申请日2019.06.24
公开(公告)日2019.10.11
IPC分类号C02F9/04; C02F1/72; C02F1/78; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种强化上流式多相废水氧化处理工艺及处理系统，该处理系统包括依次相接的上流式多相废水氧化系统、固液分离系统、中和脱气系统和絮凝沉淀系统。该处理工艺包括如下步骤：1)废水进入上流式多相废水氧化系统进行氧化处理;2)将废水送入固液分离系统中进行固液分离，将分离出的异相催化载体送回至上流式多相废水氧化系统，将废水送入中和脱气系统;3)将废水送入中和脱气系统，调节废水pH至5.5～7.5，再进行搅拌脱气;4)将废水送入絮凝沉淀系统进行泥水分离，将上清液外排，将沉淀铁泥压滤后外运无害化处理。采用本发明工艺及系统，能提高多相废水氧化处理系统的处理效果，降低芬顿试剂用量，有效减少化学污泥的产生。
权利要求书
1.强化上流式多相废水氧化处理工艺，其特征在于，包括如下操作步骤：
1)氧化处理：将难降解有机废水送入上流式多相废水氧化系统，该系统包括上流式多相废水氧化塔，氧化塔内投加芬顿药剂、均相催化促进剂及异相催化载体;
2)固液分离处理：将经氧化处理后的废水送入固液分离系统中进行固液分离处理，将分离出的液体送入中和脱气系统，同时将分离出在氧化塔中覆膜的异相催化载体送回至氧化塔内，实现富集催化剂的作用;
3)中和脱气处理：将固液分离系统处理后的废水送入中和脱气系统，中和脱气系统包括相连通的中和塔和脱气塔，废水先在中和塔内与投加的碱液混合，使废水pH调节至5.5～7.5，然后在脱气塔内进行搅拌脱气;
4)絮凝沉淀处理：将中和脱气处理后的废水送入絮凝沉淀系统进行泥水分离，絮凝沉淀系统包括絮凝沉淀池，废水经絮凝沉淀后将絮凝沉淀池上部的上清液外排，将絮凝沉淀池底部的铁泥压滤后外运无害化处理。
2.根据权利要求1所述强化上流式多相废水氧化处理工艺，其特征在于，所述步骤1)中，芬顿药剂的投加量按常规要求添加，异相催化载体在系统启动前投加，其投加量为上流式多相废水氧化塔容积的1/10～1/3。
3.根据权利要求1所述强化上流式多相废水氧化处理工艺，其特征在于，步骤1)中，所述均相催化促进剂为液态均相催化促进剂，其含有铁、锰、钴、镍微量元素，其中铁的浓度10～20mg/L，锰的浓度5.0～15mg/L，钴的浓度1.0～3.0mg/L，镍的浓度0.5～1.0mg/L。
4.根据权利要求1所述强化上流式多相废水氧化处理工艺，其特征在于，所述步骤1)中，异相催化载体采用直径在2～5mm的球状异相催化载体或最大对角距离为2～5mm的多面体异相催化载体，其材质为陶瓷、二氧化硅或活性氧化铝的无机载体，或者为PVA或PVE的有机惰性载体。
5.根据权利要求1所述强化上流式多相废水氧化处理工艺，其特征在于，步骤1)中，上流式多相废水氧化系统在运行过程中，均相催化促进剂首次投加量是按照处理水量的1～5‰投加，并连续5～10天补投维持此量;此后每次系统排砂后，继续按照处理水量的1～5‰补投维持，并连续投加3～5天。
6.根据权利要求1所述强化上流式多相废水氧化处理工艺，其特征在于，步骤2)中，所述固液分离系统采用斜板、斜管或拦阻网进行流体拦阻的分离方式，或采用旋流离心分离、重力分选分离的方式。
7.根据权利要求1所述强化上流式多相废水氧化处理工艺，其特征在于，步骤3)中，所述中和塔和脱气塔的底部通入含有臭氧质量浓度为1%～10%的混合空气进行曝气搅拌和气体吹脱，中和塔中的处理时间为15～25min，脱气塔的处理时间为20～30min。
8.根据权利要求1所述强化上流式多相废水氧化处理工艺，其特征在于，所述步骤4)中，所述絮凝沉淀池的处理时间为2～3小时。
9.根据权利要求1至8任一所述强化上流式多相废水氧化处理工艺采用的处理系统，其特征在于，包括依次相接的上流式多相废水氧化系统、固液分离系统、中和脱气系统和絮凝沉淀系统;
所述上流式多相废水氧化系统包括上流式多相废水氧化塔(1)，上流式多相废水氧化塔的底部设有布水罩(9)，内部填装有异相催化载体(5)，上部设有固液分离器(6)，布水罩(9)和固液分离器(6)分别位于异相催化载体(5)的下方和上方，固液分离器(6)的上方设有进水口A(4)以及与进水口A相连接的进水循环槽(3)，进水循环槽经循环管(7)与底部的布水罩相连接，该循环管上安装有循环泵(8)，固液分离器的上方设有出水口A(2);
所述固液分离系统包括旋流分离器(10)，旋流分离器的上部设有与上流式多相废水氧化塔的出水口A(2)相连接的进水口B(21)，底部设有排砂管(12)，旋流分离器(10)的内部设有向上输送废水的中心管(11)，中心管(11)的上部设有出水口B(22);
所述中和脱气系统包括中和塔(13)和脱气塔(19)，中和塔和脱气塔的底部分别设有可通入臭氧空气和纯氧的微孔曝气盘(17)，中和塔和脱气塔的上部分别设有气液两相分离器(14)，气液两相分离器的上方经管道连接气液分离器(15)，气液分离器(15)设有伸入塔下部的下降管(16)，中和塔的下部设有与固液分离系统的出水口B(22)相连接的进水口C(23)，中和塔的上部设有位于气液两相分离器上方的出水口C(24)，脱气塔的底部设有与出水口C(24)相连接的进水口D(25)，脱气塔的上部设有位于气液两相分离器上方的出水口D(26);
所述絮凝沉淀系统包括絮凝沉淀池(20)，絮凝沉淀池(20)与脱气塔的出水口D(26)相连接，絮凝沉淀池(20)的上部设有上清液排放口(27)，底部设有污泥排放口(28)。
10.根据权利要求9所述强化上流式多相废水氧化处理工艺采用的处理系统，其特征在于，所述气液分离器(15)的气体排放口以并联方式连接两条管道支路，其中一条支路与二氧化锰填料器(18)相连，另一条支路通过增压风机(29)与微孔曝气盘(17)的进气管连接。
说明书
强化上流式多相废水氧化处理工艺及处理系统
技术领域
本发明涉及有机废水处理方法，具体是一种强化上流式多相废水氧化处理工艺及处理系统。
背景技术
目前处理难生化降解废水的技术包括臭氧氧化法、活性碳吸附法、芬顿氧化法等，其中Fenton氧化法(H2O2/Fe2+)是一种最高效、简单且经济的方法。
亚铁盐(如硫酸亚铁)和过氧化氢(双氧水)的组合称为Fenton试剂，它能有效氧化去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物，其实质是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由基(·OH)，·OH可与大多数有机物反应使其降解。
从广义上说，Fenton法是利用催化剂或电化学等作用，通过H2O2产生·OH处理有机物的技术。但单纯的Fenton氧化法过程中需要大量的Fe2+投加量以维持足够的·OH产生，在处理过程中会产生大量铁泥，需要额外的处理费用。同时可能还存在部分极难降解有机物或残余有机物未被降解。传统均相的芬顿铁泥多，氧化效率低;传统异相芬顿的催化剂流失大，生产加工运行过程中新产生的铁泥附着多金属结合成催化剂，导致催化剂效率下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供一种强化上流式多相废水氧化处理工艺及处理系统，该处理工艺结合了均相催化技术、载体异相催化技术、臭氧曝气催化技术，充分地催化芬顿反应过程，并利用残留的双氧水二次降解残留有机物，强化了传统上流式多相废水处理系统的处理能力。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明强化上流式多相废水氧化处理工艺，包括如下操作步骤：
(1)氧化处理：将难降解有机废水送入上流式多相废水氧化系统，该系统包括上流式多相废水氧化塔，氧化塔内投加芬顿药剂、均相催化促进剂及异相催化载体;
(2)固液分离处理：将经氧化处理后的废水送入固液分离系统中进行固液分离处理，将分离出的液体送入中和脱气系统，同时将分离出在氧化塔中覆膜的异相催化载体送回至氧化塔内，实现富集催化剂的作用;
(3)中和脱气处理：将固液分离系统处理后的废水送入中和脱气系统，中和脱气系统包括相连通的中和塔和脱气塔，废水先在中和塔内与投加的碱液混合，使废水pH调节至5.5～7.5，然后在脱气塔内进行搅拌脱气;
(4)絮凝沉淀处理：将中和脱气处理后的废水送入絮凝沉淀系统进行泥水分离，絮凝沉淀系统包括絮凝沉淀池，废水经絮凝沉淀后将絮凝沉淀池上部的上清液外排，将絮凝沉淀池底部的铁泥压滤后外运无害化处理。
所述步骤1)中，芬顿药剂的投加量按常规要求添加，异相催化载体在系统启动前投加，其投加量为上流式多相废水氧化塔容积的1/10～1/3。
步骤1)中，所述均相催化促进剂为液态均相催化促进剂，其含有铁、锰、钴、镍微量元素，其中铁的浓度10～20mg/L，锰的浓度5.0～15mg/L，钴的浓度1.0～3.0mg/L，镍的浓度0.5～1.0mg/L。
所述步骤1)中，异相催化载体采用直径在2～5mm的球状异相催化载体或最大对角距离为2～5mm的多面体异相催化载体，其材质为陶瓷、二氧化硅或活性氧化铝的无机载体，或者为PVA或PVE的有机惰性载体。
步骤1)中，上流式多相废水氧化系统在运行过程中，均相催化促进剂首次投加时，按照处理水量的1～5‰投加，并连续5～10天补投维持此量;此后每次系统排砂后，继续按照处理水量的1～5‰补投维持，并连续投加3～5天。
步骤2)中，所述固液分离系统采用斜板、斜管或拦阻网进行流体拦阻的分离方式，或采用旋流离心分离、重力分选分离的方式。
步骤3)中，所述中和塔和脱气塔的底部通入含有臭氧质量浓度为1%～10%的混合空气进行曝气搅拌和气体吹脱，中和塔中的处理时间为15～25min，脱气塔的处理时间为20～30min。
所述步骤4)中，絮凝沉淀池的处理时间为2～3小时。
本发明强化上流式多相废水氧化处理工艺采用的处理系统，包括依次相接的上流式多相废水氧化系统、固液分离系统、中和脱气系统和絮凝沉淀系统;
所述上流式多相废水氧化系统包括上流式多相废水氧化塔，上流式多相废水氧化塔的底部设有布水罩，内部填装有异相催化载体，上部设有固液分离器，布水罩和固液分离器分别位于异相催化载体的下方和上方，固液分离器的上方设有进水口A以及与进水口A相连接的进水循环槽，进水循环槽经循环管与底部的布水罩相连接，该循环管上安装有循环泵，固液分离器的上方设有出水口A;
所述固液分离系统包括旋流分离器，旋流分离器的上部设有与上流式多相废水氧化塔的出水口A相连接的进水口B，底部设有排砂管，旋流分离器的内部设有向上输送废水的中心管，中心管的上部设有出水口B;
所述中和脱气系统包括中和塔和脱气塔，中和塔和脱气塔的底部分别设有可通入臭氧空气和纯氧的微孔曝气盘，中和塔和脱气塔的上部分别设有气液两相分离器，气液两相分离器的上方经管道连接气液分离器，气液分离器设有伸入塔下部的下降管，中和塔的下部设有与固液分离系统的出水口B相连接的进水口C，中和塔的上部设有位于气液两相分离器上方的出水口C，脱气塔的底部设有与出水口C相连接的进水口D，脱气塔的上部设有位于气液两相分离器上方的出水口D;
所述絮凝沉淀系统包括絮凝沉淀池，絮凝沉淀池与脱气塔的出水口D相连接，絮凝沉淀池的上部设有上清液排放口，底部设有污泥排放口。
所述气液分离器的气体排放口以并联方式连接两条管道支路，其中一条支路与二氧化锰填料器相连，另一条支路通过增压风机与微孔曝气盘的进气管连接。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1)本发明是在原有上流式多相废水氧化系统中通过投加均相催化促进剂和异相催化载体的方式，提高氧化系统催化降解有机物的能力，减少芬顿药剂投加量;
2)本发明通过采用定期添加均相催化促进剂的方式，可以不断地补充载体表面的催化活性点，保持异相催化剂的催化性能;
3)本发明通过增加固液分离系统，可以更好地将异相催化载体截留在系统中，使其持续发挥作用;
4)本发明在中和以及脱气工序中采用一定浓度的臭氧与空气共同混曝，在维持一定曝气量的同时，通入的臭氧可以与水中残留的双氧水发生催化反应，发生二次氧化过程，提高系统的处理效果，减少药剂残留。