申请日2018.03.27
公开(公告)日2018.07.13
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明提供了一种废水处理集成装置及方法，依次连通的集水池、气液混合反应器、复合催化氧化塔和生物滤池;气液混合反应器的出水口与复合催化氧化塔的进水口连通，复合催化氧化塔的出水口与生物滤池的进水口连通;生物滤池的出水口和气液混合反应器的进水口分别与集水池连通。本发明在废水处理过程的前期将废水适度氧化处理，处理过程的后期通过生物系统处理，使得废水的处理效果和效率大幅提高，装置集成度高，安装简便，降低了运行成本。
权利要求书
1.一种废水处理集成装置，其特征在于，包括：
依次连通的集水池、气液混合反应器、复合催化氧化塔和生物滤池;
所述气液混合反应器的出水口与所述复合催化氧化塔的进水口连通，所述复合催化氧化塔的出水口与所述生物滤池的进水口连通;
所述生物滤池的出水口和所述气液混合反应器的进水口分别与所述集水池连通。
2.根据权利要求1所述的一种废水处理集成装置，其特征在于，所述气液混合反应器内固定有第二纳米气泡释放器，用于产生微纳米气泡，提高臭氧和氧气的溶解度。
3.根据权利要求1所述的一种废水处理集成装置，其特征在于，
所述复合催化氧化塔包括依次连通的一级复合催化氧化塔和二级复合催化氧化塔，所述气液混合反应器和所述一级复合催化氧化塔的进水口连通;
所述一级复合催化氧化塔内自下而上设有第一纳米气泡释放器、第一规整填料层和第一催化剂填充层，所述纳米气泡释放器和所述一级复合催化氧化塔的出水口连通;
所述二级复合催化氧化塔内自下而上设有第二液体分布器、气体分布器、第二规整填料层和第二催化剂填充层，所述第二液体分布器和所述二级复合催化氧化塔的进水口连通。
4.根据权利要求1所述的一种废水 处理集成装置，其特征在于，还包括：臭氧发生器，所述气液混合反应器的进水口和所述二级复合催化氧化塔的气体分布器分别和所述臭氧发生器的出气口连通。
5.根据权利要求3所述的一种废水处理装置，其特征在于，
所述生物滤池包括依次连通的一级生物滤池和二级生物滤池，所述一级生物滤池的进水口和所述二级复合催化氧化塔的出水口连通，所述二级生物滤池的出水口和所述集水池连通;
所述一级生物滤池内自下而上设有第一液体分布装置和第一生物滤料层，所述第一液体分布装置和所述一级生物滤池的进水口连通;
所述二级生物滤池内自下而上设有第二液体分布装置、曝气装置和第二生物滤料层，所述第二液体分布装置和所述二级生物滤池的进水口连通。
6.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于，还包括：反冲洗系统，所述反冲洗系统包括空压机、出水池、反冲洗水泵和反冲洗出水池，所述一级生物滤池的反冲洗进气口和所述二级生物滤池的反冲洗进气口分别与所述空压机的进气口连通，所述一级生物滤池的反冲洗进水口和所述二级生物滤池的反冲洗进水口分别与所述反冲洗水泵的出水口连通，所述反冲洗水泵的进水口与所述出水池连通，所述反冲洗出水池和所述出水池和所述二级生物滤池连通。
7.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于，还包括：尾气破坏装置，所述一级复合催化氧化塔和所述二级复合催化氧化塔的出气口分别和所述尾气破坏装置的进气口连通，所述尾气破坏装置的出气口和所述二级生物滤池的曝气装置连通。
8.一种废水处理集成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将待处理的废水与双氧水溶液混合之后，再与氧气和臭氧组成的混合气体中混合，形成含有双氧水、氧气和臭氧的溶气水;
S2、将所述溶气水经过多级复合催化氧化之后，再经过多级生物过滤;
S3、若经过所述多级生物过滤之后的废水达到排放标准，则排放;若未达到排放标准，则将不大于67%体积的部分，回流到所述步骤S1中待处理的废水中，依次经过所述步骤S1和S2之后，与经过所述多级生物过滤之后的废水除去所述不大于67%体积的其他部分混合，并确认是否达到排放标准，若达到排放标准，则排放，若未达到排放标准，则继续依次重复所述步骤S1～S3，直至达到排放标准并排放。
9.根据权利要求8所述的一种废水处理集成方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述待处理的废水与所述混合气体的体积流量比为3～10:1;其中，所述臭氧的质量为所述混合气体的质量的8～10%。
10.根据权利要求8所述的一种废水处理集成方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述待处理的废水和所述双氧水溶液的体积比为6000～60000：1;其中，所述双氧水溶液中，双氧水的质量为所述双氧水溶液的质量的27.5%。
说明书
一种废水处理集成装置及方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种废水处理集成装置及方法。
背景技术
随着近代工业，尤其是煤化工、石油化工、精细化工、纺织印染、医药农药、制浆造纸等产业的迅速发展，各种难降解有机废水日益增多，这些废水普遍具有污染物浓度高、毒性大、可生化性差的特点，严重污染水体环境、危害人体健康。这类工业废水经过常规的物化、生化二级处理后，废水中仍含大量有毒、生物难降解有机污染物，需要进一步深度处理才能达标排放标准或回用要求。因此，开发工业废水深度处理技术对节水减排和环境保护意义重大。
针对这类难降解废水，国内外现有的处理技术包括强化生物降解、混凝、吸附、膜分离以及高级氧化技术等。生物法处理速度慢，需要较大处理空间，且对入水要求高，出水不够稳定，且对于一些难降解有机物去除效率低;混凝法对亲水性污染物和小分子有机物去除效率低;吸附法对污染物有一定的选择性，且需要吸附剂再生，存在二次污染问题;膜技术能够有效去除水中大部分污染物，但是浓水处理问题和膜污染问题制约该技术在废水处理方面的应用。
高级氧化技术利用产生的氧化能力很强的羟基自由基氧化水中污染物，使其经过一系列中间过程，最终生成CO2和其它无机离子。高级氧化技术包括臭氧催化氧化、光催化氧化、Fenton氧化、电化学氧化、超声空化、微波催化氧化以及超临界氧化等。
为解决单一高级氧化技术在技术和经济性方面的局限性，复合高级氧化技术作为一种有效的废水深度处理技术正受到越来越多的关注，尤其在生物难降解有毒、有害有机污染物处理领域，在合理的投资和运行成本情况下，可有效保障出水达标，逐渐成为高级氧化技术的一种新趋势，但由于复合高级氧化技术需要多种工序的组合，因此也存在运行成本高，集成度不好的问题。
因此，针对目前复合高级氧化技术在技术和经济性方面的局限性问题，可考虑在处理过程的前期将废水适度氧化处理，处理过程的后期通过生物系统处理，降低系统运行成本。
发明内容
为了解决目前复合高级氧化技术运行成本高，集成度不好，即在技术和经济性方面的局限性问题，本发明提供了一种废水处理集成装置，包括：依次连通的集水池、气液混合反应器、复合催化氧化塔和生物滤池;气液混合反应器的出水口与复合催化氧化塔的进水口连通，复合催化氧化塔的出水口与生物滤池的进水口连通;生物滤池的出水口和气液混合反应器的进水口分别与集水池连通。
优选地，气液混合反应器内固定有第二纳米气泡释放器，用于产生微纳米气泡，提高臭氧和氧气的溶解度。
优选地，复合催化氧化塔包括依次连通的一级复合催化氧化塔和二级复合催化氧化塔，气液混合反应器和一级复合催化氧化塔的进水口连通;一级复合催化氧化塔内自下而上设有第一纳米气泡释放器、第一规整填料层和第一催化剂填充层，纳米气泡释放器和一级复合催化氧化塔的出水口连通;二级复合催化氧化塔内自下而上设有第二液体分布器、气体分布器、第二规整填料层和第二催化剂填充层，第二液体分布器和二级复合催化氧化塔的进水口连通。
优选地，本废水处理集成装置还包括：臭氧发生器，气液混合反应器的进水口和二级复合催化氧化塔的气体分布器分别和臭氧发生器的出气口连通。
优选地，生物滤池包括依次连通的一级生物滤池和二级生物滤池，一级生物滤池的进水口和二级复合催化氧化塔的出水口连通，二级生物滤池的出水口和集水池连通;一级生物滤池内自下而上设有第一液体分布装置和第一生物滤料层，第一液体分布装置和一级生物滤池的进水口连通;二级生物滤池内自下而上设有第二液体分布装置、曝气装置和第二生物滤料层，第二液体分布装置和二级生物滤池的进水口连通。
优选地，本废水处理装置还包括：反冲洗系统，反冲洗系统包括空压机、出水池、反冲洗水泵和反冲洗出水池，一级生物滤池的反冲洗进气口和二级生物滤池的反冲洗进气口分别与空压机的进气口连通，一级生物滤池的反冲洗进水口和二级生物滤池的反冲洗进水口分别与反冲洗水泵的出水口连通，反冲洗水泵的进水口与出水池连通，反冲洗出水池和出水池和二级生物滤池连通。
优选地，本废水处理装置还包括：尾气破坏装置，一级复合催化氧化塔和二级复合催化氧化塔的出气口分别和尾气破坏装置的进气口连通，尾气破坏装置的出气口和二级生物滤池的曝气装置连通。
另外，本发明还提供了一种废水处理集成方法，包括以下步骤：
S1、将待处理的废水与双氧水溶液混合之后，再与氧气和臭氧组成的混合气体中混合，形成含有双氧水、氧气和臭氧的溶气水;S2、将溶气水经过多级复合催化氧化之后，再经过多级生物过滤;S3、若经过多级生物过滤之后的废水达到排放标准，则排放;若未达到排放标准，则将不大于67%体积的部分，回流到步骤S1中待处理的废水中，依次经过步骤S1和S2之后，与经过多级生物过滤之后的废水除去不大于67%体积的其他部分混合，并确认是否达到排放标准，若达到排放标准，则排放，若未达到排放标准，则继续依次重复步骤S1～S3，直至达到排放标准并排放。
优选地，步骤S1中，待处理的废水与混合气体的体积流量比为3～10:1;其中，臭氧的质量为混合气体的质量的8～10%。
优选地，步骤S1中，待处理的废水和双氧水溶液的体积比为6000～60000：1;其中，双氧水溶液中，双氧水的质量为双氧水溶液的质量的27.5%。
本发明通过将气液混合反应器中形成的含有双氧水、氧气和臭氧的溶气水，依次通过一级复合催化氧化塔和二级复合催化氧化塔降解，之后再将离开二级复合催化氧化塔的废水经过一级生物滤池和二级生物滤池，离开二级生物滤池的废水若达到排放标准，则排放，若未达到排放标准，则将离开二级生物滤池的废水中不大于的67%体积的部分，回流到待处理的废水中，依次经过上述步骤后，与离开二级生物滤池的废水中其他的部分混合并确认是否达到排放标准，若达到排放标准，则排放，若未达到排放标准，则继续依次重复上述步骤，直至达到排放标准并排放。
本发明中，气液混合反应器内的纳米气泡释放器能产生微纳米气泡，提高了废水中臭氧和氧气的溶解度;一级复合催化氧化塔和二级复合催化氧化塔内均采用规整填料层和催化剂层的组合设计，能降低气体压降，提高气液传质效率;在催化剂的作用下，双氧水催化臭氧分解产生的烃基自由基，可提高分解有机污染物的能力;一级生物滤池可有效利用离开二级复合催化氧化塔的废水中的高浓度溶解氧，而无需设置曝气系统，二级生物滤池进一步有效利用一级生物滤池的废水中的高浓度溶解氧，使得采用氧气曝气的二级生物滤池的处理效率大大提高;同时，一级生物滤池和二级生物滤池中的生物滤料层通过分布不同功能的生物菌群，能去除废水中的总氮和不同有机物;本发明针对进水水质波动情况，还可以将二级生物滤池出水部分回流至前端集水池，提高系统抗冲击能力，保证在进水污染物浓度提高的情况下，出水稳定达标。
本发明提供的废水处理集成方法及装置，在废水处理过程的前期将废水适度氧化处理，废水处理过程的后期通过生物系统处理，使得废水的处理效果显著提高，处理效率大幅增加，装置集成度高，安装简便，降低了运行成本，具有广泛的生产适用性。