[发明专利]一种对含难降解水溶性高分子污染物废水的前处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种对含难降解水溶性高分子污染物的废水进行前处理的系统及方法，主要测定指标为污染物自身浓度变化及COD去除率。

背景技术

我国属于世界上严重缺水的国家之一，而水体的大量污染使得水资源短缺状况愈发突出，对于污水进行净化处理以实现中水回用势在必行。废水中很大一部分有机污染物尤其是难降解水溶性高分子污染物，产量多、危害大，如黄腐酸(FA)、聚乙烯醇(PVA)等会直接穿透传统的生物处理，导致深度处理的膜堵塞等问题并引发处理成本上升，因此需要探索合适的系统和方法对该类水溶性高分子污染物进行前处理。根据国内外相关资料及工程实例可知，目前处理该类水溶性大分子污染物的方法很多，如混凝法降解法、吸附法及电化学法等，虽然这类方法对污染物有一定的去除效果，但并不能将污染物完全降解。

高级氧化法是近年来应用比较广泛的处理难降解有机污水的一类新技术，其中的臭氧氧化法因具有氧化性强、反应迅速且能氧化水中大部分难降解有机物等优点被广泛应用，但单独应用臭氧处理存在发生成本高，利用率低等问题，超声的空化作用可以加速臭氧产生羟基自由基，而催化剂的加入也可极大地提高了臭氧类氧化法的氧化效率，因此进行了臭氧-超声-催化剂联用类处理方法对该类水溶性废水前处理方法的探索。

发明内容

为了克服现阶段水溶性难降解污染物废水难处理的缺陷，本发明提供了一种臭氧-超声-催化剂联用系统对污染物进行前处理，该处理系统及处理方法简单有效、能耗较低、效果显著。

本发明公开了一种对含难降解水溶性高分子污染物的废水进行前处理的系统，是一种连续式反应系统。如图1所示，由带有进水装置2的第一反应器7、第二反应器10、催化臭氧氧化反应装置、超声波发生器9、尾气吸收装置13和第三反应器12组成；进水装置2由流量计、进水橡胶管和截止阀组成，流量计和截止阀安装在进水橡胶管上；废水1由进水装置2进入第一反应器7内；在第一反应器7上还安装有催化臭氧氧化反应装置，催化臭氧氧化反应装置由催化剂导入装置16、位于第一反应器7底部的气体通入装置6和曝气砂头4组成，其中催化剂导入装置16由橡胶管和截止阀组成，催化剂由催化剂导入装置16进入第一反应器7内；曝气砂头4设置在气体通入装置6的末端，位于第一反应器7内且浸没在废水中；臭氧5由臭氧发生器产生后，经由气体通入装置6通入到第一反应器7内，并由曝气砂头4曝气，保证反应的连续性；第一反应器7和第二反应器10置于超声波发生器9内；第一反应器7和第二反应器10分别密闭，且第一反应器7、第二反应器10和第三反应器12间通过管路连接；第一反应器7内经催化、曝气处理过的废水8进入到第二反应器10内，再经超声处理后的废水14进入第三反应器12内，经加碱液处理后的澄清液从出水口15处排出，从而实现对含难降解水溶性高分子污染物废水的前处理。

第一反应器7和第二反应器10的顶端分别通过截止阀连接尾气吸收装置13，尾气吸收装置13内的吸收液为碘化钾溶液，用于吸收反应过程中溢出的臭氧。

一种利用前面所述系统对废水进行处理的方法，其步骤如下：

1)用浓度为2～4mol/L的硫酸溶液和0.5～2mol/L的氢氧化钠溶液调节废水1的pH在5～9范围内，根据反应器尺寸等条件，用流量计控制废水1的流量为3～4L/h，将废水1通过进水装置2通入到第一反应器7内；同时通过催化剂导入装置16向第一反应器7内投加三价铁盐催化剂3，废水中Fe³⁺的投加量为0.5～1.5mmol/L；

2)待废水1及催化剂3加入到第一反应器7内后，打开臭氧发生器，调节臭氧通入速率，通过气体通入装置6向第一反应器7中通入臭氧5，并通过曝气砂头4进行曝气，对废水进行催化臭氧氧化反应；同时打开超声波发生器9，进行超声降解反应；臭氧的通入速率为3.5～4.5g/h，超声的功率为200～400W，超声的频率为20～40kHz；

3)步骤2)处理后的废水8在压力作用下转移至第二反应器10后在超声条件下进行反应，溶液中残留的臭氧与超声协同作用继续降解水中的污染物；第二反应器10内反应后的废水14在压力作用下进入第三反应器12，向第三反应器12中加入0.5～2mol/L的氢氧化钠溶液11，调节pH至7～9发生絮凝沉淀反应，澄清液从第三反应器12的出水口15处排出；第一反应器7和第二反应器10反应过程中溢出的臭氧，由尾气吸收装置13内的吸收液吸收。