申請(qǐng)日2015.09.17
公開(公告)日2017.08.01
IPC分類號(hào)C02F9/14
摘要
本發(fā)明公開一種新型臭氧‑生物活性炭一體化廢水深度處理方法，包括如下步驟：S1將廢水注入臭氧接觸氧化區(qū)，并通過(guò)布?xì)庋b置從底部向反應(yīng)區(qū)內(nèi)均勻投加臭氧氣體，臭氧氣體與廢水發(fā)生氧化反應(yīng);S2將未反應(yīng)的臭氧氣體和廢水送入臭氧催化氧化反應(yīng)區(qū)，利用顆�；钚蕴控�(fù)載TiO2催化劑使臭氧與水中污染物進(jìn)行臭氧催化氧化，進(jìn)一步消耗向廢水中所投加的臭氧氣體;S3將經(jīng)過(guò)臭氧催化氧化后的廢水、臭氧尾氣以及催化劑送入三相分離區(qū)，臭氧尾氣通過(guò)尾氣收集裝置排出系統(tǒng)，催化劑沉入催化氧化區(qū)重復(fù)利用，富含溶解氧的廢水則進(jìn)入生物活性炭反應(yīng)區(qū)。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種臭氧-生物活性炭一體化廢水深度處理裝置，其特征在于：包括臭氧氧化反應(yīng)區(qū)(Ⅰ)、臭氧催化氧化區(qū)(Ⅱ)、三相分離區(qū)(Ⅲ)和生物活性炭反應(yīng)區(qū)(Ⅳ);所述的廢水深度處理裝置從下向上依次為臭氧氧化反應(yīng)區(qū)(Ⅰ)、臭氧催化氧化區(qū)(Ⅱ)、三相分離區(qū)(Ⅲ)和生物活性炭反應(yīng)區(qū)(Ⅳ)相互連接;
所述的臭氧氧化反應(yīng)區(qū)(Ⅰ)上設(shè)置有計(jì)量裝置(1)、布水系統(tǒng)(2)、臭氧發(fā)生器(3)和微孔曝氣系統(tǒng)(4);
所述的臭氧催化氧化區(qū)(Ⅱ)上填充有顆粒活性炭負(fù)載TiO2催化劑;
所述的臭氧氧化反應(yīng)區(qū)(Ⅰ)與臭氧催化氧化區(qū)(Ⅱ)之間通過(guò)帶長(zhǎng)柄濾頭的穿孔分隔板(5)隔離;
所述的三相分離區(qū)(Ⅲ)上設(shè)置有導(dǎo)流器(6)、尾氣收集器(9)和臭氧破壞器(10);
所述的臭氧催化氧化區(qū)(Ⅱ)與三相分離區(qū)(Ⅲ)通過(guò)導(dǎo)流器(6)隔離;
所述的生物活性炭反應(yīng)區(qū)(Ⅳ)上設(shè)置集水堰(8)，生物活性炭反應(yīng)區(qū)(Ⅳ)內(nèi)部填充有活性炭和微生物;
所述的三相分離區(qū)(Ⅲ)與生物活性炭反應(yīng)區(qū)(Ⅳ)之間通過(guò)穿孔分隔板(7)隔離;所述的尾氣收集器(9)穿過(guò)生物活性炭反 應(yīng)區(qū)(Ⅳ)，從生物活性炭反應(yīng)區(qū)(Ⅳ)頂部與臭氧破壞器(10)連接;
廢水經(jīng)過(guò)所述的計(jì)量裝置(1)進(jìn)入處理裝置底部的布水系統(tǒng)(2)，同時(shí)臭氧氣體由臭氧發(fā)生器(3)產(chǎn)生通過(guò)微孔曝氣系統(tǒng)(4)均勻投加至廢水中，在臭氧氧化反應(yīng)區(qū)(Ⅰ)內(nèi)廢水和臭氧進(jìn)行氧化反應(yīng);隨后氣水混合物通過(guò)帶長(zhǎng)柄濾頭的穿孔分隔板(5)進(jìn)入臭氧催化氧化區(qū)(Ⅱ)，在催化劑作用下，未反應(yīng)的臭氧氣體進(jìn)一步氧化廢水中的污染物;隨后，臭氧尾氣、催化劑和處理水進(jìn)入三相分離區(qū)Ⅲ，導(dǎo)流器(6)防止氣泡進(jìn)入后續(xù)處理流程，通過(guò)尾氣收集器(9)將臭氧尾氣收集并輸送至臭氧破壞器(10)處理尾氣中殘留的臭氧氣體，隨后將尾氣排放;催化劑在分離區(qū)內(nèi)沉淀下來(lái)，處理水則通過(guò)穿孔分隔板(7)進(jìn)入生物活性炭反應(yīng)區(qū)(Ⅳ)，在活性炭和微生物的雙重作用下使廢水中的污染物得到徹底去除，處理后的水經(jīng)過(guò)集水堰(8)收集后排出裝置進(jìn)行回用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臭氧-生物活性炭一體化廢水深度處理裝置，其特征在于：所述的生物活性炭反應(yīng)區(qū)(Ⅳ)上設(shè)置有反沖洗水泵(11)和反沖洗布水系統(tǒng)(12)，當(dāng)生物活性炭反應(yīng)區(qū)(Ⅳ)內(nèi)的生物活性炭床發(fā)生阻塞時(shí)，利用反沖洗水泵(11)將反洗水送入反沖洗布水系統(tǒng)(12)，對(duì)碳床進(jìn)行反洗。
說(shuō)明書
一種臭氧-生物活性炭一體化廢水深度處理方法與裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及的是一種低濃度、難降解有機(jī)廢水的快速處理技術(shù)，特別涉及一種結(jié)合物化-生化處理為一體的臭氧-生物活性炭廢水深度處理技術(shù)。
背景技術(shù)
目前，工業(yè)廢水及城市生活污水中污染物的種類日益增多，成分更加復(fù)雜。這些污廢水經(jīng)過(guò)常規(guī)的生化法處理后，雖然處理水水質(zhì)得到很大改善，但是原水中種類繁多的難降解有機(jī)物，如烷基苯磺酸、氯苯酚、農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、硝基芳烴化合物、染料等處理效率不高，出水中仍有大量殘留，會(huì)對(duì)環(huán)境和人類造成潛在危害。
以此同時(shí)，我國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家。在全國(guó)660多個(gè)城市中，有400多個(gè)城市缺水，其中108個(gè)為嚴(yán)重缺水城市。隨著工業(yè)化和城市化的急速發(fā)展，資源型和水質(zhì)型雙重缺水特征凸現(xiàn)，已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大瓶頸。為了應(yīng)對(duì)水資源供需日益尖銳的矛盾，按照傳統(tǒng)的開源節(jié)流方式已難以解決水資源短缺的根本問(wèn)題。因此，開發(fā)利用非常規(guī)水資源顯得非常緊迫。城市污水再生利用是開源節(jié)流、減輕水體污染、改善生態(tài)環(huán)境、緩解水資源供需矛盾和促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。
為有效解決再生水中難降解有機(jī)物的危害，國(guó)內(nèi)外研究者開展了大量的實(shí)驗(yàn)研究，利用臭氧生物活性炭工藝對(duì)污廢水進(jìn)行深度處理，取得了良好的處理效果。在傳統(tǒng)的臭氧生物活性炭工藝中，由于臭氧氧化與生物活性炭分開設(shè)置，要獲得理想的臭氧氧化效果，可以通過(guò)兩種途徑：增加臭氧投加量或者延長(zhǎng)臭氧與污廢水的接觸氧化時(shí)間。臭氧投加量的增加意味著運(yùn)行成本的上升，接觸氧化時(shí)間的延長(zhǎng)代表著工程建設(shè)投資的增加。如何在較短的接 觸氧化時(shí)間內(nèi)充分利用定量的臭氧氣體，是提高臭氧生物活性炭工藝處理效果和推廣該技術(shù)工程應(yīng)用的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的臭氧生物活性炭工藝在該方面存在固有的缺陷，因此，建立基于快速、高效臭氧利用技術(shù)的臭氧生物活性炭處理方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種基于高效臭氧接觸氧化技術(shù)的新型臭氧-生物活性炭一體化廢水深度處理方法，應(yīng)用臭氧氧化技術(shù)、顆�；钚蕴控�(fù)載納米TiO2催化氧化技術(shù)以及生物活性炭工藝，并結(jié)合三相分離技術(shù)，在大幅提高臭氧利用效率、改善處理水水質(zhì)的同時(shí)降低了廢水的處理成本，該方法操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行安全。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種新型臭氧-生物活性炭一體化廢水深度處理方法，包括如下步驟：
S1將廢水注入臭氧接觸氧化區(qū)，并通過(guò)布?xì)庋b置從底部向反應(yīng)區(qū)內(nèi)均勻投加臭氧氣體，臭氧氣體與廢水發(fā)生氧化反應(yīng);
S2將未反應(yīng)的臭氧氣體和廢水送入臭氧催化氧化反應(yīng)區(qū)，利用顆�；钚蕴控�(fù)載TiO2催化劑使臭氧與水中污染物進(jìn)行臭氧催化氧化，進(jìn)一步消耗向廢水中所投加的臭氧氣體;
S3將經(jīng)過(guò)臭氧催化氧化后的廢水、臭氧尾氣以及催化劑送入三相分離區(qū)，臭氧尾氣通過(guò)尾氣收集裝置排出系統(tǒng)，催化劑沉入催化氧化區(qū)重復(fù)利用，富含溶解氧的廢水則進(jìn)入生物活性炭反應(yīng)區(qū);
S4在生物活性炭反應(yīng)區(qū)內(nèi)的活性炭吸附富集臭氧氧化后的小分子有機(jī)物，為微生物的大量生長(zhǎng)繁殖提供基質(zhì)，并使廢水得到凈化。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是：一種新型臭氧生物活性炭一體化廢水深度處理裝置，包括臭氧氧化反應(yīng)區(qū)Ⅰ、臭氧催化氧化區(qū)Ⅱ、三相分離區(qū)Ⅲ和生物活性炭反應(yīng)區(qū)Ⅳ;所述的廢水深度處理裝置從下向 上依次為臭氧氧化反應(yīng)區(qū)Ⅰ、臭氧催化氧化區(qū)Ⅱ、三相分離區(qū)Ⅲ和生物活性炭反應(yīng)區(qū)Ⅳ相互連接;
所述的臭氧氧化反應(yīng)區(qū)Ⅰ上設(shè)置有計(jì)量裝置1、布水系統(tǒng)、臭氧發(fā)生器和微孔曝氣系統(tǒng);
所述的臭氧催化氧化區(qū)Ⅱ上填充有顆�；钚蕴控�(fù)載TiO2催化劑;
所述的臭氧氧化反應(yīng)區(qū)Ⅰ與臭氧催化氧化區(qū)Ⅱ之間通過(guò)帶長(zhǎng)柄濾頭的穿孔分隔板隔離;
所述的三相分離區(qū)Ⅲ上設(shè)置有導(dǎo)流器、尾氣收集器和臭氧破壞器;
所述的臭氧催化氧化區(qū)Ⅱ與三相分離區(qū)Ⅲ通過(guò)導(dǎo)流器6隔離;
所述的生物活性炭反應(yīng)區(qū)Ⅳ上設(shè)置集水堰，生物活性炭反應(yīng)區(qū)Ⅳ內(nèi)部填充有活性炭和微生物;
所述的三相分離區(qū)Ⅲ與生物活性炭反應(yīng)區(qū)Ⅳ之間通過(guò)穿孔分隔板隔離;所述的尾氣收集器穿過(guò)生物活性炭反應(yīng)區(qū)Ⅳ，從生物活性炭反應(yīng)區(qū)Ⅳ頂部與臭氧破壞器連接;
廢水經(jīng)過(guò)所述的計(jì)量裝置1進(jìn)入處理裝置底部的布水系統(tǒng)2，同時(shí)臭氧氣體由臭氧發(fā)生器3產(chǎn)生通過(guò)微孔曝氣系統(tǒng)4均勻投加至廢水中，在臭氧氧化反應(yīng)區(qū)Ⅰ內(nèi)廢水和臭氧進(jìn)行氧化反應(yīng);隨后氣水混合物通過(guò)帶長(zhǎng)柄濾頭的穿孔分隔板5進(jìn)入臭氧催化氧化區(qū)Ⅱ，在催化劑作用下，未反應(yīng)的臭氧氣體進(jìn)一步氧化廢水中的污染物;隨后，臭氧尾氣、催化劑和處理水進(jìn)入三相分離區(qū)Ⅲ，導(dǎo)流器6防止氣泡進(jìn)入后續(xù)處理流程，通過(guò)尾氣收集器9將臭氧尾氣收集并輸送至臭氧破壞器10處理尾氣中殘留的臭氧氣體，隨后將尾氣排放;催化劑在分離區(qū)內(nèi)沉淀下來(lái)，處理水則通過(guò)穿孔分隔板7進(jìn)入生物活性炭反應(yīng)區(qū)Ⅳ，在活性炭和微生物的雙重作用下使廢水中的污染物得到徹底去除，處理后的水經(jīng)過(guò)集水堰8收集后排出裝置進(jìn)行回用。
進(jìn)一步的，所述的生物活性炭反應(yīng)區(qū)Ⅳ上設(shè)置有反沖洗水泵11和反沖洗 布水系統(tǒng)12，當(dāng)生物活性炭反應(yīng)區(qū)Ⅳ內(nèi)的生物活性炭床發(fā)生阻塞時(shí)，利用反沖洗水泵11將反洗水送入反沖洗布水系統(tǒng)12，對(duì)碳床進(jìn)行反洗。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本方法及裝置將臭氧接觸氧化、臭氧催化氧化以及生物活性炭反應(yīng)有機(jī)的整合為一體，強(qiáng)化了處理流程，提升了處理效果，降低了處理成本，增加了處理工藝的安全穩(wěn)定性。
本方法與裝置應(yīng)用活性炭負(fù)載納米級(jí)TiO2催化劑，解決了納米TiO2催化劑的催化效果和重復(fù)利用間的矛盾，加快了臭氧催化氧化的速率，提高了臭氧的利用率，確保處理水水質(zhì)穩(wěn)定。
本方法與裝置采用上向流生物活性炭工藝，采用兩級(jí)活性炭填料，底部大顆�；钚蕴康目紫堵蚀螅瑸槲⑸锾峁┝己玫纳L(zhǎng)環(huán)境，且不易阻塞;利用上部小顆粒活性炭超大的比表面積，對(duì)水質(zhì)殘留的污染物進(jìn)一步吸附，保證了該工藝優(yōu)質(zhì)的處理效果。
