CN102730906B - 一种组合型深度处理高浓度有机废水的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合型深度处理高浓度有机废水的装置；由预处理缓冲池、厌氧反应器、压力曝气搅拌系统、光催化反应器、滤室、反冲洗系统、回流管线系统等构成；在预处理废水后，采用厌氧方法对高浓度有机废水进行初步处理，然后使用光催化方法对一级处理水进行深度处理，并通过滤室进一步过滤出水；该装置既能深度去除废水中的高浓度有机物及铁锰离子，还能防止二次污染，具有能耗少、效率高、效果好等优点，适用于高浓度有机废水的处理，能保证稳定高效的出水及回用水质。

Description

一种组合型深度处理高浓度有机废水的装置

技术领域

本发明涉及一种高浓度有机废水的处理装置，特别涉及了一种用于高浓度有机废水深度处理的生物反应器和光催化组合型装置。

背景技术

随着人们对厌氧处理工艺认识的不断加深，厌氧生物处理技术已经成为处理有机废水的重要手段之一。厌氧生物处理技术是指在无分子氧的条件下，利用厌氧微生物的生命活动，将废水中的各种有机物转化成甲烷、二氧化碳等气体的过程。相比于好氧生物技术，厌氧生物技术具有能耗少，污泥产量少，能产甲烷等潜在能源的优点，且能处理高浓度的有机废水，是实现节能减排的有效手段。然而，除了启动周期长、污泥流失严重、结构复杂，基建费用高外，对高浓度有机废水的去除效率不稳定、处理后容易产生臭味和腐蚀性物质，也是处理过程中存在的缺陷，这极大影响着出水的水质，制约了处理水的回用。

光催化氧化技术是一种新兴的高科技水处理技术，在紫外光源的照射下，光催化剂（如二氧化钛）能产生活性氧，具有直接杀死细菌以及分解废水中有机物甚至部分无机物的功能，且分解彻底，有很大的发展前景。但是，仅仅单一的使用光催化法，对高浓度且有机组分复杂的废水处理能力较为薄弱。且如何保持光催化装置的稳定性和高效性也是必须考虑的问题。就高效性和稳定性而言，现阶段的光催化装置中，往往存在如下的缺陷：1.单只紫外光源无法兼顾到整个反应器内的水质处理，使得出水水质不稳定且部分紫外光在水处理的过程中，散射到了反应器之外，不仅浪费了电能，还降低了反应装置的处理效率；2.紫外灯管在长时间的工作后，灯管温度大大升高，影响了处理效率及灯管寿命；3.在好氧的条件下，能大大提高反应装置的处理能力，但如果在光催化反应装置内设置曝气装置，不仅使反应装置结构复杂，还不能均匀曝气，影响出水水质的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能处理高浓度有机废水的装置，其处理效果高效而稳定，能够保证高质量的出水，以保证工业企业中水回用的要求。

本发明的另一目的是提供一种利用光催化氧化技术深度处理高浓度有机废水和灭菌的装置。

本发明的目的是通过以下技术实现的：

该装置主要由预处理缓冲池、厌氧反应器、压力曝气搅拌系统、光催化反应器、滤室、反冲洗系统、回流管线系统等组成；其特征在于，污水提升泵与预处理缓冲池上部相连；厌氧反应器通过管线与曝气搅拌系统顶部的布水器相连；曝气搅拌装置的底部出口通过闸阀与光催化反应器左侧底部的进液口相连；光催化反应器与滤室通过竖隔板隔开；滤室底部有出水口，出水口上部布有反冲洗管线，滤室上部有反冲洗出水口；水质监测器之后、污水提升泵之前连有出水回流系统。

本发明所述的预处理缓冲池外壳由混凝土材料制成，池内由絮凝及沉淀装置组成，能够去除大颗粒悬浮物质，并均衡高浓度有机废水的水质和水量，为后续处理做好准备。

本发明所述的厌氧反应器由布水器、导流装置、三相分离器、溢流出水装置等构成，由于属于公开技术，此处不详述。

本发明所述的压力曝气搅拌系统由一个空气压缩机和增氧搅拌装置构成；所述的增氧搅拌装置由装在装置侧面的曝气系统、装在装置顶部的布水系统、两根深入装置内部的高速搅拌器构成；所述的高速搅拌器由发电机供电。

本发明所述的光催化反应器和滤室通过一竖直隔板相隔；所述的光催化反应器由底座、侧壁、顶盖板、紫外灯管系统、石英套管、光催化剂、紫外灯管冷凝装置等组成；所述的底座、侧壁、顶盖板由混凝土材料制成；光催化反应器的侧壁装有连续的折线型排列的反光镜，为更好保证反射效果，反光镜表层涂有银镀层或者反光膜；所述的紫外灯管系统由四个并联的呈圆形分布的紫外灯管组成，紫外灯采用200～280nm的紫外光线，为保护紫外灯，其外包有石英套管，石英套管上镀有网状结构，其上烧结有光催化剂；所述的光催化剂采用纯二氧化钛作为催化材料；所述的紫外灯管外呈螺旋型环绕着冷凝管，冷凝管两端伸向反应室外，方便注水。

本发明所述的滤室由上至下分别装填有石英砂填料层，锰砂填料层，活性碳吸附层，能依次去除二次污染产生的悬浮物质以及部分铁离子、水中的铁锰离子及二次污染产生的色度和味道；所述的出水口位于滤室底部，其上布有反冲洗管线，所述的反冲洗管线通过反冲洗泵与反冲洗水箱相连；所述的滤室上部通有反冲洗出水管；所述的反冲洗出水管管口位置低于光催化反应器与滤室相隔的溢流口。

本发明所述的回流系统一端连在水质监测器之后，一端连在污水提升泵之前，管线上装有闸阀，经监测不合回用要求的处理水，通过回流管线与未处理的废水混合，进行二次处理。

本发明主要结合厌氧氧化技术以及光催化氧化技术，对成分复杂的高浓度有机废水进行彻底的深度处理，以满足工业企业的中水回用水质的要求。光催化反应器以紫外灯作为触发光源，紫外光线照射到呈网状结构分布的光催化剂上，产生的活性氧及氢基自由基OH·能够很好的分解废水中的有机物，有效地杀灭废水中的细菌。本发明的主要优点如下所述：

1.采用厌氧氧化技术处理有机废水，然后再以光催化氧化技术深度处理，最后通过滤室出水，能够更有效、更稳定的去除组分复杂的高浓度有机废水，而且可以防止单一技术处理所产生的二次污染问题。

2．厌氧反应器后的出水通过增氧搅拌系统再进入光催化反应器，能够有效的增加水中的溶解氧量，增强了光催化反应效率；且相比于传统的底部曝气，本发明的曝气孔位于增氧装置的的侧面，能充分利用水动力学原理，在水流下的过程中同步曝气，且配合高速搅拌器的搅拌作用，能获得更好的曝气效果。

3.光催化反应器的侧壁装有连续的呈折线型的反光镜，能够充分的利用紫外光源，将射向反应器外的光线反射回反应器，提高了反应效率。

4.紫外灯管外缠绕有螺旋型的冷凝管，当紫外灯管工作较长时间，灯管发烫时，可向冷凝管内注入冷凝水，降低灯管的温度，延长灯管寿命。

5.光催化反应器后连有滤室，滤室中的填料层能有效去除处理过程中由于二次污染产生的颗粒状及腐蚀性物质，同时去除铁锰离子，活性炭层布置在最后，能消除反应过程中和锰砂层中可能带出的色度及臭味，深度处理出水。

6.出水经过水质监测器监测，经合格才能回用，不合格的处理水通过回流系统回流至污水提升泵前，进行二次处理，这样严格保证了出水的水质。

附图说明

图1是深度处理高浓度有机废水装置的结构示意图

图2是光催化反应器结构详图

图3是紫外灯管系统的排列俯视图

图4是紫外灯管冷凝管结构图

图中：1.高浓度有机废水；2.污水提升泵；31.闸阀；4预处理缓冲池；5厌氧反应器；6空气压缩机；32.闸阀；7.增氧搅拌器；8.曝气支管；9.高速电动搅拌器；10.布水器；33.闸阀；11.光催化反应器底座；12.光催化反应器侧壁；13.光催化反应器顶盖板；14.紫外灯管；15.石英套管；16.光催化剂；17.光催化反应室；18.反光镜；19.石英砂填料层；20.锰砂填料层；21.活性炭填料层；22滤室；23.反冲洗泵；24.水质监测器；25.反冲洗管线；26.反冲洗水箱；27.反冲洗出水管；28.控制阀；29.回流管线；34.闸阀；35.回流控制阀；30.出水；36.冷凝管

具体实施方式

本发明的结构如图1所示，由预处理缓冲池4、厌氧反应器5、压力曝气搅拌系统、光催化反应器、滤室22、反冲洗系统、回流管线系统等组成；其特征在于，污水提升泵2与预处理缓冲池4上部相连；厌氧反应器5通过管线与曝气搅拌系统顶部的布水器10相连；增氧搅拌器7的底部出口通过闸阀33与光催化反应器左侧底部的进液口相连；光催化反应器与滤室22通过竖隔板隔开；滤室22底部有出水口，出水口上部布有反冲洗管线25，滤室22上部有反冲洗出水管27；水质监测器24之后、污水提升泵2之前连有出水回流系统。压力曝气搅拌系统由一个空气压缩机6和增氧搅拌装置构成，增氧搅拌装置由装在装置侧面的曝气支管8、装在装置顶部的布水器10、两根深入装置内部的高速电动搅拌器9构成；

光催化反应器结构如图2所示，由光催化反应室17和滤室22组成，两者通过一竖直隔板相隔；光催化反应室17由底座11、侧壁12、顶盖板13、紫外灯管系统、石英套管15、光催化剂16、紫外灯管冷凝管36组成，光催化反应器的侧壁装有连续的折线型排列的反光镜18，反光镜18表层涂有银镀层或者反光膜；滤室22由上至下分别装填有石英砂填料层19、锰砂填料层20、活性碳吸附层21，出水口位于滤室22底部，滤室22上部设有反冲洗出水管27，反冲洗管线25通过反冲洗泵23与反冲洗水箱26相连。

本发明的石英砂填料层采用精制石英砂滤料，粒径0.5～1.2mm，优选为1.0mm；所述的锰砂填料层采用机制锰砂，粒径0.6～1.2mm，优选为1.0mm；所述的活性炭吸附层采用大孔径的活性炭，其孔径﹥20000nm，孔隙容积0.2～0.5mL/g，优选为0.4mL/g。

本发明的紫外灯管系统排列俯视图如图3所示，由四根并联的呈圆形分布的紫外灯管14组成，紫外灯采用200～280nm的紫外光线，优选为254nm，其外包有石英套管15，石英套管上镀有网状结构，其上烧结有光催化剂，四根紫外灯管14分别位于圆形结构的上下左右四点。

本发明紫外灯管的冷凝管结构如图4所示，每根紫外灯管14外呈螺旋型环绕着冷凝管，冷凝管两端伸向反应室外。

本发明的具体操作流程如下：高浓度有机废水1通过污水提升泵2提升后，从上部进入预处理缓冲池4，在池内混凝剂及沉淀装置的作用下，大颗粒的悬浮物被去除，经初步处理的废水，在池内沉淀缓冲后，从预处理缓冲池4底部出水，进入厌氧反应器5，进水经布水器布水后，与反应器内的活性污泥微生物菌群充分混合后，经导流板上流至三相分离器，污泥经回流系统返回反应器，产生的气体通过排气管排出，厌氧反应出水从溢流堰溢出后，从顶部进入增氧搅拌池7，经布水器10均匀布水后，从顶部洒下，装在侧壁的曝气装置8由空气压缩机6提供有压空气，并侧向曝气，在高速搅拌器9的搅拌作用下，有压空气与初步处理的废水充分混合，并从底部出水，经侧壁12下部进入光催化反应器17，在紫外灯管14的照射下及反光镜18的反光作用下，进一步去除水中的有机物和细菌，经处理的水从光催化反应器17上部溢流至滤室22，分别经过石英砂填料层19、锰砂填料层20、活性炭填料层21，并从滤室22侧壁下部出水。经处理的水通过水质监测器24的监测，符合回用要求的出水30排出并回用，不符合标准的出经回流管线29回流至污水提升泵2之前，与来水混合后进行二次处理。另外，滤室的底部布有反冲洗管线25，其通过反冲洗泵23与反冲洗水箱26相连，滤室顶部设有反冲洗出水管27，反冲洗出水管27水平高度低于光催化反应器与滤室相隔的溢流口，其上设有控制阀28。反冲洗时，关闭阀门33，开启阀门34，开启控制阀28，反冲洗水进入滤室，经充分冲洗后，经反冲洗出水管27排出。

紫外灯管14运行较长时间，需要冷凝降温时，可向冷凝管36中注入冷凝水降温。

Claims (2)

1.一种组合型深度处理高浓度有机废水的装置，包括预处理缓冲池（4）、厌氧反应器（5）、压力曝气搅拌系统、光催化反应器、滤室（22）、反冲洗系统、回流管线系统（29）；其特征在于：所述的预处理缓冲池（4）与厌氧反应器（5）底部相连，厌氧反应器（5）与压力曝气搅拌系统相连，压力曝气搅拌系统与光催化反应器底部相连，光催化反应器内设反冲洗系统，反冲洗管线（25）通过反冲洗泵（23）与反冲洗水箱（26）相连，回流管线系统（29）将出水回流至污水提升泵（2）；所述的压力曝气搅拌系统由空气压缩机（6）和增氧搅拌装置构成，增氧搅拌装置由装在装置侧面的曝气支管（8）、装在装置顶部的布水器（10）、两根深入装置内部的高速电动搅拌器（9）构成；所述的光催化反应器由光催化反应室（17）和滤室（22）组成，两者通过一竖直隔板相隔；光催化反应室（17）由底座（11）、侧壁（12）、顶盖板（13）、紫外灯管系统、石英套管（15）、光催化剂（16）、紫外灯管冷凝管（36）组成，滤室（22）底部设有反冲洗进水管（25），上部设有反冲洗出水管（27），其内由上至下分别装填有石英砂填料层（19），锰砂填料层（20），活性碳吸附层（21）；

所述的光催化反应室（17）的侧壁装有连续的折线型排列的反光镜，反光镜上涂有银镀层或反光膜；

所述的光催化反应室（17）中的紫外灯管系统由四个并联的呈圆形分布的紫外灯管组成，紫外灯采用200～280nm的紫外光线，紫外灯管（14）外面缠绕着呈螺旋型的冷凝管（36）。

2.根据权利要求1所述的组合型深度处理高浓度有机废水的装置，其特征在于：所述的反冲洗出水管（27）水平高度低于隔板的溢流口高度。

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