CN214088173U - 一种臭氧与移动床生物膜反应器联用的水处理*** - Google Patents
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Abstract
一种臭氧与移动床生物膜反应器联用的水处理***，其特征在于，所述水处理***包括臭氧处理装置(1)和移动床生物膜反应器(2)；在所述臭氧处理装置(1)中待处理的水与由所述臭氧处理装置所产生的臭氧进行高级氧化反应；经过所述臭氧处理装置处理的水进入所述移动床生物膜反应器(2)；所述移动床生物膜反应器(2)包括生物降解区(11)；所述生物降解区设置成用于去除水中的有机物。
Description
技术领域
本公开内容涉及一种水处理***，特别涉及一种臭氧与移动床生物膜反应器联用的水处理***。
背景技术
难降解工业废水，指的是工业生产中排出的废水经过预处理(含初级处理，二级生化处理，及三级处理)后的废水，随着各地方，各工业企业污染物排放标准的升级，正迫使各工业用户对经过三级处理的待排污水考虑进一步处理。这部分污水由于已经过前方一系列的处理措施，水中的各种有机污染物处理难度较大，需采用一些措施，如强氧化(臭氧等)，活性炭吸附等处理实现达标排放的要求。
实际工业废水成分复杂，同时含有多种难降解有机污染物，单一的高级氧化方法对部分废水难以取得理想的处理效果；同时研究发现，某些高级氧化工艺氧化产物中出现了可生物降解有机物，如小分子不饱和羧酸等，而这些物质如果选择继续被羟基自由基氧化，不但会消耗大量的羟基自由基，造成能量的浪费，运行成本增加，而且实际处理效果并不理想。生物处理法具有成本低廉、工艺成熟、处理量大等优点。
因此，将高级氧化法与生物法耦合处理技术将生物处理作为高级氧化过程的前处理或后处理过程，缩短高耗能的高级氧化过程，如降低臭氧投加量，可实现高效低成本的处理难降解有机物的目的。将臭氧与生物滤池组合是这类型组合技术常用的工艺，苏伊士公司的Oxyblue臭氧生物滤池组合工艺是一种集成了臭氧氧化和好氧生物滤池的新型污水处理专利技术，专为去除工业污水中可生化性差的难降解有机物而研发。该工艺主要利用苏伊士在生物滤池方面的独特技术优势，通过配合不同类型的生物滤池，如
上向流曝气生物滤池，或者
下向流生物滤池，用来处理不同类型，不同浓度的难降解有机物。生物滤池具有占地小，运行稳定，可承受较大冲击负荷等优点，但在日常运行中，生物滤池水头损失较大，反冲洗是保证滤池稳定运行的关键因素之一。若滤料冲洗不充分，可能会出现结团现象，导致工艺运行时失效，且生物滤池在反冲洗时强度和废水量都比较大。
另外，鉴于目前工业废水处理通常考虑回用，通常需建设膜处理设施，以进一步净化废水达到回用的目的，对膜浓水中难降解有机物的处理需求越来越多，通常的膜浓水的难降解有机物都非常高(COD＝150～200mg/L)，采用臭氧+生物滤池的方式处理如此高的污染程度原水，对后续生物滤池的处理负荷要求较高，根据生物滤池的设计处理负荷(2～10kgCOD/m3/d)，要达到更高的COD去除率需要填入的滤料较多，池容较大，投资较高。因此，需要寻找一种可替代的生物处理工艺，与臭氧氧化工艺结合，用于高浓度难降解有机物的处理。
实用新型内容
针对现有的与臭氧结合的生物滤池存在的缺点，本公开内容结合了臭氧和移动床生物膜反应器(MBBR)的特点提供一种新的组合工艺。
化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量。在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中，它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数，常以符号COD表示。臭氧具有极强的氧化性能，其与还原态污染物反应时速度快、使用方便且在水中短时间内可自行分解，无二次污染，是理想的绿色氧化药剂。臭氧对废水中的化学需氧量(COD)有较强的去除能力，同时能够有效地提高废水的可生化性。
移动床生物膜反应器具有比表面积大、有机负荷高等特点。臭氧与移动床生物膜反应器联用工艺利用了臭氧的预氧化作用，部分氧化废水中的难降解有机物，改变有机物的分子结构，提高废水的可生化性，继而利用后续移动床生物膜反应器的生物降解作用，达到降低并去除这类有机物的目的。臭氧和移动床生物膜反应器的结合，既具备化学氧化的有效性，又有生物处理的经济性，组合工艺可以在较低的处理费用下达到废水处理要求。
具体来说，为了解决现有技术中的一个或多个缺陷，根据本公开内容的一个方面提出一种水处理***，所述水处理***是臭氧与移动床生物膜反应器联用的水处理***。
所述水处理***包括臭氧处理装置和移动床生物膜反应器。
在所述臭氧处理装置中待处理的水与由所述臭氧处理装置所产生的臭氧进行高级氧化反应。
经过所述臭氧处理装置处理的水进入所述移动床生物膜反应器。
所述移动床生物膜反应器包括生物降解区。
所述生物降解区设置成用于去除水中的有机物。
根据本公开内容的上述方面，所述臭氧处理装置包括臭氧投加装置和臭氧接触池。
所述臭氧投加装置采用氧气或空气为原料，通过放电制备臭氧。
所述臭氧投加装置与所述臭氧接触池连接，从所述臭氧投加装置放出的包括生成的臭氧被投加到所述臭氧接触池。
根据本公开内容的上述各个方面，在所述臭氧处理装置和所述移动床生物膜反应器中间设置残余臭氧控制装置，以避免残余臭氧进入到所述移动床生物膜反应器。
所述残余臭氧控制装置包括臭氧浓度检测装置和臭氧尾气破坏装置。
根据本公开内容的上述各个方面，所述臭氧处理装置还包括辐流曝气器，其配置成用于射流曝气。
所述辐流曝气器设置在所述臭氧接触池的底部。
所述臭氧投加装置产生的臭氧通过辐流曝气器进入臭氧接触池中。
根据本公开内容的上述各个方面，所述臭氧处理装置还包括进水管。
所述进水管被分流为两部分，一部分直接连接到所述臭氧接触池，另一部分连接到所述臭氧投加装置。
臭氧、氧气和来自于所述进水管的待处理的水通入所述臭氧投加装置的部分的气液混合物通过所述辐流曝气器，从而在所述臭氧接触池中形成均匀分布的气泡，促进臭氧及氧气扩散并溶解到水中。
根据本公开内容的上述各个方面，所述臭氧处理装置还可以包括多孔扩散器，其配置成用于鼓泡曝气。
所述多孔扩散器设置在所述臭氧接触池的底部。
所述臭氧投加装置产生的臭氧通过所述多孔扩散器进入臭氧接触池中。
根据本公开内容的上述各个方面，所述生物降解区包括具有载体和附着在所述载体上的好氧微生物的生物膜载体。
所述载体的填充率为40％-60％。
所述载体采用圆柱状的塑料填料，其比表面积为250m2/m3至800m2/m3、直径为8mm至30mm、高度与直径的比值在0.3至1的范围内。
所述塑料填料具有骨架支撑结构和2mm至5mm的孔间隙。
根据本公开内容的上述各个方面，所述塑料填料是聚乙烯。
根据本公开内容的上述各个方面，所述移动床生物膜反应器还包括池体和位于所述池体的顶部的进水分配装置。
经过所述臭氧处理装置排出的水通过进水分配装置进入池体。
根据本公开内容的上述各个方面，所述移动床生物膜反应器还包括曝气***。
所述曝气***设置在所述池体的底部。
所述曝气***采用臭氧尾气曝气或空气曝气。
所述生物降解区位于所述池体的内部。
根据本公开内容的上述各个方面，所述移动床生物膜反应器还包括出水格栅。
经过所述生物降解区后，出水先经过所述出水格栅。
所述出水格栅设置成用于截留所述池体内的生物膜载体，之后出水进入一产水渠。
根据本公开内容的上述各个方面，所述残余臭氧控制装置控制经过所述臭氧处理装置进行臭氧处理后的水排出到所述移动床生物膜反应器之间的停留时间或距离，从而使得臭氧自然分解，该停留时间至少为10-20分钟。
根据本公开内容的上述各个方面，所述残余臭氧控制装置是机械搅拌装置。
根据本公开内容的上述各个方面，所述残余臭氧控制装置设置成投放还原剂以去除臭氧。
根据本公开内容的上述各个方面，所述臭氧浓度检测装置是残余臭氧浓度计或氧化还原电位探头。
根据本公开内容的臭氧处理装置和移动床生物膜反应器的工艺联用既具备化学氧化的有效性，又有生物处理的经济性，同时无需设置反冲洗***，减少了水头损失，节约成本，操作简便，运行稳定。
至此，为了本公开内容在此的详细描述可以得到更好的理解，以及为了本公开内容对现有技术的贡献可以更好地被认识到，本公开已经相当广泛地概述了本公开内容的内容。当然，本公开内容的实施方式将在下面进行描述并且将形成所附权利要求的主题。
同样地，本领域技术人员将认识到，本公开所基于的构思可以容易地用作设计其它结构、方法和***的基础，用于实施本公开内容的数个目的。因此，重要的是，所附权利要求应当认为包括这样的等效结构，只要它们没有超出本公开内容的实质和范围。
附图说明
通过下面的附图本领域技术人员将对本公开内容有更好的理解，并且更能清楚地体现出本公开内容的优点。这里描述的附图仅为了所选实施例的说明目的，而不是全部可能的实施方式并且旨在不限定本公开内容的范围。
图1示出根据本公开内容的一种水处理***的示意图，其中采用了射流曝气的方式；
图2示出根据本公开内容的图1中的移动床生物膜反应器的放大示意图；
图3示出经过根据本公开内容的水处理***处理过的废水的处理效果；
图4示出根据本公开内容的一种水处理***的示意图，其中采用了鼓泡曝气的方式。
具体实施方式
下面结合各个附图，具体说明根据本公开内容的具体实施方式。
图1示出根据本公开内容的一种水处理***的示意图，该水处理***主要包括臭氧处理装置1和移动床生物膜反应器2(即MBBR池)，其中臭氧处理装置1包括臭氧投加装置3，臭氧接触池7以及图1中以箭头示意性表示的残余臭氧控制装置6。
臭氧投加装置3采用氧气或空气为原料，通过放电制备臭氧，臭氧投加装置3与臭氧接触池7连接，从臭氧投加装置3放出的包括生成的臭氧及过剩的空气或氧气的混合气体被直接投加到臭氧接触池7。以箭头示意性表示的待处理的废水通过进水管4也通入臭氧接触池7，与臭氧进行接触反应，通过臭氧来氧化废水中的各种有机物及其它还原性物质，从而使其降解。再将废水氧化处理后，过多的臭氧被通过残余臭氧控制装置6进行处理，同时过剩的空气及氧气也溶解在废水中。
臭氧接触池7与移动床生物膜反应器2连接，经臭氧处理及吸收过剩的空气及氧气后从臭氧接触池7排出的废水通入移动床生物膜反应器2中，由移动床生物膜反应器2进一步将废水中难降解的有机物去除，使废水达到最终排放要求，以箭头示意性表示的出水5被排放或收集。
臭氧接触池7可采取鼓泡方法或射流方法来使臭氧和氧气溶解到废水中，用于进一步臭氧处理及后续为移动床生物膜反应器2提供充足的氧。如图1中所示，通过进水管4的废水被分流为两部分，一部分直接进入臭氧接触池7中待处理，另一部分被采取上向流在臭氧投加装置3上游通入臭氧投加装置3，废水的通入臭氧投加装置3中的部分与臭氧投加装置3中的臭氧及氧气的混合物利用臭氧投加装置3中的臭氧及氧气的气体压力及废水的通入臭氧投加装置3的部分的液压的共同作用，经由导管从顶部采取下向流通入臭氧接触池7中，通到臭氧接触池7的底部。在导管的位于臭氧接触池7底部的端部处设置辐流曝气器8-1。臭氧、氧气和废水的通入臭氧投加装置3的部分的气液混合物通过辐流曝气器8-1(射流曝气)，在臭氧接触池7中形成均匀分布的小气泡，促进臭氧及氧气扩散并溶解到废水中。臭氧及氧气及废水进入臭氧接触池7中之后，臭氧及氧气和废水通到臭氧接触池7下部，使得臭氧及氧气可进一步从下至上接触废水，进一步扩散并溶解到废水中。最终，过量的臭氧及氧气从臭氧接触池排出到残余臭氧控制装置6。本领域技术人员可以理解的是，如图4所示，所述臭氧处理装置1还可以用多孔扩散器8-2来代替辐流曝气器8-1，该多孔扩散器8-2配置成用于鼓泡曝气。所述多孔扩散器8-2设置在所述臭氧接触池7的底部。所述臭氧投加装置3产生的臭氧通过所述多孔扩散器8-2进入臭氧接触池7中。
如图1、图2和图4所示，移动床生物膜反应器2包括池体9、位于池体9顶部的进水分配装置10、位于池体内部的生物降解区11、位于池体底部的曝气***12以及用于截留载体的出水格栅13。
图2示出了移动床生物膜反应器2的具体结构。移动床生物膜反应器2自左向右分为进水分配装置10，生物降解区11以及产水渠14。经臭氧处理装置1排出的废水由一侧的进水分配装置10进入池体9。所述生物降解区11包括具有载体和附着在所述载体上的好氧微生物的生物膜载体。所述好氧微生物用于去除COD。
所述载体的填充率为40％-60％。
所述载体采用圆柱状的塑料填料，其比表面积为250m2/m3至800m2/m3、直径为8mm至30mm、高度与直径的比值在0.3至1的范围内。
所述塑料填料具有骨架支撑结构和2mm至5mm的孔间隙。这既增加了填料的表面积和抗压强度，同时也可满足水中污染物和溶解氧与生物膜的有效传递。塑料材料通常采用高密度聚乙烯，填料经过对表面粗糙度和亲水性进行了改进有助于微生物的附着。
经过移动床生物膜反应器2的生物降解区后，出水5先经过出水格栅113，用于截留移动床生物膜反应器2内的生物膜载体，之后进入产水渠114再排出池体9。
在移动床生物膜反应器2底部可以设置曝气***112，曝气***可采用臭氧尾气进行曝气，或采用空气进行曝气。
为了确保从臭氧接触池7排出的废水中溶解的残余臭氧浓度不会对后面的移动床生物膜反应器2中的微生物造成影响，在臭氧接触池7和移动床生物膜反应器2之间还设置残余臭氧控制装置，用于抑制通入移动床生物膜反应器2之前，经臭氧处理后的废水中的残余臭氧浓度，以避免通入移动床生物膜反应器2中的废水中的残余臭氧对移动床生物膜反应器2中的微生物造成伤害，避免降低移动床生物膜反应器2内微生物的活性。
该残余臭氧控制装置可以通过以下方式控制臭氧浓度来实现：
1、控制臭氧处理后的废水排出口到移动床生物膜反应器2进口之间的停留时间或距离，使得臭氧自然分解，该停留时间至少为10-20分钟；
2、通过物理方法加速分解残余臭氧，比如设置机械搅拌装置(未示出)；
3、通过化学方法控制残余臭氧浓度，比如加入还原剂，例如双氧水等去除臭氧；
4、安装检测仪表来监测残余臭氧浓度，检测仪表例如残余臭氧浓度计或氧化还原电位探头(未示出)等。
根据本公开内容的水处理***在实际应用中取得了很好的处理效果。例如，某石化废水池二级沉淀池出水COD约为80-100mg/L。采用根据本公开内容的臭氧处理装置和移动床生物膜反应器的工艺联用处理此废水，处理目标为COD低于50mg/L。连续运行35天检测进出水COD，根据本公开内容的工艺组合对COD的去除率达到了50％以上，如图3所示。
前述公开内容提供了说明和描述，但并不旨在穷举或将实施方式限制为所公开的精确形式。可以根据以上公开内容进行修改和变化，或者可以从实施方式的实践中获得修改和变化。
即使在权利要求中叙述和/或在说明书中公开了特征的特定组合，但这些组合并不旨在限制各种实施方式的公开。实际上，许多这些特征可以以权利要求中未具体叙述和/或说明书中未具体公开的方式组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可能仅直接依赖于一个权利要求，但各种实施方式的公开包括与权利要求集中的每个其他权利要求相结合的每个从属权利要求。
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Claims (15)
1.一种臭氧与移动床生物膜反应器联用的水处理***，其特征在于，
所述水处理***包括臭氧处理装置(1)和移动床生物膜反应器(2)；
在所述臭氧处理装置(1)中待处理的水与由所述臭氧处理装置(1)所产生的臭氧进行高级氧化反应；
经过所述臭氧处理装置(1)处理的水进入所述移动床生物膜反应器(2)；
所述移动床生物膜反应器(2)包括生物降解区(11)；
所述生物降解区设置成用于去除水中的有机物。
2.根据权利要求1所述的水处理***，其特征在于，
所述臭氧处理装置(1)包括臭氧投加装置(3)和臭氧接触池(7)；
所述臭氧投加装置(3)采用氧气或空气为原料，通过放电制备臭氧；
所述臭氧投加装置(3)与所述臭氧接触池(7)连接，从所述臭氧投加装置(3)放出的包括生成的臭氧被投加到所述臭氧接触池(7)。
3.根据权利要求2所述的水处理***，其特征在于，
在所述臭氧处理装置(1)和所述移动床生物膜反应器(2)中间设置残余臭氧控制装置(6)，以避免残余臭氧进入到所述移动床生物膜反应器(2)；
所述残余臭氧控制装置(6)包括臭氧浓度检测装置和臭氧尾气破坏装置。
4.根据权利要求3所述的水处理***，其特征在于，
所述臭氧处理装置(1)还包括辐流曝气器(8-1)，其配置成用于射流曝气；
所述辐流曝气器(8-1)设置在所述臭氧接触池(7)的底部；
所述臭氧投加装置(3)产生的臭氧通过辐流曝气器(8-1)进入臭氧接触池(7)中。
5.根据权利要求4所述的水处理***，其特征在于，
所述臭氧处理装置(1)还包括进水管(4)；
所述进水管(4)被分流为两部分，一部分直接连接到所述臭氧接触池(7)，另一部分连接到所述臭氧投加装置(3)；
臭氧、氧气和来自于所述进水管(4)的待处理的水通入所述臭氧投加装置(3)的部分的气液混合物通过所述辐流曝气器(8-1)，从而在所述臭氧接触池(7)中形成均匀分布的气泡，促进臭氧及氧气扩散并溶解到水中。
6.根据权利要求3所述的水处理***，其特征在于，
所述臭氧处理装置(1)还包括多孔扩散器(8-2)，其配置成用于鼓泡曝气；
所述多孔扩散器(8-2)设置在所述臭氧接触池(7)的底部；
所述臭氧投加装置(3)产生的臭氧通过所述多孔扩散器(8-2)进入臭氧接触池(7)中。
7.根据权利要求5或6所述的水处理***，其特征在于，
所述生物降解区(11)包括具有载体和附着在所述载体上的好氧微生物的生物膜载体；
所述载体的填充率为40％-60％；
所述载体采用圆柱状的塑料填料，其比表面积为250m2/m3至800m2/m3、直径为8mm至30mm、高度与直径的比值在0.3至1的范围内；
所述塑料填料具有骨架支撑结构和2mm至5mm的孔间隙。
8.根据权利要求7所述的水处理***，其特征在于，
所述塑料填料是聚乙烯。
9.根据权利要求7所述的水处理***，其特征在于，
所述移动床生物膜反应器(2)还包括池体(9)和位于所述池体(9)的顶部的进水分配装置(10)；
经过所述臭氧处理装置(1)排出的水通过进水分配装置(10)进入池体(9)。
10.根据权利要求9所述的水处理***，其特征在于，
所述移动床生物膜反应器(2)还包括曝气***(12)；
所述曝气***(12)设置在所述池体(9)的底部；
所述曝气***(12)采用臭氧尾气曝气或空气曝气；
所述生物降解区(11)位于所述池体(9)的内部。
11.根据权利要求10所述的水处理***，其特征在于，
所述移动床生物膜反应器(2)还包括出水格栅(13)；
经过所述生物降解区(11)后，出水(5)先经过所述出水格栅(13)；
所述出水格栅(13)设置成用于截留所述池体(9)内的生物膜载体，之后出水(5)进入一产水渠(14)。
12.根据权利要求11所述的水处理***，其特征在于，
所述残余臭氧控制装置控制经过所述臭氧处理装置(1)进行臭氧处理后的水排出到所述移动床生物膜反应器(2)之间的停留时间或距离，从而使得臭氧自然分解，该停留时间至少为10-20分钟。
13.根据权利要求11所述的水处理***，其特征在于，
所述残余臭氧控制装置是机械搅拌装置。
14.根据权利要求11所述的水处理***，其特征在于，
所述残余臭氧控制装置设置成投放还原剂以去除臭氧。
15.根据权利要求3所述的水处理***，其特征在于，
所述臭氧浓度检测装置是残余臭氧浓度计或氧化还原电位探头。
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|---|---|---|---|
| CN202023120852.4U CN214088173U (zh) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | 一种臭氧与移动床生物膜反应器联用的水处理*** |
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| CN (1) | CN214088173U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117566901A (zh) * | 2023-12-19 | 2024-02-20 | 上海勘测设计研究院有限公司 | 一种臭氧与mbbr的联合预处理设备及其预处理工艺 |
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2020
- 2020-12-22 CN CN202023120852.4U patent/CN214088173U/zh active Active
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