CN205347119U - 一种污水处理的一体式装置 - Google Patents

Abstract

<b>本实用新型涉及污水处理领域，特别涉及一种污水处理的一体式装置。本实用新型的一种污水处理的一体式装置包括基架，基架内从下往上设置有第一架体、第二架体和第三架体，第一架体内设置有臭氧联合紫外催化氧化层；第二架体内设置有臭氧分解催化剂层；第三架体内设置有曝气生物滤池层。在本实用新型中，污水在臭氧联合紫外催化氧化层内，其中不易被生物降解的大分子有机物分解成可生物降解的小分子有机物；污水在臭氧分解催化剂层内，未完全作用完的残余的臭氧，被完全分解还原成氧气：污水在曝气生物滤池层内，利用填料中的微生物对污水中的小分子有机物进行降解处理，处理完后从排水管把处理后的污水排出。</b>

Description

一种污水处理的一体式装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，特别涉及一种污水处理的一体式装置。

背景技术

水是生命活动中最重要的物质之一，是人类生存和发展的基本要素。人类社会的不断进步、经济的可持续发展离不开和谐的水环境与丰富的水资源。1973年3月，***召开的水资源会议就曾庄严地宣告：“水不久将成为石油危机之后下一个深刻的社会危机”。为了人类可持续发展，应对水资源危机成为全球广泛关注和研究的焦点之一。地球上每年排放的污水约为5000亿m³，其中约有4000亿m³未经妥善处理排入江河湖泊，污染了全世界径流总量的21.4％以上。据报道，美国180万km的河流中有16.5万km、1596.8万hm²湖泊中有327.9万hm²已受到污染；印度70％的地表水受到了污染；马来西亚因炼油厂和橡胶厂排放的废水使全国42条河流变成死河。

中国的水污染情况同样是十分严峻的，由于资金和技术的原因，每天有大量的生活废水和工业废水没有经过处理就直接排入水体中，造成河流湖泊受到严重的污染，目前，中国已经检测到在78条河流中已经有54条受到严重的污染。随着中国经济的飞速发展，人们生活水平提高，生活用水和工业用水量迅速增加，但是水处理技术的发展速度跟不上经济发展速度，以致中国缺水态势愈演愈烈，水资源短缺问题已成为我国首要解决的问题。

随着社会和经济的发展，种类繁多的化工产品被大量生产出来，与此同时，大量的化工废水也排入到环境中去，对社会的可持续发展造成了严重威胁，我们生活的环境受到化工、医药、染料等行业所排放废水的影响，水污染情况越来越严重，目前环境科研人员正关注着废水处理技术的研究。废水种类包括工业废水、生活废水两大类，其中厕所、厨房、洗澡等由人类日常活动所排出的废水都属于生活废水，而工业废水是指工厂在生产过程中所生产排放出的各种废水，工业废水的成分复杂，种类繁多，例如，含酚废水，重金属废水，含硫废水，氰化物废水等。

臭氧高级氧化技术是今年发展起来的备受人们关注的一种水处理新技术，利用在反应过程中产生的强氧化性的羟基自由基（·OH）作为主要的氧化剂去把废水中的有机污染物进行氧化分解。专利名称为一种双循环催化臭氧水处理装置（公开号为CN103058433B）的中国实用新型专利，公开了一种双循环催化臭氧水处理装置，包括外筒、中筒、内筒、紫外灯、臭氧化气体分布器及气液固分离器，其特征在于：所述外筒、中筒及内筒同心套装，外筒的底部设置底板，外筒的上部设置进水口；所述内筒的下沿固定在外筒底板上，在内筒壁的上部及下部，沿筒壁周向分别等距设置若干条形孔，内筒上部的条形孔外套装筛网，内筒的上口设置上盖板，上盖板上设置中心孔，以中心孔为圆心的圆周上还均布有与中心孔规格相同的圆孔，中心孔及圆孔内分别***套有石英玻璃套管的紫外灯，中心孔内的套有石英玻璃套管的紫外灯外还套有TiO2网筒；上述外筒与内筒之间的底板上放置若干层瓷球，若干层瓷球的总高度高于内筒下部条形孔的上边；所述中筒的上沿低于内筒上部条形孔的下边，中筒的下沿与瓷球之间留有间隙，位于中筒的下部、在中筒与内筒之间的环形空间内设置臭氧化气体分布器，外筒的上口法兰连接气液固分离器；所述气液固分离器，包括基体、外套筒、折流圆筒及分隔筒，分离器的基体是下部呈锥状的圆筒，基体的上沿高于内筒上部的条形孔的上边、低于内筒的上沿；上述基体外设置外套筒，外套筒与基体外壁间围成环状槽，外套筒的侧壁设置出水口，出水口低于基体的上沿；基体内固定与基体同心的折流圆筒，折流圆筒的上沿高于基体的上沿，折流圆筒的下沿低于基体的上沿；折流圆筒内同心固定分隔筒，分隔筒壁的下部向外弯折，分隔筒的下沿低于中筒的上沿，分隔筒的上沿低于基体的上沿、高于折流圆筒的下沿，分隔筒的下口直径大于折流圆筒的直径；装置内还装填有活性炭。该专利技术方案中污水处理效果不是很好，如果需要把处理效果提上去，就得加量，从而使成本增加，污水处理的代价太大。

进而出现了一种曝气生物处理方法，曝气生物滤池工艺在国内外已经广泛应用，工艺成熟，主要利用反应器内填料上所附着生长的微生物对废水中的污染物进行生物降解，填料及生物膜可以起到吸附阻留作用，以及沿水流方向形成食物链分级捕食作用，以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用。曝气生物滤池与传统的活性污泥法相比，具有处理能力强、生物降解效果好、受气温影响小、耐冲击能力强、不需要二沉池等工艺优势，是目前水处理技术中最为经济有效的脱氮除磷工艺之一。实用新型名称为一种强化脱氮的A/A/O、脱氧曝气生物滤池的污水处理装置（公开号为CN102531298B）的中国实用新型专利，公开了一种强化脱氮的A/A/O、脱氧曝气生物滤池的污水处理装置，其特征在于：主要由污泥脱硝池、AAO脱氮除磷装置、沉淀池、脱氧曝气生物滤池组成，进水管分别连接到污泥脱硝池和AAO脱氮除磷装置的厌氧区，污泥脱硝池与AAO脱氮除磷装置的厌氧区连接，所述AAO脱氮除磷装置的好氧区与沉淀池连接，沉淀池底部与污泥脱硝池连接；所述沉淀池的污水出口连接到中间水池，中间水池通过高压泵与脱氧曝气生物滤池连接，所述脱氧曝气生物滤池连接到清水池，清水池上设有出水管；所述出水管通过硝化液回流泵与AAO脱氮除磷装置的缺氧区连接，且出水管还通过反冲洗泵和阀门与所述脱氧曝气生物滤池的底部配水区连接；所述脱氧曝气生物滤池的填料层设有二相分离器，二相分离器收集的乏气通过曝气管线和曝气器与AAO脱氮除磷装置的好氧区连接；所述脱氧曝气生物滤池中部还设有排水管；所述脱氧曝气生物滤池底部设置放空阀。该专利技术方案中对污水中的有机物不能很好地进行去除，从而不能达到很好地污水处理效果。

发明内容

为了克服上述所述的不足，本实用新型的目的是提供一种上下结构、整体式地污水处理且效果良好的污水处理的一体式装置。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：

一种污水处理的一体式装置，其中，包括基架，所述基架内从下往上设置有第一架体、第二架体和第三架体，所述第一架体内设置有臭氧联合紫外催化氧化层，所述臭氧联合紫外催化氧化层内设置有紫外线发生装置和进水装置，所述进水装置包括用于产生臭氧的臭氧发生器和用于污水进入的污水进管；所述第二架体内设置有臭氧分解催化剂层，所述臭氧分解催化剂层内装填有臭氧分解催化剂；所述第三架体内设置有曝气生物滤池层，所述曝气生物滤池层内装填有附着微生物的生物填料，所述曝气生物滤池层的顶部设置有排水管。

作为本实用新型的一种改进，所述第一架体与所述第二架体通过第一连接法兰连接，所述第二架体与所述第三架体通过第二连接法兰连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述臭氧分解催化剂层的底部设置有第一多孔支撑板，所述曝气生物滤池层设置有第二多孔支撑板。

作为本实用新型的更进一步改进，所述臭氧分解催化剂层内设置有反冲洗装置，所述反冲洗装置包括反冲洗进水管和反冲洗气管；所述曝气生物滤池层的顶部内设置有反冲洗出水管；所述反冲洗进水管、反冲洗气管和反冲洗出水管上设置有控制阀。

作为本实用新型的更进一步改进，所述进水装置还包括曝气头、水射器和纯氧瓶。

作为本实用新型的更进一步改进，所述紫外线发生装置包括若干低压汞灯。

在本实用新型中，污水从污水进管进入，与臭氧发生器产生臭氧预混合，同时紫外线发生装置产生紫外线，污水在臭氧联合紫外催化氧化层内，在臭氧和紫外线的协同催化氧化作用下，污水中不易被生物降解的大分子有机物分解成可生物降解的小分子有机物；然后污水向上流至臭氧分解催化剂层内，未完全作用完的残余的臭氧（从臭氧联合紫外催化氧化层流入的多余的臭氧）被完全分解还原成氧气，该氧气向上流动，可以给曝气生物滤池层内的微生物提供氧气，从而不用额外给这些微生物提供氧气养活它们：污水向上流至曝气生物滤池层内，利用填料中的微生物对污水中的小分子有机物进行降解处理，处理完后从排水管把处理后的污水排出。本实用新型结构为一体式，节省了占地面积，污水处理明显，而且还节省了臭氧投入量及消耗成本，污水处理成本大大降低。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的步骤流程图；

图3为本实用新型中第一多孔支撑板的示意图；

附图标记：1-基架，11-第一架体，12-第二架体，13-第三架体，14-第一连接法兰，15-第二连接法兰，2-臭氧联合紫外催化氧化层，21-低压汞灯，22-臭氧发生器，23-污水进管，24-曝气头，25-水射器，26-纯氧瓶，3-臭氧分解催化剂层，31-第一多孔支撑板，32-反冲洗进水管，33-反冲洗气管，4-曝气生物滤池层，41-排水管，42-第二多孔支撑板，43-反冲洗出水管，44-控制阀。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、图2和图3所示，本实用新型的一种污水处理的一体式装置，包括基架1，基架1内从下往上设置有第一架体11、第二架体12和第三架体13；第一架体11内设置有臭氧联合紫外催化氧化层2，臭氧联合紫外催化氧化层2内设置有紫外线发生装置和进水装置，进水装置包括用于产生臭氧的臭氧发生器和用于污水进入的污水进管；第二架体12内设置有臭氧分解催化剂层3，臭氧分解催化剂层3内装填有臭氧分解催化剂；第三架体13内设置有曝气生物滤池层4，曝气生物滤池层4内装填有附着微生物的生物填料，曝气生物滤池层4的顶部设置有排水管41。

另外，本实用新型的一体式装置由不锈钢材质（碳钢衬里）制成；臭氧分解催化剂可为过渡金属氧化物（如Fe2O3、MnO2、CuO、NiO、Co3O4、TiO2、Al2O3等）和负载型的贵重金属氧化物（如Ru、Pd等），载体则采用γ-Al2O3、TiO2、SiO2、分子筛等一种或几种复合成分。

在本实用新型中，污水从污水进管23进入，与臭氧发生器产生臭氧预混合，同时紫外线发生装置产生紫外线，污水在臭氧联合紫外催化氧化层内，在臭氧和紫外线的协同催化氧化作用下，污水中不易被生物降解的大分子有机物分解成可生物降解的小分子有机物；然后污水向上流至臭氧分解催化剂层3内，未完全作用完的残余的臭氧（从臭氧联合紫外催化氧化层流入的多余的臭氧）被完全分解还原成氧气，该氧气向上流动，可以给曝气生物滤池层4内的微生物提供氧气，从而不用额外给这些微生物提供氧气养活它们：污水向上流至曝气生物滤池层4内，利用填料中的微生物对污水中的小分子有机物进行降解处理，处理完后从排水管41把处理后的污水排出。

本实用新型提供一体式的装置，为了拆装方便，第一架体11与第二架体12通过第一连接法兰14连接，第二架体12与第三架体13通过第二连接法兰15连接，这样可以很方便拆装，而且可以对第一架体11、第二架体和第三架体进行清理，处理臭氧联合紫外催化氧化层2中的沉积的污泥，也可以更好地更换臭氧分解催化剂层3中臭氧分解催化剂，也可以更好地更换曝气生物滤池层4中的生物填料。

如图3所示，本实用新型提供臭氧分解催化剂层3的一种实施方式，臭氧分解催化剂层3的底部设置有第一多孔支撑板31，第一多孔支撑板31上有很多过滤孔，第一多孔支撑板31用于支撑更多的臭氧分解催化剂，使其更好使臭氧分解还原成氧气；本实用新型提供曝气生物滤池层4的一种实施方式，曝气生物滤池层4设置有第二多孔支撑板42，第二多孔支撑板42的结构与第一多孔支撑板31一样，设置有若干过滤孔，第二多孔支撑板42用于支撑生物填料，方便分解污水。

本实用新型提供臭氧分解催化剂层3的一种实施方式，臭氧分解催化剂层3内设置有反冲洗装置，反冲洗装置包括反冲洗进水管32和反冲洗气管33，可以对臭氧分解催化剂层3及曝气生物滤池层4进行反冲洗处理，使曝气生物滤池层4的污泥清理干净，而且还可以通过反冲洗气管33对曝气生物滤池层4进行供氧；曝气生物滤池层4的顶部内设置有反冲洗出水管43；反冲洗进水管32、反冲洗气管33和反冲洗出水管43上设置有控制阀44，方便控制其清理时间及处理顺序。

进一步，本实用新型的进水装置还包括曝气头24、水射器25和纯氧瓶26；纯氧瓶26与臭氧发生器22连接，产生的臭氧与污水在水射器25内预混合，通过曝气头24通入臭氧联合紫外催化氧化层2内。

本实用新型提供紫外线发生装置的一种实施方式，紫外线发生装置包括若干低压汞灯21，低压汞灯21外套石英套管，对其进行保护。

本实用新型提供一种污水处理的方法，步骤如下：

步骤S1：污水从污水进管进入，臭氧发生器产生臭氧，紫外线发生装置产生紫外线；

步骤S2：污水在臭氧联合紫外催化氧化层内臭氧和紫外线的协同催化氧化作用下，污水中不易被生物降解的大分子有机物分解成可生物降解的小分子有机物；

步骤S3：污水向上流至臭氧分解催化剂层，残余的臭氧被完全分解还原成氧气；

步骤S4：污水向上流至曝气生物滤池层，利用填料中的微生物对污水中的小分子有机物进行降解处理。

步骤S5：从排水管把处理后的污水排出。

进一步，还包括在步骤S6：在污水处理排出后，臭氧分解催化剂层内反冲洗进水管和反冲洗气管开通，进行反冲洗处理，并给曝气生物滤池层提供氧气。

其中，在步骤S2中，污水在臭氧联合紫外催化氧化层内的停留时间为1h-3h；在步骤S3中，污水在臭氧分解催化剂层内的停留时间为0.5h-1h；在步骤S4中，污水在曝气生物滤池层内的停留时间为1h-2.5h。

另外，在步骤S1中，臭氧发生器产生臭氧，使臭氧的投入量为1.0mg/L-3.0mg/L；紫外线发生装置产生紫外线，紫外线光强度为100μW·cm^-2-150μW·cm^-2。

本实用新型提供一种实施例，如图1所示，本实用新型的一种污水处理的一体式装置，主要由臭氧联合紫外催化氧化层2、臭氧分解催化剂层3以及曝气生物滤池层（BAF）层4构成，层与层之间由连接法兰进行连接，有利于拆卸，方便装置的安装与维修；在臭氧分解催化剂层3底部与BAF层4底部均安装有多孔支撑板，分别用于承托臭氧分解催化剂以及生物填料。

臭氧联合紫外催化氧化层2高度大约为2~3m，臭氧发生装置把纯氧瓶26中的氧气转化为臭氧，污水与臭氧在水射器25中预混合后，通过曝气头24从装置底部进入；在曝气头24上部设置有数根低压汞灯21（外套石英套管），紫外波长λ定为253.7nm，根据不同污水的水质特点，可以改变臭氧的投加量，以及通过改变工作的低压汞灯21的数量来控制紫外光强。

臭氧分解催化剂层3装填了大量的臭氧分解催化剂，装填高度大约为0.5~1m，臭氧分解催化剂可选过渡金属氧化物（如Fe2O3、MnO2、CuO、NiO、Co3O4、TiO2、Al2O3等）和负载型的贵重金属氧化物（如Ru、Pd等），载体则采用γ-Al2O3、TiO2、SiO2、分子筛等一种或几种复合成分。

层4内装填了大量的生物填料，装填高度大约为2~4m，在臭氧分解催化剂层3底部设有反冲洗气管33和反冲洗进水管32，反冲洗气管33除了起到反冲洗作用外，在曝气生物滤池层4缺氧的情况下，同时起到补充溶解氧的作用，确保BAF层4内的溶解氧满足微生物生命活动所需；处理后污水从排水管41排出，反冲洗水从反冲洗出水管43排出。

本实用新型的污水处理原理：

在UV（紫外线）的照射下，O₃的分解过程如下：

该工艺在投加O₃的同时，辅助以紫外光照射，不但利用了O₃的氧化作用和紫外光的光解作用，还利用了O₃在UV的照射下更容易分解产生活性自由基，UV与O₃之间存在协同作用；由于O₃迅速分解产生·OH，使得水中以O₃与有机物直接反应为主的氧化反应转变为以·OH与有机物直接反应为主的氧化反应，可以提高O₃的利用率，提高氧化反应效率。常温常压下，O₃的标准电位为2.07V，而·OH的标准电位为2.80V，氧化性比O₃的要强，因此·OH能够与污水中的绝大多数有机物发生氧化反应。

曝气生物滤池层处理污水的原理是滤池中装填一定量的粒状填料（如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等）为载体，填料表面生长大量生物膜，当污水流经时，利用生物膜的微生物氧化分解作用，同时，滤池内部呈压实状态的填料，充分发挥滤料及生物膜的生物絮凝、物理吸附和截留作用，实现对污染物的高效去除。

本实用新型采用臭氧联合紫外催化氧化的组合工艺改变水中大分子有机物的分子结构、降低有机物的分子量，进而提高污水的可生化性，然后再与生物法工艺联用，既能提高废水的处理效果，又在一定程度上降低了处理成本。

本实用新型的污水处理方法，先通过臭氧发生装置将O₂制备成O₃，污水与O₃经由水射器25从装置底部的曝气头24进入，曝气头24上方设置有数根低压汞灯（外套石英套管，起保护作用），紫外波长λ为253.7nm，通过改变低压汞灯21的工作数量来改变紫外光强。在臭氧联合紫外催化氧化层2中，污水在O₃与UV的协同催化氧化作用下，部分有毒的、不易被生物降解的大分子有机物逐渐被降解为可生物降解的小分子有机物。O₃在环境中活性高，容易分解还原为O₂，要保证有一定的催化氧化的处理停留时间，确保O₃与污染物充分反应；接着，污水上流到臭氧分解催化剂层3，促使残余的O₃加快分解，避免O₃进入BAF层4影响微生物的降解活性；接着，污水上流到BAF层4进行生物降解，在BAF层4内含有大量的生物填料，好氧微生物附着在填料上生长，对污水中有机污染物进行降解。在臭氧分解催化剂层3底部安装了反冲洗进水管32以及反冲洗气管33，定期对BAF层4进行反冲洗，确保微生物降解效果，反冲洗气管除了用于反冲洗作用外，还用于为BAF层4补充O₂，确保BAF层中的溶解氧含量充足，保证好氧微生物的正常生命活动。

本实用新型采用气水联用的反冲洗技术，反冲洗效果显著，可以延长反冲洗周期，与单纯用水反冲洗技术相比，可以节省用水量约40%~50%，降低运行成本。

本实用新型采用的臭氧高级氧化技术具有较强的可行性，不需要投加其他药剂，运行管理简单等优点。

本实用新型采用的曝气生物滤池层与传统的活性污泥法相比，具有占地面积小，工艺简单，不需要二沉池，抗冲击能力强，处理负荷高等优点。

本实用新型所采用的臭氧高级氧化与曝气生物滤池联用的工艺所产生的污泥量少，能够实现污泥减量化处理。

本实用新型提供实施例1：

该实施例1的处理水量为5m³/h,含酚废水原污水的COD含量为1000~1500mg/L,挥发酚含量为100~200mg/L。

本实用新型对其进行污水处理，O₃的投加量为1.5mg/L，紫外光强约为140μW·cm^-2，O₃在臭氧联合紫外催化氧化层2中的水力停留时间约为2h，在臭氧分解催化剂层3的水力停留时间约为0.5h，在曝气生物滤池层4中的水力停留时间约为2h，经过本实用新型的高级氧化与生物降解处理后，出水的COD含量为200~300mg/L,挥发酚含量为20~50mg/L,COD去除率达到80%，挥发酚去除率达77%；与单一O₃处理工艺相对比，减少了O₃使用量1mg/L，处理效果明显。

本实用新型提供实施例2：

该实施例的处理水量为7m³/h,含酚废水原污水的COD含量为1500~2000mg/L。

本实用新型对其进行污水处理，O₃的投加量为2.0mg/L，紫外光强约为140μW·cm^-2，O₃在臭氧联合紫外催化氧化层2中的水力停留时间约为2.5h，在臭氧分解催化剂层3的水力停留时间约为0.5h，曝气生物滤池层4中的水力停留时间约为2h，经过本实用新型的高级氧化与生物降解处理后，污水的COD含量为250~400mg/L,COD去除率达到74%，与单一O₃处理工艺相对比，减少了O₃使用量1mg/L，处理效果明显。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种污水处理的一体式装置，其特征在于，包括基架，所述基架内从下往上设置有第一架体、第二架体和第三架体，所述第一架体内设置有臭氧联合紫外催化氧化层，所述臭氧联合紫外催化氧化层内设置有紫外线发生装置和进水装置，所述进水装置包括用于产生臭氧的臭氧发生器和用于污水进入的污水进管；所述第二架体内设置有臭氧分解催化剂层，所述臭氧分解催化剂层内装填有臭氧分解催化剂；所述第三架体内设置有曝气生物滤池层，所述曝气生物滤池层内装填有附着微生物的生物填料，所述曝气生物滤池层的顶部设置有排水管。

2.根据权利要求1所述的一种污水处理的一体式装置，其特征在于，所述第一架体与所述第二架体通过第一连接法兰连接，所述第二架体与所述第三架体通过第二连接法兰连接。

3.根据权利要求2所述的一种污水处理的一体式装置，其特征在于，所述臭氧分解催化剂层的底部设置有第一多孔支撑板，所述曝气生物滤池层设置有第二多孔支撑板。

4.根据权利要求3所述的一种污水处理的一体式装置，其特征在于，所述臭氧分解催化剂层内设置有反冲洗装置，所述反冲洗装置包括反冲洗进水管和反冲洗气管；所述曝气生物滤池层的顶部内设置有反冲洗出水管；所述反冲洗进水管、反冲洗气管和反冲洗出水管上设置有控制阀。

5.根据权利要求4所述的一种污水处理的一体式装置，其特征在于，所述进水装置还包括曝气头、水射器和纯氧瓶。

6.根据权利要求5所述的一种污水处理的一体式装置，其特征在于，所述紫外线发生装置包括若干低压汞灯。