CN104609671A - 一种多阶有回流的粉末活性炭生物活性处理的污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多阶有回流的粉末活性炭生物活性处理的污水处理装置，其包括多级重复串联的缺氧池与好氧池、絮凝槽和澄清池，其中，至少在第一缺氧池中投加活性炭填料，所述污水处理装置中，活性炭填料的总投加量为0.5-3g/L，所述澄清池的剩余生物碳泥经浓缩后回用。利用本发明设计的结构，活性炭投放量仅为原投放量的最多50％(甚至可以仅为10％)即可实现污水的高效净化，有效节约了活性炭的使用量。另外，无需额外添加有机碳源，无需内循环，简易实现污水中氮的高效去除。

Description

一种多阶有回流的粉末活性炭生物活性处理的污水处理装置

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种改进的粉末活性炭污水处理装置及其污水处理方法。

背景技术

粉末活性炭处理工艺方法不仅保持了传统活性污泥法的优点，同时也由于活性炭吸附剂的加入而大幅度提升了有机、无机污染物的去除率。该法一经产生就因其在经济和处理效率方面的优势广泛地应用于工业废水，如：炼油、石油化工、印染废水、焦化废水、有机化工废水的处理，该法用于城市污水处理可明显改善硝化效果，因此各国环境工作者对粉末活性炭处理工艺表现了极大的兴趣并进行了广泛深入的研究。

中国公开专利CN101445311A中公开了一种印染废水的高效组合处理方法，其利用水解酸化-粉末活性炭处理生物强化-混凝过滤的组合工艺，实现了印染废水的有效处理，具有占地面积小、污泥产量低、投资运行成本低、效果稳定等优势。中国公开专利CN102659280A中公开了一种印染污水有效的处理方法，其也是将水解酸化、粉末活性炭处理和絮凝工艺组合来实现所述污水的处理，解决了传统工艺处理效果差、出水水质不稳定、占地面积大、产泥量大、处理成本高等问题。中国公开专利CN103086503A中公开了一种改进的粉末活性炭处理工艺，其是培养了一种活性炭-微生物菌胶团，从而增加了活性炭的粒径和比重，增强了处理效果。

为了解决粉末活性炭处理方法的污泥量大的问题，国外提出了粉末活性炭处理-WAO(Wet Air Oxidation，湿式氧化法)***，它结合了传统的粉末活性炭处理法的诸多优点，并在适当的温度及压力水的液相氧化程序下，将过剩的生物污泥摧毁并氧化粉末填料生物污泥中吸附的污染物质，即将WAO流程与粉末活性炭处理法有机结合，融为一体，藉以实现废弃污泥的回收再利用，是一种从结构上取代传统的活性废水生物处理流程，并简化了污泥处理单元，无污染物排放的新型工艺。

但上述工艺繁琐，而且污泥量仍较大，除氮能力和效果也还有待提高，开发新型的简易高效的工艺和设备势在必行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多阶有回流的粉末活性炭生物处理的污水处理装置，适用性强，简易且高效，适于工业化。

本发明通过如下技术方案实现：

一种多阶有回流的粉末活性炭生物活性处理的污水处理装置(商标为“CBR^S-R”)，其包括多级重复串联的缺氧池与好氧池、絮凝槽和澄清池，其中，至少在第一缺氧池中投加活性炭填料，所述污水处理装置中，活性炭填料的总投加量为0.5-3g/L，所述澄清池的剩余生物碳泥经浓缩后回用。

根据本发明，包括两级、三级或更多级重复串联的缺氧池与好氧池。

根据本发明，若为两级重复串联的，第二缺氧池中也投加活性炭填料；若为三级重复串联的，第二、第三缺氧池中也投加活性炭填料；以此类推。

根据本发明，所述活性炭填料全部加入缺氧池。

根据本发明，所述活性炭填料全部一级加入，或者分两级、三级或更多级加入。若为两级重复串联的，所述活性炭填料或者全部加入第一缺氧池，或者一部分加入第一缺氧池而另一部分加入第二缺氧池；若为三级重复串联的，所述活性炭填料或者全部加入第一缺氧池，或者分三部分分别加入三个缺氧池中；以此类推。

根据本发明，所述活性炭填料全部加入第一缺氧池，优选地，其投加量为0.6-2.8g/L，更优选1-2g/l。例如0.8、1.0、1.5、2.0、2.5g/L。

根据本发明，若分两级投加，则第一缺氧池中的投加量占总投加量的50-90％，第二缺氧池中的投加量占总投加量的10-50％。

根据本发明，若分两级投加，则所述第一缺氧池中的投加量占总投加量的60-80％，第二缺氧池中的投加量占总投加量的20-40％。更优选地，所述第一缺氧池中的投加量占总投加量的65-75％，第二缺氧池中的投加量占总投加量的25-45％。

根据本发明，所述第一好氧池与第一缺氧池的体积比约为2:1。

根据本发明，所述第二好氧池与第二缺氧池的体积比为(2～1):1。

根据本发明，若为两级重复串联的，所述污水分两股分别进入第一缺氧池和第二缺氧池；若为三级重复串联的，所述污水分三股分别进入第一缺氧池、第二缺氧池和第三缺氧池；以此类推。

根据本发明，所述两股污水的分配系数中，第一缺氧池的分配系数用n1表示，第二缺氧池的分配系数用n2表示，若仅在第一缺氧池中添加活性炭，则n1:n2＝(6～9):(1～4)。分配系数比n1:n2还可以为(7～8):(2～3)。

根据本发明，若第一和第二缺氧池中均投放了活性炭，则n1:n2＝(5～9):(1～5)，优选(6～8):(2～4)；还可以为(5～6):(4～5)。

根据本发明，所述各级缺氧池中设置有搅拌装置。

根据本发明，所述各级好氧池中设置有曝气装置。

根据本发明，所述剩余生物碳泥经浓缩进入生物碳泥再生***再生后回用。

根据本发明，所述回用的碳泥进入第一缺氧池。

根据本发明，若为两级重复串联的，所述回用的碳泥分别进入第一缺氧池和第二缺氧池；若为三级重复串联的，所述回用的碳泥分别进入第一缺氧池、第二缺氧池和第三缺氧池；以此类推。

根据本发明，若为两级重复串联的，所述回用于缺氧池的碳泥的分配系数中，第一缺氧池的分配系数用m1表示，第二缺氧池的分配系数用m2表示，若仅在第一缺氧池中添加活性炭，则m1:m2＝(6～9):(1～4)。分配系数比m1:m2还可以为(7～8):(2～3)。

根据本发明，若第一和第二缺氧池中均投放了活性炭，则m1:m2＝(5～9):(1～5)，优选(6～8):(2～4)；还可以为(5～6):(4～5)。

根据本发明，所述回用的碳泥进入第一好氧池。

根据本发明，若为两级重复串联的，所述回用的碳泥分别进入第一好氧池和第二好氧池；若为三级重复串联的，所述回用的碳泥分别进入第一好氧池、第二好氧池和第三好氧池；以此类推。

根据本发明，若为两级重复串联的，所述回用于好氧池的碳泥的分配系数中，第一好氧池的分配系数用p1表示，第二好氧池的分配系数用p2表示，且p1:p2＝(6～9):(1～4)。分配系数比p1:p2还可以为(7～8):(2～3)。

根据本发明，所述装置的各好氧池和缺氧池之间无需内循环。

本发明的装置可以适用于多种污水的处理，包括工业废水如：炼油、石油化工、印染废水、煤化工废水、焦化废水、有机化工废水的处理；以及城市污水处理。

本发明的有益效果是：

1、利用本发明设计的结构，活性炭采用单级或分级投放，且投放量仅为原投放量的最多50％(甚至可以仅为10％)即可实现污水的高效净化，有效节约了活性炭的使用量。

2、采用简单的手段，有机结合了传统的活性污泥法和粉末活性炭处理法，无需额外添加有机碳源，无需内循环，简易实现污水中氮的高效去除。

3、在不需要传统的WAO工艺的情况下，也可以实现生物碳泥的有效回用和污泥量的减少(仅为传统工艺的90％甚至更少)。

附图说明

图1实施例1中的本发明的污水处理装置的结构示意图

图2实施例2中的本发明的污水处理装置的结构示意图

图3实施例3中的本发明的污水处理装置的结构示意图

图4实施例4中的本发明的污水处理装置的结构示意图

具体实施方式

如上所述，本发明公开了一种多阶有回流的粉末活性炭生物活性处理的污水处理装置(商标为“CBR^S-R”)。与现有的粉末活性炭处理工艺相比，本发明装置中的活性炭填料的投加量最高为已有的装置的投加量的约50％，其污泥量则只有现有粉末活性炭处理工艺的90％或更低，但其装置正常运行后的总氮量和氨氮量则分别低于15mg/L和6.0mg/L，等于甚至优于现有的粉末活性炭处理工艺。

具体而言，本发明中巧妙将改进后的传统的活性污泥法和粉末活性炭处理法结合起来(商标为“CBR^S-R”)，既实现了所述活性炭填料的有效减少，又有效控制了污泥量，而除氮效率却没有减少甚至略有提高。可见，本发明通过一个简单的结构设计，高效地解决了问题，适应性又广，易于产业化。

在本发明的一个优选的实施方式中，优选了分配在各级缺氧池中的活性炭的量，具体而言，若分两级投加的，则第一缺氧池中的投加量占总投加量的50-90％，第二缺氧池中的投加量占总投加量的10-50％。通过这样的方式，兼顾了活性炭的减量和效率，在减量的情况下，效率反而提高了，更好的实现了本发明的目的。

在本发明的一个优选的实施方式中，优选了污水的分配系数，具体而言，若两级重复串联的，所述污水分两股分别进入第一缺氧池和第二缺氧池。所述两股污水的分配系数中，第一缺氧池的分配系数用n1表示，第二缺氧池的分配系数用n2表示，若仅在第一缺氧池中添加活性炭，则n1:n2＝(6～9):(1～4)；若第一和第二缺氧池中均投放了活性炭，则n1:n2＝(5～9):(1～5)。通过这样的设计，有效结合了活性炭和污水的使用效率，申请人发现，在本发明选择的范围内，活性炭的效率最高；而且完全无需外加碳源即可实现氮的高效去除；另外，实现了无需内循环即可高效去除氨氮和总氮，极大的简化了设备和运行成本。

在本发明的一个优选的实施方式中，优选了碳泥的分配系数，具体而言，若两级重复串联的，第一方案中，所述回用的碳泥进入第一缺氧池；优选地，所述回用的碳泥分别进入第一缺氧池和第二缺氧池；优选地，所述回用于缺氧池的碳泥的分配系数中，第一缺氧池的分配系数用m1表示，第二缺氧池的分配系数用m2表示，若仅在第一缺氧池中添加活性炭，则m1:m2＝(6～9):(1～4)；若第一和第二缺氧池中均投放了活性炭，则m1:m2＝(5～9):(1～5)。第二方案中，所述回用的碳泥进入第一好氧池；优选地，所述回用的碳泥分别进入第一好氧池和第二好氧池；优选地，所述回用于好氧池的碳泥的分配系数中，第一好氧池的分配系数用p1表示，第二好氧池的分配系数用p2表示，且p1:p2＝(6～9):(1～4)。通过这样的设计，有效结合了活性炭和碳泥的使用效率，申请人发现，在本发明选择的范围内，完全无需外加碳源即可实现氮的高效去除；另外，实现了无需内循环即可高效去除氨氮和总氮，极大的简化了设备和运行成本。进一步的，通过这样的设计，实现了污泥量的进一步减少，也实现了所述碳泥的高效的回用效率。

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。另外，下述实施例中所述的生物碳泥再生***即现有的WAO***。

实施例1

如图1所示，本发明的装置包括第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、絮凝槽和澄清池。所述第一缺氧池和第二缺氧池中投加有活性炭填料，投加量分别为1.5g/L和0.5g/L。第一缺氧池和第二缺氧池中设置有搅拌装置。第一好氧池和第二好氧池中设置有曝气装置。各好氧池和缺氧池之间不设置内循环。污水分两股分别进入第一缺氧池和第二缺氧池，分配系数n1:n2＝6:4。第一好氧池与第一缺氧池的体积比为2:1，第二好氧池与第二缺氧池的体积比为1:1。经生物碳泥再生***再生后的剩余生物碳泥分两股分别进入第一缺氧池和第二缺氧池，分配系数m1:m2＝6:4。

实施例2

如图2所示，本发明的装置包括第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、絮凝槽和澄清池。所述第一缺氧池和第二缺氧池中投加有活性炭填料，投加量分别为0.7g/L和0.3g/L。第一缺氧池和第二缺氧池中设置有搅拌装置。第一好氧池和第二好氧池中设置有曝气装置。各好氧池和缺氧池之间不设置内循环。污水分两股分别进入第一缺氧池和第二缺氧池，分配系数n1:n2＝5:5。第一好氧池与第一缺氧池的体积比为2:1，第二好氧池与第二缺氧池的体积比为1.5:1。经生物碳泥再生***再生后的剩余生物碳泥分两股分别进入第一好氧池和第二好氧池，分配系数p1:p2＝6:4。

实施例3

如图3所示，本发明的装置包括第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、絮凝槽和澄清池。所述第一缺氧池中投加有活性炭填料，投加量为1.6g/L。第一缺氧池和第二缺氧池中设置有搅拌装置。第一好氧池和第二好氧池中设置有曝气装置。各好氧池和缺氧池之间不设置内循环。污水分两股分别进入第一缺氧池和第二缺氧池，分配系数n1:n2＝8:2。第一好氧池与第一缺氧池的体积比为2:1，第二好氧池与第二缺氧池的体积比为1:1。经生物碳泥再生***再生后的剩余生物碳泥分两股分别进入第一缺氧池和第二缺氧池，分配系数p1:p2＝8:2。

实施例4

如图4所示，本发明的装置包括第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、絮凝槽和澄清池。所述第一缺氧池中投加有活性炭填料，投加量为2.0g/L。第一缺氧池和第二缺氧池中设置有搅拌装置。第一好氧池和第二好氧池中设置有曝气装置。各好氧池和缺氧池之间不设置内循环。污水分两股分别进入第一缺氧池和第二缺氧池，分配系数n1:n2＝8:2。第一好氧池与第一缺氧池的体积比为2:1，第二好氧池与第二缺氧池的体积比为1:1。经生物碳泥再生***再生后的剩余生物碳泥进入第一缺氧池。

实施例5-8

实施例5-8分别对应实施例1-4，不同仅在于生物碳泥经浓缩后就直接回用。

对比例1

传统的粉末活性炭处理装置，包括缺氧池、好氧池、絮凝槽和澄清池，活性炭填料的添加量为9g/L。

对比例2

传统的粉末活性炭处理-WAO装置，包括缺氧池、好氧池、絮凝槽和澄清池，以及WAO***，活性炭填料的添加量为8g/L。

使用对比例1-2和实施例1-8的装置分别进行一种城市污水(其水质列于表1中)的处理，其结果列于表2中。

表1城市污水的水质

COD总(mg/L)	200-400	氨氮(mg/L)	23-35
				总氮(mg/L)	29-45	SS(mg/L)	40-400

总磷(mg/L)

1.8-4.0

pH

6.5-7.5

表2

使用对比例1-2和实施例1-8的装置分别进行一种煤化工废水(其水质列于表3中)的处理，其结果列于表4中。

表3煤化工废水的水质

COD总(mg/L)	3000-5000	氨氮(mg/L)	125-450
				总氮(mg/L)	330-500	SS(mg/L)	200-750
总磷(mg/L)	1.9-4.5	pH	6.5-7.5

表4

需要说明的是，上述实施例只是用来说明本发明的技术特征，不是用来限定本发明所请求保护的范围。与本申请发明内容部分的技术方案相同原理的，仍属本发明所请求保护的范畴。

Claims (9)

1.一种多阶有回流的粉末活性炭生物活性处理的污水处理装置，其包括多级重复串联的缺氧池与好氧池、絮凝槽和澄清池，其中，至少在第一缺氧池中投加活性炭填料，所述污水处理装置中，活性炭填料的总投加量为0.5-3g/L，所述澄清池的剩余生物碳泥经浓缩后回用。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括两级、三级或更多级重复串联的缺氧池与好氧池。

优选地，若为两级重复串联的，所述第二缺氧池中投加活性炭填料；若为三级重复串联的，第二、第三缺氧池中也投加活性炭填料；以此类推。

优选地，所述活性炭填料全部加入缺氧池。

优选地，所述活性炭填料全部一级加入，或者分两级三级或更多级加入。优选地，若为两级重复串联的，所述活性炭填料或者全部加入第一缺氧池，或者一部分加入第一缺氧池而另一部分加入第二缺氧池；若为三级重复串联的，所述活性炭填料或者全部加入第一缺氧池，或者分三部分分别加入三个缺氧池中；以此类推。

优选地，所述活性炭填料全部加入第一缺氧池，优选地，其投加量为0.6-2.8g/L，更优选1-2g/l。例如0.8、1.0、1.5、2.0、2.5g/L。

优选地，若分两级投加的，则第一缺氧池中的投加量占总投加量的50-90％，第二缺氧池中的投加量占总投加量的10-50％。更优选地，所述第一缺氧池中的投加量占总投加量的60-80％，第二缺氧池中的投加量占总投加量的20-40％。更优选地，所述第一缺氧池中的投加量占总投加量的65-75％，第二缺氧池中的投加量占总投加量的25-45％。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一好氧池与第一缺氧池的体积比约为2:1。

优选地，所述第二好氧池与第二缺氧池的体积比为(2～1):1。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，若为两级重复串联的，所述污水分两股分别进入第一缺氧池和第二缺氧池；若为三级重复串联的，所述污水分三股分别进入第一缺氧池、第二缺氧池和第三缺氧池；以此类推。

优选地，所述两股污水的分配系数中，第一缺氧池的分配系数用n1表示，第二缺氧池的分配系数用n2表示，若仅在第一缺氧池中添加活性炭，则n1:n2＝(6～9):(1～4)。分配系数比n1:n2还可以为(7～8):(2～3)。

优选地，若第一和第二缺氧池中均投放了活性炭，则n1:n2＝(5～9):(1～5)，优选(6～8):(2～4)；还可以为(5～6):(4～5)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述各级缺氧池中设置有搅拌装置。

优选地，所述各级好氧池中设置有曝气装置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述剩余生物碳泥经浓缩进入液相碳泥再生***再生后回用。

优选地，所述回用的碳泥进入第一缺氧池。

优选地，若为两级重复串联的，所述回用的碳泥分别进入第一缺氧池和第二缺氧池；若为三级重复串联的，所述回用的碳泥分别进入第一缺氧池、第二缺氧池和第三缺氧池；以此类推。

优选地，若为两级重复串联的，所述回用于缺氧池的碳泥的分配系数中，第一缺氧池的分配系数用m1表示，第二缺氧池的分配系数用m2表示，若仅在第一缺氧池中添加活性炭，则m1:m2＝(6～9):(1～4)。还可以为(7～8):(2～3)。

优选地，若第一和第二缺氧池中均投放了活性炭，则m1:m2＝(5～9):(1～5)，优选(6～8):(2～4)；还可以为(5～6):(4～5)。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述回用的碳泥进入第一好氧池。

优选地，若为两级重复串联的，所述回用的碳泥分别进入第一好氧池和第二好氧池；若为三级重复串联的，所述回用的碳泥分别进入第一好氧池、第二好氧池和第三好氧池；以此类推。

优选地，若为两级重复串联的，所述回用于好氧池的碳泥的分配系数中，第一好氧池的分配系数用p1表示，第二好氧池的分配系数用p2表示，且p1:p2＝(6～9):(1～4)。还可以为(7～8):(2～3)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置的各好氧池和缺氧池之间无需内循环。

9.权利要求1至8中任一项所述的装置用于污水的处理，包括工业废水如：炼油、石油化工、印染废水、煤化工废水、焦化废水、有机化工废水的处理；以及城市污水处理。