CN214270590U - 一种难降解高浓度废水综合处理*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到废水处理***领域，具体是一种难降解高浓度废水综合处理***。按照废水处理流向，所述***包括预处理段、前多相催化氧化一体化设备、高浓度废水一体化生化处理装置、后多相催化氧化一体化设备。根据本实用新型的废水处理***的前多相催化氧化一体化设备利用臭氧、双氧水、铁碳填料协同作用，持续不间断地产生羟基自由基，降解难生物降解有机物，显著提高氧化效率。

Description

一种难降解高浓度废水综合处理***

技术领域

本实用新型涉及到废水处理***领域，具体是一种难降解高浓度废水综合处理***。

背景技术

工业废水水质特点为废水污染组分复杂，COD、油类、盐浓度均较高，可生化性差，一般采用物理分离、化学处理、生物处理等多项工艺组合，处理多组分污染物，使其转化为无害的物质进行排放。

目前使用的大多废水处理***存在的问题在于：1)在生化单元前端设置高级氧化单元，将难生物降解大分子有机物分解为易被降解的小分子有机物，以提高废水可生化性，但高级氧化段产羟基自由基效率较低，直接影响了后续生化单元的处理效果；2)单体处理单元往往需要外加投料辅助去除污染物，但内部产物或会造成二次污染，增加后续处理的难度和成本；3)处理***对COD、氨氮、总氮、总磷的去除能力有限，不能达到出水标准。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种难降解高浓度废水新型智能综合处理***，以解决上述背景技术中提出的问题。

根据本实用新型的难降解高浓度废水综合处理***，按照废水处理流向，包括预处理段、前多相催化氧化一体化设备、高浓度废水一体化生化处理装置、后多相催化氧化一体化设备，所述前多相催化氧化一体化设备的催化氧化反应塔内安装有布气***和催化填料，臭氧气体经布气***从反应塔底部进入，通入臭氧气体时，还需通入双氧水作为氧化剂，该塔塔内装填的催化填料为铁炭填料，其中，臭氧投加量为0.1～10mg/mg COD废水，双氧水投加量为1～50mg/mg COD，臭氧、双氧水和铁碳填料的添加质量比为1:2:2～4:2:3。

根据本实用新型的难降解高浓度废水综合处理***，其中，在所述高浓度废水一体化生化处理装置的调节水解接触池内，安装潜水搅拌器。

根据本实用新型的难降解高浓度废水综合处理***，其中，所述高浓度废水一体化能生化处理装置的多相厌氧折流接触反应池池内垂直安装折流板，将池体分为多隔室结构。

根据本实用新型的难降解高浓度废水综合处理***，其中，在所述高浓度废水一体化生化处理装置的生物接触氧化池的池内安装好氧型填料与曝气***。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、前多相催化氧化一体化设备与高浓度废水一体化生化处理装置以及后多相催化氧化一体化设备的耦合，协同处理了难降解的高浓度工业废水，实现了对多组分污染物质的高效去除。

2、该前多相催化氧化一体化设备利用臭氧、双氧水、铁碳填料协同作用，持续不间断地产生羟基自由基，降解难生物降解有机物，显著提高氧化效率。

3、所述前多相催化氧化一体化设备内脱落的炭粉成为后续生化单元的生物载体，实现了炭粉的循环利用，既增强了生化处理效果，又减少了对固体废物的处理。

4、所述高浓度废水一体化生化处理装置包含了缺氧、厌氧、好氧三类生化法及膜处理方法，装填不同专用生物填料，使生化***内形成泥膜共生微生物环境和多泥龄污泥***，实现部分厌氧氨氧化脱氮。

5、该高浓度废水一体化生化处理装置结合新型微孔曝气技术和膜生物反应器技术，提高了氧气利用率和水通量。

6、该高浓度废水一体化生化处理装置融入化工反应器流体动力学原理，优化水力流动状态，提高装置生化处理能力，显著提升COD、总氮、总磷去除率，且产泥率低，出水水质稳定。

7、所述后多相催化氧化设备出水回流至调节水解接触池，可提高生化单元的抗冲击负荷，稀释进水污染物浓度；同时将脱落的炭粉也带入生化单元成为生物载体使用。

8、本实用新型的难降解高浓度废水综合处理***具有去除率高、处理效率高，出水水质稳定、污泥产量少、占地面小、***集成度高等优点。

附图说明

图1为一种难降解高浓度废水新型智能综合处理***的结构示意图。

图2显示改变臭氧、双氧水和铁碳填料的添加质量比对废水COD、NH₄-N的去除效果。

图3显示不同臭氧、双氧水和铁碳填料的添加质量比对废水COD、NH₄-N的去除效果。

附图标记：1-预处理段，2-前多相催化氧化一体化设备，3-高浓度废水一体化生化处理装置，4-后多相催化氧化一体化设备

具体实施方式

下面将结合本实用新型实中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。

如1所示，根据本实用新型的难降解高浓度废水综合处理***，按照废水处理流向，包括预处理段1、前多相催化氧化一体化设备2、高浓度废水一体化生化处理装置3、后多相催化氧化一体化设备4。

所述前多相催化氧化一体化设备设置于高浓度废水一体化生化处理装置之前，所述前多相催化氧化一体化设备的催化氧化反应塔内安装有布气***和催化填料，臭氧气体经布气***从反应塔底部进入，与反应器内水充分混合后，共同经过填料区，在反应塔内，各组分相互作用形成羟基自由基，提高氧化效果。进一步地，所述催化氧化反应塔内通入臭氧气体时，还需通入双氧水作为氧化剂，该塔塔内装填的催化填料为铁炭填料。

设置前多相催化氧化一体化设备取得的技术效果为：(1)催化氧化反应塔运行初期，塔内呈中性或碱性环境，臭氧与双氧水发挥作用产生羟基自由基，铁炭填料起催化以及吸附作用；(2)双氧水通入过量后，塔内呈酸性环境，铁炭填料与电解质溶液形成原电池，发挥电解作用产生羟基自由基；(3)随着电解反应的进行，溶液中的Fe²⁺与双氧水溶液再次形成具有极强氧化能力的试剂，产生更多的羟基自由基；(4)催化氧化塔内持续不断地产生羟基自由基，氧化难生物降解的大分子有机物，提高处理效率；(5)催化氧化塔内脱落的炭末随着水流流入后续生化单元，成为生物载体，提高活性污泥的浓度，延长污泥龄，并具有一定的吸附功能，大幅提高有机物、氨氮、总氮、总磷的去除率。

所述催化氧化反应塔内通入臭氧的量为0.1～10mg/mg COD废水，双氧水投加量为1～50mg/mg COD，臭氧、双氧水和铁碳填料的添加质量比为1:2:2～4:2:3。

反应初期，控制起始pH≥7，在此条件下，OH^-与双氧水作为引发剂引发臭氧分解产生羟基自由基，提高***对污染物的降解能力，于此同时，铁炭填料对有机物具有较强的吸附作用以及对臭氧催化氧化具有较强的促进作用。该反应体系内,O₃与双氧水的最佳投加质量比为1:1～2:1，铁炭填料作为催化剂而自身不存在消耗问题，在此过程中，过低的投加质量比会降低O₃的有效利用效率，而过高的投加质量比会导致溶液的pH始终呈酸性，影响后续反应的进行。

随着O₃分解的完毕，持续通入的双氧水以及难降解的有机物被氧化分解为小分子有机酸，使得***内部呈酸性环境，铁炭填料与电解质溶液形成原电池，电解产生羟基自由基继续氧化分解有机污染物。此外，随着反应的不间断进行，电池阳极生成的Fe²⁺与双氧水溶液再次形成具有极强氧化能力的试剂，使得整个反应体系内源源不断地产生羟基自由基，显著提高催化氧化的性能。反应后期，双氧水与铁炭填料的最佳投加质量比为1:2～1:3。在此过程中，过低的投加质量比会降低Fe²⁺的有效利用率，而过高的投加质量比使得过量的Fe²⁺对羟基自由基起掩蔽作用，降低催化氧化反应效率。

前多相催化氧化体系中，废水可生化性指标与臭氧、双氧水和铁炭填料的投加量呈正相关，达到添加质量比为1:2:2～4:2:3后，效果趋于稳定，投加质量比1:2:2～4:2:3为临界比例。

进一步地，在所述高浓度废水一体化生化处理装置的调节水解接触池内，安装潜水搅拌器，用以加速水解细菌、酸化菌将不溶性有机物水解为溶解性有机物的过程，该调节水解接触池池内停留时间为4-24h。

所述高浓度废水一体化能生化处理装置的多相厌氧折流接触反应池内垂直安装折流板，将池体分为多隔室结构，形成分阶段多相厌氧工艺。废水在池体内沿折流板上下折流前进，折流板将池体内部结构分为上向流室与下向流室，并且设计为上向流室加宽，下向流室变窄的结构形式。折流板下部设45°导流板。隔室内均选用厌氧特种生物填料，为厌氧微生物提供一个专有、稳定的生长环境，使微生物在填料中快速繁衍。该厌氧特种生物填料为悬挂式填料，填料比表面积380～800m³/m²，填料填充率6～15％(按堆积体积计)，填料填充率60～80％(按填充体积计)，容积负荷0.8～3kgBOD/m³填料·d。

例如，所述高浓度废水一体化生化处理装置的多相厌氧折流接触反应池多设计为4隔室，但不限于4隔室，应当根据进水COD指标具体情况具体设计。

在所述高浓度废水一体化生化处理装置的生物接触氧化池内安装好氧型填料与曝气***，该好氧特种生物填料为悬挂式填料，填料比表面积250～260m³/m²，填料填充率4～15％(按堆积体积计)，填料填充率40～80％(按填充体积计)，容积负荷0.4～2.0kgBOD/m³填料·d，0.5～1.0kgTKN/m³填料·d，曝气***包含盘式曝气头，曝气支管，曝气干管与曝气风机，池内控制溶解氧在2-4mg/L。

所述高浓度废水一体化生化处理装置的生物接触氧化池设计为多级串联工作模式，可以通过控制曝气风机供氧量，实现在缺氧工作模式或好氧工作模式中任意切换。

所述高浓度废水一体化生化处理装置的生物接触氧化池运行模式为缺氧池时，池内安装缺氧型填料与曝气***，该缺氧特种生物填料为悬挂式填料，填料比表面积300～500m³/m²，填料填充率5～15％(按堆积体积计)，填料填充率50～80％(按填充体积计)，容积负荷0.5～2.0kgBOD/m³填料·d，曝气***包含盘式曝气头，曝气支管，曝气干管与曝气风机；池内控制溶解氧在0.3-0.8mg/L。

所述高浓度废水一体化生化处理装置的微曝气MBR池内安装膜组件与曝气***。前端***产泥量大时，膜组件选用带衬膜，强度大，孔径分布宽且孔大，能够耐清洗的膜；前端***产泥量小时，膜组件选用强度小，孔径分布窄且孔小的膜；曝气***包含微孔曝气器，曝气支管，曝气干管与曝气风机。

所述后多相催化氧化一体化设备设置于高浓度废水一体化生化处理装置的后端，并将其出水回流至调节水解接触池内，设置后多相催化氧化一体化设的技术效果为：(1)可将无法再生物降解的大分子有机物进一步氧化为小分子有机物，后经微生物的作用加以去除；(2)废水的回流稀释了进入生化反应***的污染物的浓度，降低了高浓度污染物对微生物的冲击并提高了去除效果；(3)后多相催化氧化一体化设备脱落的炭粉可同样进入生化***，成为有效的微生物载体。

本实用新型的难降解高浓度废水综合处理***净化废水的原理为：废水首先经过预处理段，经物理法去除大块悬浮物、油脂、盐等污染物后，流至前多相催化一体化设备；在多相催化氧化一体化设备中，经臭氧、双氧水及铁炭填料协同作用，难生物降解的大分子有机物被分解为易被微生物降解的小分子有机物，废水可生化性提高，脱落的炭粉随氧化后的废水一同排至后续生化单元；流至高浓度废水一体化生化处理装置的废水依次通过调节水解池、多相厌氧折流接触反应池、生物接触氧化池、微曝气MBR池，在炭粉及填料的作用下在生化***内部形成泥膜共生微生物环境和多泥龄污泥***，实现对COD、TN等污染物的高效去除；生化出水排至后多相催化氧化一体化设备，在该设备中，经生化处理后的无法再生物降解的大分子有机物进一步氧化为小分子有机物，后回流至调节水解池，借助微生物的作用加以去除，设备内脱落的炭粉同样回流至生化单元中成为生物载体使用。

下面通过实际工程案例数据对本实用新型作进一步解释。

实施例1

本实施例中，河北某药物中间体生产企业，排放废水水量为200m³/d。该废水主要是由药物中间体生产过程中产生的废水、车间喷淋废水、生活废水等构成，该废水CODcr值高(COD≤15000mg/L)，氨氮含量高(NH₄-N≤1000mg/L)。

出水标准：COD＜150mg/L，NH₄-N＜20mg/L。

采用“调节池+混凝沉淀+氨氮吹脱+前多相催化氧化+高浓度废水一体化智能生化处理+后多相催化氧化”对废水进行处理，其中，臭氧、双氧水、铁碳填料质量比为：1:2:2。各工段进水水质和去除率如下表1所示。

表1

实施例2

臭氧氧化，臭氧+双氧水，臭氧+双氧水+铁炭填料氧化效果对比结果见下表2。

表2种高级氧化效果对比表

根据表2可知，同一原水(COD:1000mg/L、B/C:0.15)，测试其在O₃、O₃+H₂O₂、O₃+H₂O₂+铁碳填料不同体系下的高级氧化效果。其中，控制臭氧投加量(2mg/mgCOD)、双氧水投加量(5mg/mgCOD)、反应时间(60min)相同，结果表明，高级氧化效果：O₃+H₂O₂+铁碳填料(B/C:0.61)>O₃+H₂O₂(B/C:0.45)>O₃(B/C:0.31)。

各生化单元的处理效果对比结果见下表3，此表中生化进水分别对应前表2中3种高级氧化出水。

表3种生化效果对比表

根据表3可知，同一原水(COD:1000mg/L、B/C:0.15)，测试其在O₃、O₃+H₂O₂、O₃+H₂O₂+铁碳填料不同体系下的高级氧化效果以及相应的高级氧化单元对后续生化单元的作用影响。其中，控制臭氧投加量(2mg/mgCOD)、双氧水投加量(5mg/mgCOD)、反应时间(60min)、生化单元设置(高浓度废水一体化生化处理装置)相同；结果表明：高级氧化效果：O₃+H₂O₂+铁碳填料(B/C:0.61)>O₃+H₂O₂(B/C:0.45)>O₃(B/C:0.31)，生化处理效果：O₃+H₂O₂+铁碳填料+高浓度废水一体化生化处理装置(其中，脱落的碳粉作为生物载体,强化载体***；COD去除率：80％，NH_4-N去除率：75％)>O₃+H₂O₂+高浓度废水一体化生化处理装置(COD去除率：75％，NH_4-N去除率：60％)>O₃+高浓度废水一体化生化处理装置(COD去除率：70％，NH_4-N去除率：53％)。

进一步地，前多相催化氧化+高浓度废水一体化生化处理装置+后多相催化氧化处理效果见下表4。

表4难降解高浓度废水新型智能综合处理***去除污染物效果表

根据表4可知，原水(COD:1000mg/L、B/C:0.15)，依次经过前多相催化氧化(O₃+H₂O₂+铁碳填料)、高浓度废水一体化生化处理装置(填料与脱落的碳粉共同作为生物载体)、后多相催化氧化(O₃+H₂O₂+铁碳填料)，结果表明：***COD去除率达到85％，***NH₄-N去除率达到80％。

实施例3

本实施例中，废水为实施例中1同一药物中间体废水，实验室小试中改变臭氧、双氧水和铁碳填料的添加质量比，所得实验数据见下表5.

表5

如表5和图2所示，催化氧化***内部，随着臭氧、双氧水和铁碳填料的添加质量比的提高，***综合处理效率也随之显著提高；当臭氧、双氧水和铁碳填料的添加质量比达到4:2:3时，***综合处理效率达到最优；而当添加质量比大于4:2:3时，***处理效果再无明显提升；由此可知，臭氧、双氧水和铁碳填料的投加质量比4:2:3为临界比例。

实施例4

本实施例中，河北某防治企业印染废水，水量总计30000m³/d,进水COD6000mg/L,设计出水COD 150mg/L。该废水由染色废水、印花废水、漂洗废水混合组成，成分复杂。废水中含有浆料、染料、助剂、表面活性剂、残余的漂白剂、少量醋酸、硫代硫化钠等物质，呈强碱性，色度很高，可生化性较差，设计采用调节池+前多相催化氧化+高浓度废水一体化生化处理+后多相催化氧化”对废水进行处理。实验室小试中改变臭氧、双氧水和铁碳填料的添加质量比，所得实验数据见下表6

表6不同臭氧、双氧水和铁碳填料的添加质量比下废水COD、NH₄-N的去除效果

臭氧、双氧水和铁碳填料的添加质量比	COD去除率(％)	NH<sub>4</sub>-N去除率(％)
			1:2:5(0.10)	93.5	70.8
1:2:4(0.13)	97.4	76.5
			1:2:2(0.25)	99.0	80
1:3:1(0.33)	99.0	80.1
			1:2:1(0.50)	99.1	80.1
4:2:3(0.66)	99.1	80.2
			6:2:3(1.00)	99.0	80.1
6:1:4(1.50)	98.9	79.9

根据表6与图3可知，随着臭氧、双氧水和铁碳填料的添加质量比的提高，***COD去除率以及NH₄-N去除率也随之显著提高；当臭氧、双氧水和铁碳填料的添加质量比达到4:2:3时，***综合处理效率达到最优；而当添加质量比大于4:2:3时，***处理效果再无明显提升。

Claims (4)

1.一种难降解高浓度废水综合处理***，其特征在于，按照废水处理流向，所述***包括预处理段、前多相催化氧化一体化设备、高浓度废水一体化生化处理装置、后多相催化氧化一体化设备，其中，所述前多相催化氧化一体化设备的催化氧化反应塔内安装有布气***和催化填料，臭氧气体经布气***从反应塔底部进入。

2.根据权利要求1所述的难降解高浓度废水综合处理***，其特征在于，在所述高浓度废水一体化生化处理装置的调节水解接触池内，安装潜水搅拌器。

3.根据权利要求1所述的难降解高浓度废水综合处理***，其特征在于，所述高浓度废水一体化能生化处理装置的多相厌氧折流接触反应池池内垂直安装折流板，将池体分为多隔室结构。

4.根据权利要求1所述的难降解高浓度废水综合处理***，其特征在于，在所述高浓度废水一体化生化处理装置的生物接触氧化池的池内安装好氧型填料与曝气***。

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