一種利用O₃催化氧化深度處理難生物降解有機廢水的方法及裝置的製作方法

2023-10-05 13:15:49 4

專利名稱：一種利用O3催化氧化深度處理難生物降解有機廢水的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用O3 (臭氧)催化氧化提高生物處理出水的可生化性，然後把氧化出水回流至生物處理系統中進一步去除有機物或去除色、嗅、味的廢水深度處理與無害化的方法及裝置，屬於水處理技術領域。
背景技術：
隨著化學製藥、石油化工、紡織印染、皮毛加工等有機化學工業的不斷發展，通過廢水進入環境介質的有機汙染物越來越多。很多有機汙染物難生物降解，在環境中長期存留並通過食物鏈在生物體內富集，從而表現出多種急慢性毒性、遺傳毒性或內分泌幹擾毒性，損害人類健康，威脅生態系統安全。生物處理是最經濟、應用最廣泛的有機廢水處理技術，但常規生物處理對難降解有機物和色度去除效果不佳，在一些廢水的達標處理與回用中不能滿足要求。O3催化氧化利用O3的強氧化作用將難降解有機物分解為易降解的小分子物質，提高廢水的可生化性，如果進一步與生物處理系統聯用，可對難降解有機物取得良好的去除效果。中國專利CN101538102A公布了利用臭氧氧化-生物濾池深度處理難降解有機廢水的技術；中國專利CN101863589A公布了過濾-臭氧氧化-內循環曝氣生物濾池深度處理汙水的技術；中國專利CN1931750A公布了多介質過濾一臭氧氧化一曝氣生物濾池組合工藝深度處理石油化工廢水的技術。上述專利技術都需要在傳統生物處理的基礎上，繼臭氧氧化之後串聯增設生物濾池等生物處理系統，存在工藝流程長，佔地面積大，初始投資和運行成本高、運行維護管理難等問題。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，而提供一種在傳統生物處理工藝的基礎上無需額外增設生物濾池等生物處理系統，工藝流程簡潔，便於從傳統生物處理系統進行改造，投資運行成本相對較低的利用O3催化氧化深度處理有機廢水的方法及裝置。本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，一種利用O3催化氧化深度處理難生物降解有機廢水的方法，所述廢水至少先經過生物處理去除絕大部分可生化有機物，所述的生化處理出水再經O3催化氧化提高可生化性，然後O3催化氧化出水全部或部分回流至生物處理系統中進一步去除催化氧化後廢水中的可生化有機物，降低生化處理出水COD或去除色、嗅、味的深度處理。所述的O3催化氧化包括通過加壓、強化擴散方式強化O3在廢水中的溶解度；或通過載體或擾流手段強化0 3與廢水的傳質；或通過增加催化劑、氧化劑方法提高氧化能力或促進選擇性氧化。—種用於上述利用O3催化氧化深度處理難生物降解有機廢水的方法的裝置，該裝置由O3接觸反應器、O3發生器、O3尾氣破壞裝置、回流系統組成，所述的O3接觸反應器與O3尾氣破壞裝置連接；所述的O3接觸反應器還通過回流系統與生物處理系統連接並形成迴路。所述的生物處理系統包括傳統活性汙泥法、接觸氧化法、氧化溝、生物膜、膜生物反應器構成的好氧生物處理系統，以及上述好氧生物處理系統與厭氧或缺氧處理系統的各種組合；其中好氧生物處理系統選擇完全混合式、推流式或生物膜式反應器的單一或者組
I=I O所述的O3接觸反應器由O3氧化或各種加強型O3氧化系統組成，其中所述的加強型O3氧化包括通過加壓、強化擴散方式強化O3在廢水中的溶解度；或通過載體或擾流等手段強化0 3與廢水的傳質；或通過增加催化劑、氧化劑等方法提高氧化能力或促進選擇性氧化；其中所述的氧化劑過氧化氫；所述的O3投加方式根據處理規模的不同分單點或多點投加，O3微氣泡與進水的接觸可採用相向流或異向流。所述的O3接觸反應器前還設置有採用濾池、濾布、膜分離形式的過濾器；所述的O3接觸反應器與一餘O3釋放器串聯，該餘O3釋放器通過回流系統與生物處理系統連接並形成迴路。所述的餘O3釋放器分為空氣吹脫式、跌水式釋放餘O3形式；其中空氣吹脫式餘O3釋放器是向含有餘O3的廢水中壓送空氣，通過空氣攜帶餘O3進行脫除餘O3 ；所述的跌水式餘O3釋放器是含有餘O3的廢水有一跌落失重過程，在跌落失重過程中釋放廢水中的溶解03。本發名將生物處理出水去除懸浮物後，利用O3催化氧化提高生物處理出水的可生化性，氧化出水部分回流至臭氧氧化前段的生物處理系統中的適當位置，以進一步提高出水水質，達到深度處理之目的。本發明的特點是在傳統生物處理工藝的基礎上不需額外增設生物濾池等生物處理系統，有效縮短了難降解有機廢水臭氧氧化深度處理的工藝流程，減少了佔地面積，降低基建與運行成本，降低生產管理難度。本發明的新工藝適用於色度深、臭味大或難生物降解，用常規生物處理工藝處理不能達到排放或回用水質要求的有機廢水的深度處理。


圖1是本發明所述的O3催化氧化深度處理廢水工藝流程框圖。圖2是本發明所述O3接觸反應器的結構示意圖。圖3是現有混凝沉澱一水解酸化一氧化溝工藝處理框圖。圖4是本發明在圖2所示工藝流程技術上改進的廢水深度處理工藝流程框圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明作詳細的介紹圖1所示，本發明所述的利用O3催化氧化深度處理難生物降解有機廢水的方法，所述廢水1至少先經過生物處理3去除絕大部分可生化有機物，所述的生化處理3出水再經O3催化氧化提高可生化性，然後O3催化氧化出水全部或部分回流10至生物處理3系統中進一步去除氧化或催化氧化後廢水中的可生化有機物，降低生化處理出水COD或去除色、嗅、味的深度處理。本發明在廢水1進入生物處理3前，還可以先進行預處理2。對於生物處理3後的水，還可以進行出水排放或回用4，這根據生物處理後的水質情況予以綜合判斷並選擇。所述的O3催化氧化包括通過加壓、強化擴散方式強化O3在廢水中的溶解度；或通過載體或擾流手段強化0 3與廢水的傳質；或通過增加催化劑、氧化劑方法提高氧化能力或促進選擇性氧化。上述工藝方法通過以下步驟實現
一、根據廢水水質，對O3催化氧化工藝單元選型，確定臭氧氧化方式與條件(例如O3投加量、O3投加方式、氧化時間、載體或催化劑種類和劑量等)；
二、根據深度處理水質要求，確定O3催化氧化廢水回流進入前段生物處理系統的回流
比；
三、廢水的生物處理出水，主要通過濾池、濾網、膜濾或混凝沉澱、混凝氣浮等方法去除水中的懸浮顆粒物，若廢水生物處理出水中SS含量較低，也可省略過濾，選擇直接進行O3催化氧化；
四、微孔曝氣器釋放O3與廢水接觸，發生高級氧化作用，達到去除汙水中的有機汙染物、色度等，提高出水中難生物降解物質的可生化性；
五、廢水脫除O3，通過延長停留時間、空氣吹脫、跌水釋放及其它方法去除溶解在廢水中的殘留O3;
六、廢水回流，根據生物處理工藝進水水質、生物處理工藝的選型，將經O3催化氧化的汙水回流至生物處理工藝的好氧汙泥段或其它適宜位置，並滿足工藝的正常運行；
七、O3尾氣破壞，設置吸附或分解的臭氧破壞裝置，處理臭氧與廢水接觸反應單元釋放出來的殘留O3 ；八、經O3催化氧化、回流生物處理循環深度處理後，出水水質感官接近自來水，達標排放或回用。結合圖2所示，一種用於上述利用O3催化氧化深度處理難生物降解有機廢水的方法的裝置，該裝置主要由O3接觸反應器6、O3發生器7、O3尾氣破壞裝置8、回流系統10組成，所述的O3接觸反應器6與O3尾氣破壞裝置8連接；所述的O3接觸反應器6還通過回流系統10與生物處理系統3連接並形成迴路。所述的生物處理系統3包括傳統活性汙泥法、接觸氧化法、氧化溝、生物膜、膜生物反應器構成的好氧生物處理系統，以及上述好氧生物處理系統與厭氧或缺氧處理系統的各種組合；其中好氧生物處理系統選擇完全混合式、推流式或生物膜式反應器的單一或者組合。所述的O3接觸反應器6由O3催化氧化或各種加強型O3氧化系統組成，其中所述的加強型O3氧化包括通過加壓、強化擴散方式強化O3在廢水中的溶解度；或通過載體或擾流等手段強化0 3與廢水的傳質；或通過增加催化劑、氧化劑等方法提高氧化能力或促進選擇性氧化；其中所述的氧化劑過氧化氫；所述的O3投加方式根據處理規模的不同分單點或多點投加，O3微氣泡與進水的接觸可採用相向流或異向流。所述的O3接觸反應器6前還設置有採用濾池、濾布、膜分離形式的過濾器5 ；所述的O3接觸反應器6與一餘O3釋放器9串聯，該餘O3釋放器9通過回流系統10與生物處理系統3連接並形成迴路。所述的餘O3釋放器9分為空氣吹脫式、跌水式釋放餘O3形式；其中空氣吹脫式餘O3釋放器是向含有餘O3的廢水中壓送空氣，通過空氣攜帶餘O3進行脫除餘O3 ；所述的跌水式餘O3釋放器是含有餘O3的廢水有一跌落失重過程，在跌落失重過程中釋放廢水中的溶解03。圖2所示為一種O3接觸反應器，採用活性炭纖維填料——O3多相催化氧化系統。臭氧發生器採用空氣制O3發生器，O3接觸反應器內置活性炭纖維填料絡合固定多種金屬及重金屬離子的催化劑。O3通過微孔曝氣器釋放03，分兩點投加並與廢水接觸，發生高級氧化作用，投加量為8 mg/L，接觸時間為30min，達到去除汙水中的有機汙染物、色度等，提高出水中難生物降解物質的可生化性
本發明所述的生物處理系統包括但不局限於以下幾種形式
(1)初沉池+A2/0(英文Anaerobic-Anoxic-Oxic)+二沉池，A2/0為廊道推流式構築物，經O3催化氧化的水回流至0段；
(2)水解酸化+氧化溝，經03催化氧化的水回流至氧化溝末端；
(3)初沉池+AB工藝(兩段工藝)+二沉池，經03催化氧化的水回流至B段；
(4)初沉池+厭氧池+接觸氧化池+沉澱池，經03催化氧化的水回流至接觸氧化段；
(5)初沉池+水解酸化池+膜分離池，經03催化氧化的水回流至膜分離池；
(6)初沉池+多級完全混合式反應池+二沉池，經03催化氧化的水回流至多級完全混合式反應池的最後一級。由圖1可知，本發明是在有機廢水經生物處理後，全部或一部分出水進入過濾器去除懸浮顆粒物再進行O3催化氧化以提高可生化性；臭氧氧化出水回流至生物處理系統進一步降解有機物，實現出水達標排放或回用的循環處理過程。
實施例某紡織印染、製革工業園區集中式汙水處理廠，處理規模為5000噸/日，目前採用混凝沉澱一水解酸化一氧化溝工藝處理，見圖3所示。水解酸化池為HRT 9.0 h，氧化溝為卡魯塞爾氧化溝，汙泥負荷0. IOkgBOD5/(kg MLSS. d)採用，汙泥齡16d，二沉池採用中心進水的輻流式二沉池，二沉池HRT 4. Oh,汙泥回流比100%。該系統進水COD 500 700 mg/L、氨氮35 50 mg/L、總氮40 65 mg/L、總磷2.0 5.0 mg/L、色度80 200倍。經圖2工藝處理後，出水COD 70 150 mg/L，氨氮<8mg/L、TP ^ 1. 5mg/L、色度40 120 mg/L,出水水質難以達到《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002)的一級 A 標準(COD 彡 50 mg/L，氨氮彡 8 mg/L、TP 彡 0. 5mg/L、色度< 10倍)。為提高該汙水處理廠出水水質到《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002)的一級標準A標準，對該汙水處理廠原有工藝進行改造，設計如圖4所示的廢水深度處理工藝(虛線框代表原有構築物)。保持前段生物處理工藝不變，二沉池後面增設砂濾——臭氧氧化和回流系統，二沉池汙泥回流比調整為50%。砂濾池內裝石英砂，粒徑2 4mm，流速1. 5mm/s。O3接觸反應器採用活性炭纖維填料——O3多相催化氧化系統(圖4)，O3投加量8 mg/L。O3氧化部分的回流比率為100%，回流至氧化溝末端，回流水採用空氣吹脫釋放餘O3後進入CASS池的主反應區，O3尾氣破壞裝置採用臭氧毀滅裝置；釋放後O3濃度<0.1 mg/L。經該深度處理工藝處理後出水水質COD ^ 50 mg/L，氨氮彡5 mg/L、TP彡0. 5mg/L、色度彡10，達到《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002)的一級標準A標準，出水水質明顯優於該汙水處理出水水質，水質感官接近自來水。
權利要求
1.一種利用O3催化氧化深度處理難生物降解有機廢水的方法，所述廢水至少先經過生物處理去除絕大部分可生化有機物，其特徵在於所述的生化處理出水再經O3催化氧化提高可生化性，然後O3催化氧化出水全部或部分回流至生物處理系統中進一步去除催化氧化後廢水中的可生化有機物，降低生化處理出水COD或去除色、嗅、味的深度處理。
2.根據權利要求1所述的利用O3催化氧化深度處理難生物降解有機廢水的方法，其特徵在於所述的O3催化氧化包括通過加壓、強化擴散方式強化O3在廢水中的溶解度；或通過載體或擾流手段強化0 3與廢水的傳質；或通過增加催化劑、氧化劑方法提高氧化能力或促進選擇性氧化。
3.一種用於權利要求1或2所述利用O3催化氧化深度處理難生物降解有機廢水的方法的裝置，其特徵在於該裝置由O3接觸反應器(6)、O3發生器(7)、O3尾氣破壞裝置(8)、回流系統(10)組成，所述的O3接觸反應器(6)與O3尾氣破壞裝置(8)連接；所述的O3接觸反應器(6)還通過回流系統(10)與生物處理系統(3)連接並形成迴路。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於所述的生物處理系統(3)包括傳統活性汙泥法、接觸氧化法、氧化溝、生物膜、膜生物反應器構成的好氧生物處理系統，以及上述好氧生物處理系統與厭氧或缺氧處理系統的各種組合；其中好氧生物處理系統選擇完全混合式、推流式或生物膜式反應器的單一或者組合。
5.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於所述的O3接觸反應器(6)由O3氧化或各種加強型O3氧化系統組成，其中所述的加強型O3氧化包括通過加壓、強化擴散方式強化O3在廢水中的溶解度；或通過載體或擾流等手段強化0 3與廢水的傳質；或通過增加催化劑、氧化劑等方法提高氧化能力或促進選擇性氧化；其中所述的氧化劑過氧化氫；所述的O3投加方式根據處理規模的不同分單點或多點投加，O3微氣泡與進水的接觸可採用相向流或異向流。
6.根據權利要求3或5所述的裝置，其特徵在於所述的O3接觸反應器(6)前還設置有採用濾池、濾布、膜分離形式的過濾器(5);所述的O3接觸反應器(6)與一餘O3釋放器(9)串聯，該餘O3釋放器(9)通過回流系統(10)與生物處理系統(3)連接並形成迴路。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於所述的餘O3釋放器(9)分為空氣吹脫式、跌水式釋放餘O3形式；其中空氣吹脫式餘O3釋放器是向含有餘O3的廢水中壓送空氣，通過空氣攜帶餘O3進行脫除餘O3 ；所述的跌水式餘O3釋放器是含有餘O3的廢水有一跌落失重過程，在跌落失重過程中釋放廢水中的溶解O3。
全文摘要
一種利用O3催化氧化深度處理難生物降解有機廢水的方法及裝置，所述廢水至少先經過生物處理去除絕大部分可生化有機物，其特徵在於所述的生化處理出水再經O3催化氧化提高可生化性，然後O3催化氧化出水全部或部分回流至生物處理系統中進一步去除催化氧化後廢水中的可生化有機物，降低生化處理出水COD或去除色、嗅、味的深度處理；所述的裝置主要由O3接觸反應器(6)、O3發生器、O3尾氣破壞裝置、回流系統組成，所述的O3接觸反應器與O3尾氣破壞裝置連接；所述的O3接觸反應器還通過回流系統與生物處理系統連接並形成迴路；它利用了O3催化氧化對難生物降解有機物的氧化分解作用，將生物處理出水中大分子物質分解為小分子物質，不可降解有機物徹底無機化或轉化為可降解有機物；O3催化氧化出水再回流至生物處理單元，進一步去除催化氧化後廢水中的可生化性有機物，達到降低生化處理出水COD或去除色、嗅、味的深度處理之目的。
文檔編號C02F9/14GK102381812SQ20111029307
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者餘素林, 劉銳, 徐子松, 李昌湖, 範舉紅, 陳呂軍 申請人:浙江清華長三角研究院