申请日2014.07.25
公开(公告)日2014.12.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种高浓度难降解有机废水的处理装置，主要包括：厌氧生物膜反应器、好氧生物膜反应器、人工湿地系统、涡轮筛滤池和沉砂池组成。本发明还公开了利用上述装置去除污水中高浓度有机物污染物质的方法。本发明使用纳米曝气技术，联合光激发、光催化两种方法高效率产生羟基自由基，利用其强氧化性持久有效的对生物处理出水进行深度处理，将可生化性差、相对分子质量高的污染物质完全氧化降解，同时灭杀污水中的细菌，病原菌，起到灭菌消毒的作用。
权利要求书
1.一种高浓度难降解有机废水的处理装置，其主要包括：
一厌氧生物膜反应器，其底部开设有排泥孔，厌氧生物膜反应器内部 位于排泥孔上方设有搅拌器;厌氧生物膜反应器内填充有组合填料，该组 合填料是由生物膜生长在填料的表面组成;厌氧生物膜反应器的出水口连 接好氧生物膜反应器的进水口;
好氧生物膜反应器的底部开设有排泥孔，好氧生物膜反应器内部位于 排泥孔上方设有纳米曝气盘，纳米曝气盘上方设有搅拌机，好氧生物反应 器内的填料上生长有好氧生物膜;好氧生物膜反应器出水口连接至人工湿 地系统的布水管;
厌氧生物膜反应器和好氧生物膜反应器均安装有温度控制仪，该温度 控制仪连接并控制安置在内部的感温控头和加热带;
人工湿地系统自上而下依次为表面砂土层、砂石层和导水层，逐层间 隔有厚度30mm的无纺布;布水管埋设在表面砂土层中，表面砂土层上联 合培育有草本植物与木本植物，人工湿地系统底部设有坡度，以保证人工 湿地系统处理后的污水导入涡轮筛滤池内的缩口进水管;
涡轮筛滤池由多孔板分为上、下两个部分，多孔板上方铺设一层复合 填料，该复合填料为直径0.5-1.0mm的天然沸石分子筛以及分子筛，填料 体积比为5:1，复合填料的底部设置有纳米曝气头;复合填料上方设置一 涡轮，涡轮筛滤池的缩口进水管设在涡轮的一侧上部;涡轮另一侧的上部 设置有压力射流管，压力射流管上方有一曝气管，曝气管设有多个细孔曝 气孔;曝气管上方设置有回流槽，并安装有超声波发生仪;多孔板的下方 为储水箱，储水箱的内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱的底 部安装有紫外灭菌灯，在紫外灭菌灯的空隙间设置纳米曝气头，储水箱内 剩余空间填充有半导体负载填料;涡轮筛滤池内多孔板上方的纳米曝气头 和储水箱内的纳米曝气头分别各连接一纳米曝气机，且多孔板上方的纳米 曝气头进气为O2，储水箱内的纳米曝气头进气为O3;
涡轮筛滤池内储水箱的出水通过第三阀门与沉砂池相连，储水箱通过 第四阀门连接一缩口反洗管，该缩口反洗管设在复合填料表面;
沉砂池的出水口通过反洗泵与缩口反洗管连接，在反洗泵与缩口反洗 管之间设有第二阀门。
2.根据权利要求1所述的处理装置，其中，厌氧生物膜反应器内的 组合填料及好氧生物膜反应器内的填料为上下竖直布设。
3.根据权利要求1所述的处理装置，其中，人工湿地系统的表面砂 土层为粒径0.2m的砂土混合物，砂子、赤泥分子筛与弗罗里硅藻土混合 比例为1:1：3;砂石层为粒径3mm-8mm的碎石，并在碎石缝隙拌混砂子， 提高填料比表面积;导水层为粒径分别为9mm-16mm的砾石、零价纳米 铁和粒径分别为16mm-25mm的沸石混合填料;人工湿地系统底部的坡度 i=0.1-0.5。
4.根据权利要求1所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的多孔板是由 两层多孔板中间夹一层不锈钢纱网组成。
5.根据权利要求1所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的复合填料 是由粒径0.5-1.0mm的天然沸石分子筛以及锰砂混合而成，体积比为5:1。
6.根据权利要求1所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的半导体负 载填料为纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料上。
7.利用权利要求1所述处理装置去除污水中高浓度有机物污染物质 的方法：
污水在重力作用下自流至厌氧生物膜反应器中，高温下对大分子有机 成分进行消融处理，厌氧生物膜上微生物不断分解污水中的难降解有机 物，对污水进行预处理，同时厌氧生物膜反应器内搅拌机的转动提高其处 理效果，经过厌氧生物膜反应器处理的污水自流至好氧生物膜反应器中， 在曝气条件下，生物膜上微生物不断分解经过高温厌氧处理后污水中的小 分子污染物质，降低了人工湿地系统进水负荷强度，经过好氧生物膜反应 器处理的污水自流至人工湿地系统中;
人工湿地系统在填料-微生物-植物的作用下对污水进行处理，由表面 砂土层、砂石层和导水层提高污水的处理速度及污水的处理效果，使污水 在人工湿地系统内经历了好氧-缺氧-厌氧的反应环境，将经过厌氧生物膜 反应器和好氧生物膜反应器处理的出水进行再度污染物质的削减，人工湿 地系统处理后的污水输入涡轮筛滤池的缩口进水管;
在液压泵及涡轮筛滤池的缩口进水口的协同作用下，污水喷向涡轮筛 滤池内的涡轮，带动涡轮转动，扰动复合填料表层，使涡轮筛滤池内污水 呈现涡流状态，保证污水自复合填料缝隙通过流入储水池;
涡轮筛滤池内复合填料的纳米曝气进气为O2，用于清洁填料，储水箱 的纳米曝气进气为O3，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，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，有效提高·OH产生率;
涡轮筛滤池储水箱的出水导入沉砂池内，使污水内残余悬浮物及填料 沉淀，上清液直接用于中水回用，部分上清液用于涡轮筛滤池的反冲洗;
涡轮筛滤池的出水回流至人工湿地系统进水，调节水质并刺激植物生 长过程分泌次生物质。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，污水经过生活污水和出水混 合初步调节水质后进入厌氧生物膜反应器中。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，厌氧生物膜反应器内温度控 制在50-90℃;好氧生物膜反应器内温度控制在30-35℃。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在 300J/m2以上。
说明书
一种高浓度难降解有机废水的处理装置和处理方法
技术领域
本发明涉及一种高浓度难降解有机废水的深度处理装置。
本发明还涉及利用上述装置去除污水中高浓度有机物等污染物质的 方法。
背景技术
水是人类生活和社会生产所必需的、不可替代的自然资源，水资源状 况直接影响着经济社会发展和人民生活水平的提高，睡者工业技术的飞速 发展，生产规模不断扩大，高浓度有机废水的污染源日益增多，这一问题 越来越引起社会各界的高度重视。由于高浓度有机废水的性质和来源不 同，具有污染物含量高、毒性大、排放点分散、处理工艺复杂、投资和运 行成本高、管理难的特点，采用一般废水治理方法难以满足净化处理的经 济和技术要求，因此，高浓度有机废水的治理已成为现阶段国内外环境保 护领域亟待解决的一个难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高浓度难降解有机废水的深度处理装置。
本发明的又一目的在于提供一种利用上述装置去除污水中高浓度有 机物污染物质的方法。
为实现上述目的，本发明提供的高浓度难降解有机废水的处理装置， 其主要包括：
一厌氧生物膜反应器，其底部开设有排泥孔，厌氧生物膜反应器内部 位于排泥孔上方设有搅拌器;厌氧生物膜反应器内填充有组合填料，该组 合填料是由生物膜生长在填料的表面组成;厌氧生物膜反应器的出水口连 接好氧生物膜反应器的进水口;
好氧生物膜反应器的底部开设有排泥孔，好氧生物膜反应器内部位于 排泥孔上方设有纳米曝气盘，纳米曝气盘上方设有搅拌机，好氧生物反应 器内的填料上生长有好氧生物膜;好氧生物膜反应器出水口连接至人工湿 地系统的布水管;
厌氧生物膜反应器和好氧生物膜反应器均安装有温度控制仪，该温度 控制仪连接并控制安置在内部的感温控头和加热带;
人工湿地系统自上而下依次为表面砂土层、砂石层和导水层，逐层间 隔有厚度30mm的无纺布;布水管埋设在表面砂土层中，表面砂土层上联 合培育有草本植物与木本植物，人工湿地系统底部设有坡度，以保证人工 湿地系统处理后的污水导入涡轮筛滤池内的缩口进水管;
涡轮筛滤池由多孔板分为上、下两个部分，多孔板上方铺设一层复合 填料，该复合填料为直径0.5-1.0mm的天然沸石分子筛以及分子筛，填料 体积比为5:1，复合填料的底部设置有纳米曝气头;复合填料上方设置一 涡轮，涡轮筛滤池的缩口进水管设在涡轮的一侧上部;涡轮另一侧的上部 设置有压力射流管，压力射流管上方有一曝气管，曝气管设有多个细孔曝 气孔;曝气管上方设置有回流槽，并安装有超声波发生仪;多孔板的下方 为储水箱，储水箱的内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱的底 部安装有紫外灭菌灯，在紫外灭菌灯的空隙间设置纳米曝气头，储水箱内 剩余空间填充有半导体负载填料;涡轮筛滤池内多孔板上方的纳米曝气头 和储水箱内的纳米曝气头分别各连接一纳米曝气机，且多孔板上方的纳米 曝气头进气为O2，储水箱内的纳米曝气头进气为O3;
涡轮筛滤池内储水箱的出水通过第三阀门与沉砂池相连，储水箱通过 第四阀门连接一缩口反洗管，该缩口反洗管设在复合填料表面;
沉砂池的出水口通过反洗泵与缩口反洗管连接，在反洗泵与缩口反洗 管之间设有第二阀门。
所述的处理装置，其中，厌氧生物膜反应器内的组合填料及好氧生物 膜反应器内的填料为上下竖直布设。
所述的处理装置，其中，人工湿地系统的表面砂土层为粒径0.2m的 砂土混合物，砂子、赤泥分子筛与弗罗里硅藻土混合比例为1:1：3;砂石 层为粒径3mm-8mm的碎石，并在碎石缝隙拌混砂子，提高填料比表面积; 导水层为粒径分别为9mm-16mm的砾石、零价纳米铁和粒径分别为 16mm-25mm的沸石混合填料;人工湿地系统底部的坡度i=0.1-0.5。
所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的多孔板是由两层多孔板中间夹 一层不锈钢纱网组成。
所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的复合填料是由粒径0.5-1.0mm 的天然沸石分子筛以及锰砂混合而成，配比为5:1。
所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的半导体负载填料为纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料上。
本发明提供的利用上述处理装置去除污水中高浓度有机物污染物质 的方法：
污水在重力作用下自流至厌氧生物膜反应器中，高温下对大分子有机 成分进行消融处理，厌氧生物膜上微生物不断分解污水中的难降解有机 物，对污水进行预处理，同时厌氧生物膜反应器内搅拌机的转动提高其处 理效果，经过厌氧生物膜反应器处理的污水自流至好氧生物膜反应器中， 在曝气条件下，生物膜上微生物不断分解经过高温厌氧处理后污水中的小 分子污染物质，降低了人工湿地系统进水负荷强度，经过好氧生物膜反应 器处理的污水自流至人工湿地系统中;
人工湿地系统在填料-微生物-植物的作用下对污水进行处理，由表面 砂土层、砂石层和导水层提高污水的处理速度及污水的处理效果，使污水 在人工湿地系统内经历了好氧-缺氧-厌氧的反应环境，将经过厌氧生物膜 反应器和好氧生物膜反应器处理的出水进行再度污染物质的削减，人工湿 地系统处理后的污水输入涡轮筛滤池的缩口进水管;
在液压泵及涡轮筛滤池的缩口进水口的协同作用下，污水喷向涡轮筛 滤池内的涡轮，带动涡轮转动，扰动复合填料表层，使涡轮筛滤池内污水 呈现涡流状态，保证污水自复合填料缝隙通过流入储水池;
涡轮筛滤池内复合填料的纳米曝气进气为O2，用于清洁填料，储水箱 的纳米曝气进气为O3，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，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，有效提高·OH产生率;
涡轮筛滤池储水箱的出水导入沉砂池内，使污水内残余悬浮物及填料 沉淀，上清液直接用于中水回用，部分上清液用于涡轮筛滤池的反冲洗。 涡轮筛滤池的出水回流至人工湿地系统进水，调节水质并刺激植物生长过 程分泌次生物质。
所述的方法，其中，污水经过生活污水和出水混合初步调节水质后进 入厌氧生物膜反应器中。
所述的方法，其中，厌氧生物膜反应器内温度控制在50-90℃;好氧 生物膜反应器内温度控制在30-35℃。
所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上。
本发明采用高温厌氧生物膜反应器、好氧生物膜反应器、人工湿地系 统逐级生物降解污水内污染物质，而后使用涡轮筛滤池、沉砂池对处理过 污水进行三级处理，提高出水水质，对高浓度难降解有机废水进行深度处 理，处理污水水量大、处理过程快速有效、环境影响小，大大降低了难降 解有机废水对市政管网的负荷。本发明的筛滤方法为三级处理二级出水， 提高出水透明度及可见度;并使用纳米曝气技术，联合光激发、光催化两 种方法高效率产生羟基自由基，利用其强氧化性持久有效的对生物处理出 水进行深度处理，池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，可将生化性差、相对分子质量高的污染物质完全氧化 降解，同时灭杀污水中的细菌，病原菌，起到灭菌消毒的作用。