申请日2005.10.28
公开(公告)日2006.06.28
IPC分类号C02F9/14; C02F1/78; C02F3/02
摘要
本发明涉及一种隔离式曝气生物滤池的生物氧化藕合臭氧氧化法处理石油化工有机污水的方法及装置，该方法首先对进入生物滤池的污水进行初步过滤和生物氧化处理;然后从底部进入隔离曝气筒内，对污水进行曝气充氧和初步臭氧氧化处理;随后经充氧和初步臭氧氧化处理的污水从隔离曝气筒上端出来，再进入生物滤池形成循环处理。该装置包括生物滤池处理装置和臭氧氧化处理装置，两装置的上端与下端连通。本发明实现在一个反应器内同时进行生物与高级氧化污水处理过程，使废水处理工艺简单，处理成本降低。隔离式曝气生物滤池与臭氧氧化技术组合，有效解决石油化工企业高浓度难降解污水或水的深度处理及回用问题。
权利要求书
1、曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的方法，其特征在于，从曝气生物滤池藕合 臭氧氧化处理石化污水装置上部污水进口进入的石化污水首先进入生物氧化区的填料层，并 与填料表面微生物接触，进行初步过滤和生物氧化处理;经初步过滤和生物氧化处理的污水 进入与生物氧化区下部连通并带有臭氧和空气进入装置的隔离曝气筒内，进行曝气充氧和初 步臭氧氧化处理;随后经充氧和初步臭氧氧化处理的污水从隔离曝气筒上端出来，再进入生 物氧化区形成循环处理;经处理后的污水通过出水口排出。
2、实现权利要求1所述方法的曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置，包括生 物滤池处理装置和臭氧氧化处理装置，生物滤池处理装置包括填料层，臭氧氧化处理装置包 括臭氧进入装置和空气进入装置，其特征在于，所述臭氧氧化处理装置为周围与生物滤池处 理装置隔离，其上端与下端分别与生物滤池处理装置连通的隔离曝气筒，所述曝气生物滤池 反应装置外壳上端分别开有石化污水进口和出口。
3、根据权利要求2所述的曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置，其特征在于， 所述空气进入装置包括曝气头、曝气管和外接风管，曝气头位于隔离曝气筒内下端，并与曝 气管连接，曝气管与外接风管连接。
4、根据权利要求2所述的曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置，其特征在于， 所述臭氧进入装置包括臭氧混合气体分布器和臭氧混合气入口管，所述臭氧混合气体分布器 位于隔离曝气筒内下端，并与臭氧混合气入口管连接。
5、根据权利要求2所述的曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置，其特征在于， 所述装置还包括反冲洗装置，所述反冲洗装置包括反冲洗气管、反冲洗进水口、顶部排污及 反冲洗水出口、底部排泥口和反冲洗盘管;所述反冲洗进水口和顶部排污及反冲洗水出口位 于曝气生物滤池反应装置外壳的上端，底部排泥口位于曝气生物滤池反应装置外壳下端，所 述反冲洗盘管位于填料层下部，并与反冲洗气管连接，反冲洗气管与外接风管连接。
6、根据权利要求5所述的曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置，其特征在于， 所述顶部排污及反冲洗水出口位于出水口下部20mm处。
7、根据权利要求2所述的曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置，其特征在于， 所述生物滤池处理装置还包括多孔支撑板和乱石层，所述多孔支撑板上堆放乱石层，所述乱 石层位于填料层的下端。
8、根据权利要求2所述的曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置，其特征在于， 所述填料层的填料采用高密度、高比表面的、直径为6～8mm的生物填料。
9、根据权利要求2所述的曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置，其特征在于， 所述装置还包括用于维修的手孔，所述手孔位于曝气生物滤池反应装置外壳的下端。
10、根据权利要求2任意项所述的曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置，其 特征在于，所述曝气生物滤池反应装置外壳由镍钢材料加工制备而成。
说明书
曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的方法及装置
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是生物氧化藕合臭氧氧化工艺处理石油化工企业有机污 水的方法及其装置，具体是将污水的曝气生物滤池工艺与臭氧氧化过程藕合在一个反应装置 中实现污水处理。
背景技术
我国是一个水资源匮乏的国家，人均水资源占有量2500立方米，为世界人均水平的五分之 一，城市缺水日趋严重，已有300多个城市严重缺水。我国年排放工业污水约为210亿立方米， 其中的处理率不足80%，达标率低于60%，工业水回用率低于30%，水处理和水利用率技术均未能 达到中等发达国家水平。如此发展下去，改革开放以来取得的成果很可能受到包括水等资源方 面的制约而无法前进，甚至会严重影响我国全面建设小康社会的目标实现。随着可持续发展及 循环经济的提出，我国政府和环保部门对水资源的综合利用开发，水处理及其回用日益重视。 针对污水中污染物结构、形态、含量等特征，开发并采用新型实用的环保技术，对工业污水 实施高效处理，减少工业污水排放的同时实现污泥减量化目标，研究污水处理工艺过程中污 染物转化过程的新途径，不同污染物质的相互影响及其在高效控制过程中的交互作用，以解 决我国环境水污染问题。
我国经济高速发展对能源的需求日益增长，随之而来，对低质高含硫原油加工利用的比 例也将越来越大。从而导致石油化工企业高含硫、含氮、含酚高浓度有机污水的排放量增加， 这必将使石油化工厂尤其是炼油厂水污染控制的压力日益增强。炼油厂高浓度污水主要来自 于常减压、加氢、催化重整及裂化、原油加工中的馏分油碱精制工段和成品油的洗涤水，其 CODCr～2000mg/l、BOD5～600mg/l、硫化物>100mg/l、酚>50mg/l、氨氮>40mg/l，排放量较 大，且污染物浓度波动也大。若经中和后直接进入生化系统进行处理，或进入传统的生物活 性污泥池处理，对生物系统的冲击，尤其是高含硫、含酚污水使生物系统破坏，使处理无法 进行或虽然可以处理，但却无法达标排放。目前国内有少数厂家单独采用缓和空气湿式氧化 (WAO)工艺预处理后再进入生化系统，国外则先采用高级氧化工艺预处理后再进入后续的 生化系统。高级氧化技术包括臭氧氧化和过氧化氢氧化，臭氧氧化的装置包括臭氧进入装置 和空气进入装置。臭氧氧化方法由于耗电量大，尤其是目前我国与国外相比，电费较高(美 国1kw.hr/$0.06，我国1kw.hr/0.69元)，能源短缺时代单一的臭氧氧化工艺是不适合我国国 情;过氧化氢氧化方法由于污水处理量大，导致药剂用量很大，费用高使企业无法接受。采 用WAO技术预处理高浓度有机污水，可以大幅度削减污水中的硫及酚含量，但由于污水排放 量大，使该技术一次性投资费用和运行费用非常高。显然，采用WAO技术来处理如此大量的 有机污水对我国目前的炼油企业是不适宜的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术在两个不同的系统中进行生物及高级氧化带来的工艺复 杂、处理成本高的缺点，提供一种隔离曝气生物氧化滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的方法。
本发明的另一目的提供一种曝气生物氧化滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的方法：
从曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水装置上部污水进口进入的石化污水首先进入 生物氧化区的填料层，并与填料表面微生物接触，进行过滤和初步生物氧化处理;经过滤和 初步生物氧化处理的污水进入与生物氧化区下部连通并带有臭氧和空气进入装置的隔离曝气 筒内，进行曝气充氧和初步臭氧氧化处理;随后经充氧和初步臭氧氧化处理的污水从隔离曝 气筒上端出来，再进入生物氧化区形成循环处理;经处理后的污水通过出水口排出。
曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置：
该装置包括生物滤池处理装置和臭氧氧化处理装置，生物滤池处理装置包括填料层，臭 氧氧化处理装置包括臭氧进入装置和空气进入装置，臭氧氧化处理装置为周围与生物滤池处 理装置隔离，其上端与下端分别与生物滤池处理装置连通的隔离曝气筒，曝气生物滤池反应 装置外壳上端分别开有石化污水进口和出口。
为进一步实现本发明的目的：
填料层的填料可采用该类技术通用的生物填料，本发明优选采用高密度、高比表面的、 直径为6～8mm的生物填料，填料由多孔的陶瓷小球通过高温烧结而成。曝气生物滤池反应 装置外壳由防腐蚀的镍钢材料加工制备而成。曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装 置还包括反冲洗装置，反冲洗包括反冲洗气管和反冲洗盘管;反冲洗盘管位于填料层下部， 并与反冲洗气管连接，反冲洗气管与外接风管连接。
曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置的空气进入装置优选采用曝气头、曝气 管和外接风管连接构成，曝气头位于隔离曝气筒下部，与曝气管连接，曝气管与外接风管连 接。臭氧进入装置优选采用臭氧混合气体分布器和臭氧混合气入口管连接构成。
曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水装置还优选包括反冲洗装置，所述反冲洗装置 包括反冲洗气管、反冲洗进水口、顶部排污及反冲洗水出口、底部排泥口和反冲洗盘管;所 述反冲洗进水口和顶部排污及反冲洗水出口位于曝气生物滤池反应装置外壳上端，顶部排污 及反冲洗水出口优选位于出水口下部20mm处;底部排泥口位于曝气生物滤池反应装置外壳 下端，所述反冲洗盘管位于填料层下部，并与反冲洗气管连接，反冲洗气管与外接风管连接。
生物滤池处理装置还优选包括多孔支撑板和乱石层，所述多孔支撑板上堆放乱石层，所 述乱石层位于填料层的下端。
曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置还优选包括用于维修的手孔，所述手孔 位于曝气生物滤池反应装置外壳的下端。
曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置的填料层填料优选采用高密度、高比表 面的、直径为6～8mm的生物填料。
本发明的原理：本发明包括两方面的工艺。
(1)隔离曝气生物滤池工艺：用曝气生物滤池工艺代替传统的活性污泥工艺，以高 密度、高比表面的生物滤(填)料，直径为6～8mm，取代传统的低密度、低比表面塑料弹 性填料，生物滤料表面层为多孔结构，表面粗糙，其生物附着性能得到了很大提高，生物 膜的形成变得非常容易;滤料间隙小，所形成的生物膜薄，水流穿过填料层时，被填料高 度分散，并与生物膜充分接触，使填料中的生物质活性得以充分发挥，填料层中的传质速 度大大提高。在曝气生物滤池中采用新型的隔离式曝气技术，空气从曝气筒底部进入内筒(隔 离曝气筒)系统，污水从曝气筒外的生物滤池顶部进入，生物滤池(反应器)由反应区与曝气 区两部分构成。气(曝气流率)水(污水流率)比为6～12∶1，曝气筒内的流体流动为全混 流，筒内流体密度较小(因流体含大量气体)而沿曝气筒上升，生物滤池流体因密度较大而 沿滤池下降，流体流动为活塞流。通过隔离曝气技术在曝气区和反应区中形成了大循环过程。
(2)臭氧氧化工艺：直接将臭氧化的混合气体喷射进隔离曝气区，臭氧混合气体流率约 为曝气量(流率)的10%～20%，臭氧浓度与操作条件如臭氧发生器的电压、进入臭氧发生器 的气体流率有关，可根据污水中污染物的种类和浓度进行调节，对污染物浓度高或难降解污 染物，提高臭氧发生器的操作电压，从而使混合气体中的臭氧浓度提高，对轻污染水深度处 理，则降低操作电压，使臭氧浓度降低。系统内大的循环量和曝气量使臭氧化的混合气体迅 速均匀分散在水体中，臭氧氧化主要在曝气区内进行，到达曝气筒顶部与污水进水混合并发 生氧化反应后，浓度进一步降低，进入生物滤池90%以上臭氧分解。
本发明所述的藕合工艺指的是在一个反应器内完成生物氧化与臭氧氧化过程。
与现有技术相比，本发明不仅可以使操作工艺过程简单，处理成本降低，并具有如下优 点：
1、对传统的曝气生物滤池进行了改进，将其分为反应区与曝气区，隔离曝气使曝气后气 体更好地均匀分布在液体中，有利于气液之间的质量传递，降低污染物在反应区的扩散阻力， 防止气泡冲刷造成因营养不足或微生物代谢期长而生长缓慢的生物质的流失，使整个氧化池 内的填料都能形成高活性生物膜，达到对污染物进行高效处理的目的。
2、隔离曝气工艺过程形成大的水流循环混合作用，迅速稀释进水的污染物浓度，防止局 部污染物浓度过高造成的不良影响，提高系统抵抗因进水污染物浓度波动对生物氧化过程的 冲击。
3、解决了现有的生物氧化与高级氧化必须分别在不同的反应装置中进行的问题，使工艺 过程更紧凑和简单，臭氧的利用率进一步提高，臭氧分解产生的氧还可提高系统溶解氧浓度， 系统的一次性投资和运行费用进一步降低，推动生物氧化与高级氧化在废水处理中应用。
4、采用气水联合反冲洗技术，不仅反冲洗效果好，延长反冲洗周期，而且比现有的单纯 用水冲洗节省反冲洗水量40～60%，降低操作费。
5、本工艺具有产污泥少，实现污泥减量化，对于轻污染水深度处理及回用过程，无需进 行反冲洗特点。