申请日2011.01.21
公开(公告)日2011.08.31
IPC分类号C02F1/46; C02F1/70; C02F1/52; C02F1/28; C02F1/72
摘要
本发明公开了一种含盐难降解有机废水的U型流处理方法，其采用一容置体，在容置体上部一端进水，另一端出水，并在容置体内竖直设置中间挡板使水流在容置体内呈U型流动，在容置体内设置由废弃铁屑和颗粒活性碳混合均匀得到的填料，在容置体底部向上曝气使填料与废水接触时产生抖动，同时使废水在填料内同时产生原电池反应、氧化还原反应、电化学富集、物理吸附、铁离子的混凝和沉淀等反应过程共同作用，对废水进行处理，去除污染物。本发明的方法，处理效果高效稳定，该方法中采用的容置体处理装置，其结构设计合理，安装方便，运行高效稳定，可解决高浓度难降解有机废水处理成本高、效果不理想等弊端。
权利要求书
1.一种含盐难降解有机废水的U型流处理方法，其特征在于，采用一容置体，在容置体上部一端进水，另一端出水，并在容置体内竖直设置中间挡板使水流在容置体内呈U型流动，在容置体内设置由废弃铁屑和颗粒活性碳混合均匀得到的填料，在容置体底部向上曝气使填料与废水接触时产生抖动，同时使废水在填料内同时产生原电池反应、氧化还原反应、电化学富集、物理吸附、铁离子的混凝和沉淀等反应过程共同作用，对废水进行处理，去除污染物。
2.如权利要求1所述的含盐难降解有机废水的U型流处理方法，其特征在于，所述容置体上部一端设置有进水布水系统，上部另一端低于进水布水系统位置设置有出水管;所述进水布水系统和所述出水管之间竖向设置所述中间挡板，中间挡板将容置体内部分为位于进水布水系统一边的进水下向流反应区和位于出水管一边的出水上向流反应区;所述进水下向流反应区和出水上向流反应区下部连通，且在进水下向流反应区和出水上向流反应区内均设置有填料床，填料床填充有混合均匀的废弃铁屑和颗粒活性碳填料;所述进水下向流反应区和出水上向流反应区下方设置有曝气系统;所述进水下向流反应区和出水上向流反应区下部连通处设置有由承托板和鹅卵石构成的底部承托层;所述底部承托层上方的进水下向流反应区和出水上向流反应区内间隔设置有由由承托板和鹅卵石构成的中间承托层;所述底部承托层和中间承托层之间以及中间承托层上方均设置所述填料床;所述曝气系统包括所述底部承托层下方对应进水下向流反应区设置的进水区曝气系统和底部承托层下方对应出水上向流反应区设置的出水区曝气系统;所述填料床中的填料被竖向设置的分格板分为多格。
3.如权利要求2所述的含盐难降解有机废水的U型流处理方法，其特征在于，所述出水管上方的容置体内还设置有反冲洗布水系统，所述进水布水系统的下方还设置有反冲洗出水管。
4.如权利要求3所述的含盐难降解有机废水的U型流处理方法，其特征在于，所述进水布水系统和反冲洗布水系统均包括一个总管，一个和总管连接的横管，和与横管连接的多个支管，所述填料床中被分格板分隔出的各个区域均对应有至少一个支管，各支管上设置有向下交替呈45°夹角分布的孔眼。
5.如权利要求2所述的含盐难降解有机废水的U型流处理方法，其特征在于，所述底部承托层的承托板上还铺设有一层滤网。
6.如权利要求2所述的含盐难降解有机废水的U型流处理方法，其特征在于，所述底部承托层和中间承托层中的鹅卵石粒径从下到上依次减小。
说明书
一种含盐难降解有机废水的U型流处理方法
技术领域
本发明涉及污水净化处理技术领域，尤其涉及一种含盐难降解有机废水的U型流处理方法。
背景技术
随着我国工业的飞速发展，各种工业废水的排放量剧增，由此而带来的水质污染已成为我国环境污染的一个主要问题。在这些废水中，高浓度含盐难降解有机废水所造成的环境问题日益为人们所重视，此类废水一般具有种类繁多，成分复杂，可生化性差，COD、色度、盐分和有毒有害物质含量高等特点。限制了直接使用生物法的利用。而传统物化预处理方法通常存在着处理费用高、工艺复杂、过程不易控制等缺点。目前，高浓度含盐难降解有机废水的处理主要有三种方法。
一、生物方法
生物处理法具有经济、高效、无害的特点,被广泛应用于废水的处理中。但高含盐工业废水中的无机盐对一般微生物有较强的抑制作用,因此,耐盐微生物和嗜盐微生物在高含盐废水处理中发挥了积极的作用。但是随着高浓度含盐难降解有机废水浓度的变化，生物处理效果不稳定,耐冲击负荷较差。
二、 高级氧化技术
高级氧化技术运用氧化剂、电、光照、超声波和催化剂，在反应中产生活性极强的自由基(如·OH、·OOH、·H等)，使难降解有机污染物开环、断键、加成、取代、电子转移等，大分子难降解有机物转变成易生物降解小分子物质，甚至直接生成CO2和H2O，达到无害化目的。高级氧化技术处理有机废水，具有效率高，反应快等优点，能够解决难降解废水的处理问题，有着广泛的应用前景。但是高级氧化技术存在处理费用高，反应条件要求苛刻，反应器和投加药设备制造复杂等缺点，反应条件控制与运行费用的降低仍然是难点。
三、 膜分离技术
膜法处理废水在近几年发展很快，包括对城市生活污水、垃圾渗滤液、工业废水等的处理都有大量的报道，并且大规模工业应用也较多。膜法处理废水不仅处理效果好，还可以对废水中一些有价值的成份进行回收。目前限制膜技术工程应用推广的主要难点是膜的造价高、寿命短、易受污染结垢堵塞等。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种专用于处理效果高效稳定的含盐难降解有机废水的U型流处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：
一种含盐难降解有机废水的U型流处理方法，其特征在于，采用一容置体，在容置体上部一端进水，另一端出水，并在容置体内竖直设置中间挡板使水流在容置体内呈U型流动，在容置体内设置由废弃铁屑和颗粒活性碳混合均匀得到的填料，在容置体底部向上曝气使填料与废水接触时产生抖动，同时使废水在填料内同时产生原电池反应、氧化还原反应、电化学富集、物理吸附、铁离子的混凝和沉淀等反应过程共同作用，对废水进行处理，去除污染物。
本技术方案中，使废水在容置体内形成U型流动并在底部曝气，和现有的上进下出或者下进上出型的处理模式相比，填料不会产生流失，可以避免填料损失，同时在曝气装置的曝气作用下，填料整体在填料床内呈抖动状态，使填料与废水充分接触，可以减少填料板结和钝化，且使得反应更加充分，处理效果更好更稳定。本方法处理废水时，低电位的铁与高电位的碳在废水中产生电位差,废水充当电解质，形成无数的原电池，进而产生原电池反应、氧化还原反应、电化学富集、物理吸附、铁离子的混凝和沉淀反应共同作用。其中所述原电池反应是指低电位的铁与高电位的碳在废水中产生电位差,导电性良好的含盐废水充当电解质，形成无数的原电池，发生电极反应，其基本电极反应如下，阳极：Fe-2e→Fe2+，E0(Fe2+/Fe)=-0.44V;阴极：2H++2e→2[H]→H2，E0(H+/H2)=0.00V， O2+4H++4e→2H2O ，E0(O2/H2O)=1.22V。所述氧化还原反应是指电极反应中得到的新生态氢具有较大的活性，能与废水中许多组分发生氧化还原作用;从铁的电极电位可以知道，在金属活动顺序表中排在铁后面的金属有可能被铁置换出来而沉积在铁的表面上，铁的还原能力也可使某些有机物还原成还原态，曝气的条件下，铁屑处理废水时产生Fe2+被氧化成Fe3+，进一步发生氧化还原反应，降解有机物。所述电化学富集是指当铁与碳化铁或其他杂质之间形成一个小的原电池后，将在其周围产生一个电场，废水中的胶体在电场作用下将产生电泳而被附集。所述物理吸附是在弱酸性溶液中，铁屑丰富的比表面积显出较高的表面活性，能吸附废水中的有机污染物和多种金属离子;同时活性炭也具有较高的吸附能力。所述铁离子的混凝作用是指在酸性条件下，用铁屑处理废水时，会产生Fe2+和Fe3+，Fe2+和Fe3+是很好的混凝剂，废水中原有的悬浮物质，通过原电池反应产生的不溶物和构成色度的不溶性胶体均可被其吸附凝聚，而且起到铁盐除磷的作用。所述铁离子的沉淀作用是指在电池反应的产物中，Fe2+和Fe3+也将和一些无机物发生反应生成沉淀物而去除这些无机物，以减少其对后续生化工段的毒害性。这样，各种反应作用于一体，可以高效稳定的处理高浓度含盐难降解有机废水。
作为上述技术方案的优化，方案中采用的容置体可以采用如下结构的容置体，所述容置体上部一端设置有进水布水系统，上部另一端低于进水布水系统位置设置有出水管;所述进水布水系统和所述出水管之间竖向设置所述中间挡板，中间挡板将容置体内部分为位于进水布水系统一边的进水下向流反应区和位于出水管一边的出水上向流反应区;所述进水下向流反应区和出水上向流反应区下部连通，且在进水下向流反应区和出水上向流反应区内均设置有填料床，填料床填充有混合均匀的废弃铁屑和颗粒活性碳填料;所述进水下向流反应区和出水上向流反应区下方设置有曝气系统;所述进水下向流反应区和出水上向流反应区下部连通处设置有由承托板和鹅卵石构成的底部承托层;所述底部承托层上方的进水下向流反应区和出水上向流反应区内间隔设置有由由承托板和鹅卵石构成的中间承托层;所述底部承托层和中间承托层之间以及中间承托层上方均设置所述填料床;所述曝气系统包括所述底部承托层下方对应进水下向流反应区设置的进水区曝气系统和底部承托层下方对应出水上向流反应区设置的出水区曝气系统;所述填料床中的填料被竖向设置的分格板分为多格;每格的面积可以根据经验和实验得到，其大小与废水流速、填料颗粒大小等因素有关。
其中所述的填料床是水处理领域常用的构件，可以是框架形的结构，填料装在框架内，水流可以从框架透出;也可以是简单的采用透水的隔层如砂布等得到，使得填料堆积在隔层内，水流可以从隔层透出。所述曝气系统也是水处理领域常用装置，故不在此详述;所述承托板也为水处理领域常用构件，用于承托填料并保证水流的畅通，一般可采用有机玻璃板钻孔制备而成，孔径一般可采用3mm。采用本结构的容置体处理难降解有机废水时，废水从进水布水系统进入进水下向流反应区往下流，进入到出水上向流反应区后向上流动，并从出水管流出。这样优化后，采用承托层将填料床隔开为两层，可以有效地预防填料床由于铁的消耗而塌陷板结，还可以减少股流和短流现象的发生。采用鹅卵石做承托层，可以使曝气装置曝出的气流经承托层分散后再进入填料层内，使得曝气更均匀，反应效果更好。同时，针对进水下向流反应区和出水上向流反应区设置不同的曝气系统，可以针对两个区不同的水流情况采用不同的曝气量和曝气速度。进水下向流反应区内的水流是往下流，同时进入的是待处理的废水，故需要增加曝气量和曝气速度，使得曝出的气流能够充分地达到填料中参加反应。出水上向流反应区的水流是往上流，同时由于是已经过进水下向流反应区处理过的废水，故可以减少曝气量和曝气速度。这样即可使得曝气更加合理，对曝气的利用更加充分;同时也避免了气水对填料的冲刷而导致的铁碳分层，提高处理效率的同时降低了电耗。另外，所述填料床中的填料被竖向设置的分格板分为多格，可以进一步地预防填料床由于铁的消耗而塌陷板结，和进一步减少股流和短流现象的发生;使反应更加平稳和充分。
作为又一优化，所述出水管上方的容置体内还设置有反冲洗布水系统，所述进水布水系统的下方还设置有反冲洗出水管。这样，可以关闭进水布水系统和出水管后，打开反冲洗布水系统和反冲洗出水管进行反向冲洗，一方面可用于活化填料，另一方面可以定期的将填料床中的固结的污物清洗出来，进一步防止填料层堵塞而板结，而且反冲洗水流方向和反应时水流方向相反，可进一步防止填料中的铁屑和活性炭颗粒分层而降低处理效果。
作为进一步优化，所述进水布水系统和反冲洗布水系统均包括一个总管，一个和总管连接的横管，和与横管连接的多个支管，所述填料床中被分格板分隔出的各个区域均对应有至少一个支管，各支管上设置有向下交替呈45°夹角分布的孔眼。这样可以使布水更均匀，避免短流现象的发生。
作为又一改进，所述底部承托层的承托板上还铺设有一层滤网。滤网可以采用网格2mm×2mm的塑料网，用于防止填料中的颗粒下漏而堵住曝气系统的曝气头。
作为再一改进，所述底部承托层和中间承托层中的鹅卵石粒径从下到上依次减小。这样，曝气时气流从下往上经过鹅卵石后，可以使得气流分布更均匀，曝气效果更好，反应效果更好。
综上所述，本发明含盐难降解有机废水的U型流处理方法，处理效果高效稳定，该方法中采用的容置体处理装置，其结构设计合理，安装方便，运行高效稳定，可解决高浓度难降解有机废水处理成本高、效果不理想等弊端。