CN105819629B - 一种耦合式废水处理装置及石化二级出水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耦合式废水处理装置，包括曝气生物滤池(7)和臭氧催化氧化塔(14)，所述曝气生物滤池(7)为下向流式，从上至下依次为第一进水区(21)、第一填料区(22)、第一出水区(23)；所述臭氧催化氧化塔(14)为密封塔，从上至下依次为第二进水区(26)、第二填料区(27)和第二出水区(28)。本发明针对我国石化污水厂面临的迫切的提标改造技术需求，提出的一种同时除磷和去除有机物，并能将两个单元耦合的污水深度处理技术。

Description

一种耦合式废水处理装置及石化二级出水的处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，特别是涉及一种耦合式废水处理装置及采用该装置进行的石化二级出水的处理方法。
背景技术
2015年环境保护部颁布了《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571-2015)，对直排的石化污水厂二级出水水质提出了更高的要求，出水COD由原标准的100mg/L提高至60mg/L，在国土开发密度已经较高、环境承载力开始减弱，或水环境容量较小，生态环境脆弱，容易发生严重水环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区，执行COD低于50mg/L，TP低于0.5mg/L的标准。在此背景下，亟需相应的深度处理技术。由于石化二级出水可生化性较差，单独采用生化处理技术很难达标，需采用物化和生化结合的处理技术，一方面提高石化二级出水中难降解有机物的去除，另一方面提高TP的去除效果。
曝气生物滤池是一种常见的生化二级出水深度处理工艺，具有占地面积小、出水水质好、污泥产量少、操作性强等特点，在实际污水深度处理工程中得到了大量应用，也积累了大量的设计经验和运行参数。由于曝气生物滤池通常只能去除掉废水中可生物降解的有机物，单独应用该工艺对含溶解性难生物降解的有机物废水的处理效果往往不佳，且曝气生物滤池除磷效果相对低下，因此需要强化曝气生物滤池的除磷性能。
发明内容
本发明针对我国石化污水厂面临的迫切的提标改造技术需求，提出的一种同时除磷和去除有机物，并能将两个单元耦合的污水深度处理技术。本发明工艺紧凑，组成合理，可提高TP的去除率，同时降低臭氧的投量，降低运行成本，可用于石化二级出水深度处理。
一种耦合式废水处理装置，包括曝气生物滤池和臭氧催化氧化塔，所述曝气生物滤池为下向流式，从上至下依次为第一进水区、第一填料区、第一出水区，在所述第一出水区的下部设置有第一曝气盘，在所述曝气生物滤池的下部设置有与所述第一出水区相连的第一出水口；所述臭氧催化氧化塔为密封塔，从上至下依次为第二进水区、第二填料区和第二出水区，在所述第二出水区的下部设置有第二曝气盘，在所述臭氧催化氧化塔的上部设置有与所述第二进水区相连通的第二进水口，所述第二进水口与所述第一出水口相连。
本发明所述的耦合式废水处理装置，其中，在所述曝气生物滤池的上部设置有与所述第一进水区相连的第一进水口，下部设置有第一反冲洗进水口，所述第一进水口与管道混合器的一端相连，所述管道混合器的另一端分别与加药罐和水箱相连；所述第一反冲洗进水口与第一反冲洗管路相连，所述第一曝气盘与第一鼓风机相连，在所述曝气生物滤池的上部设置有第一反冲洗排水口。
本发明所述的耦合式废水处理装置，其中，在所述加药罐和所述管道混合器之间依次设置有加药泵和第一流量计，在所述第一反冲洗管路上设置有第一反冲洗流量计和第一反冲洗泵，在所述管道混合器和所述水箱之间设置有水泵，在所述第一曝气盘与所述第一鼓风机之间设置有第一气体流量计。
本发明所述的耦合式废水处理装置，其中，在所述臭氧催化氧化塔的上部设置有第二反冲洗排水口，下部设置有分别与所述第二出水区相连的第二出水口和第二反冲洗进水口，所述第二反冲洗进水口与第二反冲洗管路相连，所述第二曝气盘与第二气体流量计的一端相连，所述第二气体流量计的另一端分别与所述第二鼓风机和臭氧发生器相连，所述耦合式废水处理装置还包括臭氧破坏器，与所述臭氧催化氧化塔的顶端相连。
本发明所述的耦合式废水处理装置，其中，在所述第二反冲洗管路上设置有第二反冲洗流量计和第二反冲洗泵。
本发明所述的耦合式废水处理装置，其中，所述第一填料区内为粒径为2～5mm的陶粒，填充率65％-80％；所述第二填料区内为负载过渡金属氧化物。
本发明所述的耦合式废水处理装置，其中，所述负载过渡金属氧化物为Al2O3或CuO商业固体催化填料，粒径2-5mm，填充率65％-80％。
采用本发明所述的耦合式废水处理装置进行石化二级出水的处理方法，包括如下步骤：
待处理废水为COD不高于100mg/L的石化废水生物处理后二级出水，所述待处理废水和来自加药罐的FeSO4在管道混合器混合后进入曝气生物滤池上部，所述待处理废水在重力作用下经过第一填料区从所述曝气生物滤池的底部排出，进入臭氧催化氧化塔上部第二进水区，在重力作用下经过第二填料区，从所述臭氧催化氧化塔底部的第二出水口排出。
本发明所述的石化二级出水的处理方法，其中，所述加药罐中的FeSO4的投加量为6-9mg/L；所述曝气生物滤池的气水比为3:1，空塔水力停留时间3h，臭氧投加量为10-20mg/L，接触氧化时间1h。
本发明所述的石化二级出水的处理方法，其中：
所述曝气生物滤池在使用一段时间后进行反冲洗，反冲洗时关闭进水阀门，连通第一反冲洗泵和第一反冲洗流量计及第一鼓风机和第一气体流量计之间的管路，进行反冲洗，反冲洗排水从第一反冲洗排水口排出；
所述臭氧催化氧化塔在使用一段时间后进行反冲洗，反冲洗时关闭进水阀门和臭氧管路阀门，连通第二反冲洗泵和第二反冲洗流量计及第二鼓风机和第二气体流量计之间的管路，进行反冲洗，反冲洗排水从第二反冲洗排水口排出。
本发明耦合式废水处理装置与现有技术不同之处在于，具有如下优点：
1)向曝气生物滤池进水中投加适量FeSO4可强化该单元的除磷效果，且该药剂便宜易得，投量小，运行成本较低。
2)曝气生物滤池采用下向流式，使得铁盐形成的絮体沉积于上部，易于被反冲洗出曝气生物滤池。
3)曝气生物滤池进水投加的Fe2+经过曝气氧化后部分转化为Fe3+，形成相应的絮体沉淀具有截留和吸附作用，由于絮体多数沉积于池体上部，可形成过滤层，有效去除废水中的悬浮物，为后续臭氧催化氧化单元提供较好的进水，可减少臭氧的投加量。
4)曝气生物滤池出水中残留的Fe2+和Fe3+进入臭氧催化氧化单元可强化催化臭氧化反应，提高难降解有机物的去除效率，两个单元可以有机耦合，延长催化剂的使用时间，有效降低该单元的运行成本。
研究表明，向进入曝气生物滤池的石化二级出水中投加一定量的FeSO4，可提高其除磷效果，同时不影响COD和氨氮等污染物的去除，且具有一定的促进作用。这是由于Fe2+容易被氧化成Fe3+，可与水中的PO4 3-形成沉淀絮体得到截留去除，同时形成絮体过程中具有一定的吸附作用，强化了有机物和氨氮的去除效果。
臭氧及其催化在污水深度处理中得到了广泛研究和应用，通过催化产生羟基自由基，可将废水中的有机物彻底矿化为二氧化碳和水，通常催化剂为负载过渡金属及其氧化物的固体填料，随着使用时间的延长，催化剂面临着活性下降，失活的问题，同时也存在催化剂的损耗，需要定期补充，提高了技术应用的成本。由于曝气生物滤池出水中含有一定的Fe3+和Fe2+，其存在可引起臭氧催化氧化反应，形成曝气生物滤池和臭氧催化氧化的耦合，提高有机物的去除效率，延缓固体催化剂的使用时间，减少其补充量，降低运行成本。
下面结合附图对本发明的耦合式废水处理装置及石化二级出水的处理方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明耦合式废水处理装置的结构示意图；
图2为采用本发明所述的耦合式废水处理装置处理石化二级出水的COD变化图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种耦合式废水处理装置，包括曝气生物滤池7和臭氧催化氧化塔14，所述曝气生物滤池7为下向流式，从上至下依次为第一进水区21、第一填料区22、第一出水区23，在所述第一出水区23的下部设置有第一曝气盘24，在所述曝气生物滤池7的下部设置有与所述第一出水区23相连的第一出水口25；所述臭氧催化氧化塔14为密封塔，从上至下依次为第二进水区26、第二填料区27和第二出水区28，在所述第二出水区28的下部设置有第二曝气盘29，在所述臭氧催化氧化塔14的上部设置有与所述第二进水区26相连通的第二进水口30，所述第二进水口30与所述第一出水口25相连。
在所述曝气生物滤池7的上部设置有与所述第一进水区21相连的第一进水口31，下部设置有第一反冲洗进水口32，所述第一进水口31与管道混合器5的一端相连，所述管道混合器5的另一端分别与加药罐1和水箱相连；所述第一反冲洗进水口32与第一反冲洗管路相连，所述第一曝气盘24与第一鼓风机12相连，在所述曝气生物滤池7的上部设置有第一反冲洗排水口9。在所述加药罐1和所述管道混合器5之间依次设置有加药泵2和第一流量计3，在所述第一反冲洗管路上设置有第一反冲洗流量计8和第一反冲洗泵6，在所述管道混合器5和所述水箱之间设置有水泵4，在所述第一曝气盘24与所述第一鼓风机12之间设置有第一气体流量计10。
在所述臭氧催化氧化塔14的上部设置有第二反冲洗排水口19，下部设置有分别与所述第二出水区28相连的第二出水口15和第二反冲洗进水口33，所述第二反冲洗进水口33与第二反冲洗管路相连，所述第二曝气盘29与第二气体流量计17的一端相连，所述第二气体流量计17的另一端分别与所述第二鼓风机20和臭氧发生器16相连，所述耦合式废水处理装置还包括臭氧破坏器13，与所述臭氧催化氧化塔14的顶端相连。在所述第二反冲洗管路上设置有第二反冲洗流量计11和第二反冲洗泵18。
所述第一填料区22内为粒径为2～5mm的陶粒，填充率65％-80％；所述第二填料区27内为负载过渡金属氧化物。所述负载过渡金属氧化物为Al2O3或CuO商业固体催化填料，粒径2-5mm，填充率65％-80％。
采用本发明所述的耦合式废水处理装置进行石化二级出水的处理方法，包括如下步骤：
待处理废水为COD不高于100mg/L的石化废水生物处理后二级出水，所述待处理废水和来自加药罐1的FeSO4在管道混合器5混合后进入曝气生物滤池7上部，所述待处理废水在重力作用下经过第一填料区22从所述曝气生物滤池7的底部排出，进入臭氧催化氧化塔14上部第二进水区26，在重力作用下经过第二填料区27，从所述臭氧催化氧化塔14底部的第二出水口15排出。
所述加药罐1中的FeSO4的投加量为6-9mg/L；所述曝气生物滤池7的气水比为3:1，空塔水力停留时间3h，臭氧投加量为10-20mg/L，接触氧化时间1h。
所述曝气生物滤池7在使用一段时间后进行反冲洗，反冲洗时关闭进水阀门，连通第一反冲洗泵6和第一反冲洗流量计8及第一鼓风机12和第一气体流量计10之间的管路，进行反冲洗，反冲洗排水从第一反冲洗排水口9排出；所述臭氧催化氧化塔14在使用一段时间后进行反冲洗，反冲洗时关闭进水阀门和臭氧管路阀门，连通第二反冲洗泵18和第二反冲洗流量计11及第二鼓风机20和第二气体流量计17之间的管路，进行反冲洗，反冲洗排水从第二反冲洗排水口19排出。
实施例2
某大型石化工业园区综合污水处理厂二级出水，出水COD在70-90mg/L之间，平均为74.5mg/L，为进一步提高出水水质，采用本发明耦合式废水处理装置进行处理，FeSO4的投加量为9mg/L，曝气生物滤池填料为陶粒，填充率70％，气水比为3:1，空塔水力停留时间3h，臭氧投加量为10mg/L，接触氧化时间1h。同时开展了对比试验，进入曝气生物滤池的废水中不投加FeSO4，其他参数相同。如图2所示，结果表明，由于曝气生物滤池前端投加了FeSO4形成的耦合催化作用，最终出水COD平均值为39.9mg/L，而不采用本发明的对比装置出水COD平均值为50.6mg/L。可见采用本发明的装置和运行参数可以取得其他条件无法得到的结果。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种耦合式废水处理装置进行石化二级出水的处理方法，其特征在于：耦合式废水处理装置包括曝气生物滤池(7)和臭氧催化氧化塔(14)，所述曝气生物滤池(7)为下向流式，从上至下依次为第一进水区(21)、第一填料区(22)、第一出水区(23)，在所述第一出水区(23)的下部设置有第一曝气盘(24)，在所述曝气生物滤池(7)的下部设置有与所述第一出水区(23)相连的第一出水口(25)；所述臭氧催化氧化塔(14)为密封塔，从上至下依次为第二进水区(26)、第二填料区(27)和第二出水区(28)，在所述第二出水区(28)的下部设置有第二曝气盘(29)，在所述臭氧催化氧化塔(14)的上部设置有与所述第二进水区(26)相连通的第二进水口(30)，所述第二进水口(30)与所述第一出水口(25)相连；在所述臭氧催化氧化塔(14)的上部设置有第二反冲洗排水口(19)，下部设置有分别与所述第二出水区(28)相连的第二出水口(15)和第二反冲洗进水口(33)，所述第二反冲洗进水口(33)与第二反冲洗管路相连，所述第二曝气盘(29)与第二气体流量计(17)的一端相连，所述第二气体流量计(17)的另一端分别与第二鼓风机(20)和臭氧发生器(16)相连，所述耦合式废水处理装置还包括臭氧破坏器(13)，与所述臭氧催化氧化塔(14)的顶端相连；在所述第二反冲洗管路上设置有第二反冲洗流量计(11)和第二反冲洗泵(18)；在所述曝气生物滤池(7)的上部设置有与所述第一进水区(21)相连的第一进水口(31)，下部设置有第一反冲洗进水口(32)，所述第一进水口(31)与管道混合器(5)的一端相连，所述管道混合器(5)的另一端分别与加药罐(1)和水箱相连；
处理过程包括如下步骤：
待处理废水为COD不高于100mg/L的石化废水生物处理后二级出水，所述待处理废水和来自加药罐(1)的FeSO4在管道混合器(5)混合后进入曝气生物滤池(7)上部，所述待处理废水在重力作用下经过第一填料区(22)从所述曝气生物滤池(7)的底部排出，进入臭氧催化氧化塔(14)上部第二进水区(26)，在重力作用下经过第二填料区(27)，从所述臭氧催化氧化塔(14)底部的第二出水口(15)排出；所述加药罐(1)中的FeSO4的投加量为6-9mg/L。
2.根据权利要求1所述的耦合式废水处理装置进行石化二级出水的处理方法，其特征在于：所述第一反冲洗进水口(32)与第一反冲洗管路相连，所述第一曝气盘(24)与第一鼓风机(12)相连，在所述曝气生物滤池(7)的上部设置有第一反冲洗排水口(9)。
3.根据权利要求2所述的耦合式废水处理装置进行石化二级出水的处理方法，其特征在于：在所述加药罐(1)和所述管道混合器(5)之间依次设置有加药泵(2)和第一流量计(3)，在所述第一反冲洗管路上设置有第一反冲洗流量计(8)和第一反冲洗泵(6)，在所述管道混合器(5)和所述水箱之间设置有水泵(4)，在所述第一曝气盘(24)与所述第一鼓风机(12)之间设置有第一气体流量计(10)。
4.根据权利要求3所述的耦合式废水处理装置进行石化二级出水的处理方法，其特征在于：所述第一填料区(22)内为粒径为2～5mm的陶粒，填充率65％-80％，所述第二填料区(27)内为负载过渡金属氧化物。
5.根据权利要求4所述的耦合式废水处理装置进行石化二级出水的处理方法，其特征在于：所述负载过渡金属氧化物为Al2O3或CuO商业固体催化填料，粒径2-5mm，填充率65％-80％。
6.根据权利要求5所述的石化二级出水的处理方法，其特征在于：所述曝气生物滤池(7)的气水比为3:1，空塔水力停留时间3h，臭氧投加量为10-20mg/L，接触氧化时间1h。
7.根据权利要求6所述的石化二级出水的处理方法，其特征在于：
所述曝气生物滤池(7)在使用一段时间后进行反冲洗，反冲洗时关闭进水阀门，连通第一反冲洗泵(6)和第一反冲洗流量计(8)及第一鼓风机(12)和第一气体流量计(10)之间的管路，进行反冲洗，反冲洗排水从第一反冲洗排水口(9)排出；
所述臭氧催化氧化塔(14)在使用一段时间后进行反冲洗，反冲洗时关闭进水阀门和臭氧管路阀门，连通第二反冲洗泵(18)和第二反冲洗流量计(11)及第二鼓风机(20)和第二气体流量计(17)之间的管路，进行反冲洗，反冲洗排水从第二反冲洗排水口(19)排出。
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