耦合场氧化污水处理方法技术

一种耦合场氧化污水处理方法，其工艺为污水先经磁化处理、初次混凝反应、沉淀除去悬浮物后进入第一耦合场氧化池进行氧化，氧化后水再经混凝反应、沉淀然后再次耦合氧化而成。耦合氧化是在磁场、超声波、紫外光中至少两者组合的耦合场，用含有Ｏ＃＋［－］、Ｏ＃－［２］、Ｏ、Ｏ＃－［３］的混合氧化剂进行氧化。该方法处理效果好，ＣＯＤ、ＢＯＤ、ＳＳ、Ｎ、Ｐ、色度、异味等去除率高，对难以生物降解有机物和重金属也能降解去除，使用条件宽，且抗冲击能力强。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污水处理技术，特别是在紫外光、超声波、磁场的藕合作用下用氧、臭氧进行氧化的方法处理污水。湿式空气氧化法最初由美学者F.J.Zimmermann于1958年提出，上世纪70年代先后出现各种高效稳定的催化湿式空气氧化法(Lee.D.S.Wet Oxidation Micro Reactor System，Paper at Poll，ControlFED.Cont.New Orleassiana，Louisiana，1988；杨奇等，国外对污水湿式氧化处理的研究进展，环境科学进展，1994，15(4)；谭亚军等 废水湿式催化氧化法及其催化剂的研究进展，环境工程，1998，17(4))，近年来我国在这方面也有较多的研究(唐文伟等，废水处理中湿式氧化技术研究进展，上海环境科学1999，18(5)；雷乐成等，湿式氧化污水处理高浓度染料废水研究，中国环境科学，1999(1))。该方法适应于高浓度、难降解、有毒、有害废水处理，处理规模一般较小，污染物去除得较为彻底，一般有机物、色度、异味去除率可达到90～99％，但设备投资和运行费用较高，设备投资超过4000元/m3，运行费用超过1.5元/m3。超临界氧化工艺是上世纪80年代中期美国学者Modell提出的，90年代在发达国家取得较大进展，实现了工程化(庄源益等，废水处理新技术中超临界水氧化法，城市环境与城市生态，1998(3)；Bigda，R.J.，Consider Fenton′s Chemistry for Waste WaterTreatment，Chemical Eng.Pro.，Dec.，1995).我国则处于研发阶段(徐中其等，难降解有机废水处理新技术，江苏环境科技，2000.13(1)；林春绵等，超临界水氧化技术在有机废水处理中的应用，浙江化工，1996.27(2))。超临界氧化法是利用超临界状态水气匀相的特点进行氧化处理废水，该法适应于各种高浓度、难降解、有毒、有害废水处理，处理规模一般较小，污染物去除得更为彻底，一般有机物、色度、异味去除率可达95～99.9％。但设备投资和运行费用高，设备投资一般超过6000元/m3，运行费用超过2元/m3。臭氧氧化应用较早，也较广泛，但选择性较强，氧化效率较低。更多用了消毒。近年来臭氧氧化大多采用与光催化或其他催化氧化相结合，提高了氧化效率。臭氧用臭氧发生器高压放电现场制备。臭氧发生器虽经多年研究改进，提高了效率，降低了运行费用，但该法的设备投资和运行费用仍然较高，这是制约臭氧氧化法的应用和发展的主要因素(张彭义等，臭氧水处理的进展，环境科学进展 1995(6))。特定波长的紫外线对特定物质的氧化具有催化作用。1972年富士岛和本田发现了光照的TiO2单晶电极可以分解水(贺北平等，半导体光催化氧化有机物的研究现状及发展趋势，环境科学，1994(3))。上世纪80初学者们开始研究将该现象用于污水处理(O.Legrini，Photochemical Process for Water Treatment，ChemicalReviews，1993(2)，R.Bauer，The Photo-Fenton Research and TiO2/UVProcess，Catalysis Today 1999(53)).我国已经开发出实用的光催化氧化处理污水的工艺(吴东平等，紫外光催化技术处理有机物的研究动态，环境工程，1998(3)；雷东成等，光助Fenton氧化PVA退浆废水的研究，环境科学学报，2000(2))。该法适应于各种高浓度、难降解、有毒、有害废水处理，规模一般较小，一般有机物、色度、异味去除率可达80～90％，设备投资一般超过3500元/m3，运行费用超过1.2元/m3。磁化可以改变水中钙镁等离子和胶体的结构，日本开发出磁化循环混凝工艺，效果比较明显(磁气式水处理器，日特许第774297号)。化学氧化法污水具有氧化彻底，无二次污染、占地少、操作简单、适应范围广等优点，但也存在反应速度慢、设备造价和运行费用高的缺点。技术发展的趋势主要是研发各种高效催化剂和开发各种改善氧化条件的新工艺。新工艺方面，主要是改善温度、压力等反应条件和施加能量(波)场，如紫外线、超声波和磁场等，但都是利用单一能量场，对改善氧化的效果还不能令人满意。本专利技术的这种方法是耦合场氧化法，其处理工艺如附附图说明图1所述，污水先经磁化处理器进行磁化处理，而后进入初次反应池与混凝剂反应，经初次沉淀池除去悬浮物。除去了悬浮物的污水进入第一耦合场氧化池进行氧化反应，氧化后的污水在反应池中与混凝剂反应，再经过沉淀池沉淀后在第二耦合场氧化池再次氧化反应，二次氧化后水即可排放或回用。如污水中污染物较少时，可以不经过磁化处理、初次混凝剂反应、沉淀，而直接进入第一耦合场氧化池进行氧化反应。该工艺的核心部分是耦合场氧化池中的氧化反应。所述的耦合场是利用多种能量(波)组成的能量场，以改善氧化条件。耦合场可以是磁场(永磁场和电磁场)与超声波耦合；也可以是磁场与紫外光耦合或者是超声波和紫外光耦合，还可以是磁场、超声波和紫外光三种能量组成耦合场。在耦合场氧化池中设置的超声波系统。在污水中溶解了多种气体，存在微气核，微气核在超声波场下不断形成，膨胀扩大、压缩崩灭。该过程称为超声空化效应，此时形成了空化气泡(空穴)、包围空穴表面的超热液相层和主体液相三个区域。在空穴形成至崩灭的过程中，其内部的温度和压力也随之不断变化，温度由常温迅速增加到1900°K以上，压力由负压迅速增加到50Mpa以上。在如此高温高压下，空穴内部的有机物直接燃烧和热分解。在超热液相层水呈超临界状态，发生超临界氧化反应，反映在均相中进行，提高了氧化效率。随着空穴不断地形成和崩灭，空穴、超热液相层和主体液相不断换位，则污水中的污染物不断被氧化分解，而污水表观上仍然呈常温常压状态。由于空化效应，水蒸汽可以产生一定量的活化羟基-OH·，OH·具有极强的氧化能力，可以氧化包括难以生物降解的各种有机物。在耦合氧化池中设置的磁场，包括永磁场和交变电磁场。磁性是物质的普遍属性，在磁场作用下，磁矩会发生变化，键长、键角、键力受其影响也会改变，有些污染物的内能大为降低，创造良好的氧化反应条件。在磁场作用下，理化性质也发生变化，通过静电作用，笼化作用等进一步加速氧化反应的进程。在磁场作用下，胶体的性质也发生了变化，改变了胶体的荷电，压密了反电层，使胶体颗粒更容易长大脱稳。污水中的重金属在磁场作用下更容易生成络合物，形成胶体，与其他悬浮物一起混凝沉降而分离。特定波长的紫外线对特定物质的氧化具有催化作用，在污水中存在这些物质时，耦合场氧化池中特定波长的紫外线会进一步加强其氧化作用。耦合场氧化所用的氧系列气体是通过对空气的高压放电而制得，是由O-、O2、O、O3组成的混合氧化剂。与臭氧相比有如下特点第一，制备条件宽，空气不需净化，对其湿度没有限制；第二，效率更高，同样采用放电工艺，由于产物是形成臭氧之前的氧系列混合气体，效率远高于臭氧的制备。第三，氧化能力更强，氧化范围更广。臭氧的氧化范围较窄，选择性强，具有较强的杀菌能力。混合气体中有些氧化剂可以直接与H2O生成H2O2、OH·，效率高，氧化能力强。耦合场本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化污水处理的方法，其特征是以多种能量耦合场氧化为主的污水处理方法；工艺流程为：污水进入耦合场氧化池，在磁场、紫外光、超声波中至少两种能量组成的耦合场中，用混合氧化剂进行氧化，氧化后的水加混凝剂反应、沉淀，而后再进入耦合场氧化池进二次耦合场氧化；所述磁场是由永磁场和交变电磁场组成，其磁感强度分别为０．００５～０．０１Ｔ和０．５～５．０Ｔ；紫外光由广谱ＵＶ灯提供；超声波由超声波发生器提供，其频率为４～１０Ｘ１０↑［４］Ｈｚ；所述混合氧化剂为空气高压放电产生的含有Ｏ↑［－ ］、Ｏ、Ｏ↓［３］和Ｏ↓［２］的气体；工艺条件为：原污水ＰＨ：４～１０，ＣＯＤ≤８０００ｍｇ／Ｌ，水温＞０°、常压下进行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，
申请(专利权)人：陈曦，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]