响降解的效率，而臭氧的氧化能力与其通入量、介质的pH值、氧化时间、温度等因素密切相关。作为进一步优化的技术方案，所述臭氧的流量为0.1
‑
1 L
•ꢀ
min
‑1，臭氧的浓度为1
‑
50 mg
•ꢀ
L
‑1；原水COD值的标准值为50
‑
5000 mg
•ꢀ
L
‑1，超声发生器产生的超声波的频率为20
‑
1000 kHz。优选超声波的频率为200 kHz。
[0012]作为进一步优化的技术方案，臭氧由反应器的底部通入，超声波在反应器的侧壁上产生，且在反应器侧壁的不同面上产生不同频率的超声波，不同频率的超声波在废水的pH值达到超声引入点后同时开启或先后组合开启。
[0013]一种序批节能型超声协同臭氧处理有机废水装置，用于实现上述序批节能型超声协同臭氧处理有机废水的方法，包括反应器、多孔扩散器、臭氧制备单元、臭氧阀门、超声波
振板、超声发生器、尾气破坏器、自动控制装置、进水阀、出水阀、尾气排放管、进水管、出水管、监测设备。反应器可设计成多面体，所述多孔扩散器设置于所述反应器的底部，优选底部中央的位置，所述臭氧制备单元及臭氧阀门通过气道与所述多孔扩散器相连，由臭氧发生器产生的臭氧经多孔扩散器切割成微泡后进入废水中，将多孔扩散器设置在反应器底部的中央，有利于臭氧微泡与废水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种序批节能型超声协同臭氧处理有机废水的方法，其特征在于，通过监测废水处理装置中废水的液位、pH值和COD值，综合辨析反应进程，实现处理过程的节能化、精准化、自动化控制，包括如下步骤：S1、当废水处理装置中废水的液位低于低位设定值时，关闭出水阀，开启进水阀，将废水注入反应器中，当液位达到高位设定值后，关闭进水阀；S2、开启臭氧发生器及臭氧阀门，向废水中通入臭氧进行反应；S3、当废水的pH值达到超声引入点时，臭氧继续通入，同时开启超声发生器，使废水在超声波协同臭氧的条件下进一步处理；S4、当废水的COD值达到排放要求时，关闭超声发生器，关闭臭氧发生器及臭氧阀门，开启出水阀进行排水；S1
‑
S4步骤中均实时监测废水的液位、pH值和COD值，并通过自动控制器控制S1
‑
S4步骤循环进行；所述超声引入点为pH值的变化率由负值变成正值的时间点，即处理过程中不断监测废水的pH值，当废水pH值由下降变为上升时开启超声；或所述超声引入点为pH值达到3
‑
5时。2.根据权利要求1所述的一种序批节能型超声协同臭氧处理有机废水的方法，其特征在于，所述废水处理装置在通入臭氧前投加或装填催化剂，使臭氧氧化反应在催化剂条件下进行，所述催化剂为一种金属氧化物或金属硫化物、或者几种金属氧化物或金属硫化物的混合物、或者活性炭负载金属氧化物或金属硫化物。3.根据权利要求1所述的一种序批节能型超声协同臭氧处理有机废水的方法，其特征在于，所述臭氧的流量为0.1
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1 L
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min
‑1，臭氧的浓度为1
‑
50 mg
ꢀ•
L
‑1；废水原水的COD值为50
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5000 mg
•ꢀ
L
‑1，超声发生器产生的超声波的频率为20
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1000 kHz。4.根据权利要求1所述的一种序批节能型超声协同臭氧处理有机废水的方法，其特征在于，超声发生器产生的超声波的频率为200...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈阵，黄晓峰，杨佘维，林嘉润，郑刘进，刘红昌，白丹丹，曹喜凤，黄冬冬，蔡振霖，
申请(专利权)人：广东粤绿环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：