一種吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于硝基苯類廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的工藝方法，其采用吹脫法、超聲波技術(shù)和電解共同作用。
【背景技術(shù)】
[0002]硝基苯類化合物屬于難降解的有毒有機(jī)類污染物，其易揮發(fā)、具有較強(qiáng)的物質(zhì)毒性，被國內(nèi)外列為優(yōu)先控制污染物。由于硝基苯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在實際工程應(yīng)用中，用常規(guī)的工藝和生物處理方法來處理該類廢水往往難以取得令人滿意的處理效果。
[0003]空氣吹脫一般是在水處理的底部放有曝氣裝置，風(fēng)機(jī)送來的空氣被分散成微小的氣泡，在廢水主體中形成氣液兩相，廢水中的揮發(fā)性的有機(jī)物從液相轉(zhuǎn)移到氣相中，隨氣泡離開液相主體。根據(jù)氣液平衡理論，當(dāng)液相中揮發(fā)性有機(jī)物濃度較高時，傳質(zhì)推動力大，有利于有機(jī)物從液相進(jìn)入氣相。但當(dāng)濃度降低到一定程度時，傳質(zhì)推動力變小，處理效率降低。同時傳統(tǒng)曝氣反應(yīng)中的液體湍動程度低，造成液相深處有機(jī)物無法快速到達(dá)氣液相界面，傳質(zhì)效果差。由于硝基苯沸點較高，自然條件下的蒸發(fā)速度較慢，單一傳統(tǒng)曝氣吹脫裝置或填料塔中氣液湍動程度低、氣液接觸面積小，處理效果并不明顯。如果加大氣液接觸面積和氣液湍動程度，可大大提高硝基苯去除率。
[0004]超重力技術(shù)利用旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子將液體破碎成細(xì)小的液滴或液膜、液絲，其尺度都是在幾十微米數(shù)量級，只有填料塔的幾分之一，這就意味著僅在這一點上，質(zhì)量傳遞速率就將數(shù)倍于填料塔。另外，在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中，液體在離心力的作用下流動，而高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子提供的離心力是促使填料塔中液體流動的重力的幾百倍。這使得液體可以克服表面張力的作用，以極高的速度、極小的尺度，在高比表面的填料中運(yùn)動。填料彎曲的孔道促使了液體表面的迅速更新，大大增加了液體的湍動。這兩點結(jié)合在一起，使得在超重力設(shè)備中的傳質(zhì)速率較在填料塔中的同樣過程提高了 1~3個數(shù)量級。
[0005]近些年來，國內(nèi)外對深度高級氧化技術(shù)降解污染物做了大量的研宄，嘗試了許多新的處理方法，專利ZL200910073666.9《一種高級氧化降解硝基苯類廢水的工藝方法及裝置》，該專利公開了將廢水在超重力設(shè)備中與臭氧充分接觸反應(yīng)，接觸反應(yīng)后的廢水進(jìn)入由超聲波場和電解場組成的耦合反應(yīng)器中，廢水中的硝基苯類物質(zhì)在超聲波和微電解的協(xié)同作用下得到降解。本方法適用于較低濃度廢水(有機(jī)物濃度小于200mg/L)處理，并且利用超重力設(shè)備存在氣液接觸時間短的缺點，臭氧氧化劑利用率低、成本高。臭氧/超聲波/電解法作為一種聯(lián)合方法雖然在一定程度上提高了處理效率，但此專利方法中水中臭氧濃度并不高，并且工藝氧化效率受水質(zhì)條件限制，當(dāng)廢水中羥基自由基清除劑(捕獲劑)較多時，處理效率會明顯降低。對于高濃度的硝基苯廢水而言，利用此方法在臭氧氧化降解有機(jī)化合物的過程中，生成的中間產(chǎn)物如小分子酸、醇會與目標(biāo)污染物競爭與臭氧和羥基自由基反應(yīng)，使得氧化處理效果明顯下降。當(dāng)有機(jī)物含量高時，生成的中間產(chǎn)物就多，廢水水質(zhì)變的更差，氧化效果就明顯降低。因此，提高處理效率、縮短處理時間、降低處理成本是高級氧化法處理高濃度有機(jī)廢水的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有高級氧化法降解含高濃度硝基苯廢水的方法存在處理效率低、處理時間長、成本過高等問題，提供了一種吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的方法及裝置。
[0007]本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實現(xiàn):一種吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的方法，步驟如下:將含高濃度硝基苯廢水與新鮮空氣在氣液傳質(zhì)設(shè)備中充分接觸反應(yīng)，完成吹脫傳質(zhì)降低廢水中硝基苯含量，吹脫傳質(zhì)完成后的廢水送入儲液罐，然后進(jìn)入由超聲波場和電解場組成的耦合反應(yīng)器中，廢水中的硝基苯在超聲波和微電解的協(xié)同作用下得到降解。
[0008]所述含高濃度硝基苯廢水中硝基苯濃度多500 mg/Lo新鮮空氣與廢水在超重力設(shè)備中的氣液比為200~600 m3/Lo廢水中吹脫完成后硝基苯含量在80~100mg/L。所述的超重力設(shè)備為超重力旋轉(zhuǎn)填料床，超重力旋轉(zhuǎn)填料床的轉(zhuǎn)速為900~1500rpm。超聲波發(fā)生器的超聲波頻率為20kHz?50kHz，超聲波聲強(qiáng)為0.lW/cm3?0.5W/cm3，電流密度為5mA/cm2?20mA/cm2。
[0009]實現(xiàn)吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的方法的裝置，包括設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)液口、出液口的超重力設(shè)備，進(jìn)氣口連接風(fēng)機(jī)，出氣口連接尾氣處理裝置；進(jìn)液口通過液體流量計連接儲液槽I，儲液槽I與液體流量計之間設(shè)有液泵I;出液口與儲液槽I和儲液槽II相連；儲液槽II的出液口通過液泵II連接廢水耦合反應(yīng)器，所述的廢水耦合反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置若干組交錯排列的陰電極和陽電極，各陰陽電極之間形成矩形通道，各矩形通道依次相通，構(gòu)成多次折流的廢水流動通道，廢水耦合反應(yīng)器底部設(shè)置超聲波發(fā)生器。
[0010]陰電極為不銹鋼片或銅片，陽電極為二氧化鉛或表面涂有Ti的Ru02。所述尾氣吸收裝置內(nèi)填充物質(zhì)為活性炭。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比具有以下特點:
與傳統(tǒng)的鼓泡裝置或填料塔吹脫硝基苯廢水比較，當(dāng)硝基苯濃度從500mg/L降低到100mg/L時，本發(fā)明使用超重力旋轉(zhuǎn)填料床吹脫的處理時間可縮短80%。
[0012]本發(fā)明適合含高濃度硝基苯廢水處理，吹脫-超聲波-電解三種技術(shù)的協(xié)同作用來預(yù)處理含高濃度硝基苯廢水，使之在較短的時間達(dá)到可生化的效果。與現(xiàn)有專利ZL200910073666.9《一種高級氧化降解硝基苯類廢水的工藝方法及裝置》所述的方法對比，本發(fā)明可實現(xiàn)不需外加臭氧氧化劑，縮短60~80%處理時間，處理成本降低50%的有益效果。
[0013]這是因為硝基苯氧化降解過程中會產(chǎn)生許多中間物質(zhì)小分子酸和醇，這些中間產(chǎn)物的出現(xiàn)使得廢水水質(zhì)改變，同時中間產(chǎn)物還可捕獲消耗羥基自由基使其含量減少，進(jìn)而氧化效率降低。如直接利用臭氧-超聲波-電解氧化法處理500mg/L硝基苯廢水，在硝基苯降解過程中廢水水質(zhì)較初始時有了很大的變化，同時產(chǎn)生了大量中間產(chǎn)物會消耗羥基自由基，氧化效率越來越低。本發(fā)明在氧化降解階段前利用吹脫法使得廢水中的目標(biāo)污染物含量減少后再進(jìn)行氧化反應(yīng)，可最大限度的減少廢水水質(zhì)變化和降低中間產(chǎn)物的生成量，使得羥基自由基消耗物生成量減少，進(jìn)而提高氧化效率。本申請選用空氣吹脫后再進(jìn)行氧化處理，可以與申請?zhí)?200910073666.9《一種高級氧化降解硝基苯類廢水的工藝方法及裝置》達(dá)到相同的處理效果，實現(xiàn)了不需外加臭氧氧化劑，同時還提高了后續(xù)氧化降解效率，縮短60~80%處理時間，處理成本降低50%的有益效果。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
[0015]圖中:1_風(fēng)機(jī)，2-氣體流量計，3-超重力設(shè)備，4-液體流量計，5-液泵1，6_儲液槽I，7-儲液槽II，8-尾氣處理裝置，9-液泵II，10-超聲波發(fā)生器，11-陰電極(用實線一表示)，12-陽電極(用虛線表示)，13-廢水流動通道，14-處理后廢水出口，15-廢水耦合反應(yīng)器。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]一種吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的方法，步驟如下:將含高濃度硝基苯廢水與新鮮空氣在超重力設(shè)備中充分接觸反應(yīng)，完成吹脫傳質(zhì)降低廢水中硝基苯含量，吹脫傳質(zhì)完成后的廢水送入由超聲波場和電解場組成的耦合反應(yīng)器中，廢水中的硝基苯類物質(zhì)在超聲波和微電解的協(xié)同作用下得到降解。
[0018]所述含高濃度硝基苯廢水中硝基苯濃度多500 mg/Lo新鮮空氣與廢水在超重力設(shè)備中的氣液比為200~600。廢水中吹脫完成后硝基苯含量在80~100mg/L。所述的超重力設(shè)備為超重力旋轉(zhuǎn)填料床，超重力旋轉(zhuǎn)填料床的轉(zhuǎn)速為900~1500rpm。超聲波發(fā)生器的超聲波頻率為20kHz?50kHz，超聲波聲強(qiáng)為0.lW/cm3?0.5ff/cm 3,電流密度為5mA/cm2?20mA/
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[0019]實現(xiàn)吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的方法的裝置，包括設(shè)進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)液口、出液口的超重力設(shè)備3，進(jìn)氣口通過氣體流量計2連接風(fēng)機(jī)1，出氣口連接尾氣處理裝置8 ;進(jìn)液口通過液體流量計4連接儲液槽I 6，儲液槽I 6與液體流量計4之間設(shè)有液泵I 5;出液口與儲液槽I 6和儲液槽II 7相連；儲液槽II 7的出液口通過液泵II 9連接廢水耦合反應(yīng)器15，所述的廢水耦合反應(yīng)器15內(nèi)設(shè)置若干組交錯排列的陰電極11和陽電極12，各陰陽電極之間形成矩形通道，各矩形通道依次相通，構(gòu)成多次折流的廢水流動通道13，廢水耦合反應(yīng)器15底部設(shè)置超聲波發(fā)生器10。
[0020]陰電極(11)為不銹鋼片或銅片，陽電極(