專利名稱：一種高級(jí)氧化降解硝基苯類廢水的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于硝基苯類廢水的處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高級(jí)氧化 降解硝基苯類廢水的裝置，其采用臭氧技術(shù)、超聲波技術(shù)和電解技術(shù)的耦合處 理共同作用。
背景技術(shù)：
硝基苯類化合物屬于難降解的有毒有機(jī)類污染物，由于其較強(qiáng)的物質(zhì)毒性， 被國內(nèi)外列為優(yōu)先控制污染物。該類廢水的傳統(tǒng)處理方法有萃取法、吸附法和 生物法，但是由于硝基苯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在實(shí)際工程應(yīng)用中，用常規(guī)的工藝和生物 處理方法來處理該類廢水往往難以取得令人滿意的處理效果。
近些年來，國內(nèi)外對(duì)深度高級(jí)氧化技術(shù)降解污染物做了大量的研究，嘗試 了許多新的處理方法，例如光輻射氧化法、臭氧氧化法、紫外線氧化法、超聲 波氧化法、電化學(xué)氧化法和超聲波/臭氧法。這些方法具有共同的特點(diǎn)具有強(qiáng) 氧化性，可有效降解硝基苯類污染物；工藝流程簡單，操作安全；無二次污染， 符合"綠色化工"的環(huán)保理念，高級(jí)氧化法是最具有工業(yè)應(yīng)用潛力的方法。然 而，研究表明，單獨(dú)使用任何一種氧化方法處理硝基苯類水，硝基苯降解速率 都極其緩慢，無法在一個(gè)較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到處理要求。超聲波/臭氧法作為一種 聯(lián)合方法雖然在一定程度上提高了處理效率，但耗時(shí)之長、成本之高令企業(yè)仍 然無法接受。因此，提高處理效率、縮短處理吋間是高級(jí)氧化法工業(yè)化應(yīng)用的 關(guān)鍵因素。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有降解硝基苯類廢水的方法存在的上述不足，提供 了一種高級(jí)氧化降解硝基苯類廢水的裝置。 本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
高級(jí)氧化降解硝基苯類廢水裝置，包括氣液傳質(zhì)設(shè)備，氣液傳質(zhì)設(shè)備上設(shè) 進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)液口、出液口，進(jìn)氣口連接臭氧發(fā)生器，進(jìn)液口連接硝基 苯類廢水池，出液口連接廢水耦合反應(yīng)器，所述的廢水耦合反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置若干 組交錯(cuò)排列的陰電極和陽電極，各陰陽電極之間形成矩形通道，各矩形通道依 次相通，構(gòu)成多次折流的廢水流動(dòng)通道，廢水耦合反應(yīng)器底部設(shè)置超聲波發(fā)生 器。
氣液傳質(zhì)設(shè)備為填料塔或旋轉(zhuǎn)填料床。
陰電極為不銹鋼片或銅片，陽電極為二氧化鉛或表面涂有Ti的Ru02。 超聲波發(fā)生器的超聲波頻率為28kHz 500kHz，超聲波聲強(qiáng)為1W/cm2 100W/cm2，電流密度為10mA/cm2 40mA/cm2。
通過本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的高級(jí)氧化降解硝基苯類廢水的工藝方法，將廢水在 氣液傳質(zhì)設(shè)備中與臭氧充分接觸反應(yīng)，接觸反應(yīng)后的廢水進(jìn)入由超聲波場(chǎng)和電 解場(chǎng)組成的耦合反應(yīng)器中，廢水中的硝基苯類物質(zhì)在超聲波和微電解的協(xié)同作 用下得到降解。本實(shí)用新型利用臭氧-超聲波-電解三種技術(shù)的協(xié)同作用來預(yù)處理 硝基苯類廢水，使之在較短的時(shí)間達(dá)到可生化的效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí) 用新型處理效率提高10%，反應(yīng)時(shí)間30%縮短，臭氧利用率提高20%，大大減 少了水處理成本。
本實(shí)用新型具有如下有益效果工藝流程簡單，操作方便，把三種技術(shù)巧 妙耦合，各種技術(shù)發(fā)揮最大作用，最大限度的減少了處理成本，可應(yīng)用于處理 各種有機(jī)工業(yè)廢水如含酚廢水、炸藥廢水、染料廢水、石化企業(yè)廢水、洗滌劑廢水等。

圖1是本實(shí)用新型的示意圖2為旋轉(zhuǎn)填料床結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為填料塔結(jié)構(gòu)示意圖
圖中1-硝基苯類廢水池，2-液泵I， 3-液體流量計(jì)，4-氣體流量計(jì)，5-氣 液傳質(zhì)反應(yīng)設(shè)備，6-臭氧發(fā)生器，7-廢水中間儲(chǔ)槽，8-液泵11， 9-KI吸收液，10-超聲波發(fā)生器，11-陰電極(用實(shí)線——表示)，12-陽電極(用虛線------表示)，
13-廢水流動(dòng)通道，14-處理后廢水出口， 15-廢水耦合反應(yīng)器；
2.1-旋轉(zhuǎn)填料床氣體進(jìn)口， 2.2-轉(zhuǎn)子，2.3-填料，2.4-超重力裝置內(nèi)腔，2.5-旋轉(zhuǎn)填料床液體進(jìn)口， 2.6-旋轉(zhuǎn)填料床氣體出口， 2.7-密封，2.8-噴嘴，2.9-超重 力裝置外腔，2.10-外殼，2.11-中央分布器，2.12-轉(zhuǎn)軸，2.13-旋轉(zhuǎn)填料床液體出
3.1-填料塔氣體出口， 3.2-填料塔液體進(jìn)口， 3.3-填料塔氣體進(jìn)口， 3.4-填料 塔液體出口， 3.5-底座具體實(shí)施方式
高級(jí)氧化降解硝基苯類廢水的裝置，包括氣液傳質(zhì)設(shè)備5，氣液傳質(zhì)設(shè)備5 上設(shè)進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)液口、出液口，進(jìn)氣口連接臭氧發(fā)生器6，進(jìn)液口連接 硝基苯類廢水池l，出液口連接廢水耦合反應(yīng)器15，所述的廢水耦合反應(yīng)器15 內(nèi)設(shè)置若干組交錯(cuò)排列的陰電極11和陽電極12 ，各陰陽電極之間形成矩形通道， 各矩形通道依次相通，構(gòu)成多次折流的廢水流動(dòng)通道13，廢水耦合反應(yīng)器15底 部設(shè)置超聲波發(fā)生器10。
氣液傳質(zhì)設(shè)備為填料塔或旋轉(zhuǎn)填料床。陰電極ll為不銹鋼片或銅片，陽電極12為二氧化鉛或表面涂有Ti的Ru02。超聲波發(fā)生器10的超聲波頻率為 28kHz 500kHz，超聲波聲強(qiáng)為1 W/cm2 100W/cm2，電流密度為10mA/cm2 40m A/cm2 。
電解場(chǎng)有兩個(gè)作用
i、在陰極，臭氧得到一個(gè)電子，生成or， or是比臭氧分子更強(qiáng)的離子
基團(tuán)，與水反應(yīng)生成氧化能力更強(qiáng)的 OH，提高了臭氧的氧化能力，加快了反
應(yīng)速率，反應(yīng)機(jī)理如下
(1)
03 + e_ 4 03(aq) 03— + H20 ■> OH +02 +OH —
2、在陰極，難被氧化的硝基苯物質(zhì)還原為易被氧化的苯胺類物質(zhì)，促進(jìn)反
應(yīng)更快、更易進(jìn)行，以二硝基苯為例反應(yīng)機(jī)理如下
R-Ph (N02)2 4c+4H+ >R-Ph (N02)(NHOH)
R-Ph (N02)(NHOH)-
4t'+4H +
■>R —Ph(NHOH)2
R — Ph(NHOH)2
超聲波的作用如下:
R —Ph(NH，)，
(3)
(4) (5)
1、 超聲波空化氣泡對(duì)有機(jī)物的熱解；
2、 超聲波強(qiáng)化臭氧產(chǎn)生更多的 OH;
3、 超聲波提高了傳質(zhì)速率，使在陰極產(chǎn)生的《OH及時(shí)向外擴(kuò)散，同時(shí)廢 水中的有機(jī)物向陰極擴(kuò)散，強(qiáng)化混合效果，提高反應(yīng)速率。在超聲波、臭氧和 電解三種技術(shù)的聯(lián)合作用下硝基苯類廢水處理時(shí)間大大縮減，在一個(gè)較短的時(shí) 間內(nèi)就能達(dá)到可生化效果。
通過本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的高級(jí)氧化降解硝基苯類廢水的工藝方法，步驟如下 1、用堿性化合物將硝基苯類廢水的pH值調(diào)節(jié)至9 11，堿性化合物可采用NaOH或氨水；
2、 臭氧從臭氧發(fā)生器6通過氣體流量計(jì)4計(jì)量后進(jìn)入氣液傳質(zhì)反應(yīng)設(shè)備5， 硝基苯類廢水在液泵I 2的作用下經(jīng)液體流量計(jì)3計(jì)量后由液體進(jìn)口進(jìn)入氣液傳 質(zhì)反應(yīng)設(shè)備5，廢水與臭氧充分接觸反應(yīng)，在此過程中完成硝基苯類廢水的初步 氧化，其中部分臭氧溶解于廢水中，同時(shí)部分廢水中硝基本類物質(zhì)被臭氧氧化， 分解為有機(jī)中間體。氣液完成反應(yīng)后，剩余的臭氧氣體從頂部排出進(jìn)入KI吸收 液9中完成臭氧的吸收，初步氧化后的廢水進(jìn)入廢水中間儲(chǔ)槽7。
3、 廢水中間儲(chǔ)槽的廢水在液泵I18的作用下經(jīng)液體流量計(jì)進(jìn)入廢水耦合反 應(yīng)器15:廢水耦合反應(yīng)器15底部安裝有超聲波發(fā)生器IO和電解槽，預(yù)處理廢 水首先進(jìn)入電解槽的多級(jí)廢水流動(dòng)通道13中，廢水流動(dòng)通道13由若干陰陽電 極相互交錯(cuò)排列形成。硝基類廢水從第一級(jí)陰陽電極板依次通過逐級(jí)陰陽電極 板，由最后一級(jí)電極板排出。通過交錯(cuò)排列的陰陽電極板進(jìn)行電解，交錯(cuò)排列 的陰陽電極板增加了溶解于廢水中臭氧與極板的接觸面積，也就是延長了廢水 的電解時(shí)間，同時(shí)增加了超聲波的輻射面積，又能使聲能分布均勻。在此過程 中超聲波場(chǎng)和電場(chǎng)協(xié)同作用將有效氧化廢水中的有機(jī)物，然后廢水由處理后廢 水出口排出進(jìn)行生化處理。
權(quán)利要求1、一種高級(jí)氧化降解硝基苯類廢水的裝置，其特征在于包括氣液傳質(zhì)設(shè)備(5)，氣液傳質(zhì)設(shè)備(5)上設(shè)進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)液口、出液口，進(jìn)氣口連接臭氧發(fā)生器(6)，進(jìn)液口連接硝基苯類廢水池(1)，出液口連接廢水耦合反應(yīng)器(15)，所述的廢水耦合反應(yīng)器(15)內(nèi)設(shè)置若干組交錯(cuò)排列的陰電極(11)和陽電極(12)，各陰陽電極之間形成矩形通道，各矩形通道依次相通，構(gòu)成多次折流的廢水流動(dòng)通道(13)，廢水耦合反應(yīng)器(15)底部設(shè)置超聲波發(fā)生器(10)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高級(jí)氧化降解硝基苯類廢水的裝置，其特征在于 所述的氣液傳質(zhì)設(shè)備為填料塔或旋轉(zhuǎn)填料床。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高級(jí)氧化降解硝基苯類廢水的裝置，其特征 在于陰電極(11)為不銹鋼片或銅片，陽電極(12)為二氧化鉛或表面涂有Ti 的Ru02。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高級(jí)氧化降解硝基苯類廢水的裝置，其特征在于 超聲波發(fā)生器(10)的超聲波頻率為28kHz 500kHz，超聲波聲強(qiáng)為1W/cm2 100W/cm2，電流密度為10mA/cm2 40mA/cm2。
專利摘要本實(shí)用新型屬于硝基苯類廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高級(jí)氧化降解硝基苯類廢水的裝置，解決了現(xiàn)有降解硝基苯類廢水的方法耗時(shí)長、成本高的問題。高級(jí)氧化降解硝基苯類廢水的裝置包括氣液傳質(zhì)設(shè)備，其進(jìn)氣口連接臭氧發(fā)生器，進(jìn)液口連接硝基苯類廢水池，出液口連接廢水耦合反應(yīng)器，廢水耦合反應(yīng)器底部設(shè)置超聲波發(fā)生器。本實(shí)用新型具有如下有益效果使工藝流程簡單，操作方便，最大限度的減少了處理成本，可應(yīng)用于處理各種有機(jī)工業(yè)廢水如含酚廢水、炸藥廢水、染料廢水、石化企業(yè)廢水、洗滌劑廢水等。
文檔編號(hào)C02F1/461GK201351131SQ200920101348
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者劉有智, 焦緯洲, 祁貴生, 袁志國 申請(qǐng)人:中北大學(xué)