一种污染场地有机废水尾气综合处理系统及处理工艺

    技术2024-12-14  17


    本发明涉及土壤修复领域,更具体地说,涉及一种污染场地有机废水尾气综合处理系统及处理工艺。


    背景技术:

    1、近年来,随着我国产业结构的升级及城市化进程的加快,大批污染企业搬迁或关停,所遗留的有污染的、有环境风险的地块被称为为污染场地。多相抽提系统为当前污染场地修复工程中常用的修复工艺,团体标准t/acef113-2023《有机污染地块修复技术规范-多相抽提》中规定,多相抽提系统主要由抽提单元、分离与净化单元构成。多相抽提系统将土壤气体、污染地下水等污染物抽提至地面上,经气、液分离后,通过污染物处理装置将分离的各相污染物处理。

    2、在污染场地修复中,经抽提、分离后的尾气和废水的有效处理至关重要。当前的工程中,活性炭吸附是最简单有效的有机废气处理技术,但由于管理或操作不当,很难持续稳定达标排放收集;而且吸附后产生的废活性炭处置成本较高。对于高浓度的待处理废水,传统活性污泥法无法现场进行处理,大多采用芬顿法或者电解法的技术进行降解。但是,芬顿法会产生芬顿铁泥,带来二次污染;电解则会产生易燃易爆气的氢气,导致现场处置时存在较大安全隐患。同时,上述工程技术所使用的工程装置或系统占地较大,安装、拆卸较为费时费力,不能在项目现场之间进行移动。

    3、因此,亟需一种可以合理高效地处理抽提单元抽提出的废水和尾气污染场地有机废水尾气综合处理系统;并且占地面积小,便于撬装、安装拆卸和运输。


    技术实现思路

    1、1.发明要解决的技术问题

    2、针对现有技术中污染场地修复中抽提单元抽提出的废水和尾气的现场处理具有二次污染、产生危险气体等问题以及处理装置占地面积大,不便于安装拆卸等问题,提供了一种污染场地有机废水尾气综合处理系统及处理工艺。

    3、2.技术方案

    4、为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:

    5、本发明的一种污染场地有机废水尾气综合处理系统,包括废水处理单元和尾气处理单元;

    6、所述废水处理单元包括依次连接的氧化剂投加单元、第一紫外反应单元和第二紫外反应单元;

    7、所述氧化剂投加单元与待处理废水连接,用于向待处理废水中投加氧化剂;

    8、所述第一紫外反应单元包括若干第一紫外反应器,所述第一紫外反应器内设置有若干第一紫外灯;当第一紫外反应器数量≥2时,所述第一紫外反应器可切换串并联的连接方式,所述第一紫外反应器满足待处理废水在第一紫外反应器的停留时间为t1的要求;

    9、所述第二紫外反应单元包括若干第二紫外反应器,所述第二紫外反应器中设置有若干第二紫外灯;当第二紫外反应器数量≥2时,所述第二紫外反应器为串联连接;所述第二紫外反应器满足待处理废水在第二紫外反应器的停留时间为t2的要求;

    10、停留时间t1小于停留时间t2,所述第一紫外灯的功率大于第二紫外灯的功率;

    11、所述尾气处理单元包括若干吸附塔,若干吸附塔并联连接,所述吸附塔中填充有吸附树脂;所述吸附树脂满足比表面积≥1000m2/g的要求。

    12、需要说明的是,采用紫外光催化氧化技术处理待处理废水,待处理废水经过第一紫外反应单元中的第一紫外反应器,在较高紫外强度、较高氧化剂浓度、较低停留时间条件下,废水中的有机物可以快速被氧化,可以称为快速氧化阶段;再经过第二紫外反应单元的第二紫外反应器,在较低紫外强度、较低氧化剂浓度、较高停留时间条件下,废水中的有机物得到进一步深度氧化,可以称为深度氧化阶段;通过氧化剂和紫外光的作用产生强氧化性的自由基,实现对有机污染物的彻底氧化,并生成水和二氧化碳,无二次污染产生;另一方面,氧化过程包括快速氧化阶段和深度氧化阶段,通过分段梯度的氧化过程,大大提升氧化剂的利用率和氧化效果,降低运行成本;

    13、所述尾气处理单元用于吸附尾气中vocs,通过吸附树脂进行处理,具有运行稳定、更换频率低等优点。

    14、优选地,所述吸附树脂可参考公开号为cn102391407a的发明专利,所述吸附树脂性能稳定、易再生,可以长期使用且无需更换和补充。

    15、例如,所述第一紫外反应器可以为管式反应器,所述第二紫外反应器可以为槽式反应器。

    16、所述待处理废水为多相抽提系统从污染场地土壤中抽提、分离得到的有机废水;所述尾气为多相抽提系统从污染场地土壤中抽提、分离得到的有机废气。

    17、进一步地,所述待处理废水在第一紫外反应器的停留时间t1为0.5~5min;

    18、待处理废水在第二紫外反应器的停留时间t2为10~100min。

    19、进一步地,所述第一紫外灯沿水流方向平行设置。

    20、通过沿水流方向平行设置第一紫外灯,可以使第一紫外反应器的结构更加紧凑,减小其体积。

    21、进一步地,所述第一紫外灯的数量随着第一紫外反应器的体积增加而增加。

    22、进一步地,所述第一紫外灯的功率大于1kw。

    23、更进一步地,所述第一紫外灯发出的紫外光的波长为200~400nm。

    24、进一步地,所述第二紫外灯与水流方向垂直设置。

    25、通过该设置方式,检修、更换可以从第二紫外反应器顶部进行,节省空间。

    26、进一步地,所述第二紫外灯的功率小于1kw。

    27、更进一步地,所述第二紫外灯发出的紫外光的波长以254nm为主。

    28、进一步地,所述第一紫外灯和第二紫外灯均可以为功率可调的紫外灯。

    29、进一步地,所述氧化剂投加单元包括氧化剂储罐和第一计量泵,

    30、所述第一计量泵分别与氧化剂储罐和第一紫外反应单元连接。

    31、更进一步地,所述氧化剂储罐内储存有氧化剂,所述氧化剂可以在紫外光的作用下产生强氧化性的自由基。

    32、进一步地,所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸盐中的至少一种。

    33、例如,所述过硫酸盐可以为过硫酸钠、过硫酸钾。

    34、优选地,所述氧化剂为过氧化氢,其还原产物为水,更加绿色、安全,并且在紫外光的作用下产生强氧化性的羟基自由基。

    35、进一步地,所述废水处理单元还包括所述酸液投加单元,所述酸液投加单元包括酸液储罐和第二计量泵,

    36、所述第二计量泵分别与酸液储罐和第一紫外反应单元连接。

    37、需要说明的是,所述酸液用于调节待处理废水ph值,以强化氧化剂的氧化效果。

    38、进一步地,所述酸液为盐酸或硫酸中的一种或两种。

    39、进一步地,所述酸液投加单元可以设置在第一反应单元与氧化剂投加单元之间。

    40、进一步地,所述第二紫外反应单元与尾气处理单元连接;

    41、当经过第二紫外反应单元处理后的废水未达标时,所述尾气处理单元中的部分吸附塔用于吸附废水中的污染物。

    42、进一步地,所述第一紫外反应单元与待处理废水之间设置有第一流量计、温度传感器和ph传感器;

    43、所述尾气处理单元与尾气之间设置有第二流量计。

    44、进一步地,还包括自动控制单元,所述自动控制单元与废水处理单元、尾气处理单元、氧化剂投加单元、酸液投加单元电性连接。

    45、所述自动控制单元可以为可编程逻辑控制器,所述系统由自动控制单元上的控制面板对各个单元进行自动控制,包括紫外反应器功率的调节,所有仪表的数值、设备的运行状态均可通过自动控制单元的控制面板进行查看及控制,并可以进行手动控制、更改参数,自动化程度较高。

    46、例如,基于第一流量计、温度传感器、ph传感器监测的待处理废水的流量、温度、ph等水质指标以及输入的污染物浓度数据,根据系统设定的目标氧化剂浓度计算所需投加的氧化剂剂量,智能控制第一计量泵向待处理废水中添加一定量的氧化剂;

    47、基于第一流量计、温度传感器、ph传感器监测的待处理废水的流量、温度、ph等水质指标以及输入的污染物浓度数据,根据系统设定的目标紫外光剂量计算所需要的紫外光强度,智能控制第一紫外灯管与第二紫外灯的功率。

    48、进一步地,所述第一紫外反应单元包括第一紫外反应器a、第一紫外反应器b和第一紫外反应器c;

    49、所述第一紫外反应器a设有接口a和接口b,

    50、所述第一紫外反应器b设有接口c和接口d,

    51、所述第一紫外反应器c设有接口e和接口f,

    52、接口a、接口c、接口e各自分别通过管道与氧化剂投加单元和待处理废水连接,接口b、接口d、接口f通过管道与第二紫外反应单元连接。

    53、需要说明的是,当待处理废水流量较小、污染物浓度较高时,采用调整管道连接等方式使第一紫外反应器a、第一紫外反应器b和第一紫外反应器c处于串联状态,可以增加在较高紫外强度、较高氧化剂浓度的处理时间,实现对高浓度污染物的快速氧化;

    54、当待处理废水流量较大、浓度较低时,采用调整管道连接等方式使第一紫外反应器a、第一紫外反应器b和第一紫外反应器c处于并联状态,可以完成大量待处理废水的快速氧化,并保持较好的氧化效果;

    55、另一方面,还可以将其中的一个或两个第一紫外反应器切出系统,并对其进行清洗维修等。以切出第一紫外反应器a为例,当需要对第一紫外反应器a进行清洗时,第一紫外反应器b和第一紫外反应器c处于运行状态,使废水不经过第一紫外反应器a,第一紫外反应器a无废水流经,以便于在系统持续运行条件下对第一紫外反应器a进行检修、清洗等操作;类似地,可以在系统持续运行条件下对其它第一紫外反应器进行检修清洗。

    56、进一步地,还可以在管道上设置阀门,实现第一紫外反应器a、第一紫外反应器b和第一紫外反应器c的串并联切换。

    57、进一步地,所述第二紫外反应单元包括串联连接的第二紫外反应器a和第二紫外反应器b,

    58、第二紫外反应器a包括进水口a和出水口a,第二紫外反应器b包括进水口b和出水口b;

    59、所述第二紫外反应器a的进水口a与第一紫外反应器c连接,所述出水口a与第二紫外反应器b的进水口b连接,所述出水口b与废水收集装置连接。

    60、所述废水收集装置用于收集经过处理后的达标废水。

    61、例如,所述废水收集装置可以为储剂罐。

    62、进一步地,所述尾气处理单元包括并联连接的吸附塔a和吸附塔b,

    63、所述吸附塔a包括进气口和出气口,所述吸附塔b包括进气口和出气口;

    64、所述吸附塔a的进气口和吸附塔b的进气口与尾气连接,所述吸附塔a的出气口与和吸附塔b的出气口均与外界连通。

    65、进一步地,所述吸附塔a还包括进水口和出水口,所述吸附塔a的进水口与第二紫外反应器的出水口b连接;所述吸附塔a的出水口与废水收集装置连接。

    66、需要说明的是,当待处理废水经过废水处理单元处理后达标,则通过废水收集装置收集后进行排放,此时吸附塔a、吸附塔b并联处理尾气;

    67、当待处理废水经过废水处理单元处理后未达标,则需要经过吸附塔a深度处理后实现达标,此时吸附塔a切换到处理待处理废水,吸附塔b处理尾气。

    68、还需要说明的是,废水达标可以为国标gb 31571-2015表1中的间接排放限值标准或国标gb 31571-2015表1中的直接排放限值标准。

    69、所述系统中所采用的各单元和单元内的设备反应器等可根据处理需求进行不同数量的组合应用并易于改变布局,污染场地的适用范围更广。系统具有占地面积小,便于撬装、安装拆卸和运输;而且,还具有自动化程度高、处理效果好、运行稳定、处理成本低等优势。

    70、本发明还提供了一种利用上述污染场地有机废水尾气综合处理系统进行废水、尾气处理的工艺,包括以下过程:

    71、向待处理废水投加氧化剂和酸液,然后待处理废水进入第一紫外反应单元中,再经过第二紫外反应单元,在第一紫外反应单元和第二紫外反应单元中进行紫外光催化氧化处理;

    72、尾气通入尾气处理单元中的吸附塔内进行吸附处理;

    73、待处理废水经过紫外光催化氧化处理后,若达标,则进行排放;若未达标,则再通过尾气处理单元中的部分吸附塔进行处理。

    74、3.有益效果

    75、采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:

    76、(1)本发明的污染场地有机废水尾气综合处理系统,所述系统中废水处理单元包括依次连接的氧化剂投加单元、第一紫外反应单元和第二紫外反应单元,氧化剂投加单元与待处理废水连接,所述第一紫外反应单元包括若干内部设置有若干第一紫外灯的第一紫外反应器,所述第二紫外反应单元包括若干内部设置有若干第二紫外灯的第二紫外反应器,所述第一紫外反应器满足待处理废水在第一紫外反应器的停留时间为t1的要求;所述第二紫外反应器满足待处理废水在第二紫外反应器的停留时间为t2的要求;停留时间t1小于停留时间t2,所述第一紫外灯的功率大于第二紫外灯的功率;

    77、采用紫外光催化氧化技术处理待处理废水,待处理废水经过第一紫外反应单元中的第一紫外反应器,在较高紫外强度、较高氧化剂浓度、较低停留时间条件下,废水中的有机物可以快速被氧化;再经过第二紫外反应单元的第二紫外反应器,在较低紫外强度、较低氧化剂浓度、较高停留时间条件下,废水中的有机物得到进一步深度氧化。一方面,通过氧化剂和紫外光的作用产生强氧化性的自由基,实现对有机污染物的彻底氧化,并生成水和二氧化碳,无二次污染产生;另一方面,快速氧化阶段和深度氧化阶段,通过分段梯度的氧化过程,大大提升氧化剂的利用率和氧化效果,降低运行成本;采用紫外光催化氧化技术为核心工艺处理污染场地有机废水,通过紫外光和氧化剂的作用产生强氧化性的自由基,对有机物进行彻底氧化,最终生成水和二氧化碳,无二次污染;而且,待处理废水经过处理后,可以实现达标;

    78、所述系统中的尾气处理单元包括若干吸附塔,所述吸附塔中填充有吸附树脂,用于吸附尾气中vocs;所述吸附树脂满足比表面积≥1000m2/g的要求,具有性能稳定的优点,可以长期使用不更换。

    79、(2)本发明的污染场地有机废水尾气综合处理系统,所述系统具有占地面积小,便于撬装、安装拆卸和运输而且,还具有自动化程度高、处理效果好、运行稳定、处理成本低等优势。

    80、(3)本发明的污染场地有机废水尾气综合处理系统中所采用的各装置单元可根据处理需求进行不同数量的组合应用并易于改变布局,可以应用于化工、石油、农药等不同类型有机污染场地,针对石油烃类、卤代烃、酚类、苯系物等有机废水以及挥发性有机物尾气进行处理,并满足排放标准,具有十分广阔的应用市场。


    技术特征:

    1.一种污染场地有机废水尾气综合处理系统,其特征在于:

    2.根据权利要求1所述的污染场地有机废水尾气综合处理系统,其特征在于:

    3.根据权利要求1所述的污染场地有机废水尾气综合处理系统,其特征在于:

    4.根据权利要求1~3任一项所述的污染场地有机废水尾气综合处理系统,其特征在于:

    5.根据权利要求4所述的污染场地有机废水尾气综合处理系统,其特征在于:

    6.根据权利要求5所述的污染场地有机废水尾气综合处理系统,其特征在于:

    7.根据权利要求6所述的污染场地有机废水尾气综合处理系统,其特征在于:

    8.根据权利要求7所述的污染场地有机废水尾气综合处理系统,其特征在于:

    9.根据权利要求7所述的污染场地有机废水尾气综合处理系统,其特征在于:

    10.利用如权利要求1~9任一项所述的污染场地有机废水尾气综合处理系统进行废水、尾气处理的工艺,其特征在于,包括以下过程:


    技术总结
    本发明公开了一种污染场地有机废水尾气综合处理系统及处理工艺,属于土壤修复领域。本发明的系统包括废水处理单元和尾气处理单元,废水处理单元包括依次连接的氧化剂投加单元、第一紫外反应单元和第二紫外反应单元;氧化剂投加单元用于向待处理废水投加氧化剂;采用紫外光催化氧化技术处理待处理废水,氧化过程包括快速氧化阶段和深度氧化阶段,通过分段梯度的氧化过程,大大提升氧化剂的利用率和氧化效果,降低运行成本。尾气处理单元包括若干吸附塔,若干吸附塔并联连接,吸附塔中填充有吸附树脂。本发明的主要用途是合理高效地处理抽提单元抽提出的废水和尾气,且占地面积小,便于撬装、安装拆卸和运输。

    技术研发人员:施鹏,张志伟,陈利芳,仇鑫
    受保护的技术使用者:南京大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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