申请日2014.12.30
公开(公告)日2015.04.22
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深度处理装置及方法，属水处理领域。该装置包括：臭氧发生装置、污水进水管、溶气装置、压力式臭氧反应器和曝气生物滤池;其中，氧气源臭氧发生装置与污水进水管均通过溶气装置连接至压力式臭氧反应器的进水管;压力式臭氧反应器的压力释放出水管连接至曝气生物滤池内底部，出气管前端连接有溶气释放头，该溶气释放头设在曝气生物滤池内。通过设置溶气装置、压力式臭氧反应器以及释放压力的溶气释放头，既实现了高压状态进行臭氧反应，提升反应速率，反应效果好，又可将高压溶气水减压释放，氧气以微气泡形式释放，微气泡传质速率高，提高氧气利用率，有效利用臭氧发生剩余氧气，降低运行费用。
摘要附图
权利要求书
1.一种压力式臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深度处理装置，其特征在于，包 括：臭氧发生装置、污水进水管、溶气装置、压力式臭氧反应器和曝气生物滤池;其中，
所述氧气源臭氧发生装置与污水进水管均通过所述溶气装置连接至所述压力式臭氧 反应器的进水管;所述压力式臭氧反应器的压力释放出水管连接至所述曝气生物滤池内底 部，所述出气管前端连接有溶气释放头，该溶气释放头设在所述曝气生物滤池内。
2.根据权利要求1所述的压力式臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深度处理装置， 其特征在于，所述溶气装置包括：
溶气泵，设有进水口、进气口和混合气水排出管，所述进水口连接于所述污水进水管， 所述进气口连接于所述氧气源臭氧发生装置的臭氧氧气混合气出气管;
以及第一压力表，设在所述混合气水排出管上。
3.根据权利要求1所述的臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深度处理装置，其特征 在于，所述压力式臭氧反应器包括：
耐压式反应器，其内处于所述进水管端设有布水板和处于出水管端设有集水板，所述 布水板和集水板上均设有均匀分布的小孔;该耐压式反应器上设有第二压力表;
所述压力式臭氧反应器的压力释放出水管上设有压力释放阀。
4.根据权利要求1或3所述的一压力式臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深度处理 装置，其特征在于，所述溶气释放头为喇叭口状管道。
5.根据权利要求1至3任一项所述的压力式臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深度 处理装置，其特征在于，所述氧气源臭氧发生装置包括：
臭氧发生器，设有连接外部氧气供给装置的氧气进气管以及连接所述溶气装置的臭氧 氧气混合气出气管，所述氧气进气管上依次设有氧气阀和氧气流量计，所述臭氧氧气混合 气出气管上设有止回阀。
6.根据权利要求1至3任一项所述的压力式臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深度 处理装置，其特征在于，所述进水管上连接有过氧化氢供给管;
所述进水管上依次设有进水阀和进水流量计;
所述过氧化氢供给管上依次设有过氧化氢阀和过氧化氢流量计。
7.根据权利要求1至3任一项所述的压力式臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深度 处理装置，其特征在于，所述曝气生物滤池设有出水管和连接至所述污水进水管的回流管， 所述回流管包括：管路和依次设在所述管路上的回流阀和回流流量计。
8.一种压力式臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深度处理方法，其特征在于，采 用权利要求1至7任一项所述的处理装置，包括以下步骤：
氧气源臭氧发生装置产生的臭氧氧气混合气与污水进入溶气装置进行加压混合，臭氧 和氧气溶入污水中，混合后的高压溶气水进入压力式臭氧反应器进行臭氧氧化污染物的反 应，反应后水中臭氧趋近于零，之后高压溶气水经溶气释放头进入曝气生物滤池中减压释 放，高压溶气水中过量溶解的氧气以微气泡形式释放至曝气生物滤池中，为生化反应提供 氧气，降解污染物，曝气生物滤池处理后，出水达标排放。
9.根据权利要求8所述的压力式臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深度处理方法， 其特征在于，还包括：
通过调节曝气生物滤池设置的回流管向所述污水进水管的回流量和调节溶气装置的 压力，来调节臭氧和氧气的投加量;
以及通过所述污水进水管上设置的氧化氢供给管，向污水中加入过氧化氢来和臭氧反 应生成羟基自由基的步骤。
说明书
压力式臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深度处理装置和方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种压力式臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污 水深度处理装置和方法。
背景技术
随着国家环保要求的日益严格，当前普遍采用的污水处理工艺很难达到排放标准，因 此污水的深度处理显得尤为重要。臭氧氧化技术是一种可行的深度处理技术，但是其较高 的投资和运行费用限制了其在污水深度处理中的应用。臭氧氧化技术的投资主要在于其臭 氧发生设备和臭氧反应器，其运行费用主要是电费和采用纯氧发生时纯氧的费用。由于臭 氧在常温常压下在水中的溶解度较低，导致臭氧和水中有机物的反应速率相对较慢，因此 采用常规的臭氧反应器进行污水深度处理时，需要较长的水力停留时间。又由于臭氧的腐 蚀性，使得臭氧反应器需要采用优质不锈钢或者对设备进行特定的防腐处理。在污水处理 中，由于水中污染物含量相对较高，为了获得较高的臭氧浓度通常需要采用纯氧曝气，纯 氧发生的费用和设备也进一步提高了臭氧氧化技术的成本。而且纯氧发生制得的臭氧浓度 通常仅在7%～10%之间，这使得大量的纯氧被浪费。因此通过高效率的臭氧反应以减小臭 氧反应器容积，通过提高臭氧和纯氧利用效率来降低运行费用成为解决臭氧氧化技术应用 问题的关键。曝气生物滤池内装填高比表面积的颗粒填料作为生物膜生长的载体;在滤料 层下部进行曝气为微生物提供氧源，使污水中的有机污染物在填料表面生物膜的作用下得 到降解;填料同时起到物理过滤作用，曝气生物滤池常作为污水深度处理装置。单独采用 曝气生物滤池进行深度处理，但对于难降解有机物的去除效果有限，而在曝气生物滤池前 进行臭氧氧化处理，可以将部分难降解有机物分解，提高污水可生化性，从而提高曝气生 物滤池的处理效果。
专利号为CN 100494103C的专利提供了一种一体式臭氧与曝气生物滤池水处理装置， 专利号CN 101376556 B的专利提供了一种臭氧氧化消毒与下流式曝气生物滤池结合的污水 处理装置，两者均是臭氧氧化和曝气生物滤池的结合，均能使臭氧和氧气得以利用，主要 区别在于水流方式分别是向上和向下流动。
但是上述现有的两种处理装置的臭氧反应部分为常温常压，臭氧反应速率较低。而且 采用文丘里管的方式进行气水混合，气水比相对较低，溶入的臭氧和氧气量也相应较低， 限制了其效果。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，针对现有臭氧氧化和曝气生物滤池结合工艺臭氧反 应效率低、氧气利用率低的问题，本发明提供一种压力式臭氧反应和曝气生物滤池相结合 的污水深度处理方法，能加速臭氧对污染物的氧化速率，并通过在曝气生物滤池中减压释 放氧气形成微气泡以有效利用氧气。
为解决上述技术问题，本发明提供一种压力式臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深 度处理装置，包括：臭氧发生装置、污水进水管、溶气装置、压力式臭氧反应器和曝气生 物滤池;其中，
所述氧气源臭氧发生装置与污水进水管均通过所述溶气装置连接至所述压力式臭氧 反应器的进水管;所述压力式臭氧反应器的压力释放出水管连接至所述曝气生物滤池内底 部，所述出气管前端连接有溶气释放头，该溶气释放头设在所述曝气生物滤池内。
上述处理装置中，所述溶气装置包括：
溶气泵，设有进水口、进气口和混合气水排出管，所述进水口连接于所述污水进水管， 所述进气口连接于所述氧气源臭氧发生装置的臭氧氧气混合气出气管;
以及第一压力表，设在所述混合气水排出管上。
上述处理装置中，所述压力式臭氧反应器包括：
耐压式反应器，其内处于所述进水管端设有布水板和处于出水管端设有集水板，所述 布水板和集水板上均设有均匀分布的小孔;该耐压式反应器上设有第二压力表;
所述压力式臭氧反应器的压力释放出水管上设有压力释放阀。
上述处理装置中，所述溶气释放头为喇叭口状管道。
上述处理装置中，所述氧气源臭氧发生装置包括：
臭氧发生器，设有连接外部氧气供给装置的氧气进气管以及连接所述溶气装置的臭氧 氧气混合气出气管，所述氧气进气管上依次设有氧气阀和氧气流量计，所述臭氧氧气混合 气出气管上设有止回阀。
上述处理装置中，所述进水管上连接有过氧化氢供给管;
所述进水管上依次设有进水阀和进水流量计;
所述过氧化氢供给管上依次设有过氧化氢阀和过氧化氢流量计。
上述处理装置中，所述曝气生物滤池设有出水管和连接至所述污水进水管的回流管， 所述回流管包括：管路和依次设在所述管路上的回流阀和回流流量计。
本发明还提供一种压力式臭氧反应和微气泡曝气生物滤池污水深度处理方法，采用本 发明所述的处理装置，包括以下步骤：
氧气源臭氧发生装置产生的臭氧氧气混合气与污水进入溶气装置进行加压混合，臭氧 和氧气溶入污水中，混合后的高压溶气水进入压力式臭氧反应器进行臭氧氧化污染物的反 应，反应后水中臭氧趋近于零，之后高压溶气水经溶气释放头进入曝气生物滤池中减压释 放，高压溶气水中过量溶解的氧气以微气泡形式释放至曝气生物滤池中，为生化反应提供 氧气，降解污染物，曝气生物滤池处理后，出水达标排放。
上述处理方法还包括：
通过调节回流量和调节溶气装置的压力，来调节臭氧和氧气的投加量;
以及通过所述污水进水管上设置的氧化氢供给管，向污水中加入过氧化氢以供和臭氧 反应产生羟基自由基来降解难降解有机物。
本发明的有益效果为：通过设置溶气装置，使得臭氧混合气与污水在溶气装置内高压 混合，使大量臭氧和氧气溶于污水中，污水中臭氧和氧气浓度较常规曝气高出数倍，设置 压力式臭氧反应器，使得溶气装置输出的高压溶气水在压力式臭氧反应器中以高压状态进 行臭氧氧化反应，臭氧反应速率也较常温常压下的反应高出数倍，因此臭氧反应器停留时 间可大幅缩短，大幅降低设备投资。高压溶气水在曝气生物滤池中经设置的溶气释放头进 行减压释放，水中的氧气以微气泡的形式释放出来，微气泡传质速率高，可提高氧气利用 率，有效利用臭氧发生剩余的氧气，使得运行费用降低。污水经臭氧处理后COD降低，且 可生化性提高，再进行曝气生物滤池处理，出水COD进一步降低，整个工艺更加高效节能。