[发明专利]一种利用低品位热能氧化降解有机废水的方法

说明书

一种利用低品位热能氧化降解有机废水的方法属于有机废水高级氧化降解领域，包括两个过程：通过分离器将低品位热能转换为工作溶液的化学势能；再利用逆向电渗析RED电池堆内阳极处的氧化反应和阴极处的还原反应将溶液的化学势能转换为有机废水氧化降解能并输出电能；溶液化学势能转换为有机废水氧化降解能和电能后，浓溶液浓度下降，稀溶液浓度升高，两者流出RED电堆后混合为中间浓度溶液，中间浓度溶液经溶液预热交加热升温后进入分离器被低品位热能再次加热分离，完成一个循环。本发明的优势是：低品位热能可以得到充分、连续、梯级利用；系统简单、可靠，容量配置灵活、运行安全；可以有效降解难以生化降解的各种高浓度有机废水。

技术领域

本发明属于有机废水高级氧化降解领域，涉及一种新型的由低品位热能驱动的有机废水氧化降解方法。

背景技术

现有有机废水处理方法包括生化降解法和高级氧化降解法两大类。包括厌氧法和好氧法在内的生化降解法是借助多种微生物的协调合作以及自身代谢过程，在无氧或有氧的环境下将有机物分解为对环境无害的物质。这种方法已被广泛地用来处理低浓度有机废水并取得了良好的效果。然而，对于包括医药、农药、印染、炼化、焦化等生产过程所排放的有机废水，很难通过采用生化降解法对其进行有效处理。为此提出了包括：超临界水氧化法、等离子体高级氧化法、芬顿试剂或电芬顿氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法、超声辅助氧化法等有机废水高级氧化处理法。但这些有机废水处理方法需要消耗大量电能或化学试剂，导致有机废水处理费用较高。实际上在工业生产过程中，在产生大量的有机废水的同时往往伴随有大量的低品位热量需要排向环境。若利用各类废弃的或低价值的低品位热能作为有机废水处理的驱动能源，则可大大降低有机废水处理成本。

发明内容

针对现有生化和高级氧化降解有机废水处理技术的不足，本发明提出了一种利用低品位热能氧化降解有机废水方法；首先通过蒸馏器的蒸馏作用，将低品位热能转换为工作溶液的化学势能，再利用逆向电渗析(RED)电堆中阴、阳电极室内所产生的氧化还原作用，将工作溶液的化学势能转化为有机废水氧化降解能并产生一定量的电能，或对外输出，或驱动电催化氧化降解反应器等装置，用于有机废水的氧化降解。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案为：

一种新型低品位热能氧化降解有机废水方法，包括以下两个过程：

第一步：低品位热能转换成工作溶液化学势能的过程。

首先利用低品位热能(45℃以上)加热蒸馏器内的工作溶液，工作溶液中的部分低沸点组分从工作溶液中蒸发而被分离出来，并进入冷凝器被冷却介质冷凝成液态；分离出的低沸点组分蒸气中允许夹带少量工作溶液液滴用以增加低沸点组分冷凝后所形成的液体(稀溶液)的电导率；工作溶液因分离出部分低沸点组分使其浓度升高而成为浓溶液；浓溶液与稀溶液之间产生浓度差而使其具有化学势能差。

第二步：采用RED电池堆，将稀、浓溶液间的化学势能转换为有机废水氧化降解能和电能的过程。

浓溶液流出蒸馏器并被浓溶液泵加压泵入RED电池堆中的各浓溶液室；冷凝器内凝结而成的稀溶液流出冷凝器并被稀溶液泵加压泵入RED电池堆中的各稀溶液室；RED电池堆内的稀、浓溶液室交替排列，浓溶液室中的溶质阴、阳离子分别通过阴、阳离子交换膜迁移至相邻的稀溶液室内；在RED电池堆内的阴、阳离子交换膜之间因阴、阳离子的迁移形成定向离子流，并在RED电池堆的阴、阳两电极处产生电势。