申请日2015.10.27
公开(公告)日2016.02.17
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一体式废水处理装置，包括上向流式的反应器、臭氧发生器(7)、水箱(1)、文丘里管(8);其中，所述反应器从下至上依次包括反硝化区(3)、臭氧催化氧化区(4)和曝气生物滤池区(5)，在所述反硝化区(3)的底部设置有入水口(18)，反应器顶部设置有出水口(10);在所述反应器的上部设置有第一回流口(16)和第二回流口(17);所述入水口(18)通过第一管路(13)与所述水箱(1)相连，通过第二管路(14)与所述第一回流口(16)相连。本发明还公开了采用所述一体式废水处理装置进行石化废水的处理方法。本发明在深度处理石化废水时达到较好的有机物和总氮去除的效果。
摘要附图
权利要求书
1.一种一体式废水处理装置，其特征在于：包括反应器、臭氧发生器(7)、水箱(1)、文丘里管(8);其中，所述反应器从下至上依次包括反硝化区(3)、臭氧催化氧化区(4)和曝气生物滤池区(5)，在所述反硝化区(3)的底部设置有入水口(18)，顶部设置有出水口 (10);在所述反应器的上部设置有第一回流口(16)和第二回流口(17);所述入水口(18) 通过第一管路(13)与所述水箱(1)相连，通过第二管路(14)与所述第一回流口(16)相连;
所述臭氧发生器(7)与所述文丘里管(8)相连，所述文丘里管(8)的入水口与所述第二回流口(17)通过第三管路(15)相连，所述文丘里管(8)的出水口与所述臭氧催化氧化区(4)的下部相连。
2.根据权利要求1所述的一体式废水处理装置，其特征在于：在所述第一管路(13)上设置有进水泵(2)和第一阀门，在所述第二管路(14)上设置有第一回流泵(9)和第二阀门，在所述第三管路(15)上设置有第二回流泵(6)和第三阀门。
3.根据权利要求1所述的一体式废水处理装置，其特征在于：在所述反硝化区(3)、所述臭氧催化氧化区(4)和所述曝气生物滤池区(5)的下部均设置有滤料承托层和取料口(12)，在所述反应器的下部设置有放空口(11);所述反硝化区(3)、所述臭氧催化氧化区(4)和所述曝气生物滤池区(5)的体积比为1:1:4。
4.根据权利要求3所述的一体式废水处理装置，其特征在于：所述反硝化区(3)和所述曝气生物滤池区(5)的填料为火山岩，粒径2-5mm;所述臭氧催化氧化区(4)的填料为负载过渡金属氧化物，粒径2-5mm;所述反硝化区(3)和所述臭氧催化氧化区(4)的填料填充率为85%，所述曝气生物滤池区(5)的填料填充率为80%。
5.根据权利要求4所述的一体式废水处理装置，其特征在于：所述负载过渡金属氧化物为Al2O3或CuO的固体催化填料。
6.采用权利要求1～5中任意一项所述的一体式废水处理装置进行石化二级出水处理的方法，其特征在于：包括如下步骤：
水箱(1)中的废水通过进水泵(2)进入到反应器中，依次通过反硝化区(3)、臭氧催化氧化区(4)和曝气生物滤池区(5)，从出水口(10)流出，同时，存在两条回流线路，一条通过第一回流口(16)、第一回流泵(9)和第二管路(14)实现回流，第二条通过第二回流口(17)、第二回流泵(6)和第三管路(15)到达文丘里管(8)，回流废水在所述文丘里管(8)中与臭氧发生器(7)产生的臭氧混合后进入所述臭氧催化氧化区(4)的下部，实现回流。
7.根据权利要求6所述的石化二级出水处理的方法，其特征在于：在所处理石化二级出水COD低于100mg/L，TN低于30mg/L时，所述臭氧催化氧化区(4)的回流量为100%-200%，所述反硝化区(3)的回流量为100%，所述反应器的停留时间为3h，臭氧的投量在10mg/L。
说明书
一种一体式废水处理装置及石化二级出水处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，特别是涉及一种一体式废水处理装置及采用该装置进行石化二级出水处理的方法。
背景技术
石化化工行业是国家经济的重点行业，同时也是一个高消耗，高污染的行业。石化工业废水的排放水量随着石油炼制加工深度不同而各不相同，每吨原油的提炼产生的废水量约为 2.86吨;加工每吨石油化工产品产生的废水量为117吨;加工每吨石油化纤产品产生的废水量为161.8吨;生产每吨化肥产品产生的废水量为4.25吨。2008年，我国石油和化工行业规模以上企业排放工业废水43.82亿吨，占全国工业规模以上企业废水排放量的20.2%，位居工业水排放首位。此外，石化废水具有废水水量大、污染成分复杂、水质水量波动大的特点，对环境污染严重。一般石化废水经污水厂进行生物处理，出水可以达到《污水综合排放标准》 (GB8978-1996)中的排放标准(COD≤100mg·L-1)。但2015年发布的《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571-2015)，规定在国土开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱，或水环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重水环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区，直接排至受纳水体的COD最高值为50mg·L-1、总氮的最高值为30mg·L-1。所以对石化废水的深度处理已经迫在眉睫。
曝气生物滤池是一种常见的生物膜处理工艺，具有占地面积小、出水水质好、产泥量少、造价低，并且具有模块化结构、自动化程度高等特点。曝气生物滤池充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一单元反应器中。以滤池中填装的粒状填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)为载体，在滤池内部进行曝气，使滤料表面生长着大量生物膜，当污水流经时，利用滤料上所附生物膜中高浓度的活性微生物强氧化分解作用以及滤料粒径较小的特点，充分发挥微生物的生物代谢、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留以及反应器内沿水流方向食物链的分级捕食作用，实现污染物的高效清除在一个单元反应器内同时完成了生物氧化和固液分离的功能，在污水深度处理领域得到了广泛应用。但传统BAF通常只能去除污水中易生物降解的有机物，拥有把污水中氨氮氧化成硝氮的作用，单独用该工艺对水中难生物降解的有机物以及总氮的去除效果不佳。而臭氧具有强氧化性，可以把石化废水中难降解的有机物氧化成易被生物降解的有机物，采用臭氧与BAF结合，并在反应柱设计反硝化区的方法则有效的弥补了BAF的缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种一体式废水处理装置及采用该装置进行石化二级出水处理的方法。解决用单独的BAF工艺深度处理工业废水时，难降解有机物和总氮的去除效率不高的问题。从强化难降解有机物的去除效果，提高反应运行的脱氮效果两方面，研究、发明本方法，可使BAF工艺在深度处理石化二级出水时达到较好的有机物和总氮去除的效果。
一种一体式废水处理装置，包括反应器、臭氧发生器、水箱、文丘里管;其中，为改善曝气生物滤池工艺去除石化二级出水中难降解有机物及脱氮效果，将传统BAF设计三个区域，所述反应器从下至上依次包括反硝化区、臭氧催化氧化区和曝气生物滤池区，在所述反硝化区的底部设置有入水口，顶部设置有出水口;在所述反应器的上部设置有第一回流口和第二回流口;所述入水口通过第一管路与所述水箱相连，通过第二管路与所述第一回流口相连;
本发明所述的一体式废水处理装置，其中，在所述第一管路上设置有进水泵和第一阀门，在所述第二管路上设置有第一回流泵和第二阀门，在所述第三管路上设置有第二回流泵和第三阀门。
本发明所述的一体式废水处理装置，其中，在所述反硝化区、所述臭氧催化氧化区和所述曝气生物滤池区的下部均设置有滤料承托层和取料口，方便反应器内滤料的更换，在所述反应器的下部设置有放空口;方便反应器内废水的排空。所述反硝化区、所述臭氧催化氧化区和所述曝气生物滤池区的体积比为1:1:4。
本发明所述的一体式废水处理装置，其中，所述反硝化区和所述曝气生物滤池区的填料为火山岩，粒径2-5mm;所述臭氧催化氧化区的填料为负载过渡金属氧化物，粒径2-5mm;所述反硝化区和所述臭氧催化氧化区的填料填充率为85%，所述曝气生物滤池区的填料填充率为80%。
本发明所述的一体式废水处理装置，其中，所述负载过渡金属氧化物为Al2O3或CuO的固体催化填料。
由于火山岩价格低廉，并且具有发达的孔隙结构，孔大小不均，质轻，由于孔间大大小小表面粗糙，比表面积大，具有惰性、抗腐蚀在参与生物膜在环境中发生物化学反应相对稳定，其表面亲水强，粗糙多孔，附着的生物膜速度快量多，带有正电荷，有利于生物膜生长，是生物膜很好的载体，对所固定的微生物元素，无抑制性作用，不影响微生物的活性，可为微生物的着床提供良好的条件;臭氧催化氧化区内的催化氧化填料可使臭氧与石化二级出水充分混合接触，增强臭氧的氧化效果，提高臭氧的利用率。
采用本发明所述的一体式废水处理装置进行石化二级出水处理的方法，其包括如下步骤：
水箱中的废水通过进水泵进入到反应器中，依次通过反硝化区、臭氧催化氧化区和曝气生物滤池区，从出水口流出，同时，存在两条回流线路，一条通过第一回流口、第一回流泵和第二管路实现回流，第二条通过第二回流口、第二回流泵和第三管路到达文丘里管，回流废水在所述文丘里管中与臭氧发生器产生的臭氧混合后进入所述臭氧催化氧化区的下部，实现回流。
本发明所述的废水处理方法，其中，在所处理石化二级出水COD低于100mg/L，TN低于30mg/L时，所述臭氧催化氧化区的回流量为100%-200%，所述反硝化区的回流量为100%，所述反应器的停留时间为3h，臭氧的投量在10mg/L。
本发明一体式废水处理装置与现有技术不同之处在于：本发明一体式废水处理装置及采用该装置进行石化二级出水处理的方法具有如下优点：
1)在反应器设置反硝化区和臭氧催化氧化区，提高了反应器处理石化二级出水中难降解有机物和总氮的效果，使得出水更有保障。
2)在反应器内设有回流装置，提高了预氧化时，臭氧与石化二级出水的接触时间，提高了臭氧的利用率。
3)臭氧在与废水的反应过程中，生成氧气，为后续的BAF单元提供了曝气，消除了传统BAF工艺运行过程中曝气的装置，节省了运行成本。
4)本发明把传统的反硝化装置、臭氧混合装置和BAF装置组合在一个反应器里，减小了反应器的占地面积，降低了投资成本。
5)臭氧投量小，节省能耗，且经过臭氧催化氧化区和曝气生物滤池区后出气中臭氧含量低，无需安装臭氧破坏装置。
本发明的技术原理如下：
一体式废水处理装置及石化废水处理二级出水处理方法，是将臭氧的化学氧化、生物降解、好氧硝化和厌氧反硝化四种技术结合在一起的一体式组合工艺。石化二级出水先经过反硝化区、臭氧催化氧化区和BAF区，一条支流再由回流泵经由文丘里管与臭氧混合后流入臭氧催化氧化区，这一条支流利用了臭氧的氧化作用，把石化二级出水中难降解的有机物氧化成易被生物降解的有机物，提高了后续BAF单元生物降解难降解有机物的效果，并且臭氧在与废水的反应过程中生成了氧气，为后续的BAF单元提供了供微生物硝化作用所用的氧气，从而代替了传统了曝气设备，节省了运行成本;另一路支流经由回流泵把BAF单元的废水回流至反硝化区，使得废水中的硝酸根离子和亚硝酸根离子经由附着在火山岩上面的反硝化菌的作用，产生氮气，从而达到进一步去除总氮的效果。