申请日2010.07.07
公开(公告)日2013.07.24
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种处理高浓度污水的反应器及污水处理方法，反应器为在反应器外筒内部设置内筒的套筒结构，反应器内设置填料，反应器底部设置曝气装置，内筒与反应器外筒底部具有间隙，内筒为双层中空结构，内筒内侧均匀开微孔，内筒中空部分与反应器气态氧化剂进口相连。本发明污水处理方法使用上述反应器，同时使用气态氧化剂和液态氧化剂。经本装置处理后污水COD去除率可以达到90%以上。本发明反应器及方法具有高效稳定，占地面积小，投资少，操作简便，费用低等优点。
翻译权利要求书
1.一种处理高浓度污水的反应器，反应器为在反应器外筒内部设置内筒 的套筒结构，反应器内设置填料，反应器底部设置曝气装置，内筒与反应器外 筒底部具有间隙，其特征在于：内筒为双层中空结构，内筒内壁均匀开微孔， 内筒中空部分与反应器气态氧化剂进口相连。
2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：内筒为上端和下端敞开 的通筒结构，内筒直径为反应器外筒直径的60%～95%。
3.按照权利要求1或2所述的反应器，其特征在于：内筒的高度为外筒 高度的40%～90%。
4.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：在反应器外筒上设进水 口和出水口，在反应器顶部设置排气口。
5.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：反应器内筒内侧微孔直 径为0.1～2mm。
6.按照权利要求4所述的反应器，其特征在于：反应器出水口设有格栅。
7.一种处理高浓度污水方法，包括如下内容：将经过除油处理后的污水 输入生物膜反应器进行生物处理，利用微生物对污染物进行降解，其特征在于： 生物处理过程使用权利要求1至6任一权利要求所述的反应器，在生物处理过 程中加入氧化剂，氧化剂包括气态氧化剂和液态氧化剂，气态氧化剂输送至反 应器的内筒，经过内筒内壁的微孔分散到污水中，液态氧化剂通过管道混合器 与污水混合后进入反应器;气态氧化剂为臭氧，液态氧化剂为含氧化剂的溶液， 氧化剂为过氧化氢、次氯酸或次氯酸钠;污水中气态氧化剂加入量为10～300 mg/L，液态氧化剂中氧化剂加入量为10～100mg/L。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：生物膜反应器的操作条件 为：反应时间0.5～4小时，温度15～35℃，溶解氧量1～7mg/L，进水 COD=1000～50000mg/L，进水BOD=100～5000mg/L。
说明书
一种处理高浓度污水的反应器及污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种处理高浓度污水的反应器及污水处理方法，尤其涉及一种 生物膜法和氧化法共同作用，用于处理炼油厂经过除油高浓度污水的反应器及 污水处理方法。
背景技术
随着工业的发展，水污染情况日益严重，整体污水排放量正在逐年增加。 近年来，随着我国石化工业的蓬勃发展，炼油企业的生产规模和加工深度不断 扩展和提高，原油质量逐渐下降，加工量逐渐加大，造成污水处理厂来水的成 分日趋复杂，污染物浓度日益升高。原有污水处理厂的工艺流程和处理能力已 经不适应这种严峻的要求。对于高浓度有机污水需要分流进行预处理或单独处 理。对于高浓度有机污水可以采用生物方法进行处理。生化处理的主要作用是 去除污水中的溶解性的可生物降解有机物。
常规的好氧生物膜反应器其原理是在反应器内设置微生物生长聚集的载 体，在充氧的条件下，微生物在载体表面积聚附着形成生物膜。经过充氧的污 水以一定的流速流过载体表面时，生物膜中的微生物吸收分解水中的有机物， 使污水得到净化。同时微生物也得到增殖，生物膜随之增厚。当生物膜增长到 一定厚度，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表面仍是好氧状态，而内层则 会呈缺氧甚至厌氧状态，并最终导致生物膜的脱落。随后，载体表面还会继续 生长新的生物膜，周而复始，使污水得以净化。
虽然常规的好氧生物膜反应器在处理有机污水中效果显著，但是对于炼油 厂的高浓度污水的处理上还存在着一些不足。第一，炼油厂高浓度污水中BOD 比例偏低，可生化性不高。生物法对处理易降解的有机污水效果明显，但是对 于污水中的难生物降解的大分子有机物基本没有处理效果;第二，在处理炼油 厂高浓度污水的过程中，由于生物的负荷较高，生物膜的增长也比较快，脱落 的生物膜的存在，在一定程度上会影响到出水的水质，影响污水的处理效果。
CN94114168.3将废水调匀预处理，然后使其通过装有填料的水处理设施， 所用的填料是铁或钢屑或粒或丝。利用填料上的生物膜处理污水，进水中BOD 比例偏低和生物膜脱落的问题未能解决。
CN200510009647.1利用臭氧和过氧化氢氧化处理饮用水或污水，虽然可 以有效地氧化污水中的大分子有机物，但主要用于污染物较少的饮用水净化和 污水处理，对于炼油厂污水来说，不但消耗的氧化剂量大，导致成本增高，而 且小分子有机物难以彻底去除，出水效果很难达到达标排放的标准。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于处理炼油厂高浓度污水的反 应器，及处理炼油厂高浓度污水的方法。
本发明处理高浓度污水的反应器为在反应器外筒内部设置内筒的套筒结 构，反应器内设置填料，反应器底部设置曝气装置，内筒与反应器外筒底部具 有间隙，内筒为双层中空结构，内筒内侧均匀开微孔，内筒中空部分与反应器 气态氧化剂进口相连。
本发明装置中，内筒为上端和下端敞开的通筒结构，内筒直径为反应器外 筒直径的60%～95%。内筒的高度为外筒的40%～90%。内筒与反应器外筒底部 的间隙一般为5～50cm。
本发明装置中，在反应器外筒上设进水口和出水口，在反应器顶部设置排 气口，反应器内设置测温点和温度控制装置。
本发明反应器的具体结构特征如下：
1)反应器为套筒反应器，反应器内装有载体，载体上长有生物膜，载体 在反应器内外筒间循环流动。
2)反应器内筒为双层中空结构，内侧均匀开微孔，内筒中空部分与反应 器气态氧化剂进口相连。运行时，气态氧化剂通过反应器内筒内侧微孔均匀地 进入到反应器中。微孔直径一般为0.1～2mm，优选为0.2～1.5mm。
3)反应器内部装有热电偶，实时测量反应器内的温度。反应器外部附有 电炉丝和保温层。温度自控系统通过控制电炉丝加热，调节反应器内的温度， 使温度稳定在生物处理最佳温度范围。
4)反应器出水口设有格栅，可以有效的防止载体流出。
本发明处理高浓度污水方法包括如下内容：将经过除油处理后的污水输入 生物膜反应器进行生物处理，利用微生物对污染物进行降解，生物处理使用本 发明上述反应器，在生物处理过程中加入氧化剂，氧化剂包括气态氧化剂和液 态氧化剂，气态氧化剂输送至反应器的内筒，经过内筒内壁的微孔分散到污水 中，液态氧化剂通过管道混合器与污水混合后进入反应器。
本发明方法中所述的气态氧化剂通常采用臭氧，，液态氧化剂为含过氧化 氢、次氯酸或次氯酸钠等氧化剂的溶液。
气态氧化剂加入量为10～300mg/L;
液态氧化剂中的氧化剂加入量为10～100mg/L。
炼油厂高浓度污水经过初步除油后，其中的COD可以达到1000～50000 mg/L，BOD可以达到100～5000mg/L。
污水在进入生物膜反应器进行生物处理时，同时向反应器中均匀地加入氧 化剂，氧化剂为包括气态氧化剂和液态氧化剂。在两种不同形态氧化剂的协同 氧化作用下，使污水中难生物降解的大分子有机物氧化分解成易生物降解的小 分子有机物，然后利用生物膜反应器中的生物膜对污水中的污染物进行生物降 解。
生物膜反应器的操作条件一般为：反应时间0.5～4小时，温度15～35℃， 溶解氧量1～7mg/L，进水COD=1000～50000mg/L，进水BOD=100～5000mg/L。 处理后出水中COD的除去率可以达到90%以上，处理后的污水可以直接排放 或送到污水处理厂处理。
采用本发明的反应器，通过在反应器内加入微生物生长聚集的载体，在充 氧的条件下，微生物在载体表面积聚附着形成生物膜。反应器在运行时，气液 两种氧化剂按适宜的比例进入反应器。液态氧化剂与污水原水混合后通过反应 器进水口进入反应器。气态氧化剂通过气态氧化剂进口进入中空内筒，然后通 过内筒内测的微孔缓慢均匀地进入反应器中。在两种氧化剂的协同氧化作用 下，使污水中难生物降解的大分子有机物氧化分解成易生物降解的小分子有机 物。反应器通过热电偶测量反应器内温度，温度自控系统通过控制电炉丝加热， 调节反应器内的温度。在适合的温度下，经过充氧的污水以一定的流速流过载 体表面时，生物膜中的微生物吸收分解水中的小分子有机物，使污水得到净化。
本领域技术人员知道，本发明方法中使用的气态氧化剂和液态氧化剂是微 生物的毒物，因此在微生物污水处理系统中引入所述的氧化剂是技术人员所无 法预见到的。本发明通过大量研究发现，通过不同形态氧化剂的配合，通过适 宜的比例配合，通过适合的氧化剂引入方式，使得在有效提高污水可生化性， 提高生化处理效率的同时，对微生物的生长没有明显的毒害作用，可以使微生 物稳定生长并净化污水，并且，对生物膜的过度生长和剩余活性污泥的产生了 抑制作用，减少了反应器堵塞，避免了流失污泥对出水水质产生影响。
本发明反应器，实现了将不同形态氧化剂适宜、均匀地引入反应器中，一 方面可以充分利用混合氧化剂的协同作用，将难生物降解的大分子有机物分解 成易生物降解的小分子有机物，增加污水的可生化性，大幅减少了氧化剂的用 量;另一方面，反应器的特殊结构保证了气态氧化剂均匀的加入，有效避免因 为局部氧化剂浓度过高，造成微生物的大量死亡，适量的氧化剂加入还对反应 器中生物膜的过度生长和剩余污泥的产生起到抑制作用。在生物反应器中引入 温度控制系统，可以有效的控制反应器内温度处于生物处理最佳温度范围，可 以有效的提高反应效率。本发明的反应器运行高效稳定，投资少，操作简便且 操作费用低，特别是对于处理生化性差的炼油厂高浓度污水有着非常显著的效 果。