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        如何利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮

        發布時間:2019-7-9 11:13:37  中國污水處理工程網

          申請日2019.03.22

          公開(公告)日2019.06.07

          IPC分類號C02F1/72; C02F1/30; C02F1/28; B01D53/78; B01D53/38; C02F101/16; C02F103/06

          摘要

          本發明提供一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置及控制方法,包括反應系統裝置、自動進樣和排空裝置、冷卻裝置、尾氣吸收裝置和設置PLC控制器的控制裝置;反應系統裝置包括微波加熱反應箱體、玻璃三口燒瓶、磨口導氣套管、溫控探頭、水位感應探頭,微波加熱反應箱體設置電源、微波發生器,微波加熱反應箱體內設置所述玻璃三口燒瓶;本發明構思新穎,設計合理,使用方便,利用以鐵尾礦粉為原料的類芬頓試劑體系加上微波強化輻照的方式,對氨氮進行高效氧化吸附,特別適合對垃圾滲濾液中的高濃度氨氮進行高級氧化和有效吸附,去除效率和廢料資源化利用率均較高,特別適合小試或中試裝置中垃圾滲濾液氨氮的高效去除研究,具有較強的實用性。

          權利要求書

          1.一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置,其特征在于包括反應系統裝置、自動進樣和排空裝置、冷卻裝置、尾氣吸收裝置和設置PLC控制器的控制裝置;

          反應系統裝置包括微波加熱反應箱體、玻璃三口燒瓶、磨口導氣套管、溫控探頭、水位感應探頭,微波加熱反應箱體設置電源、微波發生器,微波加熱反應箱體內設置所述玻璃三口燒瓶;

          磨口導氣套管的一端和玻璃三口燒瓶的中間口密封連接,出口端和冷卻裝置的進口端連接,冷卻裝置的出口端和尾氣吸收裝置進口端連接;微波加熱反應箱體開有供磨口導氣套管穿出箱體的孔,并在該孔處設置密封圈密封;

          所述自動進樣和排空裝置包括自動進樣和出樣泵、耐腐蝕橡膠進樣軟管、耐腐蝕橡膠出樣軟管、聚四氟乙烯進樣管、聚四氟乙烯出樣管;耐腐蝕橡膠進樣軟管和聚四氟乙烯進樣管、耐腐蝕橡膠出樣軟管和聚四氟乙烯出樣管分別通過轉換接頭連接,微波加熱反應箱體開有供聚四氟乙烯進樣管、聚四氟乙烯出樣管進入的孔,并設置有第二帶孔氟膠塞頭供密封該孔并供聚四氟乙烯進樣管、聚四氟乙烯出樣管穿入到箱體內;所述聚四氟乙烯進樣管、聚四氟乙烯出樣管的端部插入到玻璃三口燒瓶的一側孔中,并設置有第三帶孔氟膠塞頭供密封該孔并供聚四氟乙烯進樣管、聚四氟乙烯出樣管進入到玻璃三口燒瓶中;所述自動進樣和出樣泵與PLC控制器相連,受PLC控制器控制;

          所述水位感應探頭和溫控探頭插入在玻璃三口燒瓶的另一側孔中,并設置有第帶孔氟膠塞頭供密封該孔并供水位感應探頭和溫控探頭進入到玻璃三口燒瓶中;所述水位感應探頭和溫控探頭與PLC控制器相連,向其反饋傳感信號。

          2.如權利要求1所述的一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置,其特征在于水位感應探頭的前端和后端分別裝有水壓感應前端片和水壓感應后端片;玻璃三口燒瓶下部設有水位控制上刻度線和水位控制下刻度線,水位控制上刻度線和水位控制下刻度線之間的區域為反應液位段標記區;所述聚四氟乙烯進樣管的末端與水位控制上刻度線齊平,聚四氟乙烯出樣管的末端與水位控制下刻度線齊平;所述反應液位段標記區含有每個進樣周期內自動進樣和出樣泵注入玻璃三口燒瓶中的反應液。

          3.如權利要求1所述的一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置,其特征在于微波加熱反應箱體設置電源,提供反應系統裝置和控制裝置的供電。

          4.如權利要求1所述的一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置,其特征在于所述玻璃三口燒瓶中裝有類芬頓試劑中作為Fe2+源的鐵尾礦粉;鐵尾礦粉的裝載量與水位控制下刻度線齊平。

          5.如權利要求1所述的一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置,其特征在于所述冷卻裝置包括一根蛇形冷凝管和直角連接管;所述尾氣吸收裝置包括氣體調節瓶、直角玻璃連接管、雙孔橡膠塞頭、長腳漏斗、盛放酸吸收溶液的尾氣吸收瓶、盛放堿吸收溶液的尾氣吸收瓶、氣囊、進氣閥;所述蛇形冷凝管通過直角連接管和氣體調節瓶連接,氣體的流通路線為從氣體調節瓶上口的直角玻璃連接管經第一長腳漏斗進入盛放酸吸收溶液的尾氣吸收瓶,經盛放酸吸收溶液的尾氣吸收瓶上口的的直角玻璃連接管經第二長腳漏斗進入盛放堿吸收溶液的尾氣吸收瓶,經盛放堿吸收溶液的尾氣吸收瓶上口的管路通入氣囊,其在該管路上設置所述進氣閥,氣囊和該管路可拆式連接。

          6.如權利要求1所述的一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置,其特征在于所述水位感應探頭的前端和后端分別裝有水壓感應前端片和水壓感應后端片。

          7.根據權利要求1所述的一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置的控制方法,其特征在于,

          通過PLC控制器控制自動進樣和排空裝置、微波發生器;

          所述溫控探頭將接收到的溫度傳感信號,反饋給PLC控制器,當溫度高于100℃時,微波發生器停止工作;

          所述PLC控制器根據水位感應探頭的水壓感應前端片和水壓感應后端片分別與反應液接觸產生的傳感信號來控制微波發生器和自動進樣和排空裝置的開啟和關閉,并控制水位預警指示燈的顏色變化;

          開始進樣時,通過PLC控制器開啟自動進樣和出樣泵的電源,系統開始向玻璃三口燒瓶中注入反應樣品和過氧化氫,進樣速度控制在每秒1~2mL,所述水壓感應后端片接收到壓力信號時,說明液面位于水位控制上刻度線以上,此時PLC控制器關閉自動進樣和出樣泵電源,進樣停止,然后開啟微波發生器,反應開始;待反應到設定時間后,通過PLC控制器關閉微波發生器,再次開啟自動進樣和出樣泵的電源,系統開始從玻璃三口燒瓶中抽出反應樣品,當水壓感應前端片無壓力信號時,說明液面位于水位控制下刻度線以下,系統出樣停止,開始下一周期的進樣程序。

          8.根據權利要求7所述的控制方法,其特征在于所述微波發生器的功率根據反應的需要進行設置,功率范圍在800~1500w之間;所述自動進樣和出樣泵的電源開啟使系統開始進樣或出樣期間,微波發生器停止工作。

          說明書

          一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置及控制方法

          技術領域

          本發明涉及廢水氨氮處理和廢棄物資源化利用領域,特別地涉及一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置及控制方法。

          背景技術

          隨著我國城市化速度的加快和經濟的高速發展,城市垃圾處理問題日益突出。城市生活垃圾填埋是我國目前乃至今后長時間處理垃圾的一種主要手段。垃圾填埋和穩定化過程中會產生二次污染——垃圾滲濾液,滲濾液中氨氮的濃度很高,而且含有大量的重金屬離子,毒性大,易對地下水環境、地表水環境以及土壤環境產生嚴重的污染。由于垃圾滲濾液具有水質復雜、難降解有機物濃度高、氨氮含量高,生化性差、水質水量變化大等特點,成為國內外水處理難點之一。

          到目前為止,由于垃圾滲濾液的特性,國內外尚未開發出完善的適合垃圾滲濾液的處理工藝。近年來微波輻照技術已應用于化學學科的各個分支,作為一門新技術微波輻射因具有快速加熱、分子水平意義上的攪拌、環境資源回收率高等優點而受到重視。芬頓試劑作為一種氧化性較強的化學試劑,在二價鐵離子的催化作用下,結合H2O2的強氧化性,對還原態的污染物有較強的氧化作用。

          經過微波輻照后的鐵尾礦粉是一種優良的吸附材料,對于含正電荷離子的吸附性能較強。高級氧化工藝選用Fe2+/H2O2和微波/H2O2,H2O2是生成羥基自由基的重要物質,生成的游離態羥基自由基能夠大幅度降低廢水中的有機物和氨氮等成分。

          但是目前芬頓試劑中的二價鐵離子多來源于純化合物,其缺點是處理成本較高,性價比低;如果采用價格低廉的鐵尾礦粉渣作為類芬頓試劑中二價鐵離子的來源,鐵尾礦中的二價鐵離子與H2O2形成一種新的類芬頓試劑,同時可以資源化利用鐵尾礦粉渣,降低處理成本,具有顯著的經濟效益。

          但是目前沒有微波和由鐵尾礦粉渣作為二價鐵離子來源的類芬頓試劑聯合工藝的可行性、效果的報道;而且,該工藝是否適合垃圾滲濾液也沒有相關的報道。

          發明內容

          本發明首次所要解決的技術問題是提供一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置,以能夠處理垃圾滲濾液中的氨氮,并能通過實驗對不同的垃圾處理液找到進行微波強化的工藝路線和參數的最佳方案。為此,本發明采用以下技術方案:

          一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置,其特征在于包括反應系統裝置、自動進樣和排空裝置、冷卻裝置、尾氣吸收裝置和設置PLC控制器的控制裝置;

          反應系統裝置包括微波加熱反應箱體、玻璃三口燒瓶、磨口導氣套管、溫控探頭、水位感應探頭,微波加熱反應箱體設置電源、微波發生器,微波加熱反應箱體內設置所述玻璃三口燒瓶;

          磨口導氣套管的一端和玻璃三口燒瓶的中間口密封連接,出口端和冷卻裝置的進口端連接,冷卻裝置的出口端和尾氣吸收裝置進口端連接;微波加熱反應箱體開有供磨口導氣套管穿出箱體的孔,并在該孔處設置密封圈密封;

          所述自動進樣和排空裝置包括自動進樣和出樣泵、耐腐蝕橡膠進樣軟管、耐腐蝕橡膠出樣軟管、聚四氟乙烯進樣管、聚四氟乙烯出樣管;耐腐蝕橡膠進樣軟管和聚四氟乙烯進樣管、耐腐蝕橡膠出樣軟管和聚四氟乙烯出樣管分別通過轉換接頭連接,微波加熱反應箱體開有供聚四氟乙烯進樣管、聚四氟乙烯出樣管進入的孔,并設置有第二帶孔氟膠塞頭供密封該孔并供聚四氟乙烯進樣管、聚四氟乙烯出樣管穿入到箱體內;所述聚四氟乙烯進樣管、聚四氟乙烯出樣管的端部插入到玻璃三口燒瓶的一側孔中,并設置有第三帶孔氟膠塞頭供密封該孔并供聚四氟乙烯進樣管、聚四氟乙烯出樣管進入到玻璃三口燒瓶中;所述自動進樣和出樣泵與PLC控制器相連,受PLC控制器控制;

          所述水位感應探頭和溫控探頭插入在玻璃三口燒瓶的另一側孔中,并設置有第帶孔氟膠塞頭供密封該孔并供水位感應探頭和溫控探頭進入到玻璃三口燒瓶中;所述水位感應探頭和溫控探頭與PLC控制器相連,向其反饋傳感信號。

          在采用上述技術方案的基礎上,本發明還可采用以下進一步的技術方案或對這些進一步的技術方案組合使用:

          水位感應探頭的前端和后端分別裝有水壓感應前端片和水壓感應后端片;玻璃三口燒瓶下部設有水位控制上刻度線和水位控制下刻度線,水位控制上刻度線和水位控制下刻度線之間的區域為反應液位段標記區;所述聚四氟乙烯進樣管的末端與水位控制上刻度線齊平,聚四氟乙烯出樣管的末端與水位控制下刻度線齊平;所述反應液位段標記區含有每個進樣周期內自動進樣和出樣泵注入玻璃三口燒瓶中的反應液。

          微波加熱反應箱體設置電源,提供反應系統裝置和控制裝置的供電。

          所述玻璃三口燒瓶中裝有類芬頓試劑中作為Fe2+源的鐵尾礦粉;鐵尾礦粉的裝載量與水位控制下刻度線齊平。

          所述冷卻裝置包括一根蛇形冷凝管和直角連接管;所述尾氣吸收裝置包括氣體調節瓶、直角玻璃連接管、雙孔橡膠塞頭、長腳漏斗、盛放酸吸收溶液的尾氣吸收瓶、盛放堿吸收溶液的尾氣吸收瓶、氣囊、進氣閥;所述蛇形冷凝管通過直角連接管和氣體調節瓶連接,氣體的流通路線為從氣體調節瓶上口的直角玻璃連接管經第一長腳漏斗進入盛放酸吸收溶液的尾氣吸收瓶,經盛放酸吸收溶液的尾氣吸收瓶上口的的直角玻璃連接管經第二長腳漏斗進入盛放堿吸收溶液的尾氣吸收瓶,經盛放堿吸收溶液的尾氣吸收瓶上口的管路通入氣囊,其在該管路上設置所述進氣閥,氣囊和該管路可拆式連接。

          所述水位感應探頭的前端和后端分別裝有水壓感應前端片和水壓感應后端片。

          本發明另一個所要解決的技術問題是提供一種上述利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置的控制方法,為此,本發明采用以下技術方案:

          一種利用微波強化類芬頓試劑吸附垃圾滲濾液中氨氮的裝置的控制方法,其特征在于,通過PLC控制器控制自動進樣和排空裝置、微波發生器;

          所述溫控探頭將接收到的溫度傳感信號,反饋給PLC控制器,當溫度高于100℃時,微波發生器停止工作;

          所述PLC控制器根據水位感應探頭的水壓感應前端片和水壓感應后端片分別與反應液接觸產生的傳感信號來控制微波發生器和自動進樣和排空裝置的開啟和關閉,并控制水位預警指示燈的顏色變化;

          開始進樣時,通過PLC控制器開啟自動進樣和出樣泵的電源,系統開始向玻璃三口燒瓶中注入反應樣品和過氧化氫,進樣速度控制在每秒1~2mL,所述水壓感應后端片接收到壓力信號時,說明液面位于水位控制上刻度線以上,此時PLC控制器關閉自動進樣和出樣泵電源,進樣停止,然后開啟微波發生器,反應開始;待反應到設定時間后,通過PLC控制器關閉微波發生器,再次開啟自動進樣和出樣泵的電源,系統開始從玻璃三口燒瓶中抽出反應樣品,當水壓感應前端片無壓力信號時,說明液面位于水位控制下刻度線以下,系統出樣停止,開始下一周期的進樣程序。

          進一步地,所述微波發生器的功率根據反應的需要進行設置,功率范圍在800~1500w之間;所述自動進樣和出樣泵的電源開啟使系統開始進樣或出樣期間,微波發生器停止工作。

          本發明將吸附與高級氧化技術進行結合,通過微波輻照強化類芬頓試劑的氧化作用和鐵尾礦粉的吸附作用,降低垃圾滲濾液中氨氮含量,提高廢水的可生化性,成為一種先進的針對垃圾滲濾液中氨氮去除的高級氧化技術。本發結果簡單,操作方便,同時還可對不同的垃圾處理液找到進行微波強化的工藝路線和參數的最佳方案。

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