申請(qǐng)日2015.10.27　

　　公開(公告)日2015.12.23

　　IPC分類號(hào)C02F1/78; C02F3/02

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，包括密封塔、鼓風(fēng)機(jī)(11)和臭氧發(fā)生器(12);所述密封塔為一體式，在所述密封塔的底部設(shè)置有入水口，上部設(shè)置有出水口(3)，中間為處理區(qū)，所述處理區(qū)從下至上依次包括臭氧催化氧化區(qū)(6)、臭氧催化分解區(qū)(5)和曝氣生物濾池區(qū)(4)。本發(fā)明還公開了一種采用所述升流式臭氧曝氣生物濾池裝置進(jìn)行石化廢水的處理方法。本發(fā)明工藝緊湊，占地面積小，處理效率高，臭氧催化分解區(qū)填充錳砂，可降低臭氧催化氧化區(qū)出水殘留臭氧對(duì)曝氣生物濾池區(qū)的影響。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，其特征在于：包括密封塔、鼓風(fēng)機(jī)(11)和臭氧 發(fā)生器(12);所述密封塔為一體式，在所述密封塔的底部設(shè)置有入水口，上部設(shè)置有出水口 (3)，中間為處理區(qū)，所述處理區(qū)從下至上依次包括臭氧催化氧化區(qū)(6)、臭氧催化分解區(qū) (5)和曝氣生物濾池區(qū)(4)。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，其特征在于：在所述臭氧催化 氧化區(qū)(6)的下部設(shè)置有臭氧曝氣盤(14)，其通過臭氧輸送管與所述臭氧發(fā)生器(12)相 連，在所述曝氣生物濾池區(qū)(4)的下部設(shè)置有曝氣管(13)，通過空氣輸送管與所述鼓風(fēng)機(jī) (11)相連。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，其特征在于：所述入水口與進(jìn) 水管相連，在所述進(jìn)水管上設(shè)置有進(jìn)水泵(1)和液體流量計(jì)(7);在所述臭氧輸送管上設(shè)置 有臭氧氣體流量計(jì)(9)，在所述空氣輸送管上設(shè)置有氣體流量計(jì)(10);

　　所述裝置還包括反沖洗管，依次與所述液體流量計(jì)(7)和所述入水口相連，在所述反沖 洗管上設(shè)置有反沖洗泵(2)，在所述密封塔的上部設(shè)置有反沖洗排水口(8)。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，其特征在于：所述鼓風(fēng)機(jī)還通 過管路與所述臭氧氣體流量計(jì)(9)相連。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，其特征在于：所述臭氧催化氧 化區(qū)(6)的填料為負(fù)載過渡金屬氧化物，所述負(fù)載過渡金屬氧化物為Al2O3或CuO的固體 顆粒催化劑，填充比為75%;所述臭氧催化分解區(qū)(5)的填料為錳砂，粒徑2-5mm，填充 比為65%;所述曝氣生物濾池區(qū)(4)的填料為火山巖，粒徑2-5mm，填充比為70%。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，其特征在于：所述臭氧催化氧 化區(qū)(6)、所述臭氧催化分解區(qū)(5)和所述曝氣生物濾池區(qū)(4)的體積比為1:1:2。

　　7.采用權(quán)利要求1～6中任意一項(xiàng)所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置進(jìn)行石化廢水的處 理方法，其特征在于：包括如下步驟：

　　待處理廢水為石化廢水生物處理后二級(jí)出水，COD不高于100mg/L，所述待處理廢水從 底部進(jìn)入所述密封塔，臭氧發(fā)生器(12)提供臭氧，鼓風(fēng)機(jī)(11)提供空氣;經(jīng)配水后進(jìn)入 臭氧催化氧化區(qū)(6)進(jìn)行臭氧氧化，氧化后水升流進(jìn)入臭氧催化分解區(qū)(5)，完成廢水中殘 留臭氧的催化分解，廢水繼續(xù)上升進(jìn)入曝氣生物濾池區(qū)(4)，通過生物氧化和吸附等作用進(jìn) 一步凈化廢水，處理后出水從上部出水口(3)流出。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的石化廢水處理方法，其特征在于：所述密封塔在使用一段時(shí)間 后進(jìn)行清洗，切斷進(jìn)水管、臭氧輸送管和空氣輸送管，連接反沖洗管和鼓風(fēng)機(jī)(11)與臭氧 氣體流量計(jì)(9)之間的管路，將清水通過反沖洗泵(2)輸送至密封塔，從密封塔的底部不 斷輸入空氣，清洗后的水通過反沖洗排水口(8)流出。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，其特征在于：所述臭氧投量為 5-10mg/L;所述曝氣生物濾池區(qū)(4)中的氣水比為2:1;所述升流式臭氧曝氣生物濾池裝置 的總空塔停留時(shí)間為4h。

　　說明書

　　一種升流式臭氧曝氣生物濾池裝置及石化廢水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，特別是涉及一種升流式臭氧曝氣生物濾池裝置及采用該裝置 進(jìn)行石化廢水的處理方法。

　　背景技術(shù)

　　石化廢水共含有大量有毒難降解有機(jī)物，其排放對(duì)水體的影響較大。我國(guó)石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展 的一個(gè)趨勢(shì)是園區(qū)化聚集，全國(guó)共有不同規(guī)模的石化產(chǎn)業(yè)園區(qū)上千家。對(duì)于大型石化工業(yè)園 區(qū)來(lái)講，綜合污水處理廠是保證石化綜合廢水處理達(dá)標(biāo)排放的最后一道屏障。2015年4月16 日環(huán)境保護(hù)部頒布了《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB31571-2015)(以下稱新標(biāo)準(zhǔn))， 新標(biāo)準(zhǔn)將石化工業(yè)園區(qū)污水處理廠直排水的COD限值由原來(lái)執(zhí)行的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB8978-1996)中規(guī)定的100mg/L提高至60mg/L，在國(guó)土開發(fā)密度已經(jīng)較高、環(huán)境承載 能力開始減弱，或水環(huán)境容量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴(yán)重水環(huán)境污染問題而需要采 取特別保護(hù)措施的地區(qū)，COD排放限值為50mg/L。同時(shí)，新標(biāo)準(zhǔn)中除了對(duì)常規(guī)指標(biāo)排放限 值更加嚴(yán)格，也加入了60種(類)特征有機(jī)污染物濃度排放限值。我們目前的石化綜合污水 廠污水均無(wú)法滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，亟需提標(biāo)改造，提高出水水質(zhì)。

　　技術(shù)可行經(jīng)濟(jì)合理的污水深度處理技術(shù)研發(fā)是目前污水處理領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。由于石化 污水廠二級(jí)生物處理出水的生化性較差，單獨(dú)采用生化處理技術(shù)很難達(dá)標(biāo)，物化和生化組合 的處理技術(shù)是污水深度處理中常用的技術(shù)類型。

　　申請(qǐng)?zhí)朇N101070216A專利公布了一種一體式臭氧與曝氣生物濾池水處理裝置及其方 法，一體式臭氧曝氣生物濾池工藝將臭氧的預(yù)氧化和曝氣生物濾池有效結(jié)合，利用臭氧的預(yù) 氧化作用，將廢水中難降解的有機(jī)物部分氧化，長(zhǎng)鏈的有機(jī)物變成短鏈的有機(jī)物，環(huán)狀有機(jī) 物變成直鏈有機(jī)物，提高廢水的可生化性，充分利用后續(xù)的曝氣生物濾池工藝的生物降解作 用，有效去除廢水中的溶解性有機(jī)物。同時(shí)由于臭氧只用于預(yù)氧化，投量小，具有一定的經(jīng) 濟(jì)性。一體式臭氧曝氣生物濾池具有節(jié)省曝氣量，動(dòng)力消耗少，占地面積小，臭氧氧化后不 必安裝臭氧破壞系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。在臭氧投加量維持穩(wěn)定的條件下，由于進(jìn)水負(fù)荷的波動(dòng)，加上 臭氧在反應(yīng)器底部的停留時(shí)間有限，有一部分臭氧未充分分解即離開臭氧反應(yīng)區(qū)，進(jìn)入上部 的曝氣生物濾池區(qū)。當(dāng)水中臭氧濃度超過0.2mg/L時(shí)，曝氣生物濾池內(nèi)的微生物即可被部分 滅活，降低其反應(yīng)活性，使得生物量也偏低，處理能力較為低下。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，在臭氧催化氧化區(qū) 和曝氣生物濾池區(qū)之間增設(shè)臭氧催化分解區(qū)，使得整個(gè)工藝更加高效。

　　一種升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，包括密封塔、鼓風(fēng)機(jī)和臭氧發(fā)生器;所述密封塔為一 體式，在所述密封塔的底部設(shè)置有入水口，上部設(shè)置有出水口，中間為處理區(qū)，所述處理區(qū) 從下至上依次包括臭氧催化氧化區(qū)、臭氧催化分解區(qū)和曝氣生物濾池區(qū)。

　　本發(fā)明所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，其中，在所述臭氧催化氧化區(qū)的下部設(shè)置 有臭氧曝氣盤，其通過臭氧輸送管與所述臭氧發(fā)生器相連，在所述曝氣生物濾池區(qū)的下部設(shè) 置有曝氣管，通過空氣輸送管與所述鼓風(fēng)機(jī)相連。

　　本發(fā)明所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，其中，所述入水口與進(jìn)水管相連，在所述 進(jìn)水管上設(shè)置有進(jìn)水泵和液體流量計(jì);在所述臭氧輸送管上設(shè)置有臭氧氣體流量計(jì)，在所述 空氣輸送管上設(shè)置有氣體流量計(jì);

　　所述裝置還包括反沖洗管，依次與所述液體流量計(jì)和所述入水口相連，在所述反沖洗管 上設(shè)置有反沖洗泵，在所述密封塔的上部設(shè)置有反沖洗排水口。

　　本發(fā)明所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，其中，所述鼓風(fēng)機(jī)還通過管路與所述臭氧 氣體流量計(jì)相連。

　　本發(fā)明所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，其中，所述臭氧催化氧化區(qū)的填料為負(fù)載 過渡金屬氧化物，如Al2O3或CuO的固體顆粒催化劑，填充比為75%;所述臭氧催化分解區(qū) 的填料為錳砂，粒徑2-5mm，填充比為65%;所述曝氣生物濾池區(qū)的填料為火山巖，粒徑 2-5mm，填充比為70%。

　　本發(fā)明所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置，其中，所述臭氧催化氧化區(qū)、所述臭氧催 化分解區(qū)和所述曝氣生物濾池區(qū)的體積比為1:1:2。

　　采用本發(fā)明所述的升流式臭氧曝氣生物濾池裝置進(jìn)行石化廢水的處理方法，包括如下步 驟：

　　待處理廢水為石化廢水生物處理后二級(jí)出水，COD不高于100mg/L，所述待處理廢水從 底部進(jìn)入所述密封塔，臭氧發(fā)生器提供臭氧，鼓風(fēng)機(jī)提供空氣;經(jīng)配水后進(jìn)入臭氧催化氧化 區(qū)進(jìn)行臭氧氧化，氧化后水升流進(jìn)入臭氧催化分解區(qū)，完成廢水中殘留臭氧的催化分解，廢 水繼續(xù)上升進(jìn)入曝氣生物濾池區(qū)，通過生物氧化和吸附等作用進(jìn)一步凈化廢水，處理后出水 從上部出水口流出。

　　本發(fā)明所述的石化廢水處理方法，其中，所述密封塔在使用一段時(shí)間后進(jìn)行清洗，切斷 進(jìn)水管、臭氧輸送管和空氣輸送管，連接反沖洗管和鼓風(fēng)機(jī)與臭氧氣體流量計(jì)之間的管路， 將清水通過反沖洗泵輸送至密封塔，從密封塔的底部不斷輸入空氣，清洗后的水通過反沖洗 排水口流出。

　　本發(fā)明所述的石化廢水處理方法，其中，所述臭氧投量為5-10mg/L;所述曝氣生物濾池區(qū) 中的氣水比為2:1;所述升流式臭氧曝氣生物濾池裝置的總空塔停留時(shí)間為4h。

　　本發(fā)明升流式臭氧曝氣生物濾池裝置與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于：

　　本發(fā)明升流式式臭氧曝氣生物濾池是一種有效的廢水深度處理技術(shù)，其中臭氧區(qū)出水中 含有的殘留臭氧對(duì)曝氣生物濾池區(qū)的影響是制約該技術(shù)的一個(gè)重要因素，因此在實(shí)際應(yīng)用中 通常需要將臭氧氧化區(qū)和曝氣生物濾池區(qū)分開建，中間增設(shè)一個(gè)臭氧吹脫池，但相應(yīng)也增加 了占地面積，削弱了一體式裝置的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)一體式臭氧曝氣生物濾池的這一缺 點(diǎn)，在兩個(gè)區(qū)域的中間增設(shè)了臭氧催化分解區(qū)，采用高活性的錳砂作為填料，催化分解水中 的臭氧，本單元可以使得臭氧催化氧化區(qū)和曝氣生物濾池區(qū)有機(jī)結(jié)合，各自發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)， 臭氧催化氧化區(qū)可提高石化二級(jí)出水中溶解性難降解有機(jī)物的可生化性，曝氣生物濾池可在 此基礎(chǔ)上充分發(fā)揮生物降解，截留和沉淀等作用，經(jīng)濟(jì)高效的去除石化二級(jí)出水中的溶解性 難降解有機(jī)物，是整個(gè)一體式裝置COD去除最大的單元。經(jīng)過研究和處理實(shí)際石化二級(jí)出水 試驗(yàn)表明，在石化二級(jí)出水COD低于100mg/L的情況下，采用本發(fā)明工藝所述的裝置及相 應(yīng)的臭氧投加量、接觸氧化時(shí)間、催化分解時(shí)間、氣水比、填料和填充比，處理后水質(zhì)可滿 足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用別的參數(shù)無(wú)法達(dá)到本發(fā)明的效果。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：

　　1)臭氧投加量少，運(yùn)行費(fèi)用低。石化二級(jí)出水COD通常在80-100mg/L之間，臭氧投量 為5-10mg/L即可達(dá)到預(yù)氧化的效果，若采用單獨(dú)臭氧氧化，臭氧的投量通常要高于30mg/L。

　　2)兩個(gè)單元各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，互為補(bǔ)充，但互補(bǔ)干擾。臭氧催化氧化單元采用催化氧化的形 式提高了臭氧的利用率，反應(yīng)速率快，廢水中殘留的臭氧量較少。臭氧催化分解區(qū)采用錳砂， 可進(jìn)一步催化分解臭氧，使得臭氧催化氧化區(qū)不會(huì)影響到曝氣生物濾池區(qū)的正常運(yùn)行，反應(yīng) 效率較高。

　　3)錳砂填料易得，價(jià)格便宜，整體工藝具有一定的經(jīng)濟(jì)性。

　　本發(fā)明的技術(shù)原理如下：

　　本發(fā)明和已有發(fā)明的差別在于臭氧催化氧化區(qū)和曝氣生物濾池區(qū)中間增設(shè)了臭氧 催化分解區(qū)，臭氧催化分解區(qū)內(nèi)填充廉價(jià)易得的錳砂填料，錳砂組分中含有變價(jià)金屬 離子Mn3+和Mn4+，研究表明，錳砂可有效催化分解臭氧，降低廢水中殘余臭氧的含 量，因此可以減少對(duì)生化單元微生物的影響，充分發(fā)揮后續(xù)曝氣生物濾池區(qū)的作用。