申请日2009.04.27
公开(公告)日2009.09.23
IPC分类号C02F9/14; C02F1/78; C02F3/10; C02F1/28
摘要
一种深度处理难降解有机废水的臭氧-生物滤池系统，涉及一种废水深度处理装置。包括臭氧接触反应器(2)、臭氧发生器(20)、生物滤池(7)、鼓风机(19)和反冲洗水泵(15)，设置布水层(3)、填料层(4)和储水层(5)的臭氧接触反应器(2)与臭氧尾气破坏装置(22)连接;生物滤池(7)由上布水装置(8)、活性炭层(9)、除铁锰滤料层(10)和承托层(11)内下布水装置(12)和布气装置(13)构成并依次与反冲洗阀(14)、反冲洗水泵(15)及其清水阀(17)和清水池(16)连接，并通过进气阀(18)与鼓风机(19)连接。本发明对臭氧的吸收效率达90%以上，且防止残余臭氧的二次污染。广泛用于各类难降解有机废水的深度及回用处理。
权利要求书
1.一种深度处理难降解有机废水的臭氧-生物滤池系统，由臭氧接触反应器 (2)、臭氧发生器(20)、生物滤池(7)、鼓风机(19)和反冲洗水泵(15)组 成，臭氧发生器(20)与臭氧接触反应器(2)连接，臭氧接触反应器(2)与生 物滤池(7)上部连接，生物滤池(7)底部分别与清水池(16)以及鼓风机(19) 连接，其特征在于：臭氧接触反应器(2)的顶端通过管道与臭氧尾气破坏装置 (22)连接;臭氧接触反应器(2)内自上而下依次设置布水层(3)、填料层(4) 和储水层(5)三个功能区，布水层(3)内设有与臭氧接触反应器(2)顶端固 定连接的悬架(24)，以及与悬架(24)底端固定连接的布水板(25);填料层(4) 由填料承托板(27)及填料承托板(27)上的填料(26)组成，填料承托板(27) 通过支架(28)与臭氧接触反应器(2)底部固定连接;储水层(5)是臭氧接触 反应器(2)底部的水位，该水位的高度以进气口(31)进入的臭氧只能通过填 料层(4)往上，不能随水流从臭氧接触反应器(2)的底部直接往下流走达到水 封作用为准;生物滤池(7)由上而下依次设置上布水装置(8)、活性炭层(9)、 除铁锰滤料层(10)和承托层(11)，承托层(11)内自上而下设有布气装置(13) 和下布水装置(12);下布水装置(12)通过一个三通，一路依次与反冲洗阀(14)、 反冲洗水泵(15)连接，另外一路通过清水阀(17)和清水池(16)连接;布气 装置(13)通过进气阀(18)与鼓风机(19)连接。
2.根据权利要求1所述的一种深度处理难降解有机废水 的臭氧-生物滤池系 统，其特征在于：所述活性炭层(9)的厚度为1000-2000mm，采用市售的Φ 1.0-3.0mm柱状或8～30目不定形煤质或果壳活性炭。
3.根据权利要求1所述的一种深度处理难降解有机废水的臭氧-生物滤池系 统，其特征在于：所述除铁锰滤料层(10)厚度为500-1000mm，采用粒径为2-4mm 市售除铁除锰滤料。
4.根据权利要求1所述的一种深度处理难降解有机废水的臭氧-生物滤池系 统，其特征在于：所述承托层(11)采用级配砾石层或滤板。
说明书
一种深度处理难降解有机废水的臭氧-生物滤池系统
技术领域
一种深度处理难降解有机废水的臭氧-生物滤池系统，涉及一种废水深度处 理装置。具体是用于难降解有机废水深度处理的设备。
背景技术
随着煤化工、造纸、制药和印染等有机化学工业的不断发展，通过废水、废 气排放进入环境的化工合成有机物的数量和种类以每年几十种的速度急剧增加。 其中有些化合物表现出难于被微生物降解的特性，它们在环境中长期存留、逐步 蓄积，威胁和损害了人类的健康。目前，生物处理是最经济实用、应用面最广的 有机废水处理技术。但是，常规生物处理难以将含有难降解有机物的废水处理到 达标排放或回用水平。
为解决上述问题，包括混凝、沉淀、过滤、吸附、高级氧化、膜处理、强化 生物技术等各种废水深度处理技术正得到大量发展和应用。其中，臭氧一生物活 性炭技术主要包括臭氧氧化和生物活性炭两部分，是利用臭氧的强氧化能力将难 降解有机物分解为易降解的小分子，再通过活性炭吸附和微生物降解的协同作用 去除有机物，结合了过滤、吸附、高级氧化和生物处理等多方面技术，其经济性、 可靠性得到普遍认可。但是，装置限定了臭氧氧化多采用鼓泡反应的方法，该方 法的基本原理是通过减小气泡的大小、分散气相臭氧，以达到臭氧在水中的溶解， 其臭氧吸收率一般能达到70%左右;同样，生物活性炭工艺大多采用活性炭滤 池的形式，废水进入滤池后，难生物降解的物质可以先吸附富集在活性炭内，然 后再被微生物逐渐分解，同时废水中的悬浮物、胶体物质经过滤得到去除。因此， 目前的臭氧一生物活性炭技术还存在臭氧吸收率不高(存在尾气污染)、生物滤 池出水仍含有新生胶体物质、滤池反冲耗水量大、活性炭易破损及流失等缺点， 限制了该技术的进一步推广应用。
发明内容
本发明的目的是设计一种易于工程化、臭氧吸收率高、能高效去除废水中 难降解有机物和新生胶体物质，并兼顾除铁、除锰的臭氧-生物滤池系统。
为达到上述目的，本发明改变了现有的在臭氧氧化反应时，通过布气装置将 臭氧化气体分散到废水中，而是专门设计了一种臭氧接触氧化反应器，通过臭氧 接触氧化反应器内设置的高比表面积的填料，切割和分散液相的废水，并强化液 相紊动程度来提高臭氧的吸收率，大幅度缩短接触停留时间，同时实现废水高效 充氧。另外，在生物滤池内采用活性炭和除铁除锰双滤料层结构，既能实现有机 物的降解，又具有除铁、除锰和除浊功能;同时在生物滤池的底部设置布气和布 水装置，实施曝气松动-低强度水洗的气水联合反冲洗方式，既保证冲洗效果， 又避免了活性炭破损和流失。
本发明的具体结构包括：臭氧接触反应器、臭氧发生器、生物滤池、鼓风机 和反冲洗水泵。臭氧发生器与臭氧接触反应器连接，臭氧接触反应器与生物滤池 上部连接，生物滤池底部分别与清水池以及鼓风机连接，其结构要点在于：臭氧 接触反应器的顶端通过管道与臭氧尾气破坏装置连接;臭氧接触反应器内自上而 下依次设置布水层、填料层和储水层三个功能区，布水层内设有与臭氧接触反应 器顶端固定连接的悬架，以及与悬架底端固定连接的布水板;填料层由填料承托 板及填料承托板上的填料组成，填料承托板通过支架与臭氧接触反应器底部固定 连接;储水层是臭氧接触反应器底部的水位，该水位的高度以进气口进入的臭氧 只能通过填料层往上，不能随水流从臭氧接触反应器底部直接往下流走，达到水 封作用为准;生物滤池由上而下依次设置上布水装置、活性炭层、除铁除锰滤料 层和承托层，承托层内自上而下设有布气装置和下布水装置;下布水装置通过一 个三通，一路依次与反冲洗阀、反冲洗水泵连接，以便对生物滤池内的活性炭层 和除铁除锰滤料层进行反冲洗;另外一路通过清水阀和清水池连接，以便将处理 好的清水收集待用;布气装置通过进气阀与鼓风机连接，当生物滤池需要反冲洗 时，先对活性炭层和除铁除锰滤料层气冲，使滤层松动，实现曝气松动-低强度 水洗的气水联合反冲洗方式，既保证冲洗效果，又避免活性炭破损和流失。
所述的活性炭层的厚度为1000-2000mm，采用市售的Φ1.0-3.0mm柱状或 8～30目不定形煤质或果壳活性炭。
所述的除铁除锰滤料层厚度为500-1000mm，采用粒径为2-4mm除铁除锰滤 料。
所述的承托层11采用级配砾石层或滤板。
本发明具有以下优点：
1.由于本发明在臭氧接触反应器内设计了一个过流密度合理的由布水板与 三根与臭氧接触反应器顶部固结的悬架组成的布水层，提高了经常规生化处理后 的难降解有机废水的液相喷淋密度和均匀度，加快液体流速，减小液膜厚度，大 幅度增加了气液两相有效接触面积，从而提高了传质效率。
2.由于本发明在臭氧接触反应器内设置了比表面积大于200m2/m3的填料， 有效保证较大的湿接触表面，并加剧液相紊动程度，从而提高气、液两相界面更 新速率，加快溶气过程。由此，在高效臭氧接触反应器废水停留时间仅1-3min 条件下可实现臭氧的吸收率高达90%以上。同时，在上述溶气、氧化反应过程 中，臭氧化气体中的氧也迅速溶解到废水中，为后续的生物滤池中微生物降解有 机物供氧。
3.由于本发明设置了臭氧破坏装置，吸附或分解臭氧接触反应器出来的残 余的臭氧，防止了二次污染。
4.由于本发明的生物滤池采用活性炭层和除铁除锰双滤料层双滤层结构， 难降解有机废水经臭氧接触反应器时被填料切割成水膜并和逆向流动的臭氧化 气体接触、溶解、反应，其可生化性和溶解氧含量得到大幅提高，再进入生物滤 池，通过活性炭吸附和生物降解的协同作用去除废水中的有机污染物，并进一步 经由除铁除锰滤料层去除铁、锰和胶体物质，尤其是除铁除锰双滤料层不但可有 效去除活性炭层脱落的微生物的残体形成的悬浮物或胶体、颗粒污染物，降低出 水浑浊度，同时可去除废水中的铁锰物质，有利于出水水质，最后可达到排放或 回用标准。
5.由于本发明的生物滤池底部设置了布气装置和下布水装置，在生物滤池 过水阻力不断增加需要反冲洗时，采用先气冲、再低强度水冲的气水联合反冲洗 方式，既保证冲洗效果，又避免了微生物的过分流失和活性炭的破损、流失。适 度的气水反冲还有利于活性炭层上微生物的更新和增强微生物活性，从而有利于 有机物的去除。另外，水冲强度仅需5-8(L/(m2·s)，水冲持续时间为3-8min，节 约了反冲洗耗水量。
6.本发明臭氧吸收率高、吸收反应速率快、处理难降解有机废水的效果好 且稳定、可实现除浊和除铁锰、节约反冲洗用水量。