本發(fā)明涉及一種廢水凈化雜質(zhì)的方法，特別涉及一種利用氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)高效去除廢水中COD、BOD、氨氮、S^2-等污染物含量的方法，屬于廢水治理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮、S^2-等污染物是造成水體污染的污染物之一，如燃煤電廠脫硫廢水，致使水體水質(zhì)下降甚至惡化，影響環(huán)境及用水安全。

目前去除廢水中COD等污染物的方法主要是曝氣法、化學(xué)法及電化學(xué)方法等，曝氣法的主要不利因素在于去除COD等污染物效率低，影響能耗及去除效果。化學(xué)法在氧化過程中需利用強(qiáng)氧化劑，使得處理成本受強(qiáng)氧化劑原料影響較大，且如果處理不當(dāng)，可能會增加新的污染物質(zhì)，缺乏市場競爭力。電化學(xué)方法運(yùn)行操作復(fù)雜，時(shí)效性短，處理能力低，運(yùn)行成本高。

中國專利(公開號CN103723884A)公開了一種降解COD、BOD、SS、氨氮的污水處理方法，具體公開首先將污水通過機(jī)械格柵進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后依次流經(jīng)水解酸化池、生物接觸氧化池、中和沉淀池、過濾池、分體式MBR、CASS反應(yīng)池、平衡池和NF/RO系統(tǒng)，再流入監(jiān)測池；所述水解酸化池內(nèi)設(shè)有水解酸化菌，還向水解酸化池加入復(fù)合有機(jī)酸除臭，并調(diào)節(jié)pH值為5-6；所述生物接觸氧化池的DO質(zhì)量濃度控制為2-4mg/L；所述中和沉淀池通過加堿調(diào)節(jié)pH值為7-8；通過鼓風(fēng)機(jī)向調(diào)節(jié)池、水解酸化池、生物接觸氧化池、中和沉淀池和CASS反應(yīng)池中曝氣；所述中和沉淀池、過濾池、分體式MBR、CASS反應(yīng)池、平衡池和NF/RO系統(tǒng)的污泥進(jìn)入污泥池后進(jìn)行污泥脫水，污水輸送至調(diào)節(jié)池，污泥外運(yùn)。該方法主要采用曝氣法結(jié)合生物法處理，對COD、BOD、SS、氨氮的去除率高，均能達(dá)到95％以上，效果明顯。但是該方法步驟繁瑣、裝置復(fù)雜，酸堿耗量大，處理成本高。

氣液沖擊混合反應(yīng)技術(shù)是一種創(chuàng)新性技術(shù)，在氣液進(jìn)行反應(yīng)過程中盡可能的利用氣體將液體分散開且泡沫化，大大提高了氣液接觸反應(yīng)面積且迅速更新，提高了氣液反應(yīng)效率。到目前為止，還未見將此種方法用于處理廢水的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有的處理COD、BOD、S^2-等污染廢水處理的方法存在的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種簡單、低成本、高效降低廢水中COD、BOD、氨氮、S^2-等雜質(zhì)含量的方法，該方法無二次污染、裝置簡單，可以大規(guī)模使用。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種利用氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)降低廢水中可溶性雜質(zhì)含量的方法，該方法是利用氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)處理包含COD、BOD、氨氮和S^2-至少一種雜質(zhì)在內(nèi)的廢水；

所述氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)包括循環(huán)液儲箱、液體沖擊管、環(huán)形吹氣管、循環(huán)水泵和供氣裝置；所述循環(huán)液儲箱頂部設(shè)有氣體出口，上部設(shè)有溢流槽和出水口，底部設(shè)有擋板，中央位置設(shè)有液體沖擊管；所述液體沖擊管呈倒置L型，所述液體沖擊管一端垂直設(shè)置在循環(huán)液儲箱內(nèi)部中央，且端口延伸到循環(huán)液儲箱下部，所述液體沖擊管另一端設(shè)置在循環(huán)液儲箱上部，且端口延伸至循環(huán)液儲箱外部，并通過外部循環(huán)管道與循環(huán)液儲箱下部連接；所述循環(huán)管道上設(shè)有進(jìn)水口和循環(huán)水泵；所述循環(huán)液儲箱外部設(shè)有環(huán)形吹氣管，所述環(huán)形吹氣管設(shè)有若干吹氣支管，所述吹氣支管的端口延伸至循環(huán)液儲箱內(nèi)部，且吹氣支管端口均勻分布在液體沖擊管端口周圍；所述環(huán)形吹氣管通過管道與外部供氣裝置連接；

開啟循環(huán)水泵和供氣裝置，同時(shí)將所述廢水從進(jìn)水口引入循環(huán)管道；所述廢水通過循環(huán)管道進(jìn)入液體沖擊管上端，從液體沖擊管下端高速噴出，沖擊在擋板上；空氣或含臭氧空氣從供氣裝置通過管道輸入環(huán)形吹氣管內(nèi)，再經(jīng)過吹氣支管分散并高速噴出，沖擊在擋板上；氣體與液體高速沖擊混合形成泡沫反應(yīng)區(qū)；泡沫反應(yīng)區(qū)出來的清水涌入循環(huán)液儲箱上部的溢流槽，從出水口排出；反應(yīng)后的氣體從循環(huán)液儲箱頂部氣體出口直接排出。

優(yōu)選的方案，所述擋板設(shè)置在液體沖擊管下端端口正下方；所述擋板為半球型或圓臺型。擋板的位置及形狀有利于泡沫反應(yīng)區(qū)的形成；液體沖擊管噴出的廢水高速沖擊在半球型或圓臺型擋板頂部，向四周高速分散，而吹氣支管的高速氣體從擋板四周沖擊在擋板上，使氣體和液體充分接觸，有利于泡沫反應(yīng)區(qū)的形成。

優(yōu)選的方案，所述環(huán)形吹氣管設(shè)有3～6根吹氣支管。吹氣支管過少，不利于泡沫反應(yīng)區(qū)形成，最好是3～6根。

優(yōu)選的方案，所述供氣裝置包括鼓風(fēng)機(jī)和臭氧發(fā)生裝置；所述鼓風(fēng)機(jī)和臭氧發(fā)生裝置獨(dú)立控制或同時(shí)控制向環(huán)形吹氣管輸入空氣或含臭氧空氣。

優(yōu)選的方案，所述的廢水中添加次氯酸鈉、微生物菌種、雙氧水、鐵鹽、高錳酸鉀中至少一種。具體添加種類及添加量情況視廢水中雜質(zhì)的種類及含量不同稍有變化，這是本技術(shù)領(lǐng)域人員可以理解的。一般次氯酸鈉在廢水中的添加量為0.01wt％～3.0wt％，雙氧水在廢水中的添加量為0.01％～3.0wt％，鐵鹽在廢水中的添加量為0.01wt％～3.0wt％，高錳酸鉀在廢水中的添加量為0.01wt％～3.0wt％。微生物菌種主要是指好氧菌系列，需配合其他物質(zhì)(如活性污泥)使用，屬于常規(guī)的好氧微生物產(chǎn)品，可以在市場上常規(guī)購買。

優(yōu)選的方案，所述液體沖擊管控制噴液流量1～30m³/h、流速為1～15m/s。

優(yōu)選的方案，所述空氣或含臭氧空氣的流量為5000～10000m³/h、流速為1～12m/s。

較優(yōu)選的方案，所述含臭氧空氣中臭氧含量為0.05wt％～1.0wt％。

優(yōu)選的方案，所述廢水中COD含量小于或等于2000mg/L，和/或BOD含量小于或等于1500mg/L，和/或氨氮含量小于或等于3000mg/L，和/或S^2-含量小于或等于50mg/L。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，循環(huán)液儲箱中的廢水通過循環(huán)管道在循環(huán)水泵的動力下循環(huán)進(jìn)入液體沖擊管，并不斷在循環(huán)液儲箱底部與輸入的空氣或含臭氧空氣反應(yīng)，反復(fù)進(jìn)行，直至循環(huán)液儲箱中的廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)(即清水)，從循環(huán)液儲箱上部溢流進(jìn)入溢流槽通過出水口排出。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，空氣和含臭氧空氣與液體沖擊管高噴出的廢水沖擊混合形成泡沫反應(yīng)區(qū)，在泡沫反應(yīng)區(qū)內(nèi)廢水中的可溶性COD、BOD、氨氮、硫化物(S^2-)等污染物與氧氣或臭氧發(fā)生高效氧化反應(yīng)，將雜質(zhì)等污染物氧化分解。

相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的有益技術(shù)效果：

1)本發(fā)明的技術(shù)方案利用氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)處理含COD、BOD、氨氮和S^2-的廢水具有高效的特點(diǎn)，處理后廢水的化學(xué)需氧量(COD)含量低于150mg/L；生物耗氧量(BOD)含量低于30mg/L；氨氮含量低于15mg/L；硫化物(S^2-)含量低于1.0mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2)本發(fā)明的技術(shù)方案利用氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)處理含COD、BOD、氨氮和S^2-的廢水過程中，充分利用氣液沖擊混合且泡沫化產(chǎn)生的泡沫反應(yīng)區(qū)進(jìn)行反應(yīng)，泡沫層具有表面積極大、氣液界面更新速度極快的特點(diǎn)，可以進(jìn)行高效的傳質(zhì)傳熱，反應(yīng)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的曝氣法。

3)本發(fā)明的技術(shù)方案利用氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)，裝置簡單，占地面積小，且可以對廢水進(jìn)行循環(huán)處理，減少設(shè)備投資與占地面積，降低設(shè)備與占地成本。

4)本發(fā)明的技術(shù)方案主要采用廉價(jià)的空氣進(jìn)行氧化，其他藥劑添加量少，原料來源更加豐富，成本低廉，且無二次污染。

綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)方案，具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會價(jià)值，易于推廣應(yīng)用。

附圖說明

【圖1】為本發(fā)明的氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)；

其中，1為循環(huán)液儲箱，2為溢流槽，3為支管，4為擋板，5為循環(huán)水泵，6為臭氧發(fā)生裝置，7為鼓風(fēng)機(jī)，8為液體沖擊管，9為進(jìn)水口，10為出水口，11為氣體出口，12為環(huán)形吹氣管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

以下實(shí)施例中采用的氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)如圖1所示。所述氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)主體包括循環(huán)液儲箱1、液體沖擊管8、環(huán)形吹氣管12、循環(huán)水泵5和供氣裝置。所述循環(huán)液儲箱1頂部設(shè)有氣體出口11，上部設(shè)有溢流槽2和出水口10，底部設(shè)有擋板4，中央位置設(shè)有液體沖擊管8。溢流槽2環(huán)繞循環(huán)液儲箱1的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置，出水口10設(shè)置在循環(huán)液儲箱1內(nèi)側(cè)壁上，且高度稍低于溢流槽2設(shè)置，以便溢流槽2內(nèi)水及時(shí)排出。所述液體沖擊管8呈倒置L型，所述液體沖擊管8一端垂直設(shè)置在循環(huán)液儲箱1內(nèi)部中央位置，且端口延伸到循環(huán)液儲箱1下部，所述液體沖擊管8另一端設(shè)置在循環(huán)液儲箱1上部，且端口延伸至循環(huán)液儲箱1外部，并通過外部循環(huán)管道與循環(huán)液儲箱1下部連接。所述循環(huán)管道上設(shè)有進(jìn)水口9和循環(huán)水泵5；所述循環(huán)液儲箱1外部設(shè)有環(huán)形吹氣管12，所述環(huán)形吹氣管12設(shè)有若干吹氣支管3，吹氣支管一般為3～6根，所述吹氣支管3的端口延伸至循環(huán)液儲箱1內(nèi)部，且吹氣支管端口均勻分布在液體沖擊8管端口周圍；所述環(huán)形吹氣管12通過管道與外部供氣裝置連接；所述供氣裝置包括鼓風(fēng)機(jī)7和臭氧發(fā)生裝置6，鼓風(fēng)機(jī)7和臭氧發(fā)生裝置6分別設(shè)有獨(dú)立控制開通和關(guān)閉的閥門；在循環(huán)液儲箱或者循環(huán)管道上可設(shè)置藥劑添加口，用于添加藥劑。

采用氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)處理廢水的過程中，廢水先通過進(jìn)水口進(jìn)入循環(huán)管道，在循環(huán)泵的動力作用下通過循環(huán)管道從液體沖擊管上端輸入，在泵壓下通過液體沖擊管下端高速噴出，沖擊在擋板上。而含氧或含臭氧空氣通過鼓風(fēng)機(jī)和臭氧發(fā)生裝置控制，由管道進(jìn)入吹氣管，再通過吹氣支管分散并高速噴出，與液體沖擊管噴出的廢水高速沖擊混合且泡沫化，高度湍流接觸進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的液相涌入循環(huán)液儲箱上部的溢流槽，從出水口排出；如果液相中的雜質(zhì)凈化不達(dá)標(biāo)，則通過調(diào)節(jié)控制進(jìn)水口的進(jìn)水量，加大循環(huán)量重新進(jìn)入循環(huán)管道，進(jìn)行下一輪氧化反應(yīng)。反應(yīng)后的氣相在壓力作用下進(jìn)入循環(huán)液儲箱頂部，直接排空。

實(shí)施例1

本實(shí)施例采用氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)，以空氣為主要原料，具體包括以下步驟：

(1)將COD含量為1100mg/L待處理廢水引入循環(huán)管道內(nèi)，開啟循環(huán)水泵，使待處理廢水(流量約10m³/h、流速約2m/s)通過液體沖擊管向下噴入循環(huán)液儲箱內(nèi)，如此循環(huán)進(jìn)行；

(2)確定需要的空氣量約5000m³/h，流速約12m/s；

(3)開啟鼓風(fēng)機(jī)，將已除塵的潔凈自然空氣從吹氣支管吹入循環(huán)液儲箱內(nèi)；

(4)調(diào)節(jié)好空氣流量至5000m³/h左右，使空氣與待處理廢水在氣液接觸界面一定范圍內(nèi)形成湍流區(qū)(泡沫反應(yīng)區(qū))，在此區(qū)域內(nèi)待處理廢水中含有的可溶性COD污染物與自然空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，降低了COD污染物到39mg/L。

(5)經(jīng)步驟(4)去除COD的廢水經(jīng)循環(huán)液儲箱上部溢流槽外排進(jìn)合格水箱，貧氧空氣經(jīng)循環(huán)液儲箱頂部淌口排出界外。

實(shí)施例2

本實(shí)施例采用氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)，以空氣和臭氧為主要原料，具體包括以下步驟：

(1)將S^2-含量為15mg/L待處理廢水引入循環(huán)管道內(nèi)，開啟循環(huán)水泵，使待處理廢水(流量約10m³/h、流速約2m/s)通過液體沖擊管向下噴入循環(huán)液儲箱內(nèi)，噴出的廢水反應(yīng)后回到循環(huán)液儲箱內(nèi)，如此循環(huán)進(jìn)行；

(2)確定需要的空氣量約5000m³/h，流速約12m/s；

(3)開啟鼓風(fēng)機(jī)和臭氧發(fā)生裝置，將含臭氧量0.5％左右的空氣從吹氣支管吹入循環(huán)液儲箱內(nèi)；

(4)調(diào)節(jié)好空氣流量至5000m³/h左右，使含臭氧空氣與待處理廢水在氣液接觸界面一定范圍內(nèi)形成湍流區(qū)(泡沫反應(yīng)區(qū))，在此區(qū)域內(nèi)含可溶性S^2-污染物廢水中含有的可溶性S^2-污染物與自然空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，降低了可溶性S^2-污染物到0.35mg/L。

(5)經(jīng)步驟(4)去除S^2-污染物的廢水經(jīng)循環(huán)液儲箱上部溢流槽外排進(jìn)合格水箱，貧氧空氣經(jīng)循環(huán)液儲箱頂部淌口排出界外。

實(shí)施例3

本實(shí)施例采用氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)，以空氣為主要原料，具體包括以下步驟：

(1)將BOD含量為950mg/L及S^2-含量為9.5mg/L待處理廢水引入循環(huán)管道內(nèi)，在水箱中加入次氯酸鈉(約0.5％)。開啟循環(huán)水泵，使待處理廢水(流量約10m³/h、流速約2m/s)通過液體沖擊管向下噴入循環(huán)液儲箱內(nèi)，噴出的廢水反應(yīng)后回到循環(huán)液儲箱內(nèi)，如此循環(huán)進(jìn)行；

(2)開啟鼓風(fēng)機(jī)，將已除塵的潔凈自然空氣從吹氣支管吹入循環(huán)液儲箱內(nèi)；

(3)調(diào)節(jié)好空氣流量至5000m³/h左右，流速約10m/s，使空氣與待處理廢水在氣液接觸界面一定范圍內(nèi)形成湍流區(qū)(泡沫反應(yīng)區(qū))，在此區(qū)域內(nèi)待處理廢水中含有的可溶性BOD和S^2-污染物與自然空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，降低了S^2-污染物含量到0.35mg/L，降低了BOD的含量到20mg/L。

(4)經(jīng)步驟(3)降低了BOD及S^2-的廢水經(jīng)循環(huán)液儲箱上部溢流槽外排進(jìn)合格水箱，貧氧空氣經(jīng)循環(huán)液儲箱頂部淌口排出界外。

實(shí)施例4

本實(shí)施例采用氣液沖擊混合反應(yīng)系統(tǒng)，以空氣和臭氧為主要原料，具體包括以下步驟：

(1)將COD含量為550mg/L、BOD含量為350mg/L、氨氮含量為250mg/L及S^2-含量為9.5mg/L待處理廢水引入循環(huán)管道內(nèi)，在水箱中加入次氯酸鈉(約0.5％)、雙氧水(約0.5％)。開啟循環(huán)水泵，使待處理廢水(流量約10m³/h、流速約2m/s)通過液體沖擊管向下噴入循環(huán)液儲箱內(nèi)，噴出的廢水反應(yīng)后回到循環(huán)液儲箱內(nèi)，如此循環(huán)進(jìn)行；

(2)開啟鼓風(fēng)機(jī)和臭氧發(fā)生裝置，將含臭氧量0.5％左右的潔凈空氣從吹氣支管吹入循環(huán)液儲箱內(nèi)；

(3)調(diào)節(jié)好空氣流量至5000m³/h左右，流速約8m/s，使空氣與待處理廢水在氣液接觸界面一定范圍內(nèi)形成湍流區(qū)(泡沫反應(yīng)區(qū))，在此區(qū)域內(nèi)待處理廢水中含有的可溶性COD、BOD和S^2-污染物與自然空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)的同時(shí)，也與加入的輔助藥劑及臭氧發(fā)生氧化反應(yīng)，降低了COD的含量到39mg/L，降低了BOD的含量到20mg/L，降低了氨氮污染物含量到20mg/L，降低了S^2-污染物含量到0.35mg/L。

(4)經(jīng)步驟(3)降低了COD、BOD及S^2-的廢水經(jīng)循環(huán)液儲箱上部溢流槽外排進(jìn)合格水箱，貧氧空氣經(jīng)循環(huán)液儲箱頂部淌口排出界外。