混頻駐波超聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及混頻駐波超聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法，可有效解決簡(jiǎn)單、快速、高效對(duì)制漿廢水的處理問題，方法是，首先將制漿廢水加入混頻超聲反應(yīng)容器，同時(shí)將臭氧通入混頻超聲反應(yīng)容器里，在混頻超聲和臭氧協(xié)同作用下，有效降解水中的有機(jī)物，處理后的廢水再進(jìn)入駐波超聲反應(yīng)容器，在換能器駐波超聲的作用下，小尺寸的絮狀物聚集成大尺寸的絮狀物；經(jīng)過濾，除去絮狀物，使絮狀物與水分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制漿廢水的處理；本發(fā)明混頻超聲與臭氧聯(lián)合在降解有機(jī)物的過程中起到了協(xié)同增益的效果，駐波聲場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)絮狀物與水的分離，方法簡(jiǎn)單，易操作使用，效率高，節(jié)能，有效減輕或減少了造紙廢水對(duì)環(huán)境的污染。
【專利說明】
混頻駐波超聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及廢水處理，屬于超聲廢水處理領(lǐng)域，特別涉及一種混頻駐波超聲與臭 氧協(xié)同處理制漿廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著制漿造紙等行業(yè)的飛速發(fā)展，高濃度難降解的有害廢水的產(chǎn)生量也日益增 加。隨著人們生活水平的提高，對(duì)環(huán)境的要求也越來越高。國(guó)家出臺(tái)的關(guān)于污水排放的標(biāo)準(zhǔn) 也愈加嚴(yán)格，污水處理成為了企業(yè)生存發(fā)展中必須要解決的問題。目前對(duì)于高濃度難降解 有機(jī)污染物的處理主要還是常規(guī)的生化法。在利用生化法處理污水的過程不僅會(huì)造成環(huán)境 的二次污染同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的污泥。也就是說，只有將污泥處理好，整個(gè)污水的處理才能 算徹底完成。而污泥的處理費(fèi)用占據(jù)了整個(gè)污水處理的60%以上。隨著聲化學(xué)的興起，超聲 作為一種新型的水處理技術(shù)進(jìn)入了人們的視野。超聲處理污水主要基于超聲的"空化效 應(yīng)"，空化核在崩潰的瞬間能夠在局部產(chǎn)生5000K的高溫、lOOMPa以上的高壓，這些能量足以 斷裂有機(jī)大分子的化學(xué)鍵，同時(shí)還能將水分解成H ?和0H ?，0H ?可以將水中的有機(jī)物氧化 成二氧化碳和水，同時(shí)超聲空化提供的局部高溫高壓還可以將水變成超臨界水，超臨界水 是一種非常理想的反應(yīng)介質(zhì)，可以加快化學(xué)反應(yīng)的速率?；谏鲜龅目栈?yīng)、自由基氧化 以及超臨界水，在超聲頻率、功率、時(shí)間合適的情況下，超聲可以將水中所有有毒大分子有 機(jī)物氧化成二氧化碳、水以及其它單質(zhì)。相比于傳統(tǒng)的生化法，超聲水處理技術(shù)還有一系列 的優(yōu)點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單、適用范圍廣、不產(chǎn)生二次污染，同時(shí)超聲還可以與其它技術(shù)如臭氧等方 法聯(lián)合使用，可以大大地提高處理效果。
[0003] 目前超聲水處理裝置有很多種，但都存著一些問題:有些裝置采用單一頻率，產(chǎn)生 的空化效應(yīng)強(qiáng)度低，無法完成對(duì)不同大小有機(jī)物分子以及細(xì)胞的處理;有些裝置將超聲和 其它方法聯(lián)合使用處理水，雖然空化效應(yīng)和細(xì)胞破壁效果都提高了，但卻帶來了二次污染； 也有一些水處理裝置采用混頻超聲，相比于單一頻率的超聲，混頻超聲通過倍頻、分頻波等 途徑能夠產(chǎn)生復(fù)雜多變的頻率并產(chǎn)生更多的空化效應(yīng)，對(duì)不同尺寸的大分子有機(jī)物的降解 效果以及不同尺寸的細(xì)胞的破壁效果要好的多;還有一些裝置采用混頻超聲與臭氧協(xié)同處 理廢水，溶解在水中的臭氧可以為超聲提供空化核，增強(qiáng)空化效應(yīng)的強(qiáng)度，同時(shí)超聲可以增 加臭氧在水中的溶解度，加快臭氧的分解，產(chǎn)生更多高活性的0H ?，因此超聲和臭氧協(xié)同使 用可以提尚降解廢水中有機(jī)物的能力。
[0004] 但在超聲作用之后的污水中出現(xiàn)很多小的絮狀物質(zhì)，這些絮狀物質(zhì)需要沉淀去除 之后，水處理才能夠完成。如果靠自然沉淀需要很長(zhǎng)時(shí)間，加入化學(xué)藥劑可以加速沉淀，但 會(huì)引入二次污染。綜合考慮上述問題，急需設(shè)計(jì)一套能夠簡(jiǎn)單快速高效處理制漿廢水的方 法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種混頻駐波超 聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法，可有效解決簡(jiǎn)單、快速、高效對(duì)制漿廢水的處理問題。
[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，首先將制漿廢水加入混頻超聲反應(yīng)容器，同時(shí)將臭氧 通入混頻超聲反應(yīng)容器里，在換能器混頻超聲和臭氧協(xié)同作用下，有效降解水中的有機(jī)物， 處理后的廢水再進(jìn)入駐波超聲反應(yīng)容器，在換能器駐波超聲的作用下，小尺寸的絮狀物聚 集成大尺寸的絮狀物，經(jīng)過濾，除去絮狀物，使絮狀物與水分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制漿廢水的處 理。
[0007]根據(jù)超聲波分離技術(shù)原理，處于超聲駐波場(chǎng)中的懸浮物質(zhì)會(huì)在聲福射力、浮力、重 力和液體粘滯阻力的共同作用下，朝向駐波場(chǎng)中的波節(jié)面處運(yùn)動(dòng)、聚集。經(jīng)過混頻超聲與臭 氧協(xié)同處理過后，水中小的絮狀物質(zhì)在駐波的作用下會(huì)在波界面聚集成大的絮狀物，通過 混頻超聲與駐波超聲聯(lián)合污水處理裝置，在經(jīng)試驗(yàn)做出的特定工藝條件下，將絮狀物和處 理后的水進(jìn)行分離，最終達(dá)到污水處理的目的。
[0008] 本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式如下： 首先將制漿廢水加入混頻超聲反應(yīng)容器，同時(shí)將臭氧通入混頻超聲反應(yīng)容器里，在混 頻超聲和臭氧協(xié)同作用下，有效降解水中的有機(jī)物，處理后的廢水再進(jìn)入駐波超聲反應(yīng)容 器，在換能器駐波超聲的作用下，小尺寸的絮狀物聚集成大尺寸的絮狀物;經(jīng)過濾，除去絮 狀物，使絮狀物與水分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制漿廢水的處理； 所述混頻超聲反應(yīng)容器中和所述駐波超聲反應(yīng)容器中均設(shè)置有多個(gè)換能器，所述換能 器的頻率為8kHz-160kHz;所述混頻超聲反應(yīng)容器中換能器至少有兩種以上的不同頻率進(jìn) 行混合;在所述駐波超聲反應(yīng)容器中，相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)換能器平行設(shè)置且頻率相同，形成駐波 場(chǎng)； 所述的每升水中加入臭氧的量為〇. l-300mg; 其中，所需要處理的制漿廢水的指標(biāo)如下：PH 9-12，色度600-800，懸浮物1100_ 3900mg/l,B0D5500-2000mg/l,C0Dcrl5000-100000mg/l〇
[0009] 本發(fā)明首次將混頻超聲、駐波超聲與臭氧聯(lián)合處理制漿廢水，混頻超聲與臭氧聯(lián) 合在降解有機(jī)物的過程中起到了協(xié)同增益的效果，駐波聲場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)絮狀物與水的分離， 方法簡(jiǎn)單，易操作使用，效率高，節(jié)能，有效減輕或減少了造紙廢水對(duì)環(huán)境的污染，經(jīng)濟(jì)和社 會(huì)效益巨大。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0012] 由圖1給出，本發(fā)明混頻駐波超聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法是:首先將制漿 廢水加入混頻超聲反應(yīng)容器里，并通入臭氧，混頻超聲處理后，再進(jìn)入駐波超聲容器里，經(jīng) 駐波超聲，將小尺寸的絮狀物聚集成大尺寸的絮狀物，經(jīng)過濾，除去絮狀物，使絮狀物與水 分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制漿廢水的處理，處理后的廢水達(dá)標(biāo)后，排放，從而減少對(duì)環(huán)境造成的污 染，在具體實(shí)施中，可由以下實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。
[0013] 實(shí)施例1 本發(fā)明在具體實(shí)施中，由以下步驟實(shí)現(xiàn)： (1) 混頻超聲+臭氧聯(lián)合處理:將需要處理的制漿廢水加入混頻超聲反應(yīng)容器，并在容 器中通入臭氧，在超聲功率0.5~1.2kW/m 3、頻率為12~150kHz，每升水加入臭氧的量為 0. l-300mg的條件下處理0.5~5h，降解廢水中的大分子有毒有機(jī)物； (2) 駐波超聲處理:混頻超聲與臭氧協(xié)同處理后的廢水進(jìn)入駐波超聲反應(yīng)容器，在超聲 功率0.5~1.2kW/m3、頻率為12~150kHz下超聲反應(yīng)時(shí)間為0.5~5h，將絮狀物與處理后的 水分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制漿廢水的處理。
[0014]需要說明的是，本發(fā)明的污水處理方法，所需要處理的制漿廢水的進(jìn)水指標(biāo)需要 在如下范圍內(nèi)可以取得良好的效果：PH9-12,色度600-800,懸浮物1100-3900mg/l， B0D5500-2000mg/l,C0Dcrl5000-100000mg/l〇
[0015] 進(jìn)一步的，所述過濾采用合成孔徑濾膜或絮狀物水過濾裝置進(jìn)行過濾。
[0016] 更為優(yōu)選的，所述混頻超聲反應(yīng)容器中，所采用的換能器的頻率均不相同，且相鄰 超聲波換能器的頻率相差在19%_33%之間。最好的選擇為，所采用換能器的頻率分別為 20kHz、45kHz、60kHz、70kHz和90kHz。
[0017] 實(shí)施例2 本發(fā)明在具體實(shí)施中，還可由以下步驟實(shí)現(xiàn)： (1) 混頻超聲+臭氧聯(lián)合處理:將需要處理的制漿廢水加入混頻超聲反應(yīng)容器，并在容 器中通入臭氧，在超聲功率0.8~1.0kW/m 3、頻率為20~100kHz，每升水加入臭氧的量為 0.5-200mg的條件下處理1~4h，降解廢水中的大分子有毒有機(jī)物； (2) 駐波超聲處理:打開擋板，混頻超聲處理后的廢水進(jìn)入駐波超聲反應(yīng)容器，在超聲 功率0.8~1.0kW/m3、頻率為20~100kHz下超聲反應(yīng)時(shí)間為1~4h，將絮狀物與處理后的水 分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制漿廢水的處理。
[0018] 需要說明的是，本發(fā)明的污水處理方法，所需要處理的制漿廢水的進(jìn)水指標(biāo)需要 在如下范圍內(nèi)可以取得良好的效果：PH9-12,色度600-800,懸浮物1100-3900mg/l， B0D5500-2000mg/l,C0Dcrl5000-100000mg/l〇
[0019] 實(shí)施例3 本發(fā)明在具體實(shí)施中，也可由以下步驟實(shí)現(xiàn)： (1)混頻超聲+臭氧聯(lián)合處理:將需要處理的制漿廢水加入混頻超聲反應(yīng)容器，并在容 器中通入臭氧，在超聲功率0.9kW/m3、頻率為20和60kHz，每升水加入臭氧的量為20mg的條 件下處理3h，降解廢水中的大分子有毒有機(jī)物； 混頻超聲處理時(shí)，所采用的超聲波換能器的頻率均不相同，且相鄰超聲波換能器的頻 率相差在19%-33%之間；所采用的超聲波換能器的頻率分別為20kHZ、45kHZ、60kHz、70kHdP 90kHz。在這樣的混頻選擇情況下，對(duì)污水的處理效果最好，能夠起到超聲換能利用效率最 高，處理時(shí)間相應(yīng)降低，并且適用于產(chǎn)業(yè)化和工業(yè)化的處理，綜合技術(shù)指標(biāo)以及效益最高。
[0020] (2)駐波超聲處理:打開擋板，混頻超聲處理后的廢水進(jìn)入駐波超聲反應(yīng)容器，在 超聲功率〇.9kW/m 3、頻率為28kHz下超聲反應(yīng)時(shí)間為2h，將絮狀物與處理后的水分離，從而 實(shí)現(xiàn)對(duì)制漿廢水的處理。
[0021]需要說明的是，本發(fā)明的污水處理方法，所需要處理的制漿廢水的進(jìn)水指標(biāo)需要 在如下范圍內(nèi)可以取得良好的效果：PH9-12,色度600-800,懸浮物1100-3900mg/l， B0D5500-2000mg/l,C0Dcrl5000-100000mg/l〇
[0022] 所述過濾采用合成孔徑濾膜或絮狀物水過濾裝置進(jìn)行過濾。所述混頻超聲反應(yīng)容 器中，所采用的換能器的頻率均不相同，且相鄰超聲波換能器的頻率相差在19%_33%之間。 實(shí)施例3采用換能器的頻率分別為20kHz、45kHz、60kHz、70kHz和90kHz。
[0023] 本發(fā)明在實(shí)際操作中，針對(duì)制漿廢水的情況，可以隨時(shí)更換超聲反應(yīng)容器中換能 器的頻率，可以通過改變換能器的數(shù)量來控制超聲的功率，同時(shí)可以調(diào)整加入到水中臭氧 的量，通過合理的選擇混頻超聲的頻率、功率、臭氧的量以及處理時(shí)間和駐波超聲部分的超 聲頻率、功率以及處理時(shí)間，該方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污水高效連續(xù)地處理。另外，該方法不僅可 以放在污水處理的任意工段還可以與其它污水處理的方法進(jìn)行聯(lián)用。
[0024]本發(fā)明是一種綜合運(yùn)用混頻超聲和駐波超聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法，處 理設(shè)備占地面積小，處理速度快，而且還可與其它廢水處理方法兼容，經(jīng)測(cè)試，處理后的廢 水C0D值為30~50mg/L，氨氮值小于0.8 mg/L，保證出水達(dá)到回用要求，實(shí)施例3的具體結(jié)果 見下表：
完全達(dá)到或超過了國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0025]總之，本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，將混頻超聲和駐波超與臭氧協(xié)同處理制漿廢水，縮短 了處理時(shí)間，提高了處理效果和生產(chǎn)效率，生產(chǎn)效率可提高50%以上，且無二次污染，經(jīng)濟(jì)和 社會(huì)效益巨大。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種混頻駐波超聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法，其特征在于，首先將制漿廢水 加入混頻超聲反應(yīng)容器，同時(shí)將臭氧通入混頻超聲反應(yīng)容器里，在混頻超聲和臭氧協(xié)同作 用下，有效降解水中的有機(jī)物，處理后的廢水再進(jìn)入駐波超聲反應(yīng)容器，在換能器駐波超聲 的作用下，小尺寸的絮狀物聚集成大尺寸的絮狀物;經(jīng)過濾，除去絮狀物，使絮狀物與水分 離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制漿廢水的處理； 所述混頻超聲反應(yīng)容器中和所述駐波超聲反應(yīng)容器中均設(shè)置有多個(gè)換能器，所述換能 器的頻率為8kHz-160kHz;所述混頻超聲反應(yīng)容器中換能器至少有兩種以上的不同頻率進(jìn) 行混合;在所述駐波超聲反應(yīng)容器中，相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)換能器平行設(shè)置且頻率相同，形成駐波 場(chǎng)； 所述的每升水中加入臭氧的量為〇. l-300mg; 其中，所需要處理的制漿廢水的指標(biāo)如下：PH 9-12,色度600-800，懸浮物1100_ 3900mg/l,B0D5500-2000mg/l,C0Dcrl5000-100000mg/l〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻駐波超聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法，其特征在于， 由以下步驟實(shí)現(xiàn)： (1) 混頻超聲+臭氧聯(lián)合處理:將需要處理的廢水加入混頻超聲反應(yīng)容器，并在容器中 通入臭氧，在超聲功率〇 .5~1.2kW/m3、頻率為12~150kHz，每升水加入臭氧的量為0.1-300mg的條件下處理0.5~5h，降解廢水中的大分子有毒有機(jī)物； (2) 駐波超聲處理:混頻超聲與臭氧協(xié)同處理后的廢水進(jìn)入駐波超聲反應(yīng)容器，在超聲 功率0.5~1.2kW/m3、頻率為12~150kHz下超聲反應(yīng)時(shí)間為0.5~5h，將絮狀物與處理后的 水分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制漿廢水的處理。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混頻駐波超聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法，其特征在于， 由以下步驟實(shí)現(xiàn)： (1) 混頻超聲+臭氧聯(lián)合處理:將需要處理的廢水加入混頻超聲反應(yīng)容器，并在容器中 通入臭氧，在超聲功率〇 .8~1 .OkW/m3、頻率為20~100kHz，每升水加入臭氧的量為0.5-200mg的條件下處理1~4h，降解廢水中的大分子有毒有機(jī)物； (2) 駐波超聲處理:打開擋板，混頻超聲處理后的廢水進(jìn)入駐波超聲反應(yīng)容器，在超聲 功率0.8~1.0kW/m3、頻率為20~100kHz下超聲反應(yīng)時(shí)間為1~4h，將絮狀物與處理后的水 分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制漿廢水的處理。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻駐波超聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法，其特征在于， 由以下步驟實(shí)現(xiàn)： (1) 混頻超聲+臭氧聯(lián)合處理:將需要處理的廢水加入混頻超聲反應(yīng)容器，并在容器中 通入臭氧，在超聲功率〇. 9kW/m3、頻率為20和60kHz，每升水加入臭氧的量為20mg的條件下 處理3h，降解廢水中的大分子有毒有機(jī)物； (2) 駐波超聲處理:打開擋板，混頻超聲處理后的廢水進(jìn)入駐波超聲反應(yīng)容器，在超聲 功率0.9kW/m3、頻率為28kHz下超聲反應(yīng)時(shí)間為2h，將絮狀物與處理后的水分離，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)制漿廢水的處理。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻駐波超聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法，其特征在于， 所述的過濾采用合成孔徑濾膜或絮狀物水過濾裝置進(jìn)行過濾。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混頻駐波超聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法，其特征在于， 所述混頻超聲反應(yīng)容器中，所采用的換能器的頻率均不相同，且相鄰超聲波換能器的頻率 相差在19%-33%之間。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混頻駐波超聲與臭氧協(xié)同處理制漿廢水的方法，其特征在于， 所述混頻超聲反應(yīng)容器中，所采用的換能器的頻率分別為20kHZ、45kHZ、60kH Z、70kHz和 90kHz〇
【文檔編號(hào)】C02F1/36GK105967272SQ201610380581
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月1日
【發(fā)明人】劉潔, 王竹, 郭菲菲, 李欣宇, 馮莎莎, 董彥峰
【申請(qǐng)人】北京中科奧倍超聲波技術(shù)研究院