[發(fā)明專利]一種利用低品位熱能氧化降解有機廢水的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711384061.2
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108083366A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設計）人: 徐士鳴;吳曦;冷強
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C02F1/469;C02F1/76;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種利用低品位熱能氧化降解有機廢水的方法屬于有機廢水高級氧化降解領域，包括兩個過程：通過分離器將低品位熱能轉(zhuǎn)換為工作溶液的化學勢能；再利用逆向電滲析RED電池堆內(nèi)陽極處的氧化反應和陰極處的還原反應將溶液的化學勢能轉(zhuǎn)換為有機廢水氧化降解能并輸出電能；溶液化學勢能轉(zhuǎn)換為有機廢水氧化降解能和電能后，濃溶液濃度下降，稀溶液濃度升高，兩者流出RED電堆后混合為中間濃度溶液，中間濃度溶液經(jīng)溶液預熱交加熱升溫后進入分離器被低品位熱能再次加熱分離，完成一個循環(huán)。本發(fā)明的優(yōu)勢是：低品位熱能可以得到充分、連續(xù)、梯級利用；系統(tǒng)簡單、可靠，容量配置靈活、運行安全；可以有效降解難以生化降解的各種高濃度有機廢水。

技術領域

本發(fā)明屬于有機廢水高級氧化降解領域，涉及一種新型的由低品位熱能驅(qū)動的有機廢水氧化降解方法。

背景技術

現(xiàn)有有機廢水處理方法包括生化降解法和高級氧化降解法兩大類。包括厭氧法和好氧法在內(nèi)的生化降解法是借助多種微生物的協(xié)調(diào)合作以及自身代謝過程，在無氧或有氧的環(huán)境下將有機物分解為對環(huán)境無害的物質(zhì)。這種方法已被廣泛地用來處理低濃度有機廢水并取得了良好的效果。然而，對于包括醫(yī)藥、農(nóng)藥、印染、煉化、焦化等生產(chǎn)過程所排放的有機廢水，很難通過采用生化降解法對其進行有效處理。為此提出了包括：超臨界水氧化法、等離子體高級氧化法、芬頓試劑或電芬頓氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法、超聲輔助氧化法等有機廢水高級氧化處理法。但這些有機廢水處理方法需要消耗大量電能或化學試劑，導致有機廢水處理費用較高。實際上在工業(yè)生產(chǎn)過程中，在產(chǎn)生大量的有機廢水的同時往往伴隨有大量的低品位熱量需要排向環(huán)境。若利用各類廢棄的或低價值的低品位熱能作為有機廢水處理的驅(qū)動能源，則可大大降低有機廢水處理成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有生化和高級氧化降解有機廢水處理技術的不足，本發(fā)明提出了一種利用低品位熱能氧化降解有機廢水方法；首先通過蒸餾器的蒸餾作用，將低品位熱能轉(zhuǎn)換為工作溶液的化學勢能，再利用逆向電滲析(RED)電堆中陰、陽電極室內(nèi)所產(chǎn)生的氧化還原作用，將工作溶液的化學勢能轉(zhuǎn)化為有機廢水氧化降解能并產(chǎn)生一定量的電能，或?qū)ν廨敵觯蝌?qū)動電催化氧化降解反應器等裝置，用于有機廢水的氧化降解。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術解決方案為：

一種新型低品位熱能氧化降解有機廢水方法，包括以下兩個過程：

第一步：低品位熱能轉(zhuǎn)換成工作溶液化學勢能的過程。

首先利用低品位熱能(45℃以上)加熱蒸餾器內(nèi)的工作溶液，工作溶液中的部分低沸點組分從工作溶液中蒸發(fā)而被分離出來，并進入冷凝器被冷卻介質(zhì)冷凝成液態(tài)；分離出的低沸點組分蒸氣中允許夾帶少量工作溶液液滴用以增加低沸點組分冷凝后所形成的液體(稀溶液)的電導率；工作溶液因分離出部分低沸點組分使其濃度升高而成為濃溶液；濃溶液與稀溶液之間產(chǎn)生濃度差而使其具有化學勢能差。

第二步：采用RED電池堆，將稀、濃溶液間的化學勢能轉(zhuǎn)換為有機廢水氧化降解能和電能的過程。

濃溶液流出蒸餾器并被濃溶液泵加壓泵入RED電池堆中的各濃溶液室；冷凝器內(nèi)凝結而成的稀溶液流出冷凝器并被稀溶液泵加壓泵入RED電池堆中的各稀溶液室；RED電池堆內(nèi)的稀、濃溶液室交替排列，濃溶液室中的溶質(zhì)陰、陽離子分別通過陰、陽離子交換膜遷移至相鄰的稀溶液室內(nèi)；在RED電池堆內(nèi)的陰、陽離子交換膜之間因陰、陽離子的遷移形成定向離子流，并在RED電池堆的陰、陽兩電極處產(chǎn)生電勢。