基于空化技术处理有机工业废水的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及基于空化技术处理有机工业废水的装置。该装置包括：具有有机废水的至少一个缓冲罐；与缓冲罐连接的至少一个旋转脉冲空化器，以从有机废水中除去有机化合物并将处理后的废水返回到缓冲罐中；与缓冲罐连接的至少一个离心泵；至少一个膜过滤器，离心泵将用有机溶剂处理的废水提供到膜过滤器以分离有机溶剂；与膜过滤器连接的至少一个由水力空化器、紫外线灯和臭氧发生器构成的单元，以从废水脱除有机杂质；与所述单元相连接的至少一个碳颗粒过滤器，以从废水除去残留的臭氧和有机杂质；与碳颗粒过滤器连接的至少一个另外的离心泵；至少一个旋风分离器，来自碳颗粒过滤器的废水经由另外的离心泵提供到旋风分离器中以除去悬浮颗粒。

【技术实现步骤摘要】
基于空化技术处理有机工业废水的装置
本技术涉及用于处理有机工业废水的装置，废水诸如为具有硝基苯类、苯胺类、酚类、醛类以及含氮有机染料等有机工业废水。例如，本技术涉及用于处理甲苯二异氰酸酯(TDI)的生产过程中产生的含有硝基苯类与氨基苯类污染物(这两种物质是上述所列污染物中最难处理的有机物)的工业废水。
技术介绍
在由甲苯和硫酸同硝酸的混合物(硝化酸)生产二硝基甲苯(DNT)的常规工艺中，在硫酸浓缩步骤中蒸馏出的酸性反应水和来自DNT的纯化的碱性及酸性洗涤水是以含水的废水形式得到的。除了一硝基甲苯和二硝基甲苯外，此工艺废水还含有其它的硝化副产物；例如一硝基甲酚、二硝基甲酚和三硝基甲酚(也称为硝基甲酚类)、苦味酸和硝基苯甲酸。必须将这些物质从水相中除去的原因主要有两个。首先，在工艺水中存在的DNT的浓度达到或超过2.5wt.％以及一硝基甲苯(MNT)的浓度高达1.5wt.％的情况下，未处理的废水的处置代表着所需产物的收率损失。其次，芳族硝基化合物在生物废水处理厂中不易降解，并且具有对细菌有毒的性质[US2004262238(CN1285514(C)，2006.11.22)]。一种后处理来自将芳族化合物硝化为一、二和三硝基芳族化合物的碱性工艺废水的方法，所述碱性工艺废水具有的pH为7.5至13，所述方法包括步骤：a)通过添加来源于对在硝化中得到的含硫酸的水相进行后处理的浓硫酸来将碱性工艺废水酸化到pH低于5，这形成了由分离出来的有机相和酸性水相组成的混合物A；b)使混合物A与新鲜的下水污泥接触；和c)除去下水污泥[US2012234773(A1)，(CN102666471(A)，2012.09.12)]。一种从在通过混合酸技术硝化芳族化合物的工艺中产生的碱性废水流中除去硝基芳族化合物和硝基酚类化合物的方法，其包括：(a)将含有硝基芳族化合物和硝基酚类化合物的含水碱性废物流的pH调节到约2至4.5的范围内；(b)在能实现硝基酚类化合物的氧化的条件下使酸性含水流与足够的过氧化氢和亚铁离子接触；(c)将硝基酚类含量减少的酸性氧化的含水废物流调节到约pH>/＝4，和(d)使含水废物流与碳吸附剂接触[US5356539(A)，(CN1065514(C)，2001.05.09)]。公报[20]和[21]显示对于在25℃下的2,4-DNT饱和溶液(2,4-DNT浓度为250ppm)来说，2,4-DNT在两种商品化活性炭(Filtrasorb300和Filtrasorb400Salgon)中的平衡量分别是每克干煤为540和1030mg。2,4-DNT在煤上的这种高吸附值可显著地影响其再生的安全性。换言之，出于安全性原因，含2,4-DNT的活性炭不能进行热再生。通过用合适的溶剂(丙酮或甲醇)萃取可以将这些化合物从废煤中去除约85％。萃取物的分析显示，在溶液中，除了2,4-DNT外还存在至少六种其它的化学物质。它们中的四种被确定为2,4-二硝基苄醇、2,4-二硝基苯甲醛、2,4-二硝基苯甲酸和2,4-二硝基苯甲酸酯。这些化合物的存在表明，通过活性炭吸收2,4-DNT伴随适当的化学氧化反应。现有技术的分析显示，上述方法中的任一者不能实现高程度地中和包括2,4-DNT在内的芳族硝基衍生物。在一些情况下，它们的使用导致吸附材料和能源成本的显著消耗。文献描述了采用硝基氧化降解的各种方法，用于从溶液及工业废水中除去硝基化合物的目的。这些方法的一些的最终产物是二氧化碳、水和硝酸或其盐。文献中报道的一些研究致力于研究在UV和可见光的存在下[1-4]以及在UV/H2O2的影响下[5]使用芬顿试剂进行硝基芳族化合物分解的方法。Li等人[3]使用UV/芬顿试剂确立了硝基芳族爆炸物的失活速率的如下顺序：2-硝基甲苯>4-硝基甲苯(4-nitritoluene)>2,4-DNT>2,6-DNT>TNT。上述系列的硝基芳族爆炸物的失活速率显示，增加芳环上的硝基基团的数目提高了前述物质当中的化学稳定性并显著地降低了其矿化的速率和完全性。根据由Beltran等人[9]进行的研究，《缺少羟自由基清除剂、pH为7-9和温度低于30℃是去除硝基芳族化合物的最佳条件。由于羟自由基反应的重要性原因，天然水中的去除速率比在实验室超纯水中观察到的要低得多。已发现在20℃下臭氧与硝基芳族烃之间的直接反应的速率常数低于6M-1s-1。除去超过99％的硝基芳族化合物是由于羟自由基氧化。那么可以将硝基芳族化合物的单臭氧化归类为实际的高级氧化技术》。臭氧化与过氧化氢相结合导致2,6-二硝基甲苯的去除水平比仅单纯臭氧化的情况更高。当将2,6-二硝基甲苯暴露于UV/O3氧化的系统中的UV辐射时，其去除也进行得比在没有辐照的情况下更快。参考文献9、10表明，除了经济上的考虑之外，氧化系统UV/O3是导致非常高程度地纯化废水使之脱除硝基衍生物的有效方法。如参考文献11中所示，采用UV辐照直接分解爆炸物并不明显。芬顿方法可有效地分解水溶液中的硝基芳族爆炸物。根据芬顿反应的机理，由Fe(II)和H2O2产生的羟自由基在分解有机化合物当中起着重要的作用[12]：H2O2+Fe2+→OH·+OH-·+Fe3+，(1)OH·+Fe2+→OH-·+Fe3+.(2)当使用UV灯时，其同时地诱导产生羟自由基的H2O2光解以及将Fe(III)还原为Fe(II)[13]。同时，自由基引发爆炸物的降解以通过夺取氢原子来进行三硝基甲苯、黑索今和奥克托今的氧化：RH+OH·→R·+H2O.(3)芬顿反应[14]在七种爆炸物的降解当中是有效的，并且这项研究中给出了爆炸物的降解动力学速率方程。爆炸物氧化的速率随着芬顿系统中Fe2+浓度的增加而显著地增加。爆炸物的氧化速率遵循如下次序：DNT>PA>AP>TNT>Tetryl>RDX>HMX。可能的降解机理也支持上述结果。当Fe2+浓度较低时(比起当该浓度较高时)，UV光具有较高的促进效率。利用芬顿试剂、UV/H2O2和UV/芬顿试剂来矿化甲苯硝化工艺中的废酸的DNT异构体和2,4,6-三硝基甲苯(TNT)[15-18]。进行氧化降解测试以阐释各种操作变量对废酸中的总有机化合物(TOC)的矿化的性能的影响，包括反应温度、UV(254nm)辐照的强度、臭氧的剂量和硫酸的浓度。值得注意的是，通过臭氧化与UV辐照相结合可实现有机化合物的几乎完全矿化。不过，在这项研究的实验条件下臭氧分解或臭氧的光解将不会产生羟自由基(OH·)。根据通过气相色谱仪/质谱仪(GC/MS)确定并且通过气相色谱仪/火焰离子化检测器(GC/FID)进一步证实的光谱，给出了DNT异构体的多种氧化途径，其分别包括邻、间、对一硝基甲苯(MNT)和1,3-二硝基苯。此外，2,4,6-TNT的氧化降解得到1,3,5-三硝基苯中间体。图1显示利用光臭氧化2,4-DNT形成环保型物质(CO2、H2O和NO3-)的机理。作为此机理，基于通过气相色谱(GC)得到的数据，2,4-DNT分解涉及形成在芳环上含有羰基基团和羧基的硝基衍生物。据发现在光催化氧化的头10-15分钟期间在反应混合物中存在有这些中间产物。经随后几个小时的光催化氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空化技术处理有机工业废水的装置，其特征在于，该基于空化技术处理有机工业废水的装置包括：至少一个缓冲罐，缓冲罐中具有有机废水；至少一个旋转脉冲空化器，与缓冲罐连接，用于通过用有机溶剂进行液‑液萃取以从有机废水中除去有机化合物，并将处理后的废水返回到缓冲罐中；与缓冲罐连接的至少一个离心泵；至少一个膜过滤器，离心泵将用有机溶剂处理的废水提供到膜过滤器以从经处理的废水中分离有机溶剂；与膜过滤器连接的至少一个由水力空化器、紫外线灯和臭氧发生器构成的单元，用于通过水力空化与臭氧‑UV处理相结合来综合地纯化所述废水使之脱除有机杂质；与由水力空化器、紫外线灯和臭氧发生器构成的单元相连接的至少一个碳颗粒过滤器，用于从废水中除去残留的臭氧和有机杂质；与碳颗粒过滤器连接的至少一个另外的离心泵；至少一个旋风分离器，来自碳颗粒过滤器的废水经由所述另外的离心泵提供到旋风分离器中，用于从废水中除去悬浮颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种基于空化技术处理有机工业废水的装置，其特征在于，该基于空化技术处理有机工业废水的装置包括：至少一个缓冲罐，缓冲罐中具有有机废水；至少一个旋转脉冲空化器，与缓冲罐连接，用于通过用有机溶剂进行液-液萃取以从有机废水中除去有机化合物，并将处理后的废水返回到缓冲罐中；与缓冲罐连接的至少一个离心泵；至少一个膜过滤器，离心泵将用有机溶剂处理的废水提供到膜过滤器以从经处理的废水中分离有机溶剂；与膜过滤器连接的至少一个由水力空化器、紫外线灯和臭氧发生器构成的单元，用于通过水力空化与臭氧-UV处理相结合来综合地纯化所述废水使之脱除有机杂质；与由水力空化器、紫外线灯和臭氧发生器构成的单元相连接的至少一个碳颗粒过滤器，用于从废水中除去残留的臭氧和有机杂质；与碳颗粒过滤器连接的至少一个另外的...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉得米尔·克拉斯诺荷夫，伊万·岡扎，优瑞·扎博咯浓，维嘉·查克理，阿列克·普哈克，
申请(专利权)人：格斯瑞科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13