申请日2014.07.25
公开(公告)日2014.11.19
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种灭菌消毒污水处理一体化装置，主要由PACT池、纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置和三级反冲筛滤装置组成。本发明还公开了利用上述装置进行灭菌消毒污水处理的方法。本发明针对各种水质均有较好效果，出水清澈，水质符合国家一级标准，特别对于有机物含量高、浊度高、病原菌含量高的餐厨垃圾废水或石化废水，其处理效果尤为显著，通过该装置处理的污水中芳环类物质降低95%以上，污水浊度降低99%，出水水质透明度高。
权利要求书
1.一种灭菌消毒污水处理一体化装置，主要由PACT池、纳米曝气 凝聚-微涡流絮凝装置和三级反冲筛滤装置组成;其中：
PACT池的底部设有排泥孔，排泥孔上方设有纳米曝气盘，纳米曝气 盘上方设置有搅拌机，搅拌机上方充填充有粉末活性炭-活性污泥混合物; PACT池填充粉末活性炭-活性污泥混合物部分通过管道与浓缩池连接，该 浓缩池经WAR反应器连接热交换器，热交换器与PACT池填充粉末活性 炭-活性污泥混合物部分相连接;PACT池的上清液通过导入纳米曝气凝聚 -微涡流絮凝装置内;
纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置底部设有螺旋输泥器和出泥口，纳米曝 气凝聚-微涡流絮凝装置连接PACT池出水口的一侧为主反应区，用于完 成纳米气浮-凝聚过程，相邻主反应区为絮体拦截区，相邻絮体拦截区的为 絮体二次拦截区;主反应区内设有微涡流混凝器，主反应区内部上方有通 入O2的纳米曝气头，主反应区顶端设有用以添加混凝剂的加药装置;絮 体拦截区内铺设有用于絮体拦截沉淀的斜管;絮体二次拦截区内部填充有 聚丙烯的立体网状结构填料，立体网状结构填料下方铺设一纳米曝气头， 絮体二次拦截区底部设置有出水口，出水通过液压泵连接旋三级反冲筛滤 装置的进水口;
三级反冲筛滤装置集水池的进水口处设有一进水堰，出水口处设有回 流槽，三级反冲筛滤装置内部由多孔网格分为上部的集水池和下部的分流 仓两个部分，分流仓为紧密排列的圆筒状;多孔网格上方中央安放一纳米 曝气头，埋设在填充的筛滤填料中，筛滤填料上方靠近进水堰处设有一阻 流板，靠近回流槽的一侧设有一通入O2的曝气管，曝气管设有多个细孔 曝气孔，曝气孔垂直向上，筛滤填料安装有超声波发生仪;分流仓的下方 为储水箱，储水箱外壁涂刷避光黑色涂料，其内壁均匀负载一层非金属掺 杂的光催化剂，其底部安装有紫外灭菌灯，且灭菌灯之间设置有通入O3的曝气纳米曝气头，储水箱内剩余的空间填充有半导体负载填料;三级反 冲筛滤装置的出水直接导入出水池。
2.根据权利要求1所述的灭菌消毒污水处理一体化装置，其中，纳 米曝气凝聚-微涡流絮凝池内使用的混凝剂为聚合氯化铝+阳离子聚丙烯 酰胺。
3.根据权利要求1所述的灭菌消毒污水处理一体化装置，其中，三 级反冲筛滤装置中的筛滤填料为石英砂、改性锰砂与天然沸石分子筛的混 合物，体积混合比例为8:1:1。
4.根据权利要求1所述的灭菌消毒污水处理一体化装置，其中，PACT 池、纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置及三级反冲筛滤装置的纳米曝气头分别 各连接一纳米曝气机。
5.根据权利要求1所述的灭菌消毒污水处理一体化装置，其中，PACT 池、纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置、三级反冲筛滤装置重申滤填料中的纳 米曝气头进气为O2，用于混凝搅拌和清洁填料;三级反冲筛滤装置的储水 池中的纳米曝气头进气为O3，通过纳米曝气强化羟基自由基的产生过程。
6.利用权利要求1所述灭菌消毒污水处理一体化装置进行灭菌消毒 污水处理的方法：
灭菌消毒污水进入PACT池，利用PACT池内的粉末活性碳的吸附作 用以及生化污泥的生物降解作用，将污水中有机污染物转化成CO2和H2O， 氨氮转化成硝酸盐氮，净化污水;
PACT池上清液通过液压泵导入纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置内的 主反应区内进行纳米气浮-凝聚处理后，于微涡流混凝器再次凝聚-絮凝， 而后自流至絮体拦截区，絮体在斜管的拦截作用下沉至反应器底部，定时 在螺旋输送器的带动下自出泥口定期排出，澄清液溢流至絮体二次拦截 区，在立体网状结构填料的作用下进行二次拦截，过滤后的清液自出水口 排出进入三级反冲筛滤装置;
在三级反冲筛滤装置中，储水箱内纳米曝气头不连续工作，空气自多 孔网格向上鼓起，分割成小气泡，间歇冲散筛滤填料上的致密污物层，污 染物质层破碎成片状浮起，在曝气管的浮力以及进水冲击挡流板向右推力 的协同作用下，溢流至回流槽，使筛滤填料截留的污染物集中排除装置外， 与进水混合重新处理，以延长三级反冲筛滤装置使用寿命及反洗周期;
储水箱内的纳米曝气头采用O3曝气，由于纳米气泡具有庞大的数量、 比表面积、上升速度缓慢的特性，同时气泡在水中停留时间长，增加了气 液接触面积、接触时间，利于臭氧溶于水中，克服了臭氧难溶于水的缺点; 微气泡内部具有较大的压力且纳米气泡破裂时界面消失，周围环境剧烈改 变产生的化学能促使产生更多的羟基自由基·OH，增强O3氧化分解有机物 的能力;且纳米级别O3气泡与紫外灭菌灯、半导体负载填料共存于储水 箱，提高高级氧化效果，可有效提高·OH产生率，经三级反冲筛滤装置处 理的污水进入出水池;
同时三级反冲筛滤装置的部分出水回流至PACT池，调节水质并刺激 微生物生理活动，筛选形成颗粒活性基团，基团具有分子筛的离子交换等 功能。
PACT池内产生的剩余污泥经过浓缩池浓缩沉淀，泵入WAR反应器 中，在WAR反应器2内进行湿式氧化再生，通过热交换器对WAR反应 器的进、出料换热，将活性碳附着的污泥氧化成无机物，而活性碳不被破 坏，恢复了活性的活性碳再返回PACT池中重新使用，WAR反应器2处 理后的残渣直接排放。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，WAR反应器内温度为226～ 246℃，压力为6～10Mpa，停留时间为1～2h。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，WAR反应器的炭泥浓度>9%， 悬浮固体量不得低于9%，以提供WAR反应器稳定的污泥量。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，PACT池、WAR反应器、热 交换器外壁使用保温层保温，减少热量损失。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，WAR反应器、热交换器运 行一段时间后，采用稀硝酸清洗内壁的结垢。
说明书
一种灭菌消毒污水处理一体化装置及处理方法
技术领域
本发明涉及一种去除污水中污染物质(如：有机物、悬浮颗粒、胶体、 微生物、病原菌等)的装置，具体地涉及一种灭菌消毒污水处理一体化装 置。
本发明还涉及利用上述装置进行灭菌消毒污水处理的方法。
背景技术
PACT(Powdered Activated Carbon Treatment，粉末活性炭处理)工艺为 粉末活性炭-活性污泥法，在传统活性污泥法处理基础之上向生化池内投加 粉末活性碳，活性污泥以粉末活性碳为载体，在美国又称为AS-PAC工艺 (Activated Sludge-Powdered Activated Carbon，活性污泥-粉末活性炭)。该 法一经产生就因其在经济和处理效率方面的优势广泛地应用于工业废水 如：炼油、石油化工、印染废水、焦化废水、有机化工废水的处理，而用 于城市污水处理可明显改善硝化效果，因此各国对PACT工艺表现了极大 的兴趣并进行了广泛深入的研究。WAR(Wet Air Regeneration，湿式空气 再生)，它是在适当的温度及压力条件下，在液相中(一般是水)发生的氧 化过程，可将过剩的生物污泥摧毁并氧化活性炭中吸附的污染物质，以再 生此废弃活性炭并回收再使用。使用该工艺对各种类型污水均有较好处理 效果，但其出水浊度较大，悬浮类污染物质以及胶质性物质较多，故需设 计较为优良的工艺流程对其出水进行深度优化处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种灭菌消毒污水处理一体化装置。
本发明的又一目的在于提供一种利用上述装置进行灭菌消毒污水处 理的方法。
为实现上述目的，本发明提供的灭菌消毒污水处理一体化装置，主要 由PACT池、纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置和三级反冲筛滤装置组成; 其中：
PACT池的底部设有排泥孔，排泥孔上方设有纳米曝气盘，纳米曝气 盘上方设置有搅拌机，搅拌机上方充填充有粉末活性炭-活性污泥混合物; PACT池填充粉末活性炭-活性污泥混合物部分通过管道与浓缩池连接，该 浓缩池经WAR反应器连接热交换器，热交换器与PACT池填充粉末活性 炭-活性污泥混合物部分相连接;PACT池的上清液通过导入纳米曝气凝聚 -微涡流絮凝装置内;
纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置底部设有螺旋输泥器和出泥口，纳米曝 气凝聚-微涡流絮凝装置连接PACT池出水口的一侧为主反应区，用于完 成纳米气浮-凝聚过程，相邻主反应区为絮体拦截区，相邻絮体拦截区的为 絮体二次拦截区;主反应区内设有微涡流混凝器，主反应区内部上方有通 入O2的纳米曝气头，主反应区顶端设有用以添加混凝剂的加药装置;絮 体拦截区内铺设有用于絮体拦截沉淀的斜管;絮体二次拦截区内部填充有 聚丙烯的立体网状结构填料，立体网状结构填料下方铺设一纳米曝气头， 絮体二次拦截区底部设置有出水口，出水通过液压泵连接旋三级反冲筛滤 装置的进水口;
三级反冲筛滤装置集水池的进水口处设有一进水堰，出水口处设有回 流槽，三级反冲筛滤装置内部由多孔网格分为上部的集水池和下部的分流 仓两个部分，分流仓为紧密排列的圆筒状;多孔网格上方中央安放一纳米 曝气头，埋设在填充的筛滤填料中，筛滤填料上方靠近进水堰处设有一阻 流板，靠近回流槽的一侧设有一通入O2的曝气管，曝气管设有多个细孔 曝气孔，曝气孔垂直向上，筛滤填料安装有超声波发生仪;分流仓的下方 为储水箱，储水箱外壁涂刷避光黑色涂料，其内壁均匀负载一层非金属掺 杂的光催化剂，其底部安装有紫外灭菌灯，且灭菌灯之间设置有通入O3的曝气纳米曝气头，储水箱内剩余的空间填充有半导体负载填料;三级反 冲筛滤装置的出水直接导入出水池。
所述的灭菌消毒污水处理一体化装置，其中，纳米曝气凝聚-微涡流絮 凝池内使用的混凝剂为聚合氯化铝+阳离子聚丙烯酰胺。
所述的灭菌消毒污水处理一体化装置，其中，三级反冲筛滤装置中的 筛滤填料为石英砂、改性锰砂与天然沸石分子筛的混合物，混合比例为 8:1:1。
所述的灭菌消毒污水处理一体化装置，其中，PACT池、纳米曝气凝 聚-微涡流絮凝装置及三级反冲筛滤装置的纳米曝气头分别各连接一纳米 曝气机。
所述的灭菌消毒污水处理一体化装置，其中，PACT池、纳米曝气凝 聚-微涡流絮凝装置、三级反冲筛滤装置重申滤填料中的纳米曝气头进气为 O2，用于混凝搅拌和清洁填料;三级反冲筛滤装置的储水池中的纳米曝气 头进气为O3，通过纳米曝气强化羟基自由基的产生过程。
本发明提供的利用上述装置进行灭菌消毒污水处理的方法：
灭菌消毒污水进入PACT池，利用PACT池内的粉末活性碳的吸附作 用以及生化污泥的生物降解作用，将污水中有机污染物转化成CO2和H2O， 氨氮转化成硝酸盐氮，净化污水;
PACT池上清液通过液压泵导入纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置内的 主反应区内进行纳米气浮-凝聚处理后，于微涡流混凝器再次凝聚-絮凝， 而后自流至絮体拦截区，絮体在斜管的拦截作用下沉至反应器底部，定时 在螺旋输送器的带动下自出泥口定期排出，澄清液溢流至絮体二次拦截 区，在立体网状结构填料的作用下进行二次拦截，过滤后的清液自出水口 排出进入三级反冲筛滤装置;
在三级反冲筛滤装置中，储水箱内纳米曝气头不连续工作，空气自多 孔网格向上鼓起，分割成小气泡，间歇冲散筛滤填料上的致密污物层，污 染物质层破碎成片状浮起，在曝气管的浮力以及进水冲击挡流板向右推力 的协同作用下，溢流至回流槽，使筛滤填料截留的污染物集中排除装置外， 与进水混合重新处理，以延长三级反冲筛滤装置使用寿命及反洗周期;
储水箱内的纳米曝气头采用O3曝气，由于纳米气泡具有庞大的数量、 比表面积、上升速度缓慢的特性，同时气泡在水中停留时间长，增加了气 液接触面积、接触时间，利于臭氧溶于水中，克服了臭氧难溶于水的缺点; 微气泡内部具有较大的压力且纳米气泡破裂时界面消失，周围环境剧烈改 变产生的化学能促使产生更多的羟基自由基·OH，增强O3氧化分解有机物 的能力;且纳米级别O3气泡与紫外灭菌灯、半导体负载填料共存于储水 箱，提高高级氧化效果，可有效提高·OH产生率，经三级反冲筛滤装置处 理的污水进入出水池;
PACT池内产生的剩余污泥经过浓缩池浓缩沉淀，泵入WAR反应器 中，在WAR反应器2内进行湿式氧化再生，通过热交换器对WAR反应 器的进、出料换热，将活性碳附着的污泥氧化成无机物，而活性碳不被破 坏，恢复了活性的活性碳再返回PACT池中重新使用，WAR反应器2处 理后的残渣直接排放。
所述的方法，其中，WAR反应器内温度为226～246℃，压力为6～ 10Mpa，停留时间为1～2h。
所述的方法，其中，WAR反应器的炭泥浓度>9%，悬浮固体量不得 低于9%，以提供WAR反应器稳定的污泥量。
所述的方法，其中，PACT池、WAR反应器、热交换器外壁使用保 温层保温，减少热量损失。
所述的方法，其中，WAR反应器、热交换器运行一段时间后，采用 稀硝酸清洗内壁的结垢。
本发明采用纳米曝气技术改进PACT池处理生化性能差的污水，利用 粉末活性碳的吸附作用以及生化污泥的生物降解作用，缓冲污水中有毒有 机物的毒性，从而减轻其对生物系统的不利影响，将有毒物质集中固定在 填料表面，处理过程中物理吸附和生物代谢过程协同作用，将污水中有机 污染物转化成CO2和H2O，氨氮转化成硝酸盐氮，净化污水，有机物及有 毒物质处理率高达99%。
PACT池出水采用纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置，将悬浮性、胶质性 的细微颗粒凝聚为絮体沉淀下来。又采用三级反冲筛滤装置联合作用，将 混凝出水中残留的胶体及悬浮物深度过滤，并去除其中的重金属，降低污 水浊度以提高其色度;三级反冲筛滤装置中纳米二氧化钛晶体作为光触媒 在紫外灯照射下激发极具氧化力的自由负离子，同时在纳米曝气过程中以 及超声波发生过程激发的能量亦可发生并加强自由负离子的产生，达成光 催化效果;而自由负离子以及其摆脱共价键的束缚后留下空位，与纳米气 泡表面带有的电荷同时产生微电解效果，可氧化分解污水中的溶解性污染 物、致毒有机物等，且具有脱色、除臭、杀菌、消毒等功效。本发明针对 各种水质均有较好效果，出水清澈，水质符合国家一级标准。