一種吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于硝基苯類廢水處理的技術領域，具體涉及一種吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的工藝方法，其采用吹脫法、超聲波技術和電解共同作用。
【背景技術】
[0002]硝基苯類化合物屬于難降解的有毒有機類污染物，其易揮發、具有較強的物質毒性，被國內外列為優先控制污染物。由于硝基苯結構穩定，在實際工程應用中，用常規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。
[0003]空氣吹脫一般是在水處理的底部放有曝氣裝置，風機送來的空氣被分散成微小的氣泡，在廢水主體中形成氣液兩相，廢水中的揮發性的有機物從液相轉移到氣相中，隨氣泡離開液相主體。根據氣液平衡理論，當液相中揮發性有機物濃度較高時，傳質推動力大，有利于有機物從液相進入氣相。但當濃度降低到一定程度時，傳質推動力變小，處理效率降低。同時傳統曝氣反應中的液體湍動程度低，造成液相深處有機物無法快速到達氣液相界面，傳質效果差。由于硝基苯沸點較高，自然條件下的蒸發速度較慢，單一傳統曝氣吹脫裝置或填料塔中氣液湍動程度低、氣液接觸面積小，處理效果并不明顯。如果加大氣液接觸面積和氣液湍動程度，可大大提高硝基苯去除率。
[0004]超重力技術利用旋轉的轉子將液體破碎成細小的液滴或液膜、液絲，其尺度都是在幾十微米數量級，只有填料塔的幾分之一，這就意味著僅在這一點上，質量傳遞速率就將數倍于填料塔。另外，在旋轉的轉子中，液體在離心力的作用下流動，而高速旋轉的轉子提供的離心力是促使填料塔中液體流動的重力的幾百倍。這使得液體可以克服表面張力的作用，以極高的速度、極小的尺度，在高比表面的填料中運動。填料彎曲的孔道促使了液體表面的迅速更新，大大增加了液體的湍動。這兩點結合在一起，使得在超重力設備中的傳質速率較在填料塔中的同樣過程提高了 1~3個數量級。
[0005]近些年來，國內外對深度高級氧化技術降解污染物做了大量的研宄，嘗試了許多新的處理方法，專利ZL200910073666.9《一種高級氧化降解硝基苯類廢水的工藝方法及裝置》，該專利公開了將廢水在超重力設備中與臭氧充分接觸反應，接觸反應后的廢水進入由超聲波場和電解場組成的耦合反應器中，廢水中的硝基苯類物質在超聲波和微電解的協同作用下得到降解。本方法適用于較低濃度廢水(有機物濃度小于200mg/L)處理，并且利用超重力設備存在氣液接觸時間短的缺點，臭氧氧化劑利用率低、成本高。臭氧/超聲波/電解法作為一種聯合方法雖然在一定程度上提高了處理效率，但此專利方法中水中臭氧濃度并不高，并且工藝氧化效率受水質條件限制，當廢水中羥基自由基清除劑(捕獲劑)較多時，處理效率會明顯降低。對于高濃度的硝基苯廢水而言，利用此方法在臭氧氧化降解有機化合物的過程中，生成的中間產物如小分子酸、醇會與目標污染物競爭與臭氧和羥基自由基反應，使得氧化處理效果明顯下降。當有機物含量高時，生成的中間產物就多，廢水水質變的更差，氧化效果就明顯降低。因此，提高處理效率、縮短處理時間、降低處理成本是高級氧化法處理高濃度有機廢水的關鍵。
【發明內容】
[0006]本發明為了解決現有高級氧化法降解含高濃度硝基苯廢水的方法存在處理效率低、處理時間長、成本過高等問題，提供了一種吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的方法及裝置。
[0007]本發明采用如下的技術方案實現:一種吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的方法，步驟如下:將含高濃度硝基苯廢水與新鮮空氣在氣液傳質設備中充分接觸反應，完成吹脫傳質降低廢水中硝基苯含量，吹脫傳質完成后的廢水送入儲液罐，然后進入由超聲波場和電解場組成的耦合反應器中，廢水中的硝基苯在超聲波和微電解的協同作用下得到降解。
[0008]所述含高濃度硝基苯廢水中硝基苯濃度多500 mg/Lo新鮮空氣與廢水在超重力設備中的氣液比為200~600 m3/Lo廢水中吹脫完成后硝基苯含量在80~100mg/L。所述的超重力設備為超重力旋轉填料床，超重力旋轉填料床的轉速為900~1500rpm。超聲波發生器的超聲波頻率為20kHz?50kHz，超聲波聲強為0.lW/cm3?0.5W/cm3，電流密度為5mA/cm2?20mA/cm2。
[0009]實現吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的方法的裝置，包括設有進氣口、出氣口、進液口、出液口的超重力設備，進氣口連接風機，出氣口連接尾氣處理裝置；進液口通過液體流量計連接儲液槽I，儲液槽I與液體流量計之間設有液泵I;出液口與儲液槽I和儲液槽II相連；儲液槽II的出液口通過液泵II連接廢水耦合反應器，所述的廢水耦合反應器內設置若干組交錯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，構成多次折流的廢水流動通道，廢水耦合反應器底部設置超聲波發生器。
[0010]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。所述尾氣吸收裝置內填充物質為活性炭。
[0011]本發明與現有技術對比具有以下特點:
與傳統的鼓泡裝置或填料塔吹脫硝基苯廢水比較，當硝基苯濃度從500mg/L降低到100mg/L時，本發明使用超重力旋轉填料床吹脫的處理時間可縮短80%。
[0012]本發明適合含高濃度硝基苯廢水處理，吹脫-超聲波-電解三種技術的協同作用來預處理含高濃度硝基苯廢水，使之在較短的時間達到可生化的效果。與現有專利ZL200910073666.9《一種高級氧化降解硝基苯類廢水的工藝方法及裝置》所述的方法對比，本發明可實現不需外加臭氧氧化劑，縮短60~80%處理時間，處理成本降低50%的有益效果。
[0013]這是因為硝基苯氧化降解過程中會產生許多中間物質小分子酸和醇，這些中間產物的出現使得廢水水質改變，同時中間產物還可捕獲消耗羥基自由基使其含量減少，進而氧化效率降低。如直接利用臭氧-超聲波-電解氧化法處理500mg/L硝基苯廢水，在硝基苯降解過程中廢水水質較初始時有了很大的變化，同時產生了大量中間產物會消耗羥基自由基，氧化效率越來越低。本發明在氧化降解階段前利用吹脫法使得廢水中的目標污染物含量減少后再進行氧化反應，可最大限度的減少廢水水質變化和降低中間產物的生成量，使得羥基自由基消耗物生成量減少，進而提高氧化效率。本申請選用空氣吹脫后再進行氧化處理，可以與申請號:200910073666.9《一種高級氧化降解硝基苯類廢水的工藝方法及裝置》達到相同的處理效果，實現了不需外加臭氧氧化劑，同時還提高了后續氧化降解效率，縮短60~80%處理時間，處理成本降低50%的有益效果。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明工藝流程圖。
[0015]圖中:1_風機，2-氣體流量計，3-超重力設備，4-液體流量計，5-液泵1，6_儲液槽I，7-儲液槽II，8-尾氣處理裝置，9-液泵II，10-超聲波發生器，11-陰電極(用實線一表示)，12-陽電極(用虛線表示)，13-廢水流動通道，14-處理后廢水出口，15-廢水耦合反應器。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步詳細說明。
[0017]一種吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的方法，步驟如下:將含高濃度硝基苯廢水與新鮮空氣在超重力設備中充分接觸反應，完成吹脫傳質降低廢水中硝基苯含量，吹脫傳質完成后的廢水送入由超聲波場和電解場組成的耦合反應器中，廢水中的硝基苯類物質在超聲波和微電解的協同作用下得到降解。
[0018]所述含高濃度硝基苯廢水中硝基苯濃度多500 mg/Lo新鮮空氣與廢水在超重力設備中的氣液比為200~600。廢水中吹脫完成后硝基苯含量在80~100mg/L。所述的超重力設備為超重力旋轉填料床，超重力旋轉填料床的轉速為900~1500rpm。超聲波發生器的超聲波頻率為20kHz?50kHz，超聲波聲強為0.lW/cm3?0.5ff/cm 3,電流密度為5mA/cm2?20mA/
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[0019]實現吹脫-超聲波電解耦合降解含高濃度硝基苯廢水的方法的裝置，包括設進氣口、出氣口、進液口、出液口的超重力設備3，進氣口通過氣體流量計2連接風機1，出氣口連接尾氣處理裝置8 ;進液口通過液體流量計4連接儲液槽I 6，儲液槽I 6與液體流量計4之間設有液泵I 5;出液口與儲液槽I 6和儲液槽II 7相連；儲液槽II 7的出液口通過液泵II 9連接廢水耦合反應器15，所述的廢水耦合反應器15內設置若干組交錯排列的陰電極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，構成多次折流的廢水流動通道13，廢水耦合反應器15底部設置超聲波發生器10。
[0020]陰電極(11)為不銹鋼片或銅片，陽電極(