CN104671596A - 一种具有并联结构的污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种焦化废水用具有并联结构的污水处理装置,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,有一级缺氧池由两个并联的缺氧池构成,或者有一级好氧池由两个并联的好氧池构成;其中,在第一缺氧池中投加活性炭填料,在所述污水处理装置中,所述活性炭填料的总投加量为0.5-3g/L。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%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,简易实现焦化废水中氮及其他污染物的高效去除。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域,特别是涉及一种具有并联结构的污水处理装置及其污水处理方法。
背景技术
焦化废水是在煤干馏、煤气冷却、炼钢、煤气的净化和化工产品的生产过程中产生的含有高浓度氨氮、氰及硫氰根等无机污染物和大量难生物降解的杂环及多环芳香族化合物的工业废水。
焦化废水经过普通活性污泥法的处理,对废水中的酚、氰等物质有一定去除效果,而对CODCr及氨氮的去除效率极差。
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,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。
目前常用的焦化废水的预处理技术有水解酸化法、沉淀法、超声辐照法和微电解法。通过与二级处理方法(如活性污泥法等生物法)的联用,实现焦化废水的有效处理。
但上述方法处理的废水仍不能完全达到国家水质标准的要求,有待开发更有效的焦化废水的处理工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种具有并联结构的污水处理装置,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:
一种具有并联结构的污水处理装置(称之为“CBRS-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,有一级缺氧池由两个并联的缺氧池构成,或者有一级好氧池由两个并联的好氧池构成;
其中,在第一缺氧池中投加活性炭填料,在所述污水处理装置中,所述活性炭填料的总投加量为0.5-3g/L。
根据本发明,所述装置包括两级、三级或更多级重复串联的缺氧池和好氧池。
根据本发明,若为两级重复串联的,则具有下述一种结构:
(1)第一级缺氧池由两个并联的缺氧池构成;
(2)第一级好氧池由两个并联的好氧池构成;
(3)第二级缺氧池由两个并联的缺氧池构成;
(4)第二级好氧池由两个并联的好氧池构成。
根据本发明,若为三级重复串联的,则具有下述一种结构:
(1)第一级缺氧池由两个并联的缺氧池构成;
(2)第一级好氧池由两个并联的好氧池构成;
(3)第二级缺氧池由两个并联的缺氧池构成;
(4)第二级好氧池由两个并联的好氧池构成;
(5)第三级缺氧池由两个并联的缺氧池构成;
(6)第三级好氧池由两个并联的好氧池构成。
根据本发明,若为更多级重复串联的,以此类推。
根据本发明,在除第一缺氧池的其他缺氧池中的至少一个也投加活性炭填料。
优选地,在各级缺氧池中都投加活性炭填料。
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。
根据本发明,若分两级投加的,则第一级缺氧池中的投加量占总投加量的50-90%,第二级缺氧池中的投加量占总投加量的10-50%。若分三级投加的,则第一级缺氧池中的投加量占总投加量的40-80%,第二级缺氧池中的投加量占总投加量的10-30%,第三级缺氧池中的投加量占总投加量的10-30%。
根据本发明,当并联的两个缺氧池都投加活性炭填料时,其加入量可以相同或不同。两个并联的缺氧池的活性炭填料投加量比例可以为(1~9):(9~1),还可以为(2~8):(8~2),或者是(3~7):(7~3),(4~6):(6~4),或者5:5。
根据本发明,所述装置还包括一个预处理装置,所述预处理装置为一个光电催化氧化装置。
根据本发明,所述光电催化氧化装置由串联的电催化氧化装置和光催化氧化装置组成。
根据本发明,所述第一级好氧池与第一级缺氧池的体积比约为2:1。
根据本发明,所述第二级好氧池与第二级缺氧池的体积比为(2~1):1。
根据本发明,所述更多级好氧池与更多级缺氧池的体积比为(2~1):1。
根据本发明,所述污水分多股分别进入多级缺氧池。
根据本发明,所述多股污水的分配系数中,第一级缺氧池的分配系数用n(1)表示,第二级缺氧池的分配系数用n(2)表示,第三级缺氧池的分配系数用n(3)表示,第x级缺氧池的分配系数用n(x)表示。若为两级,n(1):n(2)=(6~9):(1~4),还可以为(7~8):(2~3)。若为三级,n(1):n(2):n(3)=(6~9):(0.5~2):(0.5~2)。以此类推。
根据本发明,所述各缺氧池中设置有搅拌装置。
根据本发明,所述各好氧池中设置有曝气装置。
根据本发明,所述澄清池的剩余生物碳泥废弃处置。
根据本发明,所述澄清池的剩余生物碳泥经浓缩后回用。
根据本发明,所述回用的碳泥分别进入各缺氧池。
根据本发明,所述回用于缺氧池的碳泥的分配系数中,第一级缺氧池的分配系数用m(1)表示,第二级缺氧池的分配系数用m(2)表示,第三级缺氧池的分配系数用m(3)表示,第x级缺氧池的分配系数用m(x)表示。若为两级,m(1):m(2)=(6~9):(1~4),还可以为(7~8):(2~3)。若为三级,m(1):m(2):m(3)=(6~9):(0.5~2):(0.5~2)。以此类推。
根据本发明,所述回用的碳泥分别进入各级好氧池。
根据本发明,所述回用于好氧池的碳泥的分配系数中,第一级好氧池的分配系数用p(1)表示,第二级好氧池的分配系数用p(2)表示,第三级好氧池的分配系数用p(3)表示,第x级好氧池的分配系数用p(x)表示。若为两级,p(1):p(2)=(6~9):(1~4),还可以为(7~8):(2~3)。若为三级,p(1):p(2):p(3)=(6~9):(0.5~2):(0.5~2)。以此类推。
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。
本发明的装置特别适用于焦化废水的处理。同时,所述装置还可以适用于其他多种污水的处理,包括工业废水如:炼油、石油化工、印染废水、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、采用简单的并联手段,且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,简易实现焦化废水中氮及其他污染物的高效去除。
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(仅为传统工艺的90%)的减少。
4、有效结合了光催化氧化和电催化氧化法,将其用于所述焦化废水的预处理,显著提高了废水的氰及硫氰根等无机污染物和大量难生物降解的杂环及多环芳香族化合物的去除率,是一种简单高效的污水处理装置。
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,本发明公开了焦化废水用具有并联结构的污水处理装置(称之为“CBRS-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%甚至更低,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5.8mg/L(处理其他污水如城市污水时更低),等于甚至优于现有的粉末活性炭处理工艺。
具体而言,本发明中巧妙地运用了一个缺氧池或好氧池的并联结构,即实现了所述活性炭填料的有效减少,又有效控制了污泥量,而且对焦化废水的处理水平和能力也大大提高。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。
另外,本发明中公开了一种预处理装置,所述预处理装置为一个光电催化氧化装置;具体而言,所述光电催化氧化装置由串联的电催化氧化装置和光催化氧化装置组成。
所述的光催化氧化装置和电催化氧化装置可以是现有技术中已知的用于污水预处理的装置。其中,光催化氧化例如是以TiO2为催化剂、H2O2或臭氧为氧化剂、在紫外光照射下进行的处理。电催化氧化就是常规的电催化氧化,其电解***的阳极可选自Ti/PbO2阳极、钛基析氯阳极和钛基析氧阳极,阴极可选自Ti材阴极、Cu材阴极和Fe材阴极,电流密度在15-50mA·cm-2之间。
本发明中,在所述光催化氧化之前串联一个电催化氧化,极大减少了光催化氧化中所需催化剂(如TiO2)的量,仅需要现有用量的10%即可实现与现有技术同样的效果,解决了所述TiO2带来的二次污染的问题。
在本发明的一个优选的实施方式中,优选了分配在不同缺氧池中的活性炭的量,具体如前所述。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,具体如前所述。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,具体如前所述。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。
实施例1
如图1所示,本发明的装置包括并联连接的第一缺氧池和第二缺氧池、第一好氧池、第三缺氧池、第二好氧池、絮凝槽和澄清池。所述第一缺氧池和第三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、第二缺氧池和第三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。污水分三股分别进入第一缺氧池、第二缺氧池和第三缺氧池,分配系数n(1):n(2):n(3)=7:2:0.2:0.8。第一好氧池与第一缺氧池的体积比为2:1,第一好氧池与第二缺氧池的体积比为2:1,第二好氧池与第三缺氧池的体积比为1:1。剩余生物碳泥分三股分别进入第一缺氧池、第二缺氧池和第三缺氧池,分配系数m(1):m(2):m(3)=7:2:0.2:0.8。
实施例2
如图2所示,本发明的装置包括第一缺氧池、并联连接的第一好氧池和第二好氧池、第二缺氧池、第三好氧池、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、第二好氧池和第三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1:1,第二好氧池与第一缺氧池的体积比为1:1,第三好氧池与第二缺氧池的体积比为2:1。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m(1):m(2)=8:2。
实施例3-4
在上述实施例1-2的前面增加了一个预处理装置,即串联的电催化氧化和光催化氧化装置,所述电催化氧化的电解***中的阳极为Ti/PbO2阳极、阴极为Ti材阴极、电流密度为20mA·cm-2;所述光催化氧化是以TiO2为催化剂、H2O2为氧化剂、在紫外光照射下进行,其中TiO2的用量可以减少到现有已知用量的10%。
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。
对比例3
光催化氧化装置,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1-3和实施例1-4的装置分别进行一种焦化废水(其水质见表1)的处理,其结果列于表2中。
表1 焦化废水的水质
COD总(mg/L) | 300-600 | 氨氮(mg/L) | 33-55 |
总氮(mg/L) | 40-65 | SS(mg/L) | 100-500 |
总磷(mg/L) | 1.7-4.2 | pH | 6.5-7.5 |
表2
活性炭投加量 | 污泥量(吨污 | 总氮(mg/L) | 氨氮(mg/L) |
(g/L) | 泥/万吨水) | |||
实施例1 | 1.5+0.5 | 10 | 11.5 | 5.6 |
实施例2 | 0.7+0.3 | 9 | 12.5 | 5.7 |
实施例3 | 1.5+0.5 | 10 | 10 | 4.9 |
实施例4 | 0.7+0.3 | 9 | 11 | 5.1 |
对比例1 | 9 | 12.5 | 15 | 6.0 |
对比例2 | 8 | 12 | 15 | 6.3 |
对比例3 | 8 | 12 | 13 | 6.0 |
使用对比例1-3和实施例1-4的装置分别进行一种城市污水(其水质列于表3中)的处理,其结果列于表4中。
表3 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 (10)
1.一种具有并联结构的污水处理装置,其特征在于,所述装置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,有一级缺氧池由两个并联的缺氧池构成,或者有一级好氧池由两个并联的好氧池构成;
其中,在第一缺氧池中投加活性炭填料,在所述污水处理装置中,所述活性炭填料的总投加量为0.5-3g/L。
2.根据权利要求1所述的污水处理装置,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和好氧池。
优选地,若为两级重复串联的,则具有下述一种结构:
(1)第一级缺氧池由两个并联的缺氧池构成;
(2)第一级好氧池由两个并联的好氧池构成;
(3)第二级缺氧池由两个并联的缺氧池构成;
(4)第二级好氧池由两个并联的好氧池构成。
若为三级重复串联的,则具有下述一种结构:
(1)第一级缺氧池由两个并联的缺氧池构成;
(2)第一级好氧池由两个并联的好氧池构成;
(3)第二级缺氧池由两个并联的缺氧池构成;
(4)第二级好氧池由两个并联的好氧池构成;
(5)第三级缺氧池由两个并联的缺氧池构成;
(6)第三级好氧池由两个并联的好氧池构成。
若为更多级重复串联的,以此类推。
3.根据权利要求1或2所述的污水处理装置,其特征在于,在除第一缺氧池的其他缺氧池中的至少一个也投加活性炭填料。
优选地,在各级缺氧池中都投加活性炭调料。
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,若分两级投加的,则第一级缺氧池中的投加量占总投加量的50-90%,第二级缺氧池中的投加量占总投加量的10-50%。若分三级投加的,则第一级缺氧池中的投加量占总投加量的40-80%,第二级缺氧池中的投加量占总投加量的10-30%,第三级缺氧池中的投加量占总投加量的10-30%。
优选地,当并联的两个缺氧池都投加活性炭填料时,其加入量可以相同或不同。两个并联的缺氧池的活性炭填料投加量比例可以为(1~9):(9~1),还可以为(2~8):(8~2),或者是(3~7):(7~3),(4~6):(6~4),或者5:5。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的污水处理装置,其特征在于,所述装置还包括一个预处理装置,所述预处理装置为一个光电催化氧化装置。
优选地,所述光电催化氧化装置由串联的电催化氧化装置和光催化氧化装置组成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的污水处理装置,其特征在于,所述第一级好氧池与第一级缺氧池的体积比约为2:1。
优选地,所述第二级好氧池与第二级缺氧池的体积比为(2~1):1。
优选地,所述更多级好氧池与更多级缺氧池的体积比为(2~1):1。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的污水处理装置,其特征在于,所述污水分多股分别进入多级缺氧池。
优选地,所述多股污水的分配系数中,第一级缺氧池的分配系数用n(1)表示,第二级缺氧池的分配系数用n(2)表示,第三级缺氧池的分配系数用n(3)表示,第x级缺氧池的分配系数用n(x)表示。若为两级,n(1):n(2)=(6~9):(1~4),还可以为(7~8):(2~3)。若为三级,n(1):n(2):n(3)=(6~9):(0.5~2):(0.5~2)。以此类推。
优选地,所述各缺氧池中设置有搅拌装置。
优选地,所述各好氧池中设置有曝气装置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的污水处理装置,其特征在于,所述澄清池的剩余生物碳泥废弃处置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的污水处理装置,其特征在于,所述澄清池的剩余生物碳泥经浓缩后回用。
优选地,所述回用的碳泥分别进入各缺氧池。
优选地,所述回用于缺氧池的碳泥的分配系数中,第一级缺氧池的分配系数用m(1)表示,第二级缺氧池的分配系数用m(2)表示,第三级缺氧池的分配系数用m(3)表示,第x级缺氧池的分配系数用m(x)表示。若为两级,m(1):m(2)=(6~9):(1~4),还可以为(7~8):(2~3)。若为三级,m(1):m(2):m(3)=(6~9):(0.5~2):(0.5~2)。以此类推。
优选地,所述回用的碳泥分别进入各级好氧池。
优选地,所述回用于好氧池的碳泥的分配系数中,第一级好氧池的分配系数用p(1)表示,第二级好氧池的分配系数用p(2)表示,第三级好氧池的分配系数用p(3)表示,第x级好氧池的分配系数用p(x)表示。若为两级,p(1):p(2)=(6~9):(1~4),还可以为(7~8):(2~3)。若为三级,p(1):p(2):p(3)=(6~9):(0.5~2):(0.5~2)。以此类推。
优选地,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焦化废水的处理。
10.权利要求1至8中任一项所述的装置用于其他多种污水的处理,包括工业废水如:炼油、石油化工、印染废水、有机化工废水的处理;以及城市污水处理。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |