[实用新型]一种吹脱-臭氧/超声波氧化降解含高浓度硝基苯废水的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于含高浓度硝基苯废水处理的技术领域，具体涉及一种吹脱-臭氧/超声波氧化降解含高浓度硝基苯废水的装置，其采用吹脱法、臭氧技术和超声波技术共同作用。

背景技术

火炸药工业废水中常常含有较高浓度的易挥发且具有生物毒性的硝基苯化合物，其具有较强的致癌致突变性，如果不经处理直接排放，会对人体及环境造成严重的危害。

空气吹脱一般是在水处理的底部放有曝气装置，风机送来的空气被分散成微小的气泡，在废水主体中形成气液两相，废水中的挥发性有机物从液相转移到气相中，随气泡离开液相主体。根据气液平衡理论，当液相中挥发性有机物浓度较高时，传质推动力大，有利于有机物从液相进入气相。但当浓度降低到一定程度时，传质推动力变小，处理效率降低。同时传统曝气反应中的液体湍动程度低，造成液相深处有机物无法快速到达气液相界面，传质效果差。由于硝基苯沸点较高，自然条件下的蒸发速度较慢，单一传统曝气吹脱装置或填料塔中气液湍动程度低、气液接触面积小，处理效果并不明显。如果加大气液接触面积和气液湍动程度，可大大提高硝基苯去除率。

超重力技术利用旋转的转子将液体破碎成细小的液滴或液膜、液丝，其尺度都是在几十微米数量级，只有填料塔的几分之一，这就意味着仅在这一点上，质量传递速率就将数倍于填料塔。另外，在旋转的转子中，液体在离心力的作用下流动，而高速旋转的转子提供的离心力是促使填料塔中液体流动的重力的几百倍。这使得液体可以克服表面张力的作用，以极高的速度、极小的尺度，在高比表面的填料中运动。填料弯曲的孔道促使了液体表面的迅速更新，大大增加了液体的湍动。这两点结合在一起，使得在超重力设备中的传质速率较在填料塔中的同样过程提高了1~3个数量级。

超重力-臭氧高级氧化法是常用的废水氧化处理方法，结合超重力技术可有效提高臭氧利用率和氧化效率，处理效果良好。专利ZL200910073666.9公开了一种将超重力旋转填料床与臭氧法相耦合降解含硝基苯类废水的方法及装置，但此专利方法和装置针对的是含低浓度硝基苯类化合物（浓度小于100mg/L）的废水。专利ZL201210169252.8公开了一种超声波协同臭氧处理低浓度甲醇废水处理方法，利用旋转填料床为反应器强化臭氧吸收，协同超声波降解低浓度甲醇废水。如果直接利用此法处理含高浓度挥发性有机废水，虽然也可达到预期去除效果，但臭氧消耗量明显升高，水处理成本显著提高。这主要是因为，在臭氧氧化降解有机化合物的过程中，生成的中间产物会使废水水质发生变化，羟基自由基生成速率降低，同时生成的中间产物如小分子酸、醇会与目标污染物竞争与臭氧和羟基自由基反应，使得氧化处理效果明显下降。当有机物含量高时，生成的中间产物就多，废水水质变的更差，氧化效果就明显降低。

发明内容

本实用新型为了解决臭氧高级氧化法处理含高浓度硝基苯废水成本高的问题，提供了一种吹脱-臭氧/超声波氧化降解含高浓度硝基苯废水的装置。

本实用新型采用如下的技术方案实现：一种吹脱-臭氧/超声波氧化降解含高浓度硝基苯废水的装置，包括设有进气口、出气口、进液口、出液口的旋转填料床，旋转填料床的进气口分别通过气体流量计I和气体流量计II与风机和臭氧发生器出口连接，臭氧发生器进口连接风机；旋转填料床出气口连接尾气处理装置；旋转填料床进液口通过液泵与废水储槽和超声储液槽连接，旋转填料床进液口与液泵之间设有液体流量计；旋转填料床出液口连接废水储槽和超声储液槽；超声储液槽底部连接超声波设备。

所述旋转填料床为超重力旋转床装置，包括填料床、折流式、螺旋通道形式的超重力旋转床反应器；填料层中的填料包括金属材料和非金属材料的丝网、多孔板、波纹板、泡沫材料或规整填料。尾气处理装置内填充物为活性碳。

吹脱传质阶段新鲜空气与高浓度硝基苯废水在旋转填料床中的气液比为200~600 L/m³，吹脱传质完成后的废水中硝基苯含量为80~100mg/L；超声波发生器的超声波频率为20kHz～100kHz，超声波声强为1W/cm²～100W/cm²；氧化反应阶段旋转填料床中的臭氧与超声波降解后的废水的液气比为0.5~2.0 L/m³；臭氧浓度为10~30 mg/L；旋转填料床的转速为300~700 rpm。