電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器的製造方法
2023-09-20 11:18:50 2
電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器，包括依次連接的電化學氧化池、調節池、脫氮曝氣生物濾池，電化學氧化池內設有經過導線與外部直流電源相接的陽極極板和陰極極板，脫氮曝氣生物濾池內裝有火山巖濾料。利用極板產生的強氧化劑進行難降解有機物的降解，提高廢水的可生化性，降低廢水的生物毒性；耦合脫氮曝氣生物濾池後，利用生物濾池的同步脫碳氮功能，高效地去除電化學氧化出水中的可生物降解有機物及硝酸鹽氮。上述耦合工藝尤其適用於煤化工行業水質複雜、難降解有機物濃度高、生物毒性大、可生化性差的有機廢水。
【專利說明】電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤化工行業焦化廢水處理技術，尤其涉及一種電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器。
【背景技術】
[0002]煤化工行業是大的水資源汙染行業之一，其中焦化廢水是煤高溫乾餾、煤氣淨化、副產品回收與精製過程中產生的工業有機廢水，具有汙染物濃度高、組分極其複雜、含有苯酚、吡啶、喹啉、吲哚等難降解多環芳香族化合物(PAHs)，可生化性差，是難降解工業有機廢水的典型代表。
[0003]現有技術中，大部分的焦化企業廢水的處理效果不理想，常存在二級生化處理出水不達標的問題，主要表現為出水中C0D、氨氮等指標超標。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0006]本發明的電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器，包括依次連接的電化學氧化池、調節池、脫氮曝氣生物濾池，所述電化學氧化池內設有經過導線與外部直流電源相接的陽極極板和陰極極板，所述脫氮曝氣生物濾池內裝有火山巖濾料。
[0007]由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器，由於利用極板產生的強氧化劑進行難降解有機物的降解，提高廢水的可生化性，降低廢水的生物毒性；耦合脫氮曝氣生物濾池後，利用生物濾池的同步脫碳氮功能，高效地去除電化學氧化出水中的可生物降解有機物及硝酸鹽氮。上述耦合工藝尤其適用於煤化工行業水質複雜、難降解有機物濃度高、生物毒性大、可生化性差的有機廢水。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明實施例提供的電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器的結構示意圖。
[0009]圖中:
[0010]1、電化學氧化池，2、陽極極板，3、陰極極板，4、直流電源，5、穿孔曝氣管，6、調節池，7、進水泵，8、脫氮曝氣生物濾池，9、曝氣頭，10、氣體流量計，11、火山巖濾料，12、出水管，13、濾池進水閥，14、濾池出水閥，15、反衝洗進水閥，16、反衝洗出水閥，17、空壓機。
【具體實施方式】
[0011]下面將對本發明實施例作進一步地詳細描述。
[0012]本發明的電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器，其較佳的【具體實施方式】是:
[0013]包括依次連接的電化學氧化池、調節池、脫氮曝氣生物濾池，所述電化學氧化池內設有經過導線與外部直流電源相接的陽極極板和陰極極板，所述脫氮曝氣生物濾池內裝有火山巖濾料。
[0014]所述陽極極板為摻硼金剛石膜電極，所述陰極極板為312不鏽鋼鋼板。
[0015]所述陽極極板與陰極極板間距為1cm，所施加電流密度為75mA/cm2，所述直流電源電壓在安全電源36V以下。
[0016]所述電化學氧化池內水力停留時間為45min，距離池底1cm處設有穿孔曝氣管。
[0017]所述火山巖濾料粒徑為0.4cm至0.6cm。
[0018]所述脫氮曝氣生物濾池的曝氣量控制在氣水比1:1。
[0019]電化學氧化技術處理難降解有機廢水主要有兩方面的作用，其一是汙染物在電極上發生直接電化學反應，這部分作用佔的比例較小；其二是利用電極表面產生的強氧化性活性物質使汙染物發生氧化還原反應，進而將有機汙染物氧化化為低碳鏈有機物、二氧化碳和水。更重要的是:電化學氧化技術能夠有效提高難降解有機廢水的可生化性，如今限制其大規模應用的瓶頸是其能耗較高，運行費用高，如將其與生物技術協同使用必將具有廣泛應用前景。
[0020]曝氣生物濾池，作為常用的深度處理技術之一，它是將生物降解與吸附過濾兩種處理過程合併在同一單元反應器中，以濾池中填裝的粒狀填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)為載體，在濾池內部進行曝氣，使濾料表面生長著大量生物膜，當汙水流經時，利用濾料上所附生物膜中高濃度的活性微生物強氧化分解作用以及濾料粒徑較小的特點，充分發揮微生物的生物代謝、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留作用，實現汙染物的高效去除，該技術在城市汙水處理及回用中得到了廣泛的應用。曝氣生物濾池有多種運行方式，可單級使用(同時脫碳氮)，可二級串聯使用(一級脫氮，一級脫氮)，也可多級串聯使用。
[0021]本發明針對煤化工行業焦化廢水二級生化處理出水C0D、氨氮不達標，且COD主要為難降解有機物的問題，提出了一種經濟、高效的耦合反應器，即電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合聯用技術，具有十分重要的現實意義。是一種高效的焦化廢水深度處理技術，即電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合聯用技術。
[0022]本發明由於利用極板產生的強氧化劑進行難降解有機物的降解，提高廢水的可生化性，降低廢水的生物毒性；耦合脫氮曝氣生物濾池後，利用生物濾池的同步脫碳氮功能，高效地去除焦化廢水二級生化出水中的難降解有機物及氨氮，尤其適用於煤化工行業水質複雜、難降解有機物濃度高、生物毒性大、可生化性差的有機廢水。
[0023]具體實施例:
[0024]如圖1所示，由電化學氧化池、調節池、脫氮曝氣生物濾池等組成。
[0025]電化學氧化池、調節池和脫氮曝氣生物濾池是分開的，通過管道系統及泵連接起來。
[0026]電化學氧化池所採用的陽極材料為摻硼金剛石膜電極，陰極材料為312不鏽鋼；陰陽極板間距為1cm，極板施加電流密度為75mA/cm2 ;距離池底1cm處設有穿孔曝氣管。
[0027]脫氮曝氣生物濾池所採用的濾料為火山巖，其粒徑為0.5cm。
[0028]具體實施例的運行方式為:
[0029](I)焦化廢水二級處理出水由進水管進入電化學氧化池I內，池內設有摻硼金剛石膜陽極2和不鏽鋼陰極3，兩者通過導線與直流電源4相接，當電源4供電後，廢水中的難降解有機物在電解產生的強氧化劑作用下進行氧化反應，同時池底的穿孔曝氣管5不斷攪拌，促進氧化劑與汙染物質的充分接觸。廢水在電化學氧化池內的停留時間為45min，出水進入調節池6，由提升泵7打入脫氮曝氣生物濾池8，其底部設有曝氣管9，通過氣體流量計10控制氣水比在1:1，當廢水與火山巖濾料11充分接觸，發生反硝化脫氮作用後，由出水管12流出。
[0030](2)隨著脫氮曝氣生物濾池中生物膜的逐漸增多，進行氣水聯合反衝洗恢復濾池性能，此時，曝氣生物濾池進水閥門13、出水閥門14關閉，反洗進水閥門15及反洗排水閥門16打開，空壓機17流量增加，氣水聯合反衝5min後反衝洗停止，曝氣生物濾池正常運行。
[0031](3)利用上述電化學與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器處理實際焦化廢水二級處理出水的實例:
[0032]某焦化廠實際焦化廢水經A2/0生物處理工藝處理後主要出水水質指標為:
[0033]COD = 220mg/L，BOD5 = llmg/L，氨氮 6mg/L，硝酸鹽氮 24mg/L。其中 COD 多為喹啉、吲哚、吡啶等難降解多環芳香族化合物(PAHs)，廢水可生化性C0D5/B0D僅為0.05，可生化性差。採用本發明所述電化學氧化池對上述焦化廢水二級處理出水進行處理，電解45min後，COD 降為 124mg/L, BOD5 增加到 31mg/L, B0D5/C0D 由 0.05 升高至Ij 0.25 ;氨氮降至 5mg/L以下，硝酸鹽氮增加到27mg/L，此時B0D5/N03-N的比值為1.15，為生物反硝化作用奠定了物質基礎。電化學氧化出水再進入本發明所述脫氮曝氣生物濾池，在控制較小氣水比(1:1)的前提下，實現BOD5的去除及硝酸鹽氮的反硝化作用。最終出水上述指標為:C0D< 10mg/L, BOD5 < 5mg/L,氨氮< 0.5mg/L,硝酸鹽氮< 15mg/L。
[0034]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器，其特徵在於，包括依次連接的電化學氧化池、調節池、脫氮曝氣生物濾池，所述電化學氧化池內設有經過導線與外部直流電源相接的陽極極板和陰極極板，所述脫氮曝氣生物濾池內裝有火山巖濾料。
2.根據權利要求1所述的電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器，其特徵在於，所述陽極極板為摻硼金剛石膜電極，所述陰極極板為312不鏽鋼鋼板。
3.根據權利要求2所述的電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器，其特徵在於，所述陽極極板與陰極極板間距為1cm，所施加電流密度為75mA/cm2，所述直流電源電壓在安全電源36V以下。
4.根據權利要求3所述的電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器，其特徵在於，所述電化學氧化池內水力停留時間為45min，距離池底1cm處設有穿孔曝氣管。
5.根據權利要求4所述的電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器，其特徵在於，所述火山巖濾料粒徑為0.4cm至0.6cm。
6.根據權利要求5所述的電化學氧化與脫氮曝氣生物濾池耦合反應器，其特徵在於，所述脫氮曝氣生物濾池的曝氣量控制在氣水比1:1。
【文檔編號】C02F9/14GK104276734SQ201410584098
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】王春榮, 張夢茹, 何緒文, 王建兵, 張春暉, 齊跡, 馬可可, 陳金龍 申請人:中國礦業大學(北京)