专利名称：一种有机膨润土处理有机废水的循环利用装置及方法
技术领域：
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及用有机膨润土处理有机废水的循环利用 装置及方法。
背景技术：
膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物组成的粘土岩，是应用最为广泛的非金属矿产 之一。有机膨润土是用有机铵盐、季铵盐等阳离子取代蒙脱石中的层间可交换阳离子，从而 使膨润土由亲水疏油性改为亲油疏水性的有机膨润土。有机膨润土在废水处理中主要作 为吸附剂，去除水中有机污染物的效果非常好，如用十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土 吸附处理水中α-、β-萘胺，α-萘酚，其去除率均大于95%。研究表明有机膨润土吸附 有机污染物如多环芳烃、染料、农药等污染物的性能与活性炭相当，但膨润土在废水处理时 的缺陷是原有的处理方法都是人工加料一搅拌一吸附一分离间歇操作，操作费用高、效率 低。废水中固-液分离困难、回收利用难，导致在污染控制中的应用基本停留在实验室研究 阶段，未见到有机膨润土处理有机废水的循环利用装置，这就严重制约有机膨润土处理有 机废水的大规模推广应用。
发明内容
本发明为克服现有有机膨润土在处理有机废水方面的不足，提供了一种有机膨润 土处理有机废水循环利用装置及方法，可以解决有机膨润土吸附处理有机废水后污染物转 移的问题，并重复利用膨润土。本发明装置采用的技术方案是该装置呈桶状，由上面的粗桶和下面的直径相对 小的桶相连通组成，内桶位于桶状的下半部分且将桶状的下半部分隔成内外两圈，在粗桶 的桶口处设一圈溢流堰，位于桶状的上半部和内桶的正上方设集气口 ；在桶下端侧部开孔 安装进水管和加药管，进水管从正下方连通到内桶内，加药管连通到固定在桶底部的超声 波振子箱内，导线从桶外接入超声波振子箱。本发明方法采用的技术方案是包括如下步骤Α、将待处理的有机废水从进水管进入桶内，使废水在桶内形成循环，让有机膨润 土和废水中的污染物充分接触；B、当有机废水在桶内的液面超过内桶高度时，从粗桶顶处加入聚合氯化铁，从加 药管加入过氧化氢和酸，接通导线使超声波振子箱发射超声波；C、吸附后的有机膨润土经絮凝沉入桶底部，处理后的废水从溢流堰溢流排出，完 成废水净化；D、沉入桶底部的有机膨润土中有机物大部分催化氧化；氧化过程中产生的二氧化 碳气体在上浮的过程中继续搅动废水和有机膨润土，二氧化碳气体从集气口逸出；Ε、沉在桶底部的被二氧化碳气体搅动上浮的再生的膨润土颗粒继续在桶内吸附 去除污染物。
本发明利用上下不同直径的桶状装置，将桶隔成内外两圈，促使废水和有机膨润 土在桶内循环，有机污染物和有机膨润土充分接触而被牢固吸附于膨润土层间；加入聚合 氯化铁，利用铁作为催化剂，在和过氧化氢协同作用下催化氧化膨润土层间的有机物，加速 有机膨润土沉淀；由于桶顶部较粗，水流速下降易于颗粒物沉降，处理后的废水从桶顶部溢 出；沉淀后的有机膨润土在桶底部存在过氧化氢和铁的共同作用下氧化膨润土层间的有机 物，并且利用超声波加速有机物氧化，使膨润土层间大部分有机物被氧化，使得有机膨润土 重新获得对有机物吸附能力，参与催化氧化的铁也会被膨润土吸附于其层间，在氧化过程 中由于产生二氧化碳，使得有机膨润土随着二氧化碳气泡上浮，重新进入吸附一沉淀阶段， 二氧化碳气体同时搅动废水和有机膨润土，加强两者的接触，从而形成有机膨润土对废水 的连续处理。该装置实现有机膨润土的连续吸附一沉淀一分离有机废水，连续操作，提高 了废水处理效率，实现了有机膨润土废水处理工程化应用；该方法简单易行，能解决有机膨 润土吸附处理后带来污染转移的问题，有效处理含阳离子表面活性剂或阳离子染料的有机 废水。另外，利用超声波的“空化效应”可以加速污染物的氧化，使得再生时间短、再生彻 底。超声波作用过程中，气泡闭合可形成超过1000个大气压的瞬间高压，利用超声的空化 效应，在气泡崩溃时产生的强烈的冲击波和高速射流能破坏固/液、液/液及气/液界面上 的滞离层，加速铁催化的氧化反应和污染物分解，得到可以循环利用的膨润土。
图1是本发明装置的结构示意图；图2是图1的俯视图；图1中1.粗桶，2.溢流堰，3.桶，4.内桶，5.进水管，6.加药管，7.超声波振子 箱，8.集气口，9.导线，a.集气口下口最低处，b.内桶上口位置。
具体实施例方式如图1 2所示装置，该装置呈圆桶状，由上面的粗桶1和下面的直径相对较小的 桶3组成，粗桶1和桶3的直径比为1.2 1.6 1。内桶4位于桶状的下半部分，将桶状 的下半部分隔成内外两圈，在粗桶1的桶口处设一圈溢流堰2，废水通过这个溢流堰2排出 桶外。位于桶状的上半部和内桶4的正上方设集气口 8。在桶3下端侧部开孔安装进水管5 和加药管6。进水管5从正下方连通到内桶4内，待处理的废水从桶下端由进水管5进入。 加药管6连通到固定在桶3底部的超声波振子箱7内，导线9从桶外接入超声波振子箱7。 集气口 8向下延伸到下口的最低处a，内桶4的上口位置b，最低处a的高度低于上口位置 b的高度，其间相差4 10cm。本发明方法是先将待处理的有机废水从进水管5进入桶内，使废水在桶内形成循 环，让有机膨润土和废水中的污染物充分接触；完成吸附。当有机废水在桶内的液面超过内 桶4高度时，从粗桶1顶处添加入聚合氯化铁，每升废水添加的聚合氯化铁量为2 5mg。 从加药管6加入过氧化氢和酸，过氧化氢添加量为在每千克的干重膨润土中加入5 50g、 添加的酸为盐酸、硫酸、硝酸等无机酸，酸的用量为保持底部再生部分的pH为2 6。接通 导线9使超声波振子箱7发射超声波；超声波振子箱7所发射超声波频率为20 120kHz、 功率为200 2000W，采用连续发射或采用3-5秒间隔脉冲发射的方法。
经过上述步骤吸附后的有机膨润土经絮凝沉入桶3底部，处理后的废水从溢流堰 2溢流排出，完成废水净化。在聚合氯化铁和过氧化氢作用下快速将沉入桶3底部的有机膨 润土中有机物大部分催化氧化；氧化过程中产生的二氧化碳气体在上浮的过程中继续搅动 废水和有机膨润土，二氧化碳气体从桶体上部的集气口 8逸出。沉在桶3底部的被二氧化 碳气体搅动上浮的再生的膨润土颗粒继续在桶内吸附去除污染物。下面通过2个实施例对本发明再详细说明。实施例1选用十六烷基三甲基溴化铵改性膨润土得到的有机膨润土，装置的粗桶1和桶3 的直径比为1.2 1，集气口下口最低处a低于内桶上口位置b为4cm。开启进水阀从进水 管5中进水，从装置上端加入有机膨润土。废水是含亚甲基兰的染料废水浓度为20mg/L， 流量为lL/h，废水经和有机膨润土接触后从装置上端溢流堰2溢出。在进水的同时通过导 线9接通超声波电源，在装置内液面超过内桶4高度时加入混凝剂聚合氯化铁，用量为2mg/ L废水，同时通过加药管6加入过氧化氢和盐酸，过氧化氢用量为5g/g膨润土，盐酸用量为 0. 05g/g膨润土。超声波频率为20kHz，功率为200W，间隔3秒脉冲发射，持续分析出水中亚 甲基兰浓度基本保持在2-3mg/L，废水中污染物去除率达90%，有机膨润土在其中循环使 用，有机物被氧化为二氧化碳逸出。实施例2选用十二烷基三甲基溴化铵改性膨润土得到的有机膨润土，装置的粗桶1和桶3 的直径比为1.6 1，集气口下口最低处a低于内桶上口位置b为10cm。开启进水阀从进 水管5中进水，从装置上端加入有机膨润土。废水是含β-萘酚的染料废水浓度为IOmg/ L，流量为lL/h，废水经和有机膨润土接触后从装置上端溢流堰2溢出。在进水的同时接通 超声波电源，在装置内液面超过内桶4高度时加入混凝剂聚合氯化铁，用量为2mg/L废水， 同时通过加药管6加入过氧化氢和盐酸，过氧化氢用量为5g/g膨润土，盐酸用量为0. 05g/ g膨润土。超声波频率为20kHz，功率为200W，间隔5秒脉冲发射，持续分析出水中β-萘酚 浓度基本保持在0. 4-0. 7mg/L，废水中污染物去除率达96%，有机膨润土在其中循环使用， 有机物被氧化为二氧化碳逸出。
权利要求
一种有机膨润土处理有机废水的循环利用装置，其特征是该装置呈桶状，由上面的粗桶(1)和下面的直径相对小的桶(3)相连通组成，内桶(4)位于桶状的下半部分且将桶状的下半部分隔成内外两圈，在粗桶(1)的桶口处设一圈溢流堰(2)，位于桶状的上半部和内桶(4)的正上方设集气口(8)；在桶(3)下端侧部开孔安装进水管(5)和加药管(6)，进水管(5)从正下方连通到内桶(4)内，加药管(6)连通到固定在桶(3)底部的超声波振子箱(7)内，导线(9)从桶外接入超声波振子箱(7)。
2.根据权利要求1所述的一种有机膨润土处理有机废水的循环利用装置，其特征是 粗桶⑴和桶⑶的直径比为1. 2 1. 6 1 ；集气口⑶向下延伸到最低处(a)的高度 低于内桶(4)的上口位置(b)4 10cm。
3.一种有机膨润土处理有机废水的循环利用方法，其特征是依次包括如下步骤A、将待处理的有机废水从进水管(5)进入桶内，使废水在桶内形成循环，让有机膨润 土和废水中的污染物充分接触；B、当有机废水在桶内的液面超过内桶(4)高度时，从粗桶(1)顶处加入聚合氯化铁，从 加药管(6)加入过氧化氢和酸，接通导线(9)使超声波振子箱(7)发射超声波；C、吸附后的有机膨润土经絮凝沉入桶(3)底部，处理后的废水从溢流堰(2)溢流排出， 完成废水净化；D、沉入桶(3)底部的有机膨润土中有机物大部分催化氧化；氧化过程中产生的二氧化 碳气体在上浮的过程中继续搅动废水和有机膨润土，二氧化碳气体从集气口(8)逸出；E、沉在桶(3)底部的被二氧化碳气体搅动上浮的再生的膨润土颗粒继续在桶内吸附 去除污染物。
4.根据权利要求3所述的一种有机膨润土处理有机废水的循环利用方法，其特征是 所述步骤B中，聚合氯化铁添加量为在每升废水中加入2 5mg、过氧化氢添加量为在每千 克的干重膨润土中加入5 50g、添加的酸为盐酸、硫酸、硝酸等无机酸，酸的用量为保持底 部再生部分的pH = 2 6 ；所述超声波振子箱(7)所发射超声波频率为20 120kHz、功率 为200 2000W，采用连续发射或采用3-5秒间隔脉冲发射。
全文摘要
本发明公开了一种有机膨润土处理有机废水的循环利用装置及方法，该装置呈桶状，由上面的粗桶和下面的直径相对小的桶相连通组成，内桶将下半部分隔成内外两圈，废水进入桶内后在桶内形成循环，有机膨润土和污染物充分接触，完成吸附，在粗桶的桶口处设一圈溢流堰，位于桶状的上半部和内桶的正上方设集气口；进水管从正下方连通到内桶内，加药管连通到固定在桶底部的超声波振子箱内，在桶顶处加入聚合氯化铁，吸附后的有机膨润土经絮凝沉入桶底，废水从溢流堰排出，完成废水净化；简单有效地解决了有机膨润土在废水处理中固液分离困难、再生难的问题，避免了有机膨润土吸附有机污染物后带来污染转移的问题，实现了有机膨润土吸附再生连续操作。
文档编号C02F1/28GK101913723SQ201010256579
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者李定龙, 马建锋, 黄文艳 申请人:常州大学