CN112897676A - 一种基于雾化高级氧化处理废水装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及废水处理技术领域，具体提供一种基于雾化高级氧化处理废水装置和方法。所述装置从上到下依次包括雾化单元和臭氧处理单元，雾化单元将废水雾化成小液滴；所述臭氧处理单元包括蜂窝状臭氧投加口(6)，所述蜂窝状臭氧投加口(6)一端连接臭氧发生器(8)，雾化后的小液滴全部进入蜂窝状臭氧投加口(6)中反应；所述臭氧处理单元还包括冷凝管(7)，所述冷凝管(7)沿着蜂窝状臭氧投加口(6)均匀分布；所述蜂窝状臭氧投加口(6)下方有废水出水口(9)。解决现有技术中臭氧与过氧化氢联用过程中需要持续投加过氧化氢，运输安全，成本较高；且过氧化氢与臭氧在废水处理过程中难以控制用量的问题。
Description
技术领域
本公开涉及废水处理技术领域，具体提供一种基于雾化高级氧化处理废水装置和方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
随着我国经济发展水平和城镇化水平的不断提高，人民生活质量逐步改善，污水排放量逐年增大的同时污水中污染物的组成成分也在逐渐变化，其中尤其值得注意的是难降解的有机污染物的含量越来越高，这些有机污染物主要包括多环芳烃、内分泌干扰素、药品及个人卫生护理品以及消毒副产物等，这些物质大多具有致癌性，并且难以被常规的水处理工艺去除，从而随着污水处理厂出水中进入到天然水体中。这些有机污染物在天然水体中往往具有超长的半衰期，对水环境生物具有极大的危害，同时具有进入饮用水源的可能性，对人体健康造成威胁。
臭氧作为一种常规的氧化剂，在水处理领域已有广泛的应用，相较于单独使用臭氧进行水处理，其与过氧化氢联用的技术能够显著改善水处理效果。过氧化氢分解产生的HO2 -可以引发链反应使得反应体系中生成的HO·的稳态浓度大幅提升，该技术的优点是可以利用臭氧及HO·的协同作用对水中污染物质进行降解，将难生物降解的有机污染物氧化分解为小分子有机物以减小后续生物处理的压力，或者将有机污染物彻底氧化分解为CO2和H2O等无机分子，大幅降低污染水体的COD，减小水体的毒性，削弱有毒有害物质对水环境和生物体的危害。
但发明人发现，在常规的臭氧和过氧化氢联用的技术中，通常需要持续不断的投加一定含量的过氧化氢，这对运输安全、成本控制以及操作管理都提出了极高的要求。另外，在常规的过氧化氢和臭氧联用的技术中对于臭氧和过氧化氢投加量的控制要求非常严格，当过氧化氢的投加量过低时，其与臭氧的协同作用较弱，若过氧化氢的投加量过高时，又会生成氧化能力较弱的HO2·，从而影响水处理效果。
发明内容
针对现有技术中臭氧与过氧化氢联用过程中需要持续投加过氧化氢，运输安全，成本较高；且过氧化氢与臭氧在废水处理过程中难以控制用量的问题。
本公开一个或一些实施方式中，提供一种基于雾化高级氧化处理废水的装置，从上到下依次包括雾化单元和臭氧处理单元，雾化单元将废水雾化成小液滴；本发明提出一种利用超声波、压缩或网式等方式将水体雾化至小于10微米粒径的分散液滴，分散液滴与低温接触板表面接触时，由于分散液滴冷凝过程中局部放热，促使水-空气界面在微观电场作用产生过氧化氢，可达到无需加入其他化学药剂即可在本体系中产生过氧化氢；此外，本技术采用特制的蜂窝投加器实现臭氧的多点投加，使臭氧与过氧化氢的充分接触，通过控制臭氧的投加量实现臭氧和过氧化氢的最佳投加比以获得最佳的水处理效果。具体地，本发明是通过如下所述的技术方案实现的：
在本发明的第一方面，本发明提供了一种利用雾化手段与多点投加臭氧的方式处理水中有机污染物的方法，将污染水体利用超声波、压缩或网式等手段，将受污染水体雾化为小于10微米粒径的分散液滴，将分散液滴均匀分布于低温板表面，即能利用水-空气界面的微观电场作用产生过氧化氢。
在本发明的第二方面，本发明提供了一种利用雾化手段与臭氧协同作用处理水中有机污染物的方法，利用过氧化氢分解产生HO2-引发链反应使得反应体系中生成的HO·的稳态浓度大幅提升，从而提高有机污染物的降解速率，实现高效稳定的水处理效果。
在本发明的第三方面，本发明提供了一种利用雾化手段与臭氧联用协同处理水中有机污染物的方法，通过多点投加臭氧以及控制臭氧的投加流量，实现最优的水处理效果。
在本发明的第四方面，本发明提供了一种利用雾化手段与臭氧联用协同处理水中有机污染物的方法，将处理后的水体进行汇总即可完成水体净化过程。
在本发明的第五方面，本发明提供了实现利用雾化手段与臭氧联用协同处理水中有机污染物的装置，包括雾化器、低温恒温器、接触板、臭氧发生器、刮水板、汇水器。
所述臭氧处理单元包括蜂窝状臭氧投加口(6)，所述蜂窝状臭氧投加口(6)一端连接臭氧发生器(8)，雾化后的小液滴全部进入蜂窝状臭氧投加口(6)中反应；所述臭氧处理单元还包括冷凝管(7)，所述冷凝管(7)沿着蜂窝状臭氧投加口(6)均匀分布；
所述蜂窝状臭氧投加口(6)下方有废水出水口(9)。
本公开一个或一些实施方式中，提供一种基于雾化高级氧化处理废水的方法，所述雾化氧化处理废水的方法在上述雾化氧化处理废水的装置中进行，包括如下步骤：将污染水体通入雾化单元中雾化成小液滴，均匀分散在蜂窝状臭氧投加口(6)中，反应一段时间后，净化后的废水从出水口(9)排出。
本公开一个或一些实施方式中，提供上述基于雾化高级氧化处理废水的装置或上述雾化氧化处理废水的方法在降低污染水体的COD中的应用。
上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：
(1)本公开所述受污染水被雾化后，分散液滴气-液、液-固界面产生过氧化氢，与臭氧协同作用产生HO·，增加了单位面积上HO·的稳态浓度，能够高效降解水体中污染物质。
(2)本公开中仅依靠物理或化学作用将水体雾化，与臭氧协同作用，无需增加外部化学药剂，无二次污染，是一种绿色水处理工艺。
附图说明
构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例雾化联合臭氧作用下的COD降解效果：
图2为本公开实施例雾化联合臭氧作用下对AOC的提高效果：
图3为本公开实施例实现雾化联合臭氧协同处理污水的装置示意图：
其中，1.进水口；2.粗格栅；3.细格栅；4.排泥口；5.雾化器；6.蜂窝状臭氧投加口；7.冷凝管；8.臭氧发生器；9.出水口；10.冷却水进口；11.冷却水出口；12.刮水板。
具体实施方式
下面将对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本公开的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
针对现有技术中臭氧与过氧化氢联用过程中需要持续投加过氧化氢，运输安全，成本较高；且过氧化氢与臭氧在废水处理过程中难以控制用量的问题。
本公开一个或一些实施方式中，提供一种基于雾化高级氧化处理废水的装置，从上到下依次包括雾化单元和臭氧处理单元，雾化单元将废水雾化成小液滴；
所述臭氧处理单元包括蜂窝状臭氧投加口(6)，所述蜂窝状臭氧投加口(6)一端连接臭氧发生器(8)，雾化后的小液滴全部进入蜂窝状臭氧投加口(6)中反应；所述臭氧处理单元还包括冷凝管(7)，所述冷凝管(7)沿着蜂窝状臭氧投加口(6)均匀分布；
所述蜂窝状臭氧投加口(6)下方有废水出水口(9)。
本公开利用过氧化氢分解产生HO2 -引发链反应使得反应体系中生成的HO的稳态浓度大幅提升，从而提高有机污染物的降解速率，实现高效稳定的水处理效果。且利用雾化手段与臭氧联用协同处理水中有机污染物的方法，通过多点投加臭氧以及控制臭氧的投加流量，实现最优的水处理效果。
优选的，所述雾化单元从上到下依次包括进水口(1)，格栅区域和雾化器(5)，所述格栅区域为横向隔板，隔板之间有缝隙，形成格栅，所述进水口(1)位于格栅区域的一端，格栅区域另一端有排泥口(4)，所述格栅区域与雾化器(5)之间呈缩颈结构；
优选的，所述格栅区域从上到下分为粗格栅(2)和细格栅(3)，二者区别在于缝隙大小不同；
进一步优选的，所述粗格栅(2)与细格栅(3)不同于进水口(1)的端部均包括排泥口(4)；
优选的，排泥口(4)为沿横向隔板末端的出口向下倾斜的隔板。
优选的，所述雾化器(5)沿蜂窝状臭氧投加口(6)上边缘横向排布；
优选的，所述雾化器(5)在纵向上有多排，多排雾化器(5)之间交错分布；
优选的，所述雾化器(5)包括超声雾化器、压缩雾化器或网式雾化器中的一种或多种。
优选的，还包括刮水板(12)，所述刮水板(12)对蜂窝状臭氧投加口(6)边缘的水分进行刮擦；
优选的，所述刮水板(12)还与汇水器相配合，所述汇水器将刮水板(12)刮擦的水汇入出水口；
进一步优选的，所述汇水器为沿雾化氧化处理废水的装置壁的多个引流挡板。
本公开提供了一种利用雾化手段与臭氧联用协同处理水中有机污染物的方法，将处理后的水体进行汇总即可完成水体净化过程。
优选的，所述蜂窝状臭氧投加口结构(6)为由多个孔状结构单元排列组合而成的
优选的，所述蜂窝状臭氧投加口(6)的每个结构单元为多边形，进一步优选为六边形；
优选的，所述出水口(9)呈缩颈结构。
优选的，所述冷凝管(7)在蜂窝状臭氧投加口(6)中呈S形分布。
本公开一个或一些实施方式中，提供一种雾化氧化处理废水的方法，所述雾化氧化处理废水的方法在上述基于雾化高级氧化处理废水的装置中进行，包括如下步骤：将污染水体通入雾化单元中雾化成小液滴，均匀分散在蜂窝状臭氧投加口(6)中，反应一段时间后，净化后的废水从出水口(9)排出。
本公开将污染水体利用超声波、压缩或网式等手段，将受污染水体雾化为小于10微米粒径的分散液滴，将分散液滴均匀分布于低温板表面，即能利用水-空气界面的微观电场作用产生过氧化氢。
优选的，所述小液滴雾化成小于10微米粒径的分散液滴。
优选的，根据不同的废水控制臭氧投加流量。
优选的，所述冷凝管(7)中流通冷却水，所述冷却水温度为2-8℃。
本公开一个或一些实施方式中，提供上述基于雾化高级氧化处理废水的装置或上述雾化氧化处理废水的方法在降低污染水体的COD中的应用。
实施例1
本实施例提供一种基于雾化高级氧化处理废水的方法，包括如下步骤：将污染水体通入雾化单元中雾化成小液滴，均匀分散在蜂窝状臭氧投加口(6)中，反应一段时间后，净化后的废水从出水口(9)排出。
实施例2
本实施例提供一种基于雾化高级氧化处理废水的方法，与实施例1区别在于，在废水处理过程中将雾化器(5)关闭。
对实施例1,2所述的雾化氧化处理废水的方法分别进行去除率测试比较，结果如下：
如图1所示，含有769mg/L COD的污水处理厂进水在关闭雾化器的情况下经单独臭氧处理后，出水含有689mg/L COD，去除率为10.4％，在打开雾化器的情况下经雾化联合臭氧协同处理后出水中仅含有454mg/L COD，去除率为41.0％，相较于单独臭氧处理提高了30.6％。
如图2所示，污水处理厂进水AOC为203μg/L，在关闭雾化器的情况下经单独臭氧处理后出水AOC为229μg/L，在打开雾化器的情况下经雾化联合臭氧协同处理后出水AOC为326μg/L，相较于单独臭氧处理提高了97μg/L。
从中可以看出，本公开提出一种利用超声波、压缩或网式等方式将水体雾化至小于10微米粒径的分散液滴，分散液滴与低温接触板表面接触时，由于分散液滴冷凝过程中局部放热，促使水-空气界面在微观电场作用产生过氧化氢，可达到无需加入其他化学药剂即可在本体系中产生过氧化氢；此外，本技术采用特制的蜂窝投加器实现臭氧的多点投加，使臭氧与过氧化氢的充分接触，通过控制臭氧的投加量实现臭氧和过氧化氢的最佳投加比获得了最佳的水处理效果。
以上所揭露的仅为本公开的优选实施例而已，当然不能以此来限定本公开之权利范围，因此依本公开申请专利范围所作的等同变化，仍属本公开所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种基于雾化高级氧化处理废水的装置，其特征在于，从上到下依次包括雾化单元和臭氧处理单元，雾化单元将废水雾化成小液滴；
所述臭氧处理单元包括蜂窝状臭氧投加口(6)，所述蜂窝状臭氧投加口(6)一端连接臭氧发生器(8)，雾化后的小液滴全部进入蜂窝状臭氧投加口(6)中反应；所述臭氧处理单元还包括冷凝管(7)，所述冷凝管(7)沿着蜂窝状臭氧投加口(6)均匀分布；
所述蜂窝状臭氧投加口(6)下方有废水出水口(9)。
2.如权利要求1所述的基于雾化高级氧化处理废水的装置，其特征在于，所述雾化单元从上到下依次包括进水口(1)，格栅区域和雾化器(5)，所述格栅区域为横向隔板，隔板之间有缝隙，形成格栅，所述进水口(1)位于格栅区域的一端，格栅区域另一端有排泥口(4)，所述格栅区域与雾化器(5)之间呈缩颈结构；
优选的，所述格栅区域从上到下分为粗格栅(2)和细格栅(3)，二者区别在于缝隙大小不同；
进一步优选的，所述粗格栅(2)与细格栅(3)不同于进水口(1)的端部均包括排泥口(4)；
优选的，排泥口(4)为沿横向隔板末端的出口向下倾斜的隔板。
3.如权利要求1所述的基于雾化高级氧化处理废水的装置，其特征在于，所述雾化器(5)沿蜂窝状臭氧投加口(6)上边缘横向排布；
优选的，所述雾化器(5)在纵向上有多排，多排雾化器(5)之间交错分布；
优选的，所述雾化器(5)包括超声雾化器、压缩雾化器或网式雾化器中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的基于雾化高级氧化处理废水的装置，其特征在于，还包括刮水板(12)，所述刮水板(12)对蜂窝状臭氧投加口(6)边缘的水分进行刮擦；
优选的，所述刮水板(12)还与汇水器相配合，所述汇水器将刮水板(12)刮擦的水汇入出水口；
进一步优选的，所述汇水器为沿雾化氧化处理废水的装置壁的多个引流挡板。
5.如权利要求1所述的基于雾化高级氧化处理废水的装置，其特征在于，所述蜂窝状臭氧投加口结构(6)为由多个孔状结构单元排列组合而成的
优选的，所述蜂窝状臭氧投加口(6)的每个结构单元为多边形，进一步优选为六边形；
优选的，所述出水口(9)呈缩颈结构。
6.如权利要求1所述的基于雾化高级氧化处理废水的装置，其特征在于，所述冷凝管(7)在蜂窝状臭氧投加口(6)中呈S形分布。
7.一种基于雾化高级氧化处理废水的方法，其特征在于，所述雾化氧化处理废水的方法在权利要求1-6任一项所述的雾化氧化处理废水的装置中进行，包括如下步骤：将污染水体通入雾化单元中雾化成小液滴，均匀分散在蜂窝状臭氧投加口(6)中，反应一段时间后，净化后的废水从出水口(9)排出；
优选的，所述小液滴雾化成小于10微米粒径的分散液滴。
8.如权利要求7所述的基于雾化高级氧化处理废水的方法，其特征在于，根据不同的废水控制臭氧投加流量。
9.如权利要求7所述的基于雾化高级氧化处理废水的方法，其特征在于，所述冷凝管(7)中流通冷却水，所述冷却水温度为2-8℃。
10.权利要求1-6任一项所述的雾化氧化处理废水的装置或权利要求7-9任一项所述的雾化氧化处理废水的方法在降低污染水体的COD中的应用。
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