CN101700944A - 一种提高用臭氧和曝气生物滤池联合处理废水的臭氧利用率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高用臭氧和曝气生物滤池联合处理废水的臭氧利用率的方法：在通有水的溶气泵中吸入臭氧，在溶气泵的加压下，使臭氧溶解在水中，用释气装置将溶有臭氧的水减压释放到臭氧反应器中，使臭氧形成微气泡并与进入臭氧反应器的废水充分接触，从而将废水中的有机物进行氧化处理，废水经臭氧反应器氧化处理后进入衰减池，衰减池出来的水再进入曝气生物滤池进行生物处理，然后排放，利用自动监测控制装置，实时监测经臭氧反应器氧化处理后出水中的臭氧残留浓度，并自动调整臭氧发生器的臭氧产出量。由于采用对臭氧投加量进行实时自动调节控制，既能避免臭氧发生器中产生的臭氧量小于水处理的需求，又能避免臭氧发生器中产生的臭氧量大于需求而造成浪费，因而臭氧的利用率可提高20-45％。

Description

一种提高用臭氧和曝气生物滤池联合处理废水的臭氧利用率的方法

技术领域

本发明涉及废污水处理及再生回用方法，尤其是涉及用臭氧和曝气生物滤池联合处理废水中提高臭氧利用率的方法。

背景技术

目前，曝气生物滤池工艺已成为废水处理较为先进的技术，它具有处理负荷大、处理水质高、占地面积小的特点。但对于废水中分子量大、结构复杂、难生化降解的有机物，曝气生物滤池的处理率较低。为此，目前又出现了一种采用臭氧氧化和曝气生物滤池联合运行的废水联合处理工艺，其联合处理工艺的主要原理是：首先利用臭氧氧化的方法，将分子量大、结构复杂、难生化降解的有机物氧化为小分子、易生物降解的有机物；然后再利用曝气生物滤池的生物降解作用进行去除。该方法在一定程度上提高对有机物的去除率，明显改善了处理出水水质。但联合处理工艺还存在缺点：一是联合处理工艺的臭氧利用率低。联合处理工艺中的臭氧氧化大多采用在臭氧氧化池底部曝气的方法，将含有臭氧的气体通过穿孔管或者微孔曝气装置扩散到水中。因为含有臭氧的气体经过穿孔管或者微孔曝气装置后，形成的气泡直径较大(采用穿孔管曝气，气泡直径一般为0.5-5mm；采用微孔曝气装置曝气，气泡直径一般为0.1-2mm)，比表面积较小(同等量的气体，其分散后的气泡直径越大，气泡总面积越小)，不利于臭氧迅速地溶解到水中，因而降低了臭氧的利用率。二是臭氧投加量大，能耗高。正是因为臭氧的利用率低，因此为达到处理效果只能依靠大量地投加臭氧，结果是组合工艺臭氧氧化部分的能耗高、运行费用高、基建投资大；而且，产生大量臭氧尾气的处理也增加了能耗。三是不能及时调节臭氧投加量。废水的水质在不断变化，因缺乏及时调整臭氧投加量的有效措施，结果出现有时因臭氧投加量不足出水水质变差，而有时又因为过度投加臭氧导致浪费。

发明内容

针对上述联合处理工艺中存在臭氧利用率低的问题，本发明提供了一种可以提高用臭氧和曝气生物滤池联合处理废水的臭氧利用率的方法。

本发明所述提高用臭氧和曝气生物滤池联合处理废水的臭氧利用率的方法步骤是：

(1)在通有水的溶气泵中吸入臭氧，在溶气泵的加压下，使臭氧溶解在水中，

(2)用释放器将溶有臭氧的水减压释放到臭氧反应器中，使臭氧形成微气泡并与进入臭氧反应器的废水充分接触，从而将废水中的有机物进行氧化处理，

(3)废水经臭氧反应器氧化处理后进入衰减池，衰减池出来的水再进入曝气生物滤池进行生物处理，然后排放，

(4)利用自动监测控制装置，实时监测经臭氧反应器氧化处理后出水中的臭氧残留浓度，并自动调整臭氧发生器的臭氧产出量。

本发明的原理是：第一，利用气浮溶气的原理，在一定压力下将臭氧(或者含有臭氧的气体)快速溶解到水中，然后快速释放，使臭氧从水中释放出来并形成直径为几个到几十个微米的小气泡，增大臭氧的比表面积，使臭氧与水充分接触，加速臭氧向水中扩散，同时，降低含有臭氧气泡的上升速度，延长臭氧与废水的接触时间。第二，根据监测器反馈经臭氧反应器氧化处理后出水中的臭氧残留浓度，自动控制器会自动调节臭氧发生器的臭氧产出量，当监测器监测的臭氧残留浓度大于自动控制器中设定的最大值，则自动控制器会减小臭氧发生器中的臭氧发生量，当监测器监测的臭氧残留浓度小于自动控制器中设定的最小值，则自动控制器会增大臭氧发生器中的臭氧发生量。通过设定臭氧反应器出水中的臭氧残留浓度范围并实时监测、反向控制臭氧投加量，达到臭氧既能满足处理废水的需求，又能节约臭氧投加量的目的。

本发明与现有技术相比，具有的优点是：

1、由于采取了溶气气浮的原理，因此可以在臭氧反应器底部产生直径仅为几个微米的臭氧气泡，一是在相同质量的臭氧情况下，臭氧与水的接触面积增加了几十倍到几百倍，显著提高了扩散速度；二是因为降低了臭氧气泡的直径，降低了臭氧气泡的上升速度，延长了臭氧气泡在臭氧反应器内与废水的接触时间。因此，可显著地提高了臭氧的利用率。经试验测定，在同等条件下，与现有技术相比，本发明臭氧的利用率可提高20-45％。

2、由于采用对臭氧投加量进行实时自动调节控制，既能避免臭氧发生器中产生的臭氧量小于水处理的需求，又能避免臭氧发生器中产生的臭氧量大于需求而造成浪费，从而提高了臭氧的利用率。

3、由于能精确控制臭氧投加量，因而减少了曝气生物滤池中臭氧尾气的处理量，节约了臭氧尾气处理的能耗。

本发明利用了气浮溶气产生微气泡的原理，但本发明和气浮工艺的目的和实施主要措施完全不同：气浮溶气的目的在于分离水中的悬浮物；本发明则是利用微气泡是提高臭氧气泡的比表面积，增大臭氧与水的接触面积，提高臭氧的扩散速度，延长臭氧在水中的停留时间，目的在于提高臭氧的利用率。两者的出发点不同，实施时考虑的重点也不同：气浮溶气考虑的重点是提高微气泡与水中悬浮物的结合度(或粘附能力)；本发明考虑的重点是提高臭氧对水中溶解性的高分子、难生化降解有机物的氧化效果，而对水中的悬浮物，完全可以依靠后续的曝气生物滤池进行处理，在臭氧氧化阶段处理悬浮物反而会无效消耗部分臭氧，降低了臭氧的利用率。因此，本发明尽量避免含有臭氧的微气泡对悬浮物的作用，为达到这一目的，最好进入本系统废水的悬浮物进行限制(视废水水质而决定，最好不大于20mg/l)。如废水悬浮物过高，则最好对悬浮物进行预处理。

附图说明

图1是本发明的处理工艺流程示意图。

具体实施方式

下面以焦化废水深度处理为例，结合附图1进行具体说明：

某焦化废水，经过常规处理(重力除油-气浮-A/A/O-沉淀)后，处理出水COD 150mg/l(BOD仅为10mg/l)，SS 40mg/l，要求进行深度处理，最终出水COD小于50mg/l。拟采用臭氧氧化+曝气生物滤池联合处理工艺。为提高臭氧利用率，降低臭氧投加量，节约处理成本，采用本发明提高臭氧利用率的方法。为降低废水中的SS对臭氧的无效消耗，首先经过快滤池，将SS降低到10mg/l左右，再进入图1所示系统(以下将进入图1所示系统的水称为“废水”)。

图1中，臭氧发生器产生臭氧气体，并通过监测器和自动控制器调节臭氧发生量，臭氧发生器产生的臭氧或含有臭氧的气体(简称臭氧气体)被一个可耐臭氧腐蚀的溶气泵吸入，在溶气泵中通入水，所述通入溶气泵中的水为废水或经臭氧反应器氧化处理后出水(图中点划线表示)，也可以利用管路直接向溶气泵中通入水，溶气泵将臭氧气体一并抽取，并在0.4MPa压力下，利用泵的叶轮将臭氧气体溶入废水或溶入经臭氧反应器氧化处理后出水中(废水和经臭氧反应器氧化处理后出水可自动切换)。再经释放器减压，瞬间释放溶入水中的臭氧气体进入臭氧反应器中，此时就会在臭氧反应器中形成直径非常小的含有臭氧的微气泡。废水从臭氧反应器底部进入臭氧反应器内(进水口略高于臭氧释放位置)，使含有臭氧的微气泡与进入臭氧反应器内的废水充分混合，由底部向上，流经臭氧反应器(水力停留时间约为1小时)。臭氧向废水扩散，并与废水中的有机物发生化学反应，将高分子、难生化降解的有机物氧化为小分子、易生化降解的有机物(也有部分有机物被臭氧彻底氧化为无机物)。臭氧反应器出水进入衰减池，因为臭氧反应器氧化处理后出水中含有少量的残留臭氧，直接进入曝气生物滤池会对曝气生物滤池中的微生物产生不利影响，因此废水需要在衰减池中停留20分钟至2小时，使臭氧浓度衰减至满足曝气生物滤池中臭氧残留浓度应控制在0.10-0.15mg/l范围的工艺要求。在臭氧反应器出水一端设置有监测臭氧残留浓度的监测器，监测器与自动控制器相连，自动控制器与臭氧发生器相连，在自动控制器中设定臭氧残留浓度正常范围为0.1-0.2m mg/l，通过监测臭氧反应器出水中的臭氧残留浓度是否在设定的正常范围，并通过自动控制器反向控制臭氧发生器的臭氧产出量，衰减池的出来的水进入曝气生物滤池，在曝气生物滤池中装填有陶粒滤料，在陶粒滤料表明生长着生物膜，废水经过曝气生物滤池处理后，废水中绝大部分可生化降解的有机物被生物膜同化，曝气生物滤池处理后的水中有机物(COD)含量小于50mg/l，达到废水处理的出水要求，再向外排放或回用。

Claims (2)

1.一种提高用臭氧和曝气生物滤池联合处理废水的臭氧利用率的方法，其特征在于：

(1)在通有水的溶气泵中吸入臭氧，在溶气泵的加压下，使臭氧溶解在水中，

(2)用释放器将溶有臭氧的水减压释放到臭氧反应器中，使臭氧形成微气泡并与进入臭氧反应器的废水充分接触，从而将废水中的有机物进行氧化处理，

(3)废水经臭氧反应器氧化处理后进入衰减池，衰减池出来的水再进入曝气生物滤池进行生物处理，然后排放，

(4)利用自动监测控制装置，实时监测经臭氧反应器氧化处理后出水中的臭氧残留浓度，并自动调整臭氧发生器的臭氧产出量。

2.根据权利要求1所述的一种提高用臭氧和曝气生物滤池联合处理废水的臭氧利用率的方法，其特征在于：通入溶气泵的水为废水或经过臭氧反应器氧化处理后出水。