CN106746078B - 一种高浓度有机磷废水的预处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高浓度有机磷废水的预处理装置，包括：针板式处理器(1)、管式混合器(2)、斜管沉淀装置(3)、吸附过滤装置(4)、挡板(5)、反冲洗管(6)、第二出水堰(7)、泥斗(8)、排泥管(9)。本发明的预处理装置中采用针板式处理器作为有机磷预氧化单元，能够最大化地将有机磷转化为无机磷且无二次污染，再通过与管式混合器、斜管沉淀装置、吸附过滤装置等反应装置的有机结合，能够有效的降低水中的磷浓度，并且操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域，特别是涉及一种高浓度有机磷废水的预处理装置。
背景技术
目前，全球生产的有机磷化合物有1万多种，由于有机磷化工的扩大生产和广泛使用，其生产过程中产生的高浓度有毒有机废水量大，污染重，对环境造成极大的危害。因此，这类废水的有效治理已迫在眉睫。
浓度大于100mg/L的含磷废水称之为高浓度含磷废水，对于高浓度有机磷废水的预处理多采用物化工艺，其中，化学法包含芬顿氧化法、电催化氧化法等，物理法包括吸附法、吹脱法、絮凝法、沉降法等。但是在实施中，化学法如芬顿氧化法，由于Fe2+浓度大，处理后的水可能带有颜色，同时Fe2+与H2O2的反应降低了H2O2的利用率，要求在较低pH内进行，应用受限；而电催化氧化法虽然效果显著，但电极材料不易选择、电极寿命不长，并且运行费用高、降解不彻底。常用的絮凝沉淀法虽具有工艺流程简单便于操作的优点，但对于较高浓度的有机磷的处理，单一采用此方法往往达不到较好的处理效果，且处理过程中使用的药剂量较大，运行成本高，且产生的污泥量大。对于高浓度有机磷废水的预处理若不能达到较好的处理效果，对后期如采用生物法进行处理带来了较大的处理负担。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高浓度有机磷废水的预处理装置，用于解决现有技术中的处理装置复杂、处理效果不佳易引起二次污染等的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高浓度有机磷废水的预处理装置，所述预处理装置至少包括：针板式处理器，用于对高浓度有机磷废水进行等离子体高级氧化处理，处理后的出水即为初级处理液；管式混合器，连接于所述针板式处理器，用于向所述初级处理液中投加化学沉淀剂和/或絮凝剂，并进行混合；斜管沉淀装置，套装在所述管式混合器的外部，所述斜管沉淀装置安装在所述管式混合器的靠近下端面处，，用于对所述管式混合器的出水进行化学沉淀和/或絮凝处理，并进行固液分离，取分离后的液体以获得次级处理液；吸附过滤装置，套装在所述管式混合器的外部，所述吸附过滤装置安装在所述管式混合器的靠近上端面处，用于对所述次级处理液进行吸附处理，处理后的出水即为预处理液。
优选地，所述针板式处理器包括反应器、光催化反应器，反应器的下端侧面连接有进水管，上端的侧面设置有第一出水堰，下端还连接有通气管，上端面开有出气孔，光催化反应器套装在反应器的外部，并且位于第一出水堰的下侧，第一出水堰的出水从光催化反应器的上端面的进水口进入光催化反应器中，光催化反应器中设置有TiO2颗粒，光催化反应器的出水口通向针板式处理器出水口；反应器中设置有板电极、针电极，通气管中的气体通向针电极的下端。
优选地，所述管式混合器包括一外管，所述外管的靠近进水口端的侧壁上连通有投药管，用于将化学沉淀剂和/或絮凝剂加入到管式混合器中，所述外管的内壁设置有沿水流流向螺旋延伸的混合元件。
优选地，所述管式混合器为竖向结构，其上端面设置有进水口，其下端面设置有出水口。
优选地，所述斜管沉淀装置设置在靠近所述管式混合器的出水口端，内置蜂窝状斜管填料。
优选地，所述管式混合器的出水口的下侧设置有挡板，用于引导所述管式混合器出水的流向。
优选地，所述斜管沉淀装置的出水口上侧设置有反冲洗管，用于对所述斜管沉淀装置进行反冲洗，所述反冲洗管的下侧面沿轴线方向开设冲洗孔。
优选地，所述吸附过滤装置设置在靠近所述管式混合器的进水口端，内置滤料。
优选地，所述吸附过滤装置的上端面设置有第二出水堰，所述吸附过滤装置的出水进入所述第二出水堰以实现预处理装置的出水。
优选地，所述挡板下侧设置有泥斗，用于储存所述管式混合器、斜管沉淀装置产生的污泥，泥斗底端设置有排泥管。
如上所述，本发明的高浓度有机磷废水的预处理装置，具有以下有益效果：本发明的预处理装置中采用针板式处理器作为有机磷预氧化单元，能够最大化地将有机磷转化为无机磷且无二次污染，降低了后续处理的负荷与成本，再通过与管式混合器、斜管沉淀装置、吸附过滤装置等反应装置的有机结合，能够有效的降低水中的磷浓度，并且操作方便。
附图说明
图1显示为本发明的高浓度有机磷废水的预处理装置的截面示意图。
元件标号说明
1 针板式处理器
11 反应器
111 进水管
112 第一出水堰
113 通气管
114 出气孔
115 板电极
116 针电极
12 光催化反应器
13 针板式处理器出水口
14 高频高压电源
15 回转式风机
2 管式混合器
21 外管
22 投药管
23 混合元件
3 斜管沉淀装置
4 吸附过滤装置
5 挡板
6 反冲洗管
7 第二出水堰
8 泥斗
9 排泥管
10 出水管
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明提供一种高浓度有机磷废水的预处理装置，通过将针板式处理器与管式混合器、斜管沉淀装置、吸附过滤装置进行有机结合，能够有效的降低水中的磷浓度。预处理装置至少包括：针板式处理器1，用于对高浓度有机磷废水进行等离子体高级氧化处理，处理后的出水即为初级处理液；管式混合器2，连接于针板式处理器1，用于向初级处理液中投加化学沉淀剂和/或絮凝剂，并进行混合；斜管沉淀装置3，套装在管式混合器2的外部，斜管沉淀装置3安装在管式混合器2的靠近下端面处，用于对管式混合器2的出水进行化学沉淀和/或絮凝处理，并进行固液分离，取分离后的液体以获得次级处理液；吸附过滤装置4，套装在管式混合器2的外部，吸附过滤装置4安装在管式混合器2的靠近上端面处，用于对次级处理液进行吸附处理，处理后的出水即为预处理液。
其中，针板式处理器1，包括反应器11、光催化反应器12，反应器11的下端侧面连接有进水管111，上端的侧面设置有第一出水堰112，下端还连接有通气管113，上端面开有出气孔114，光催化反应器12沿反应器11的***设置，并且位于第一出水堰112的下侧，第一出水堰112的出水从光催化反应器12的上端面的进水口进入光催化反应器12中，光催化反应器12中设置有TiO2颗粒，光催化反应器12的出水口位于其下端面并通向针板式处理器出水口13。反应器11中设置有板电极115、针电极116，通气管113中的气体通向针电极116的一端。板电极115与高频高压电源14的负极相连并接地，针电极116与高频高压电源14的正极相连，高频高压电源14产生的电流频率为3～20kHz，功率为200～1000W。通气管113与回转式风机15相连，用于向反应器11内通气，空气流速为40～200L/min。
反应器11的外廓可设置为圆柱形结构，其外侧面上端设置有出水孔以将出水流入第一出水堰112中。光催化反应器12环绕反应器11***设置，反应器11采用能够透过紫外光的玻璃材质如石英玻璃，反应器11中产生的紫外光透过反应器11射入光催化反应器12中与光催化反应器12中的TiO2颗粒发生光催化反应。第一出水堰112可设置为齿形堰，溢过第一出水堰112的水流进入位于其下侧的光催化反应器12中。板电极115可采用不锈钢板，针电极116为中空结构，可采用不锈钢材质。通过针电极116的中空部分进入反应器11的气体在针板式反应器的作用下放电，继而产生高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基、臭氧等，这些物质与通入反应器11内的高浓度有机磷废水进行反应，能够有效的最大化的将有机磷降解为无机磷，以便于后续单元的物化处理。经过反应器11处理后的废水从反应器11流出进入第一出水堰112，再从第一出水堰112进入光催化反应器12，针板式处理器1中产生的紫外光射入光催化反应器12后与光催化反应器12中的TiO2颗粒发生光催化反应，能够进一步的降解废水中的有机磷，由此得到初次降解后的初级处理液并由针板式处理器出水口13排出。
针板式处理器出水口13与管式混合器2的进水口相连通，初级处理液从针板式处理器出水口13进入管式混合器2的进水口，管式混合器2包括一外管21，外管21的靠近进水口端的侧壁上连通有投药管22，用于将化学沉淀剂和/或絮凝剂加入到管式混合器2中，外管21的内壁设置有沿水流流向螺旋延伸的混合元件23。如图1所示，管式混合器2为竖向结构，其上端面设置有进水口，其下端面设置有出水口。投药管22倾斜设置，与水平线夹角为45～60度，上端安装单向阀。在混合元件23的混合作用下，初级处理液与化学沉淀剂充分混合并发生化学沉淀反应，与絮凝剂充分混合并发生絮凝反应。沉淀剂选用石灰乳，其有效钙含量为70％～80％，投加比为5～20L石灰乳/m3初级处理液。絮凝剂由硅藻土、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺按照质量比2～2.5：1～1.2：0.4～0.6复配而制得，投加比为2.6～12L絮凝剂/m3初级处理液。
管式混合器2的出水口的下侧设置有挡板5，用于引导管式混合器2出水的流向。斜管沉淀装置3沿管式混合器2的***设置，并且设置在靠近所述管式混合器2的出水口端，内置Ф50mm蜂窝状斜管填料，水力停留时间为2.0～4.0h。从管式混合器2的出水口排出的水流从斜管沉淀装置3的下端进水口进入其中，进一步地，可发生化学沉淀反应，通过化学沉淀去除水中的磷，以及絮凝反应，通过吸附、架桥等作用有效去除水中的磷，并在斜管沉淀作用下进行固液分离，固相下沉，澄清液从上端出水口流出，由此获得的澄清液即为次级处理液。
吸附过滤装置4，沿管式混合器2的***设置，并且设置在靠近管式混合器2的进水口端，内置滤料，滤速为6～10m3/m2/h。滤料是由活性炭、活性氧化铝按照体积比1.4～2:1复配制得的复合滤料，粒径为1.2～2.4mm，滤料层厚0.6m～1.0m，不均匀系数为1.3～1.6。次级处理液从吸附过滤装置4的下端进水，通过内置的滤料的吸附作用进一步去除水中的磷，并从上端出水，其出水即为预处理液。吸附过滤装置4的上端面设置有第二出水堰7，所述吸附过滤装置4的出水进入所述第二出水堰7以实现预处理装置的出水。第二出水堰7进一步连接一出水管10以将出水输送至后续处理***中。
斜管沉淀装置3的出水口上侧设置有反冲洗管6，用于对斜管沉淀装置进行反冲洗，反冲洗管6的下侧面沿轴线方向开设冲洗孔。冲洗孔可设置为两排，孔径为Ф10mm，孔间隔为3～5cm。
挡板5下侧设置有泥斗8，用于储存管式混合器2、斜管沉淀装置3产生的污泥，泥斗8的底端设置有排泥管9，通过排泥管9将污泥外排进行处理与处置。
若***进水有机磷含量过高，可利用***出水部分回流的方式进行稀释，以稳定***除磷负荷。
以上管式混合器2、斜管沉淀装置3、吸附过滤装置4、挡板5、反冲洗管6、第二出水堰7、泥斗8、排泥管9构成一物化处理***，通过其相互间的有机结合以及与针板式处理器1这一预氧化单元的有机结合，能够实现将有机磷转化为无机磷的预氧化处理以及初级处理液的进一步物化处理，最终最大程度地降低水中的磷浓度。
以下实施例说明本发明的高浓度有机磷废水的预处理装置：
实施例一：
含有机磷浓度为200mg/L的废水，先在针板式处理器1中进行等离子体高级氧化处理，针板式处理器1的水力停留时间为2h，放电功率为300W，电流频率为3kHz，空气流速为100L/min，处理后的出水即为初级处理液；初级处理液进入管式混合器2中，投加石灰乳(有效钙含量75％)8L/m3初级处理液和絮凝剂5L絮凝剂/m3初级处理液，其中，投加的絮凝剂由硅藻土、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺按照质量比2：1.2：0.5复配而制得，初级处理液通过在管式混合器2中与沉淀剂、絮凝剂进行混合并进行化学沉淀反应以及絮凝反应后，其出水进入斜管沉淀装置3以继续进行化学沉淀反应与絮凝反应并进行固液分离以去除沉淀物以及絮凝物，斜管沉淀池3的水力停留时间为2.0h，内置Ф50mm蜂窝状斜管填料，斜管沉淀装置3的出水即为次级处理液；次级处理液流入吸附过滤装置4，吸附过滤装置6的滤速为6m3/m2/h，滤料由活性炭、活性氧化铝按照体积比1.4:1复配制得，粒径为1.4mm，滤料层厚0.6mm，不均匀系数为1.3，次级处理液通过吸附过滤池4内置的滤料的吸附作用进一步去除水中的无机磷，其出水即为预处理液。通过对各阶段的出水进行有机磷、总磷的测定，得到如表1所示的结果：
表1检测数据
| 检测项目 | 有机磷(mg/L) | 去除率(％) | 总磷(mg/L) | 去除率(％) |
| 原水 | 200 | 0 | 200 | 0 |
| 初级处理液 | 28.4 | 85.8 | 200 | 0 |
| 次级处理液 | 9 | 95.5 | 78.4 | 60.8 |
| 预处理液 | 2.6 | 98.7 | 39.8 | 80.1 |
实施例二：
含有机磷浓度为200mg/L的废水，先在针板式处理器1中进行等离子体高级氧化处理，针板式处理器1的水力停留时间为1.5h，放电功率为800W，电流频率为3kHz，空气流速为100L/min，处理后的出水即为初级处理液；初级处理液进入管式混合器2中，投加石灰乳(有效钙含量80％)20L/m3初级处理液和絮凝剂12L絮凝剂/m3初级处理液，其中，投加的絮凝剂由硅藻土、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺按照质量比2.5：1.1：0.4复配而制得，初级处理液通过在管式混合器2中与沉淀剂、絮凝剂进行混合并进行化学沉淀反应以及絮凝反应后，其出水进入斜管沉淀装置3以继续进行化学沉淀反应与絮凝反应并进行固液分离以去除沉淀物以及絮凝物，斜管沉淀池3的水力停留时间为3.0h，内置Ф50mm蜂窝状斜管填料，斜管沉淀装置3的出水即为次级处理液；次级处理液流入吸附过滤装置4，吸附过滤装置6的滤速为8m3/m2/h，滤料由活性炭、活性氧化铝按照体积比2:1复配制得，粒径为2mm，滤料层厚0.8mm，不均匀系数为1.5，次级处理液通过吸附过滤池4内置的滤料的吸附作用进一步去除水中的无机磷，其出水即为预处理液。通过对各阶段的出水进行有机磷、总磷的测定，得到如表2所示的结果：
表2检测数据
| 检测项目 | 有机磷(mg/L) | 去除率(％) | 总磷(mg/L) | 去除率(％) |
| 原水 | 200 | 0 | 200 | 0 |
| 初级处理液 | 5.8 | 97.1 | 200 | 0 |
| 次级处理液 | 2.4 | 98.8 | 50.4 | 74.8 |
| 预处理液 | 1.4 | 99.3 | 13.4 | 93.3 |
由上述实施例可知，本发明的高浓度有机磷废水的预处理装置能够有效的降解有机磷，降低后期处理的负荷。
综上所述，本发明的预处理装置中采用针板式处理器作为有机磷预氧化单元，能够最大化地将有机磷转化为无机磷且无二次污染，降低了后续处理的负荷与成本，再通过与沉淀、絮凝、吸附等反应装置的有机结合，能够有效的降低水中的磷浓度，并且操作方便。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种高浓度有机磷废水的预处理装置，其特征在于，所述预处理装置至少包括：
针板式处理器(1)，用于对高浓度有机磷废水进行等离子体高级氧化处理，处理后的出水即为初级处理液；
所述针板式处理器(1)包括反应器(11)、光催化反应器(12)，反应器(11)的下端侧面连接有进水管(111)，上端的侧面设置有第一出水堰(112)，下端还连接有通气管(113)，上端面开有出气孔(114)，光催化反应器(12)套装在反应器(11)的外部，并且位于第一出水堰(112)的下侧，第一出水堰(112)的出水从光催化反应器(12)的上端面的进水口进入光催化反应器(12)中，光催化反应器(12)中设置有TiO2颗粒，光催化反应器(12)的出水口通向针板式处理器出水口(13)；反应器(11)中设置有板电极(115)、针电极(116)，通气管(113)中的气体通向针电极(116)的一端；
管式混合器(2)，连接于所述针板式处理器(1)，用于向所述初级处理液中投加化学沉淀剂和/或絮凝剂，并进行混合；
斜管沉淀装置(3)，套装在所述管式混合器(2)的外部，所述斜管沉淀装置(3)安装在所述管式混合器(2)的靠近下端面处，用于对所述管式混合器(2)的出水进行化学沉淀和/或絮凝处理，并进行固液分离，取分离后的液体以获得次级处理液；
吸附过滤装置(4)，套装在所述管式混合器(2)的外部，所述吸附过滤装置(4)安装在所述管式混合器(2)的靠近上端面处，用于对所述次级处理液进行吸附过滤处理，处理后的出水即为预处理液。
2.根据权利要求1所述的高浓度有机磷废水的预处理装置，其特征在于：所述管式混合器(2)包括一外管(21)，所述外管(21)的靠近进水口端的侧壁上连通有投药管(22)，用于将化学沉淀剂和/或絮凝剂加入到管式混合器(2)中，所述外管(21)的内壁设置有沿水流流向螺旋延伸的混合元件(23)。
3.根据权利要求2所述的高浓度有机磷废水的预处理装置，其特征在于：所述管式混合器(2)为竖向结构，其上端面设置有进水口，其下端面设置有出水口。
4.根据权利要求3所述的高浓度有机磷废水的预处理装置，其特征在于：所述斜管沉淀装置(3)设置在靠近所述管式混合器(2)的出水口端，内置蜂窝状斜管填料。
5.根据权利要求4所述的高浓度有机磷废水的预处理装置，其特征在于：所述管式混合器(2)的出水口的下侧设置有挡板(5)，用于引导所述管式混合器(2)出水的流向。
6.根据权利要求4所述的高浓度有机磷废水的预处理装置，其特征在于：所述斜管沉淀装置(3)的出水口上侧设置有反冲洗管(6)，用于对所述斜管沉淀装置(3)进行反冲洗，所述反冲洗管(6)的下侧面沿轴线方向开设冲洗孔。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的高浓度有机磷废水的预处理装置，其特征在于：所述吸附过滤装置(4)设置在靠近所述管式混合器(2)的进水口端，内置滤料，所述滤料是由活性炭、活性氧化铝复配制得的复合滤料。
8.根据权利要求7所述的高浓度有机磷废水的预处理装置，其特征在于：所述吸附过滤装置(4)的上端面设置有第二出水堰(7)，所述吸附过滤装置(4)的出水进入所述第二出水堰(7)以实现预处理装置的出水。
9.根据权利要求5所述的高浓度有机磷废水的预处理装置，其特征在于：所述挡板(5)下侧设置有泥斗(8)，用于储存所述管式混合器(2)、斜管沉淀装置(3)产生的污泥，泥斗底端设置有排泥管(9)。
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