申请日2014.05.28
公开(公告)日2014.08.27
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，所述方法采用双段臭氧-曝气生物滤池组合装置进行，所述装置包括依次相连的臭氧预氧化单元、曝气生物滤池单元和臭氧催化氧化单元;所述方法包括如下步骤：工业废水首先进入臭氧预氧化单元，根据所述工业废水的水质条件确定臭氧的投加量，将臭氧预氧化单元处理后的废水进入曝气生物滤池单元进行生物降解和过滤截留，曝气生物滤池出水进入臭氧催化氧化单元降解，所述臭氧催化氧化单元中填充负载Al2O3的催化剂填料。本发明工艺紧凑，组成合理，处理效率高，可根据所处理废水水质灵活调整各单元的运行，该方法可用于工业废水深度处理领域。
权利要求书
1.一种双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，其特征在于：所述方法采用双 段臭氧-曝气生物滤池组合装置进行，所述装置包括依次相连的臭氧预氧化单元、曝气生物滤 池单元和臭氧催化氧化单元;所述方法包括如下步骤：工业废水首先进入臭氧预氧化单元， 根据所述工业废水的水质条件确定臭氧的投加量，将臭氧预氧化单元处理后的废水进入曝气 生物滤池单元进行生物降解和过滤截留，曝气生物滤池出水进入臭氧催化氧化单元降解，所 述臭氧催化氧化单元中填充催化剂填料。
2.根据权利要求1所述的双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，其特征在 于：废水COD在50～100mg/L时，臭氧投加量在5～15mg/L之间，接触时间为10～20min。
3.根据权利要求1所述的双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，其特征在 于：所述臭氧预氧化单元和曝气生物滤池单元为分体式或一体式。
4.根据权利要求3所述的双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，其特征在 于：所述臭氧预氧化单元和曝气生物滤池单元为一体式，其中臭氧预氧化单元和曝气生物滤 池单元的体积比为1:2～6。
5.根据权利要求1所述的双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，其特征在 于：所述曝气生物滤池单元气水比为2～4:1，水力停留时间为3h。
6.根据权利要求1所述的双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，其特征在 于：所述催化剂填料为负载Al2O3的固体催化剂填料，其填充比为30%～50%。
说明书
一种双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法
技术领域
本发明涉及一种工业废水的处理方法，特别是涉及一种双段臭氧-曝气生物滤池组合处理 工业废水的方法。
背景技术
工业废水是我国水体中有毒有机物的主要来源，我国目前每年排放的工业废水的总量超 过2.1×1010吨，其中多数是经过集中式的综合污水处理厂处理后排放。据报道目前我国集中 式工业废水处理厂达标排放率高于95%，但是目前各污水厂执行的标准较旧(GB8978-1996)， COD浓度低于100mg/L即可满足一级排放标准，且标准中只列出了COD和氮磷等少数几个 指标。在很多发达国家，如美国、德国、澳大利亚，甚至我国周边的日本和韩国，为了保护 自然水体，保障饮用水安全和水生态安全性，污水排放标准中逐渐加入了某些特征有毒有机 物，甚至水生态毒性指标。在我国，2006年5月江苏省将其辖区内化工企业具有集中式污水 处理厂的一级排放COD标准提高为80mg/L(《江苏省化学工业主要水污染物排放标准》 (DB32/9392006))。2008年7月辽宁省颁布了辽宁省综合污水排放标准(DB21/1627-2008)， 规定辽宁省内所有直接排入受纳水体的最高COD允许浓度为50mg/L。结合未来的发展趋势 来看，我国大部分工业污水处理厂都面临着很大的提标改造压力，迫切需要发展适合含低浓 度难降解有机物工业二级出水深度处理的技术。
臭氧是一种氧化能力极强的氧化剂，在水中有较高的氧化还原电位，仅比氟原子和羟基 自由基低，高于常见的氧化剂如高锰酸钾和氯气等。在水中，臭氧可以通过直接和间接两种 方式与物质反应。直接氧化方式下，臭氧的氧化作用能使不饱和的分子键破裂，使臭氧分子 结合在有机分子双键上，生成臭氧化物。在碱性条件或有其他物质催化的情况下，臭氧在水 体中分解后产生氧化性更强的羟基自由基等中间产物，然后通过夺氢反应、电子转移或自由 基加成等方式能将水中的有机物彻底矿化为二氧化碳和水。
曝气生物滤池是一种常见的生物膜法处理工艺，具有占地面积小、出水水质好、污泥产 量少，并且具有模块化结构、自动化程度高、操作性强等特点。曝气生物滤池同时具有污水 处理接触氧化法和给水快滤池的特点，在同一个反应器内同时实现生物降解、吸附过滤、固 液分离等功能。在滤池中填装的粒状填料(如陶粒、火山岩、石英砂、活性炭等)为载体，使 生物膜附着在填料上，在滤池的底部曝入空气或氧气，当污水流过载体时，利用滤料表面高 浓度活性微生物群体的氧化分解作用，充分发挥微生物的新陈代谢、絮凝作用，同时利用填 料表面生物膜和填料自身的吸附、截留以及反应器内部食物链的捕食作用，实现污水中有机 物的高效去除。曝气生物滤池通常只能去除掉废水中可生物降解的有机物，单独应用该工艺 对含溶解性难生物降解的有机物废水的处理效果往往不佳。
由于工业废水经生物处理工艺处理后出水中BOD浓度较低，废水的生化性较差，再采用 单一的生物处理技术如曝气生物滤池难以进一步有效提高出水水质，而单一采用物化技术如 臭氧氧化处理后虽然可以达标排放，但处理成本较高。因此，迫切需要发展经济高效且实用 的工业废水深度处理方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对含低浓度难降解有机物的工业二级出水很难通过单一的 生物处理技术进一步提高出水水质，无法满足日益严格的排水标准的现状，提供一种结构经 济、高效和科学合理的双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法。
一种双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，所述方法采用双段臭氧-曝气生物 滤池组合装置进行，所述装置包括依次相连的臭氧预氧化单元、曝气生物滤池单元和臭氧催 化氧化单元;所述方法包括如下步骤：工业废水首先进入臭氧预氧化单元，根据所述工业废 水的水质条件确定臭氧的投加量，将臭氧预氧化单元处理后的废水进入曝气生物滤池单元进 行生物降解和过滤截留，曝气生物滤池出水进入臭氧催化氧化单元降解，所述臭氧催化氧化 单元中填充催化剂填料。
本发明所述的双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，其中，废水COD在 50～100mg/L时，臭氧投加量在5～15mg/L之间，接触时间为10～20min。
本发明所述的双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，其中，所述臭氧预氧化 单元和曝气生物滤池单元为分体式或一体式。
本发明所述的双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，其中，所述臭氧预氧化 单元和曝气生物滤池单元为一体式，其中臭氧预氧化单元和曝气生物滤池单元的体积比为 1:2～6。
本发明所述的双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，其中，所述曝气生物滤 池单元气水比为2～4:1，水力停留时间为3h。
本发明所述的双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法，其中，所述催化剂填料 为负载Al2O3的固体催化剂填料，其填充比为30%～50%。
有益效果：本发明双段臭氧-曝气生物滤池组合处理工业废水的方法根据生化性低的难降 解工业废水的水质特点，结合物化和生化单元各自的优点，有机的将臭氧氧化、曝气生物滤 池和臭氧催化氧化技术结合在一起：前端的臭氧预氧化起到改变废水水质，提高生化性的作 用，臭氧投加量不大，且接触时间较短，利于减少反应构筑物的体积和占地面积;中间的曝 气生物滤池由此将废水中可生物降解的有机物进一步降解，同时还起到截留过滤的作用;后 端的臭氧催化氧化高级氧化技术能根据出水水质的要求进一步高效去除废水中难降解的有机 物，对出水水质具有保障作用。本发明特色明显，针对性强，工艺过程有机耦合，具有广泛 的推广和应用价值，可用于工业废水深度处理领域。采用一体式在一个组合反应器中同时实 现了臭氧氧化和曝气生物滤池生化两个作用，减少了泵与管道，占地面积小，且非均相臭氧 催化氧化系统充分利用臭氧氧化了水中的有机物，降低了其在水中的残留浓度，对曝气生物 滤池的微生物起了保护作用。经过研究试验证明，采用本发明所述的气水比、停留时间和催 化剂填充比，处理后出水水质最好，采用别的参数无法达到本发明的效果。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)前端臭氧预氧化单元以提高废水的可生化性为主，臭氧投加量不大，可节约运行的成 本;接触时间短，利于减少反应构筑物的体积和占地面积，节省建设成本。
2)臭氧预氧化单元的臭氧投量较低，利于提高其利用率，降低废水中残留的臭氧量，从 而降低其对后续生物处理单元的不利影响。
3)若采用一体式臭氧预氧化和曝气生物滤池结合的方式，在一个组合反应器中同时实现 了臭氧氧化和曝气生物滤池生化两个作用，减少了泵与相应的管道，占地面积小，且非均相 臭氧氧化系统和较低的臭氧投量能充分利用臭氧氧化水中的有机物，降低其在废水中的残留 浓度，对曝气生物滤池的微生物起了保护作用。
4)曝气生物滤池的运行费用较低，而在本组合工艺中是有机物去除比例较大的单元，利 于降低整体组合工艺的运行成本。
5)臭氧催化氧化单元是废水水质保障单元，可根据出水水质要求灵活调整臭氧投加量， 使得整体工艺更加安全，技术性能得以保障。
6)组合工艺整体上耦合较为合理，出水水质有保障，且能最大程度的降低运行的费用。
本发明的技术原理如下：
双段臭氧-曝气生物滤池组合工艺是将臭氧化学氧化、物理化学吸附、生物氧化降解、 臭氧催化氧化四种技术合为一体的工艺。利用臭氧预氧化作用，初步氧化分解水中的有机物 及其他还原性物质，以降低滤池的有机负荷，并使水中难以生物降解的有机物断链、开环， 使它能够被生物降解，增加水中可生物利用的有机营养基质的含量。另外，臭氧曝气过程还 能起到充氧作用，使滤池有充足的溶解氧用于生物氧化作用。滤料能够吸附水中的溶解性有 机物，同时也能富集水中的微生物。滤料表面吸附的大量有机物也为微生物提供了良好的生 存环境。有丰富的溶解氧的环境下微生物以有机物为养料生存和繁殖，同时也使滤料表面得 以再生，从而具有继续吸附有机物的能力，即大大延长了滤料的再生周期，也提高了微生物 对废水中溶解性有机物的降解能力。后置的催化臭氧化工段属于高级氧化技术，可降解废水 中那些难以被臭氧单独氧化的有机物，对有机污染物氧化更加彻底，去除率更高。主要的是， 后端的臭氧催化氧化单元氧化效率更高，其运行参数可根据出水水质要求灵活调节，从而节 约运行的成本。