申請日2015.10.27

　　公開(公告)日2016.02.17

　　IPC分類號C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一體式廢水處理裝置，包括上向流式的反應(yīng)器、臭氧發(fā)生器(7)、水箱(1)、文丘里管(8);其中，所述反應(yīng)器從下至上依次包括反硝化區(qū)(3)、臭氧催化氧化區(qū)(4)和曝氣生物濾池區(qū)(5)，在所述反硝化區(qū)(3)的底部設(shè)置有入水口(18)，反應(yīng)器頂部設(shè)置有出水口(10);在所述反應(yīng)器的上部設(shè)置有第一回流口(16)和第二回流口(17);所述入水口(18)通過第一管路(13)與所述水箱(1)相連，通過第二管路(14)與所述第一回流口(16)相連。本發(fā)明還公開了采用所述一體式廢水處理裝置進行石化廢水的處理方法。本發(fā)明在深度處理石化廢水時達到較好的有機物和總氮去除的效果。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種一體式廢水處理裝置，其特征在于：包括反應(yīng)器、臭氧發(fā)生器(7)、水箱(1)、文丘里管(8);其中，所述反應(yīng)器從下至上依次包括反硝化區(qū)(3)、臭氧催化氧化區(qū)(4)和曝氣生物濾池區(qū)(5)，在所述反硝化區(qū)(3)的底部設(shè)置有入水口(18)，頂部設(shè)置有出水口 (10);在所述反應(yīng)器的上部設(shè)置有第一回流口(16)和第二回流口(17);所述入水口(18) 通過第一管路(13)與所述水箱(1)相連，通過第二管路(14)與所述第一回流口(16)相連;

　　所述臭氧發(fā)生器(7)與所述文丘里管(8)相連，所述文丘里管(8)的入水口與所述第二回流口(17)通過第三管路(15)相連，所述文丘里管(8)的出水口與所述臭氧催化氧化區(qū)(4)的下部相連。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式廢水處理裝置，其特征在于：在所述第一管路(13)上設(shè)置有進水泵(2)和第一閥門，在所述第二管路(14)上設(shè)置有第一回流泵(9)和第二閥門，在所述第三管路(15)上設(shè)置有第二回流泵(6)和第三閥門。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式廢水處理裝置，其特征在于：在所述反硝化區(qū)(3)、所述臭氧催化氧化區(qū)(4)和所述曝氣生物濾池區(qū)(5)的下部均設(shè)置有濾料承托層和取料口(12)，在所述反應(yīng)器的下部設(shè)置有放空口(11);所述反硝化區(qū)(3)、所述臭氧催化氧化區(qū)(4)和所述曝氣生物濾池區(qū)(5)的體積比為1:1:4。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體式廢水處理裝置，其特征在于：所述反硝化區(qū)(3)和所述曝氣生物濾池區(qū)(5)的填料為火山巖，粒徑2-5mm;所述臭氧催化氧化區(qū)(4)的填料為負載過渡金屬氧化物，粒徑2-5mm;所述反硝化區(qū)(3)和所述臭氧催化氧化區(qū)(4)的填料填充率為85%，所述曝氣生物濾池區(qū)(5)的填料填充率為80%。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一體式廢水處理裝置，其特征在于：所述負載過渡金屬氧化物為Al2O3或CuO的固體催化填料。

　　6.采用權(quán)利要求1～5中任意一項所述的一體式廢水處理裝置進行石化二級出水處理的方法，其特征在于：包括如下步驟：

　　水箱(1)中的廢水通過進水泵(2)進入到反應(yīng)器中，依次通過反硝化區(qū)(3)、臭氧催化氧化區(qū)(4)和曝氣生物濾池區(qū)(5)，從出水口(10)流出，同時，存在兩條回流線路，一條通過第一回流口(16)、第一回流泵(9)和第二管路(14)實現(xiàn)回流，第二條通過第二回流口(17)、第二回流泵(6)和第三管路(15)到達文丘里管(8)，回流廢水在所述文丘里管(8)中與臭氧發(fā)生器(7)產(chǎn)生的臭氧混合后進入所述臭氧催化氧化區(qū)(4)的下部，實現(xiàn)回流。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的石化二級出水處理的方法，其特征在于：在所處理石化二級出水COD低于100mg/L，TN低于30mg/L時，所述臭氧催化氧化區(qū)(4)的回流量為100%-200%，所述反硝化區(qū)(3)的回流量為100%，所述反應(yīng)器的停留時間為3h，臭氧的投量在10mg/L。

　　說明書

　　一種一體式廢水處理裝置及石化二級出水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，特別是涉及一種一體式廢水處理裝置及采用該裝置進行石化二級出水處理的方法。

　　背景技術(shù)

　　石化化工行業(yè)是國家經(jīng)濟的重點行業(yè)，同時也是一個高消耗，高污染的行業(yè)。石化工業(yè)廢水的排放水量隨著石油煉制加工深度不同而各不相同，每噸原油的提煉產(chǎn)生的廢水量約為 2.86噸;加工每噸石油化工產(chǎn)品產(chǎn)生的廢水量為117噸;加工每噸石油化纖產(chǎn)品產(chǎn)生的廢水量為161.8噸;生產(chǎn)每噸化肥產(chǎn)品產(chǎn)生的廢水量為4.25噸。2008年，我國石油和化工行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)排放工業(yè)廢水43.82億噸，占全國工業(yè)規(guī)模以上企業(yè)廢水排放量的20.2%，位居工業(yè)水排放首位。此外，石化廢水具有廢水水量大、污染成分復雜、水質(zhì)水量波動大的特點，對環(huán)境污染嚴重。一般石化廢水經(jīng)污水廠進行生物處理，出水可以達到《污水綜合排放標準》 (GB8978-1996)中的排放標準(COD≤100mg·L-1)。但2015年發(fā)布的《石油化學工業(yè)污染物排放標準》(GB31571-2015)，規(guī)定在國土開發(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)生嚴重水環(huán)境污染問題而需要采取特別保護措施的地區(qū)，直接排至受納水體的COD最高值為50mg·L-1、總氮的最高值為30mg·L-1。所以對石化廢水的深度處理已經(jīng)迫在眉睫。

　　曝氣生物濾池是一種常見的生物膜處理工藝，具有占地面積小、出水水質(zhì)好、產(chǎn)泥量少、造價低，并且具有模塊化結(jié)構(gòu)、自動化程度高等特點。曝氣生物濾池充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計思路，將生物降解與吸附過濾兩種處理過程合并在同一單元反應(yīng)器中。以濾池中填裝的粒狀填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)為載體，在濾池內(nèi)部進行曝氣，使濾料表面生長著大量生物膜，當污水流經(jīng)時，利用濾料上所附生物膜中高濃度的活性微生物強氧化分解作用以及濾料粒徑較小的特點，充分發(fā)揮微生物的生物代謝、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留以及反應(yīng)器內(nèi)沿水流方向食物鏈的分級捕食作用，實現(xiàn)污染物的高效清除在一個單元反應(yīng)器內(nèi)同時完成了生物氧化和固液分離的功能，在污水深度處理領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)BAF通常只能去除污水中易生物降解的有機物，擁有把污水中氨氮氧化成硝氮的作用，單獨用該工藝對水中難生物降解的有機物以及總氮的去除效果不佳。而臭氧具有強氧化性，可以把石化廢水中難降解的有機物氧化成易被生物降解的有機物，采用臭氧與BAF結(jié)合，并在反應(yīng)柱設(shè)計反硝化區(qū)的方法則有效的彌補了BAF的缺點。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種一體式廢水處理裝置及采用該裝置進行石化二級出水處理的方法。解決用單獨的BAF工藝深度處理工業(yè)廢水時，難降解有機物和總氮的去除效率不高的問題。從強化難降解有機物的去除效果，提高反應(yīng)運行的脫氮效果兩方面，研究、發(fā)明本方法，可使BAF工藝在深度處理石化二級出水時達到較好的有機物和總氮去除的效果。

　　一種一體式廢水處理裝置，包括反應(yīng)器、臭氧發(fā)生器、水箱、文丘里管;其中，為改善曝氣生物濾池工藝去除石化二級出水中難降解有機物及脫氮效果，將傳統(tǒng)BAF設(shè)計三個區(qū)域，所述反應(yīng)器從下至上依次包括反硝化區(qū)、臭氧催化氧化區(qū)和曝氣生物濾池區(qū)，在所述反硝化區(qū)的底部設(shè)置有入水口，頂部設(shè)置有出水口;在所述反應(yīng)器的上部設(shè)置有第一回流口和第二回流口;所述入水口通過第一管路與所述水箱相連，通過第二管路與所述第一回流口相連;

　　本發(fā)明所述的一體式廢水處理裝置，其中，在所述第一管路上設(shè)置有進水泵和第一閥門，在所述第二管路上設(shè)置有第一回流泵和第二閥門，在所述第三管路上設(shè)置有第二回流泵和第三閥門。

　　本發(fā)明所述的一體式廢水處理裝置，其中，在所述反硝化區(qū)、所述臭氧催化氧化區(qū)和所述曝氣生物濾池區(qū)的下部均設(shè)置有濾料承托層和取料口，方便反應(yīng)器內(nèi)濾料的更換，在所述反應(yīng)器的下部設(shè)置有放空口;方便反應(yīng)器內(nèi)廢水的排空。所述反硝化區(qū)、所述臭氧催化氧化區(qū)和所述曝氣生物濾池區(qū)的體積比為1:1:4。

　　本發(fā)明所述的一體式廢水處理裝置，其中，所述反硝化區(qū)和所述曝氣生物濾池區(qū)的填料為火山巖，粒徑2-5mm;所述臭氧催化氧化區(qū)的填料為負載過渡金屬氧化物，粒徑2-5mm;所述反硝化區(qū)和所述臭氧催化氧化區(qū)的填料填充率為85%，所述曝氣生物濾池區(qū)的填料填充率為80%。

　　本發(fā)明所述的一體式廢水處理裝置，其中，所述負載過渡金屬氧化物為Al2O3或CuO的固體催化填料。

　　由于火山巖價格低廉，并且具有發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)，孔大小不均，質(zhì)輕，由于孔間大大小小表面粗糙，比表面積大，具有惰性、抗腐蝕在參與生物膜在環(huán)境中發(fā)生物化學反應(yīng)相對穩(wěn)定，其表面親水強，粗糙多孔，附著的生物膜速度快量多，帶有正電荷，有利于生物膜生長，是生物膜很好的載體，對所固定的微生物元素，無抑制性作用，不影響微生物的活性，可為微生物的著床提供良好的條件;臭氧催化氧化區(qū)內(nèi)的催化氧化填料可使臭氧與石化二級出水充分混合接觸，增強臭氧的氧化效果，提高臭氧的利用率。

　　采用本發(fā)明所述的一體式廢水處理裝置進行石化二級出水處理的方法，其包括如下步驟：

　　水箱中的廢水通過進水泵進入到反應(yīng)器中，依次通過反硝化區(qū)、臭氧催化氧化區(qū)和曝氣生物濾池區(qū)，從出水口流出，同時，存在兩條回流線路，一條通過第一回流口、第一回流泵和第二管路實現(xiàn)回流，第二條通過第二回流口、第二回流泵和第三管路到達文丘里管，回流廢水在所述文丘里管中與臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧混合后進入所述臭氧催化氧化區(qū)的下部，實現(xiàn)回流。

　　本發(fā)明所述的廢水處理方法，其中，在所處理石化二級出水COD低于100mg/L，TN低于30mg/L時，所述臭氧催化氧化區(qū)的回流量為100%-200%，所述反硝化區(qū)的回流量為100%，所述反應(yīng)器的停留時間為3h，臭氧的投量在10mg/L。

　　本發(fā)明一體式廢水處理裝置與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于：本發(fā)明一體式廢水處理裝置及采用該裝置進行石化二級出水處理的方法具有如下優(yōu)點：

　　1)在反應(yīng)器設(shè)置反硝化區(qū)和臭氧催化氧化區(qū)，提高了反應(yīng)器處理石化二級出水中難降解有機物和總氮的效果，使得出水更有保障。

　　2)在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有回流裝置，提高了預氧化時，臭氧與石化二級出水的接觸時間，提高了臭氧的利用率。

　　3)臭氧在與廢水的反應(yīng)過程中，生成氧氣，為后續(xù)的BAF單元提供了曝氣，消除了傳統(tǒng)BAF工藝運行過程中曝氣的裝置，節(jié)省了運行成本。

　　4)本發(fā)明把傳統(tǒng)的反硝化裝置、臭氧混合裝置和BAF裝置組合在一個反應(yīng)器里，減小了反應(yīng)器的占地面積，降低了投資成本。

　　5)臭氧投量小，節(jié)省能耗，且經(jīng)過臭氧催化氧化區(qū)和曝氣生物濾池區(qū)后出氣中臭氧含量低，無需安裝臭氧破壞裝置。

　　本發(fā)明的技術(shù)原理如下：

　　一體式廢水處理裝置及石化廢水處理二級出水處理方法，是將臭氧的化學氧化、生物降解、好氧硝化和厭氧反硝化四種技術(shù)結(jié)合在一起的一體式組合工藝。石化二級出水先經(jīng)過反硝化區(qū)、臭氧催化氧化區(qū)和BAF區(qū)，一條支流再由回流泵經(jīng)由文丘里管與臭氧混合后流入臭氧催化氧化區(qū)，這一條支流利用了臭氧的氧化作用，把石化二級出水中難降解的有機物氧化成易被生物降解的有機物，提高了后續(xù)BAF單元生物降解難降解有機物的效果，并且臭氧在與廢水的反應(yīng)過程中生成了氧氣，為后續(xù)的BAF單元提供了供微生物硝化作用所用的氧氣，從而代替了傳統(tǒng)了曝氣設(shè)備，節(jié)省了運行成本;另一路支流經(jīng)由回流泵把BAF單元的廢水回流至反硝化區(qū)，使得廢水中的硝酸根離子和亞硝酸根離子經(jīng)由附著在火山巖上面的反硝化菌的作用，產(chǎn)生氮氣，從而達到進一步去除總氮的效果。