申请日2018.08.09
公开(公告)日2018.11.30
IPC分类号C02F9/08; C02F11/00; C02F11/12; C02F11/14
摘要
本发明提供了一种工业废水中高浓度COD的连续式处理系统及处理工艺，包括中间提升泵池、配水井、UV协同高级氧化池、催化剂脱水系统、催化剂再生系统;所述中间提升泵池出口与所述配水井入口连接、所述配水井出口与所述UV协同高级氧化池入口连接、所述UV协同高级氧化池出口与所述催化剂脱水系统入口连接;所述催化剂脱水系统出口与所述催化剂再生系统入口连接;所述催化剂再生系统出口与所述配水井入口连接。本发明提供的处理系统和处理工艺运行管理方便，工艺稳定、可以处理含有难以处理的COD的废水，使得废水中COD含量达到一级A标准。
权利要求书
1.一种工业废水中高浓度COD的连续式处理系统，其特征在于，中间提升泵池、配水井、UV协同高级氧化池、催化剂脱水系统、催化剂再生系统;
所述中间提升泵池出口与所述配水井入口连接、所述配水井出口与所述UV协同高级氧化池入口连接、所述UV协同高级氧化池出口与所述催化剂脱水系统入口连接;所述催化剂脱水系统出口与催化剂再生系统入口连接;所述催化剂再生系统出口与所述配水井入口连接。
2.如权利要求1所述的连续式处理系统，其特征在于，还包括预处理单元，所述预处理单元出口与所述中间提升泵池入口连接。
3.如权利要求1所述的连续式处理系统，其特征在于，所述UV协同高级氧化池包括加药系统、前端集水池、多个反应廊道、溢流堰、末端集水池、超声液位计、温度计，所述加药系统出口与所述前端集水池入口连接，所述前端集水池出口与所述反应廊道入口连接，所述反应廊道出口通过溢流堰与末端集水池入口连接;
所述超声液位计、温度计设置在所述反应廊道内。
4.如权利要求3所述的连续式处理系统，其特征在于，所述催化剂脱水系统包括絮凝斜板沉淀池、污泥中间储存池、污泥提升泵、污泥浓缩池、离心机;所述末端集水池出口与所述絮凝斜板沉淀池入口连接，所述絮凝斜板沉淀池出口与所述污泥中间储存池入口连接，所述污泥中间储存池出口通过污泥提升泵与污泥浓缩池入口连接，所述污泥浓缩池出口与所述离心机连接;
所述催化剂再生系统包括两个并列反应釜、暂存罐;所述离心机出口与所述两个并列反应釜入口连接，所述两个并列反应釜出口与所述暂存罐入口连接，所述暂存罐出口与所述配水井入口连接。
5.如权利要求3所述的连续式处理系统，其特征在于，所述反应廊道内设有若干个UV模块，所述UV模块包括紫外灯、石英套管、方钢支架、316不锈钢钢板、O型橡胶圈、报警装置;所述316不锈钢钢板安装在所述方钢支架的顶端，所述316不锈钢钢板上开设有多个孔眼，所述每根紫外灯内置于所述每根石英套管内，所述石英套管的一端为闭口端，另一端设有紫外灯密封结构，所述每根石英套管穿过孔眼通过O型橡胶圈竖直固定在所述方钢支架上;
所述紫外灯通过电线与所述报警装置连接，所述紫外灯的损坏率超过20%时，所述报警装置启动报警信号。
所述UV模块上的紫外灯底端与所述反应廊道池底之间设置有曝气装置，用于均匀混合药剂。
6.如权利要求5所述的连续式处理系统，其特征在于，还包括PLC自动控制系统、显示装置、两个水质在线检测仪、三个远传式pH在线检测仪;所述两个水质在线检测仪分别设置在配水井和末端集水池内;三个远传式pH在线检测仪分别设置在反应廊道、末端集水池、两个并列反应釜内;所述PLC自动控制系统与报警装置、显示装置、水质在线检测仪、远传式pH在线检测仪、超声液位计和温度计控制连接，所述显示装置用于显示UV模块上紫外灯的状态、工业废水中COD的含量、废水液位、反应的pH值和反应温度。
7.一种工业废水中高浓度COD的连续式处理工艺，其包括如下步骤：
S1：将工业废水通过中间提升泵进入中间提升泵池，然后再进入配水井;
S2：在进入配水井前通过水质在线检测仪测定工业废水中COD的含量，并计算所需加入氧化铜和双氧水的量，测定后的工业废水从配水井输送到UV协同高级氧化池的前端集水池中，加药系统通过加药泵将一定量的氧化铜和双氧水加入前端集水池，然后缓慢均匀进入UV协同高级氧化池中的各个反应廊道中，在各个反应廊道中根据具体需要水平放置若干个独立的UV模块，使得紫外灯与进水水流方向垂直，且放置在紫外灯底端与所述反应廊道池底之间设置有曝气装置，使得废水与氧化铜和双氧水混合均匀，并通过远传式pH在线检测仪检测废水的pH值，通过温度计检测反应温度，反应一段时间后，经溢流堰进入末端集水池，从而实现连续进出水;
S3：在末端集水池中通过水质在线检测仪测量废水中COD的量，若废水中COD的量达到一级A排放标准则打开末端电动阀门将达标废水先通过加碱调节pH至中性，然后排放至絮凝斜板沉淀池，若未达到一级A排放标准则打开底部旁通管将废水排至配水井前端继续处理，直到COD达标为止;
S4：末端集水池中达标的废水pH调节至中性后，然后进入絮凝斜板沉淀池，在絮凝斜板沉淀池中通过固液分离进行分层，将上层达标的废水排出，将下层污泥输送至污泥中间储存池，然后通过污泥提升泵输送至污泥浓缩池，再通过污泥浓缩池中的污泥浓缩机进行初级脱水浓缩，含水率由99%浓缩至90-94%，再通过螺杆泵输送至离心机，离心机进口管路设置有管道混合器，通过管道混合器加入絮凝剂，使得离心脱水效率提高，经过离心机将固体颗粒与液体分离，含水率由90-94%降至60%-65%;
S5：将步骤S4中经离心机分离得到的固体颗粒进行称量并通过螺旋混合输送机输送至催化剂再生系统中的两个并列反应釜中，通过闸阀切换投加入不同反应釜内，并在反应釜内加入一定量的酸，固体颗粒与酸反应后得到液态催化剂，反应结束后将液体催化剂输送至暂存罐中待用，待下次处理时，再将储存罐中的液态催化剂输送至配水井，实现催化剂的循环利用。
8.如权利要求7所述的连续式处理工艺，其特征在于，还包括预处理过程，所述预处理过程将工业废水通过预处理单元除去废水中的杂质，并初步降低COD含量和废水SS;经预处理单元处理后的废水通过中间提升泵进入中间提升泵池，所述预处理过程后的COD含量小于800mg/L，所述SS小于500mg/L。
9.如权利要求7所述的连续式处理工艺，其特征在于，所述UV协同高级氧化池在处理废水过程中：废水在反应廊道中的平均停留时间控制在25-30mim，反应温度控制在10-30℃，处理1t的废水所需双氧水的量为0.5%-2%，H2O2与Cu2+的摩尔比是35:1-20:1;
通过加药系统和远传式pH在线检测仪调节反应廊道中废水的pH，使其维持在3.0-4.0之间;
所述曝气装置控制的曝气量为5m3/h，出口风速8m/s。
10.如权利要求7所述的连续式处理工艺，其特征在于，所述步骤S5中向反应釜中加酸的流量为20m3/h，反应时间为15min，反应过程控制反应釜液位/反应釜高度小于装料系数，pH控制在2-3之间。
说明书
一种工业废水中高浓度COD的连续式处理系统及处理工艺
技术领域
本发明涉及一种工业废水处理领域，尤其涉及一种工业废水中高浓度COD的连续式处理系统及处理工艺。
背景技术
在工业的迅猛发展下，我国取得了经济的高速增长，同时环境污染也成为过去遗留下来的问题。经过近几年的努力，我国在城市污水处理技术方面取得了较大的成就，成果丰硕。作为一片尚待开辟的“蓝海”，水处理市场前景非常乐观。据前瞻产业研究院《中国污水处理行业市场前瞻与投资分析报告》显示，我国现有自来水厂4000多家，污水处理厂3500多座，随着污水处理设施的逐步完善，我国污水处理率目前已升至高位。截至2016年末，城市污水处理率已达到93.4%，县城污水处理率也达到了87.4%。随着工业环保呼声日渐升高，工业废水治理需求无处不在，企业工厂中，主要分布在电子、塑胶、电镀、五金、印刷、食品、印染等行业。然而这些工厂产生的大多数污水需要经过一定的处理后才可以排放到江、海、河、湖泊、水库、池塘等养殖水域中。但是，在处理后的污水中仍然有很多杂质难以处理，尤其是高浓度COD的废水以及难生物降解的有机物，水中色度较高、腐殖酸、富里酸含量较高的污水。
由于污水处理厂的污水组成中，大部分为工业尾水，经过一级Fenton、一级A/O处理后，水体中剩余的有机物均为难降解有机物，要使其有机物降解、出水稳定达标，需采用深度处理工艺。
废水的深度处理技术主要包括物化法、生物法、高级氧化技术等。物化法主要包括吸附法、膜分离法、混凝法等;生物法包括氧化塘深度处理技术、曝气生物滤池工艺等;高级氧化技术包括Fenton法和类芬顿技术、光催化氧化法等。其中，高级氧化技术最为稳定可靠。
高级氧化技术是通过产生.OH(羟基自由基)来对污水中不能被普遍氧化剂氧化的污染物进行氧化降解的过程。众多研究表明，生物难降解的污染物通常具有相应的稳定性，难以被常见氧化剂完全矿化，这就要求所采用的化学药剂具有足够的氧化能力彻底破坏有机物，这一趋势促使了以产生羟基自由基为主要特点的高级氧化技术的迅速发展。同时由于传统Fenton过程产生的羟基自由基收催化剂的形态的影响，产生的羟基自由基数量和氧化效能不能有效发挥作用，而UV光照射可强化羟基自由基的产生量和时间效能，因此目前发展为UV协同高级氧化技术。而该技术主要特点是：1)强化羟基自由基的产生量;2)提高羟基自由基对有机物矿化的效能。这一趋势促使了以产生羟基自由基为主要特点的高级氧化技术迅速发展。
数据表明，除氟外，羟基自由基比其他常见的氧化剂具有更高的标准电极电位，因此具有更高的氧化能力。UV协同高级氧化过程区别其他氧化方法的特点在于以下几个方面：
A、反应速度快，多数有机物在此过程中的氧化速率常数可达106-109m/s;
B、适用范围广，较高的氧化电位使得羟基自由基几乎可将所有的有机物氧化直至矿化;
C、反应条件温和，通常对温度和压力无要求，无需在强酸、碱介质中进行;
D、可诱发链式反应，形成有机物的自身氧化，从而使得有机物得以降解，这是各类氧化剂单独书用都不能达到的;
E、可与其他处理技术连用，特别是作为生物处理过程的预处理手段，难降解的有机物在高级氧化过程处理后其生化性大多提高，从而利于生物法的进一步降解;
F、操作检点、易于设备管理;
G、铜催化剂可循环利用，避免了铁泥的产生;
中国发明专利(IFBR-UASB-ICEAS处理工业废水新型工：201610485470.0)提供了一种IFBR-UASB-ICEAS处理工业废水新型工艺，该工艺包括调节池、改进型芬顿流化床、脱气中和池、混凝沉淀池、上流式厌氧污泥床和ICEAS反应器;各单元经水管依次连接，对工业废水进行处理。该发明进行可工艺优化，路线清晰简洁;整体COD去除率≥95%，有机特征污染物的去除率≥95%，运行管理方便，工艺稳定，投资运行费用低，但是该发明处理后的COD含量较高，没有达到一级A标准，且其仅提供了初步处理方法，并未提供一套完整的COD处理系统。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，基于现有工业废水处理存在的缺点，本发明的目的是，提供一种能够实现手动与自动控制相结合，并实施动态监管，随机控制药剂投加量，防止工业水处理出水水质COD不达标，操作性强，效果佳，确保水质安全的处理工艺系统;并提供科学合理，实用性强的降低COD的处理系统及其工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种工业废水中高浓度COD的连续式处理系统，包括中间提升泵池，配水井、UV协同高级氧化池、催化剂脱水系统、催化剂再生系统;
所述中间提升泵池出口连接配水井入口、所述配水井出口与所述UV协同高级氧化池入口连接、所述UV协同高级氧化池出口与所述催化剂脱水系统入口连接;所述催化剂脱水系统出口与催化剂再生系统连接入口;所述催化剂再生系统连接出口与所述配水井入口连接。
优选地，所述处理系统还包括预处理单元，所述预处理单元出口与所述中间提升泵池入口连接。
优选地，所述UV协同高级氧化池包括加药系统、前端集水池、多个反应廊道、溢流堰、末端集水池、超声液位计、温度计，所述加药系统出口与所述前端集水池入口连接，所述前端集水池出口与所述反应廊道入口连接，所述反应廊道出口通过溢流堰与末端集水池入口连接;
所述超声液位计、温度计设置在所述反应廊道内。
优选地，所述催化剂脱水系统包括絮凝斜板沉淀池、污泥中间储存池、污泥提升泵、污泥浓缩池、离心机;所述末端集水池出口与所述絮凝斜板沉淀池的入口连接，所述絮凝斜板沉淀池的出口与所述污泥中间储存池入口连接，所述污泥中间储存池出口通过污泥提升泵与污泥浓缩池的入口连接，所述污泥浓缩池的出口与所述离心机连接;
所述催化剂再生系统包括两个并列反应釜、暂存罐;所述离心机的出口与所述两个并列反应釜的入口连接，所述两个并列反应釜出口与所述暂存罐连接。
优选地，所述反应廊道内设有若干个UV模块，所述UV模块包括紫外灯、石英套管、方钢支架、316不锈钢钢板、O型橡胶圈、报警装置;所述316不锈钢钢板安装在所述方钢支架的顶端，所述316不锈钢钢板上开设有多个孔眼，所述每根紫外灯内置于所述每根石英套管内，所述石英套管的一端为闭口端，另一端设有紫外灯密封结构，所述每根石英套管穿过孔眼通过O型橡胶圈竖直固定在所述方钢支架上;
所述紫外灯通过电线与所述报警装置连接，所述紫外灯的损坏率超过20%时，所述报警装置启动报警信号。
所述UV模块上的紫外灯底端与所述反应廊道池底之间设置有曝气装置，用于均匀混合药剂。该曝气装置不仅可以解决药剂均匀混合目的，还可以促使双氧水等酸性药剂充分反应与分解减小对后续工艺的冲击负荷。
优选地，还包括PLC自动控制系统、显示装置、两个水质在线检测仪、三个远传式pH在线检测仪;所述两个水质在线检测仪分别设置在配水井和末端集水池内;三个远传式pH在线检测仪分别设置在反应廊道、末端集水池、两个并列反应釜内;所述PLC自动控制系统与报警装置、显示装置、水质在线检测仪、远传式pH在线检测仪、超声液位计和温度计控制连接，所述显示装置用于显示UV模块上紫外灯的状态、工业废水中COD的含量、废水液位、反应的pH值和反应温度。
优选地，所述UV模块上端还设置有把手，起吊机通过连接把手将UV模块吊起，方便更换UV模块上的紫外灯，且每个UV模块单独设置，每个UV模块能单独起吊，且不影响其它UV模块。UV模块容易维护：在更换灯管或者石英套管时，每个UV模块能单独起吊。在更换灯管、石英套管以及清洗石英套管时，处理系统仍然可以继续工作。本发明中通提供的紫外灯型号：ZW150D19W-Z1554;
本发明提供的处理系统还包括电控柜，所述电控柜包括整流器、继电保护器、电线、风扇，所述电线采用底部进线方式进入电控柜，电控柜还带有检修电源插座，电控柜上设置有指示灯，显示出每台设备的运行、故障状态、电控柜可以实现所有UV控制系统用电设备的自保护、当每台设备出现任何一种故障情况时，可以自动停机。电控柜所有的电气部件的防护等级以及绝缘等级均需要满足长期稳定使用的要求。
一种工业废水中高COD的连续式处理工艺，其包括如下步骤：
S1：将工业废水通过中间提升泵进入中间提升泵池，然后再进入配水井;
S2：在进入配水井前通过水质在线检测仪测定工业废水中COD的含量，并计算所需加入氧化铜和双氧水的量，测定后的工业废水从配水井输送到UV协同高级氧化池的前端集水池中，加药系统通过加药泵将一定量的氧化铜和双氧水加入前端集水池，然后缓慢均匀进入UV协同高级氧化池中的各个反应廊道中，在各个反应廊道中根据具体需要水平放置若干个独立的UV模块，使得紫外灯与进水水流方向垂直，且放置在紫外灯底端与所述反应廊道池底之间设置有曝气装置，使得废水与氧化铜和双氧水混合均匀，并通过远传式pH在线检测仪检测废水的pH值，通过温度计检测反应温度，反应一段时间后，经溢流堰进入末端集水池，从而实现连续进出水;
S3：在末端集水池中通过水质在线检测仪测量废水中COD的量，若废水中COD的量达到一级A排放标准则打开末端电动阀门将达标废水先通过加碱调节pH至中性，然后排放至絮凝斜板沉淀池，若未达到一级A排放标准则打开底部旁通管将废水排至配水井前端继续处理，直到COD达标为止;
S4：末端集水池中达标的废水pH调节至中性后，然后进入絮凝斜板沉淀池，在絮凝斜板沉淀池中通过固液分离进行分层，将上层达标的废水排出，将下层污泥输送至污泥中间储存池，然后通过污泥提升泵输送至污泥浓缩池，再通过污泥浓缩池中的污泥浓缩机进行初级脱水浓缩，含水率由99%浓缩至90-94%，再通过螺杆泵输送至离心机，离心机进口管路设置有管道混合器，通过管道混合器加入絮凝剂，使得离心脱水效率提高，经过离心机将固体颗粒与液体分离，含水率由90-94%降至60%-65%;
S5：将步骤S4中经离心机分离得到的固体颗粒进行称量并通过螺旋混合输送机输送至催化剂再生系统中的两个并列反应釜中，通过闸阀切换投加入不同反应釜内，并在反应釜内加入一定量的酸，固体颗粒与酸反应后得到液态催化剂，反应结束后将液体催化剂输送至暂存罐中待用，待下次处理时，再将储存罐中的液态催化剂输送至配水井，实现催化剂的循环利用。
优选地，所述处理工艺还包括预处理过程，所述预处理过程将工业废水通过预处理单元除去废水中的杂质，并初步降低COD含量和废水SS;经预处理单元处理后的废水通过中间提升泵进入中间提升泵池。
优选地，所述UV协同高级氧化池在处理废水过程中：废水在反应廊道中的平均停留时间控制在25-30mim，反应温度控制在10-30℃，处理1t的废水所需双氧水的量为0.5%-2%，H2O2与Cu2+的摩尔比是35:1-20:1。
通过加药系统和远传式pH在线检测仪调节反应廊道中废水的pH，使其维持在3.0-4.0之间。
优选地，所述曝气装置控制的曝气量为5m3/h，出口风速8m/s。
优选地，所述步骤S5中向反应釜中加酸的流量为20m3/h，反应时间为15min，反应过程控制反应釜液位/反应釜高度小于装料系数，pH控制在2-3之间。
优选地，所述紫外灯的功率为150W，紫外光透过率为253.7nm。
与现有技术相对比，本发明产生的有益效果是：
(1)本发明通过改变原有预处理单元的处理系统或者处理工艺来达到处理工业废水中高COD的降解处理，既可以在原有预处理单元上稍加改变管路进行升级改造，又可以单独独立运行;
(2)本发明通过自动控制来实时监测废水进入UV协同高级氧化池中、水质、水位情况以及UV灯工作运行状况;
(3)水质检测仪进行间歇性的抽样检测水质，避免连续检验的滞后性，若检测水质与正常水质差别较大时采取相应措施，若水质已经无法达标则需要调节双氧水药剂的投加量以确保出水水质;
(4)本发明提供的一种连续式处理工业废水中高COD的处理系统，既可以适用于大型污水处理厂由于制药废水、生活污水、印染废水、造纸废水等产生的大量高浓度COD、难降解有机物的废水处理，又可以适用于实验室的处理高浓度COD、难降解有机物废水的小试装置，实现连续进出水水处理;
(5)将所有数据信号通过PLC控制系统与显示装置相连可以实时动态观察，如果自动控制出现问题可以切换到手动状态进行控制，为了防止因为停电以及故障问题无法启动自动控制时，设置了手动控制;
(6)本发明将所有污泥利用催化剂脱水系统全部回收利用，催化剂脱水系统经过一系统脱水操作后进入催化剂再生系统通过加酸调节使其变成催化剂，再回到配水井前端循环利用催化剂;
(7)本发明通过提供的连续式处理工业废水中高COD的处理系统可以处理高浓度的COD、难降解有机物的工业废水，使得处理后的COD、BOD5、TN、N-NH3、TP、pH、SS达到一级A标准，且其运行管理方便，工艺稳定，投资运行费用低;
(8)本发明中提供的催化剂是Cu和H2O2，可以避免铁泥的发生，且其催化剂可以循环利用。