一种高盐废水难降解有机物深度去除装置和方法与流程

1.本发明属于污水处理领域，尤其是涉及一种高盐废水难降解有机物深度去除装置和方法。


背景技术：

2.当前，各行业工业水重复利用率不断提高，污水零排放项目逐渐增多，全国多地也开始实行污水排放限盐政策，使得高盐废水的产生量越来越大。高盐废水成分复杂，含有高盐度和高度浓缩的难降解有机物，处理难度极大，目前常用的处理工艺是高级氧化技术，通过高级氧化技术产生无选择性、氧化能力更强的羟基自由基，进而将废水中的难降解有机物进行氧化分解。污水深度处理常用的高级氧化技术是臭氧催化氧化工艺，因而也在高盐废水的处理中得到推广应用。但由于高盐废水的特点，使得常规的臭氧催化氧化工艺处理效率下降，难以达到后续处理工艺的要求或排放要求。
3.目前针对性的改进措施大多是将臭氧进行微纳米气泡化，增加气液接触面积，提高臭氧传质效率，提高水中臭氧溶解量，但这种方法效果有限，这是因为高盐废水中浓缩的污染物大多数为难降解有机物，仅凭臭氧难以氧化分解，主要还是依靠臭氧在催化剂作用下产生的羟基自由基，但是羟基自由基存在时间极短，会很快消失，只能在催化剂表面或近表面反应，因此，在与催化剂接触和作用时间变化不大的情况下，实际提高的效果有限，若继续增加水力停留时间和催化剂用量来增加接触时间，则会大大增加设备投资和占地。有些专利（如cn110156143a、cn113428967a）中还提到了在臭氧接触池（或塔）内增加紫外灯的方法，利用臭氧在紫外辐射下也能产生羟基自由基的原理强化处理效果，但是原水中一般含有色度、浊度或易结垢成分，导致紫外光的穿透性能下降，且灯管表面易被污染，影响处理效率。此外，紫外灯管属于玻璃器材，频繁离线清洗容易破碎，对反应塔内的紫外灯进行维修、更换还属于受限空间作业，操作非常不便，也会影响装置的连续运行。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在针对背景技术中提到的问题和不足，提供一种高盐废水难降解有机物深度去除装置和方法，能够更加有效地去除高盐废水中难降解有机物。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种高盐废水难降解有机物深度去除装置，包括臭氧发生器、进水气液混合泵、臭氧反应塔和紫外高级氧化反应器，所述臭氧反应塔内部设置有内循环构件，内循环构件外壁和臭氧反应塔内壁之间填充有催化剂，所述进水气液混合泵的进水管道连接有高盐废水原水箱，进气管道连接臭氧发生器，出水管道连接臭氧反应塔底部设置的原水进水口并伸入内循环构件的内部，所述臭氧反应塔的下部设置有外循环出水口，所述外循环出水口依次连接有中间水箱、外循环气液混合泵和紫外高级氧化反应器，紫外高级氧化反应器的出水管道连接臭氧反应塔底部设置的外循环进水口并伸入内循环构件的内部，同时外循环气液混合泵的进气管道与臭氧发生器连接。
6.进一步的，所述臭氧反应塔的底部设有原水进水口和外循环进水口，下部设有外循环出水口，上部设有处理出水排放口，顶部设置尾气排放口，所述尾气排放口连接有臭氧尾气破坏器，所述中间水箱的进水管道与所述外循环出水口连接，所述中间水箱的出水管道与外循环气液混合泵的进水管道连接，同时所述中间水箱通过管道连接有加药设备，所述外循环气液混合泵的出水管道与紫外高级氧化反应器的进水管道连接。
7.进一步的，所述臭氧反应塔的高度为7-20m；直径为2-4m。
8.进一步的，所述内循环构件为圆筒形，其顶端低于臭氧反应塔的处理出水排放口的下端1-2m，其下端高于臭氧反应塔的塔底0.3-1米，其横截面积占臭氧反应塔的横截面积的1/3-2/3。
9.进一步的，所述处理出水排放口连接有出水管道，同时出水管道上安装有调节阀和液体流量计。
10.进一步的，所述外循环出水口位于所述催化剂的床层下部0.2-0.5m位置处，所述外循环出水口高于内循环构件的下端1m以上，外循环出水口的连接管道上安装有调节阀和液体流量计，连接管道经架高之后再与所述中间水箱连接，连接管道架设高度低于内循环构件的上端0.5m以上。
11.进一步的，所述紫外高级氧化反应器多组并行设置，同时每组紫外高级氧化反应器的内部均安装有紫外灯组件。
12.进一步的，所述紫外灯组件选择传统低压汞灯、led短波紫外灯或微波无极紫外灯。
13.一种利用上述的高盐废水难降解有机物深度去除装置处理高盐废水的方法，包括如下步骤：s1:将高盐废水原水箱和臭氧发生器产生的臭氧化气体经进水气液混合泵制备富含臭氧微气泡的气液混合水，气液混合水进入内循环构件，再向四周折流，向下经过填充的催化剂床层；s2：高盐废水在装置内进行内外双循环处理；s3：高盐废水在装置内经数次循环处理后，从臭氧反应塔上部设置的处理出水排放口排出，处理出水排放口连接的出水管道上安装的调节阀用来调节出水流量；s4：臭氧反应产生的尾气以及紫外高级氧化反应器产生的含臭氧气体，经收集后进入臭氧尾气破坏器处理后排空。
14.进一步的，步骤s1中，制备的富含臭氧微气泡的气液混合水，其臭氧微气泡的直径为10-100μm；步骤s2包括：经过催化床层的高盐废水，分成两路，一路继续沿内循环构件与臭氧反应塔内壁间的空间向下流动，再折流进入内循环构件；另一路经外循环出水口进入中间水箱，再经外循环气液混合泵进入紫外高级氧化反应器进行处理，之后再次进入内循环构件。
15.相对于现有技术，本发明所述的高盐废水难降解有机物深度去除装置和方法具有以下优势：（1）本发明实现了高盐废水难降解有机物的梯级降解，同时高盐废水会进行数次内循环和外循环，因此增加了高盐废水与催化剂以及紫外辐照的接触次数，可以产生更多
的羟基自由基，增加了难降解有机物与羟基自由基的接触几率，因此可以更有效的对难降解有机物进行深度去除；（2）本发明提供的高盐废水难降解有机物深度去除装置外设多组紫外高级氧化反应器，一方面可以通过在臭氧反应塔内的循环构件和催化剂床层的两段预处理，降低原水的色度、浊度等不利因素的影响，另一方面可以独立操作和维护紫外高级氧化反应器，增加了便捷性，可以单独隔离维修而不影响装置的连续运行；（3）本发明通过内外双循环的设计，充分发挥微气泡臭氧存在时间长，传质效率高的优势，增加了臭氧与催化剂和紫外辐照的接触次数和时间，实现了两种工艺的高效耦合，提高了羟基自由基的产生量和利用效率，提高了对高盐废水难降解有机物的处理效果，有利于缩短水力停留时间，减少设备占地和催化剂用量，同时具有操作简单，维护方便等优点。
附图说明
16.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为高盐废水难降解有机物深度去除装置的结构及工作图。
17.附图标记说明：1、高盐废水原水箱；2、臭氧发生器；3、进水气液混合泵；4、原水进水口；5、臭氧反应塔；6、内循环构件；7、催化剂；8、外循环出水口；9、中间水箱；10、加药设备；11、外循环气液混合泵；12、紫外高级氧化反应器；13、外循环进水口；14、处理出水排放口；15、尾气排放口；16、臭氧尾气破坏器。
具体实施方式
18.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
20.如图1所示，本发明为一种高盐废水难降解有机物深度去除装置，所述装置包括高盐废水原水箱1、臭氧发生器2、进水气液混合泵3、臭氧反应塔5、中间水箱9、加药设备10、外循环气液混合泵11、紫外高级氧化反应器12和臭氧尾气破坏器16；所述臭氧发生器2能够调节臭氧气体流量和浓度，所述加药设备10能够调节加药量。
21.所述臭氧反应塔5的高度为7-20m，优选7-15m,直径为2-4m，优选2.5-3.5m，所述臭氧反应塔5底部设有原水进水口4和外循环进水口13，下部设有外循环出水口8，上部设有处理出水排放口14，顶部设置尾气排放口15，内部设有圆筒形的内循环构件6，所述内循环构件6的顶端低于臭氧反应塔5的处理出水排放口14的下端1-2m，其下端高于臭氧反应塔5的塔底0.3-1米，其横截面积占臭氧反应塔5的横截面积的1/3-2/3。
22.内循环构件6和臭氧反应塔5内壁之间填充催化剂7；所述进水气液混合泵3进水管道连接高盐废水原水箱1，进气管道连接臭氧发生器2，出水管道连接臭氧反应塔5底部设置的原水进水口4并伸入内循环构件6的内部；所述外循环出水口8依次连接有中间水箱9、外循环气液混合泵11和紫外高级氧化反应器12，紫外高级氧化反应器12的出水管道连接臭氧
反应塔5底部设置的外循环进水口13并伸入内循环构件6的内部；所述中间水箱9的进水管道与所述外循环出水口8连接，所述中间水箱9的出水管道与外循环气液混合泵11的进水管道连接，同时所述中间水箱9通过管道连接有加药设备10，通过所述加药设备10能够在中间水箱9内投加药品，具体地，投加的药品为双氧水、过硫酸钠、过硫酸钾、无机酸碱的任一种或多种。所述外循环气液混合泵11的进气管道与臭氧发生器2连接，出水管道与紫外高级氧化反应器12的进水管道连接；所述处理出水排放口14连接有出水管道，同时出水管道上安装有调节阀和液体流量计，所述调节阀用来调节出水流量；所述臭氧反应塔5尾气排放口15连接有臭氧尾气破坏器16。经过催化床层的高盐废水，分成两路，一路继续沿内循环构件6与臭氧反应塔5内壁间的空间向下流动，再折流进入内循环构件6；另一路经外循环出水口8进入中间水箱9，再经外循环气液混合泵11进入紫外高级氧化反应器12进行处理，之后再次进入内循环构件6，由此实现了高盐废水的数次内循环和外循环，因此增加了高盐废水与催化剂7以及紫外辐照的接触次数，从而可以产生更多的羟基自由基，增加了难降解有机物与羟基自由基的接触几率，因此可以更有效的对难降解有机物进行深度去除。除此之外，通过在臭氧反应塔5内的循环构件和催化剂7床层的两段预处理，降低了原水的色度、浊度等不利因素的影响，同时，可以独立操作和维护紫外高级氧化反应器12，可以单独隔离维修而不影响装置的连续运行。
23.本发明通过内外双循环的设计，充分发挥微气泡臭氧存在时间长，传质效率高的优势，增加了臭氧与催化剂7和紫外辐照的接触次数和时间，实现了两种工艺的高效耦合，提高了羟基自由基的产生量和利用效率，提高了对高盐废水难降解有机物的处理效果，有利于缩短水力停留时间，减少设备占地和催化剂7用量，同时具有操作简单，维护方便等优点。
24.所述外循环出水口8位于所述催化剂7的床层下部0.2-0.5m位置处，所述外循环出水口8高于内循环构件6的下端1m以上，外循环出水口8的连接管道上安装有调节阀和液体流量计，连接管道经架高之后再与所述中间水箱9连接，连接管道架设高度低于内循环构件6的上端0.5m以上。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.所述紫外高级氧化反应器12多组并行设置，同时每组紫外高级氧化反应器12的内部均安装有紫外灯组件。在本发明的描述中，除非另有说明，“多组”的含义是两个或两个以上。紫外高级氧化反应器12运行数量根据实际工作需求选择开启一组或数组，同时紫外灯组件的紫外灯功率可调。
26.所述紫外灯组件选择传统低压汞灯、led短波紫外灯或微波无极紫外灯。
27.一种利用上述的高盐废水难降解有机物深度去除装置处理高盐废水的方法，包括如下步骤：s1:将高盐废水原水箱1和臭氧发生器2产生的臭氧化气体经进水气液混合泵3制备富含直径10-100μm臭氧微气泡的气液混合水，优选直径20-60μm，气液混合水进入内循环构件6，再向四周折流，向下经过填充的催化剂7床层；s2：高盐废水在装置内进行内外双循环处理；具体地，经过催化床层的高盐废水，
分成两路，一路继续沿内循环构件6与臭氧反应塔5内壁间的空间向下流动，再折流进入内循环构件6；另一路经外循环出水口8进入中间水箱9，再经外循环气液混合泵11进入紫外高级氧化反应器12进行处理，之后再次进入内循环构件6。
28.根据处理后检测的水质参数，可以通过调节臭氧气体流量和浓度、高盐废水流量，调节加药量，调整紫外高级氧化反应器12运行数量（开启一组或多组）或紫外灯功率等。
29.s3：高盐废水在装置内经数次循环处理后，从臭氧反应塔5上部设置的处理出水排放口14排出，处理出水排放口14连接的出水管道上安装的调节阀用来调节出水流量；s4：臭氧反应产生的尾气以及紫外高级氧化反应器12产生的含臭氧气体，经收集后进入臭氧尾气破坏器16处理后排空。
30.在实际工作过程中，首先将高盐废水原水箱1和臭氧发生器2产生的臭氧化气体经进水气液混合泵3制备富含直径20-60μm臭氧微气泡的气液混合水，气液混合水进入臭氧反应塔5内设置的内循环构件6，利用溶解于水中的臭氧的强氧化性对原水中的有机物进行初步降解，再向四周折流，向下经过填充的催化剂7的床层，在催化剂7作用下产生羟基自由基，从而对高盐废水中的有机物进一步进行分解，同时吸附去除部分浊度等。经催化剂7床层后的高盐废水，分成两路，一路继续沿内循环构件6与臭氧反应塔5内壁间的空间向下流动，折流进入内循环构件6；另一路经外循环出水口8进入中间水箱9，通过加药设备10向中间水箱9内投加双氧水（也可以是双氧水、过硫酸钠、过硫酸钾、无机酸碱的任一种或多种，根据实际需要而定），再经外循环气液混合泵11进入紫外高级氧化反应器12，利用紫外光与臭氧、双氧水协同作用产生羟基自由基，对高盐废水中的难降解有机物进行深度降解处理，之后再次进入内循环构件6。高盐废水在装置内经数次循环处理后，从臭氧反应塔5上部的处理出水排放口14排出，出水流量可用调节阀调节。臭氧反应塔5产生的尾气以及紫外高级氧化反应器12产生的含臭氧气体，经收集后进入臭氧尾气破坏器16处理后排空。
31.具体地，本发明实施例的高盐废水难降解有机物深度去除装置，臭氧反应塔5高度为10m，直径为3m；臭氧反应塔5内部设置圆筒形内循环构件6，内循环构件6的顶端高度低于臭氧反应塔5的处理出水排放口14的下端1.2m，其下端高于臭氧反应塔5塔底0.5m，其横截面积占臭氧反应塔5横截面积的1/2；臭氧反应塔5的外循环出水口8位于催化剂7床层下部0.3m，高于内循环构件6下端1.2m；紫外高级氧化反应器12设置3组，紫外灯组件选用低压汞灯。
32.实施例1内蒙古某煤化工企业零排放工艺中反渗透装置产生的高盐废水，进入高盐废水难降解有机物深度去除装置进行处理。原水呈透明黄色，cod》700mg/l，色度》150度，当臭氧浓度148mg/l，水力停留时间2.5h，紫外灯波长254nm和185nm，处理后cod《200mg/l，色度《50度，达到处理要求，满足后续处理单元的进水要求。
33.实施例2内蒙古某煤化工企业零排放工艺中降膜蒸发器产生的高盐废水，进入高盐废水难降解有机物深度去除装置进行处理。原水呈透明淡黄色，cod 500-700mg/l，色度》100度，当臭氧浓度130mg/l，水力停留时间1.5h，紫外灯波长254nm和185nm，处理后cod《200mg/l,色度《20度，达到处理要求，满足后续处理单元的进水要求。
34.实施例3
山东某石油炼化企业高盐系列炼化废水产生的反渗透浓盐水，进入高盐废水难降解有机物深度去除装置进行处理。原水cod 150-200mg/l，toc 50-70mg/l，当臭氧浓度135mg/l，水力停留时间1h，紫外灯波长254nm和185nm，处理后cod《50mg/l，toc《20mg/l，达到排放要求。
35.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。