CN103193365A - 臭氧氧化—生物过滤氧化联合处理高浓度有机废水的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种臭氧氧化—生物过滤氧化联合处理高浓度有机废水的方法及装置，是在由提升泵、臭氧发生器、臭氧反应罐、缓冲水箱、增压泵、生物过滤氧化反应器构成的联合系统内完成的，包括下述步骤：a.有机废水与臭氧同时进入臭氧反应罐内并充分混合，氧化分解；b.利用在线臭氧监测装置和臭氧浓度预警系统以及溢流堰，控制臭氧反应罐中臭氧浓度及臭氧与废水接触时间；c.臭氧反应罐处理后的废水上行进入生物过滤氧化反应器；d.废水经过滤吸附后经出水口排出；本发明臭氧利用率高，能根据水质变化在线调节臭氧投加量，有效防止生物过滤氧化反应器堵塞，经处理后的出水优于GB27631-2011要求，适用于酿酒、造纸、印染等高浓度有机废水的处理。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程废水处理领域，具体涉及一种臭氧氧化—生物过滤氧化联合处理高浓度有机废水的方法及装置，适用于酿酒、造纸、印染等高浓度（COD＞5000mg/L）有机废水的处理。
背景技术
目前现有的臭氧氧化和曝气生物滤池联合运行的废水联合处理装置，是利用臭氧脱色、杀菌消毒的作用，同时充分利用曝气生物滤池处理负荷大、处理水质高、占地面积小等特点，将二者结合充分发挥二者的优势，克服二者单独使用时的缺点，该装置一定程度上可以提高对有机物的去除率，明显改善出水水质，但是仍存在以下问题：
（1）臭氧的投加量大，能耗高
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，结果是能耗高、运行费用高、基建投资大；而且产生的大量臭氧尾气需处理，增加了能耗。
（2）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。
（3）生物过滤氧化反应器的进水SS不能过高，否则会使反应器在短时间内达到设计的水头损失，发生堵塞。
（4）在反冲洗操作过程中，短时间内水力负荷较大，反冲洗出水直接回到初沉池，其会受到较大水力负荷的影响。
（5）生物滤池的正常运转需要不断通过曝气机曝气，提供充足的氧气，增加了能耗。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的不足，提供一种臭氧利用率高，能根据水质变化在线调节臭氧投加量，节约能源，有效防止生物过滤氧化反应器堵塞，经处理后的出水优于GB27631-2011要求的一种臭氧氧化—生物过滤氧化联合处理高浓度有机废水的方法及装置。
本发明的臭氧氧化—生物过滤氧化联合处理高浓度有机废水的方法，是在由提升泵、臭氧发生器、臭氧反应罐、缓冲水箱、增压泵、生物过滤氧化反应器构成的联合系统内完成的，包括下述步骤：
a.由臭氧发生器产生的高浓度臭氧，通过臭氧反应罐底部曝入，并与同时进入臭氧反应罐内的废水发生充分混合，使废水中的有机物大量氧化分解并脱色；
b.利用在线臭氧监测装置和臭氧浓度预警系统，以及臭氧反应罐与缓冲水箱之间所设置的溢流堰，控制臭氧反应罐中臭氧浓度在30～80ppm之间，臭氧与废水接触时间为20～50min；
c.经臭氧反应罐处理后的废水流入缓冲水箱后再经增压泵从生物过滤氧化反应器底部上行进入；所述生物过滤氧化反应器的容积负荷ρ（COD）为1～20.0Kg/（m3·d）,水力停留时间为0～5h；
d.废水经生物过滤氧化反应器过滤、吸附后，有机物浓度急剧下降，最后经上部出水口排出；经检测，出水色度为8倍，COD为14.54mg/L。
本发明的臭氧氧化—生物过滤氧化联合处理高浓度有机废水的装置，包括：
一个提升泵，用来将高浓度有机废水送入臭氧反应罐内；
一个臭氧发生器，用来产生高浓度臭氧；
一个臭氧反应罐，用来将进入其内的废水与臭氧混合并进行氧化反应，去除有机物并脱色；
一个增压泵，用来将臭氧反应罐处理后的废水送入生物过滤氧化反应器底部；
一个生物过滤氧化反应器，用于过滤、吸附臭氧反应罐处理后的废水；改进之处在于：
a.在臭氧反应罐内下部装有布水布气板，废水进入口装有电磁阀并与布水布气板入口连接；臭氧发生器出气口装在布水布气板之下的罐体上；
b.在所述臭氧反应罐内侧壁装有在线臭氧监测装置及臭氧浓度预警系统，所述在线臭氧监测装置与臭氧浓度预警系统及所述废水进入口的电磁阀之间以导线相连，通过在线监控臭氧反应罐内的臭氧浓度并通过臭氧浓度预警系统控制电磁阀来调节进水量，以实现臭氧反应罐内臭氧浓度保持在30～80ppm；
c.所述臭氧反应罐与缓冲水箱连为一体，二者之间的隔板上设有溢流堰，溢流堰高度为0.05～0.3m。
所述生物过滤氧化反应器从下至上依次由承托层、滤料层构成，在承托层内由下而上依次埋入有布水管及反冲洗管；反应器顶部设有出水口。
所述的承托层和滤料层分别由粒径为5～50mm的砾石和粒径为1～10mm的陶瓷烧结粒状滤料堆积而成。
本发明与现有技术相比，具有以下特点：
1）由于臭氧与废水同时从臭氧反应罐底部的布水布气板进入，使得它们之间充分接触，从而大大提高了废水中的有机物去除效率，起到了废水脱色的目的；另外，臭氧对废水中悬浮颗粒物有絮凝作用，可以去除部分SS，对于生物过滤氧化反应器起到了预处理作用，可有效防止生物过滤氧化反应器的堵塞。
2）本发明利用在线臭氧监测装置及臭氧浓度预警系统较好地解决了臭氧投放浓度控制这一难题。即当废水水量与水质变化较大，水中臭氧浓度经在线臭氧监测装置检测不符合要求值（30～80ppm）时，臭氧浓度预警系统将信号传递到废水进口的电磁阀调节进水量，并利用在臭氧反应罐和缓冲水箱之间设置的溢流堰进行辅助调节，使臭氧浓度保持在30～80ppm；同时溢流堰还可以在一定程度上稳定水量，同时也可以起到拦截沉淀物的作用。
3）设置缓冲水箱可以为废水中剩余臭氧转化为氧气提供充足的时间，不仅对进水流量的变化具有缓冲作用，而且还能保证了进入生物过滤氧化反应器进水流量的稳定性。
4）利用废水中的剩余臭氧释放出氧气，使生物过滤氧化反应器具有生物过滤及生物氧化双重功能，节省了曝气费用。此外，还延长了臭氧与废水的反应时间，不需再安装臭氧破坏系统。
5）本装置是针对处理高浓度（COD＞5000mg/L）有机废水所发明的装置，利用市售的在线臭氧监测装置和臭氧浓度预警系统及现有设备合理巧妙配置，经处理后的高浓度有机废水出水色度≤10倍，COD≤25mg/L，优于《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》(GB 27631-2011)的要求。
附图说明
图1是本发明臭氧氧化—生物过滤氧化联合处理有机废水的装置的示意图；
图中：1-提升泵，2-臭氧发生器，3-臭氧反应罐，4-增压泵，5-生物过滤氧化反应器，6-布水布气板，7-电磁阀，8-在线臭氧监测装置，9-臭氧浓度预警系统，10-导线，11-缓冲水箱，12-溢流堰，13-承托层，14-滤料层，15-布水管，16-反冲洗管，17-出水口。
具体实施方式
实施例1
以处理劲牌公司小曲三厂的生产废水为例对本发明作详细说明。
劲牌酒业公司小曲三厂生产废水，经检测，其色度为50～100倍，COD为10000～20000mg/L，为高色度、高浓度有机废水，参见图1，所使用的处理装置包括：
一个提升泵1，用来将高浓度有机废水送入臭氧反应罐内；
一个臭氧发生器2，用来产生高浓度臭氧；
一个臭氧反应罐3，用来将进入其内的废水与臭氧混合并进行氧化反应，去除有机物并脱色；本实施例中，臭氧反应罐容积为160L；
一个增压泵4，用来将臭氧反应罐处理后的废水送入生物过滤氧化反应器5底部；
一个生物过滤氧化反应器5，用于过滤、吸附从臭氧反应罐处理后的废水；本实施例中，生物过滤氧化反应器容积为350L；
上述臭氧反应罐内下部装有布水布气板6，废水进入口装有电磁阀7并与布水布气板入口连接；臭氧发生器出气口装在布水布气板之下的罐体上，臭氧发生器产生的高浓度臭氧，通过臭氧反应罐底部曝入，并与同时经提升泵进入臭氧反应罐内的废水发生充分混合，使废水中的有机物大量氧化分解并脱色；
在所述臭氧反应罐内侧壁装有在线臭氧监测装置8及臭氧浓度预警系统9，所述在线臭氧监测装置与臭氧浓度预警系统及所述废水进入口的电磁阀之间以导线10相连；所述臭氧反应罐一侧还设有一个与它连为一体的缓冲水箱11，二者之间的隔板上设有一高度为0.05～0.3m的溢流堰12；通过在线臭氧监测装置监控臭氧反应罐内的臭氧浓度,并通过臭氧浓度预警系统控制电磁阀调节进水量,控制臭氧反应罐中臭氧浓度在30～80ppm之间，利用溢流堰，稳定臭氧反应罐内的水位并保证臭氧与废水接触时间为20～50min；
所述生物过滤氧化反应器从下至上依次由承托层13、滤料层14构成，在承托层内由下而上依次埋入有布水管15及反冲洗管16；反应器顶部设有与出水箱连接的出水口17；所述的承托层和滤料层分别由粒径为5～50mm的砾石和粒径为1～10mm的陶瓷烧结粒状滤料堆积而成；经臭氧反应罐处理后的废水流入缓冲水箱后再经增压泵从生物过滤氧化反应器底部上行进入；所述生物过滤氧化反应器的容积负荷ρ（COD）为1～20.0Kg/（m3·d）,水力停留时间为0～5h；
废水经生物过滤氧化反应器过滤、吸附后，有机物浓度急剧下降，最后经上部出水口排出；经检测，出水色度为8倍，COD为14.54mg/L，优于《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB 27631-2011）的要求。
上述生物过滤氧化反应器需定期进行反冲洗，反冲洗周期为5～7天；反冲洗采用气水联合反冲洗，气水比为30:1～15:1，反冲洗的废水回流至臭氧反应罐进行再处理。
所述生物过滤氧化反应器工艺调试包括滤料浸泡、滤料清洗、滤料挂膜、调试运行；其中，滤料浸泡时间为12～48小时，滤料挂膜时间为10～30天。
Claims (4)
1.臭氧氧化—生物过滤氧化联合处理高浓度有机废水的方法，是在由提升泵、臭氧发生器、臭氧反应罐、缓冲水箱、增压泵、生物过滤氧化反应器构成的联合系统内完成的，其特征在于包括下述步骤：
a.由臭氧发生器产生的高浓度臭氧，通过臭氧反应罐底部曝入，并与同时进入臭氧反应罐内的废水发生充分混合，使废水中的有机物大量氧化分解并脱色；
b.利用在线臭氧监测装置和臭氧浓度预警系统，以及臭氧反应罐与缓冲水箱之间所设置的溢流堰，控制臭氧反应罐中臭氧浓度在30～80ppm之间，臭氧与废水接触时间为20～50min；
c.经臭氧反应罐处理后的废水流入缓冲水箱后再经增压泵从生物过滤氧化反应器底部上行进入；所述生物过滤氧化反应器的容积负荷ρ（COD）为1～20.0Kg/（m3·d）,水力停留时间为0～5h；
d.废水经生物过滤氧化反应器过滤、吸附后，有机物浓度急剧下降，最后经上部出水口排出；经检测，出水色度为8倍，COD为14.54mg/L。
2.一种用于实现权利要求1所述的臭氧氧化—生物过滤氧化联合处理高浓度有机废水的方法的装置，包括：
一个提升泵，用来将高浓度有机废水送入臭氧反应罐内；
一个臭氧发生器，用来产生高浓度臭氧；
一个臭氧反应罐，用来将进入其内的废水与臭氧混合并进行氧化反应，去除有机物并脱色；
一个增压泵，用来将臭氧反应罐处理后的废水送入生物过滤氧化反应器底部；
一个生物过滤氧化反应器，用于过滤、吸附臭氧反应罐处理后的废水；其特征在于：
a.在臭氧反应罐内下部装有布水布气板，废水进入口装有电磁阀并与布水布气板入口连接；臭氧发生器出气口装在布水布气板之下的罐体上；
b.在所述臭氧反应罐内侧壁装有在线臭氧监测装置及臭氧浓度预警系统，所述在线臭氧监测装置与臭氧浓度预警系统及所述废水进入口的电磁阀之间以导线相连，通过在线监控臭氧反应罐内的臭氧浓度并通过臭氧浓度预警系统控制电磁阀来调节进水量，以实现臭氧反应罐内臭氧浓度保持在30～80ppm；
c.所述臭氧反应罐与缓冲水箱连为一体，二者之间的隔板上设有溢流堰，溢流堰高度为0.05～0.3m。
3.根据权利要求2所述的臭氧氧化—生物过滤氧化联合处理高浓度有机废水的方法的装置，其特征在于：所述生物过滤氧化反应器从下至上依次由承托层、滤料层构成，在承托层内由下而上依次埋入有布水管及反冲洗管；反应器顶部设有出水口。
4.根据权利要求3所述的臭氧氧化—生物过滤氧化联合处理高浓度有机废水的方法的装置，其特征在于：所述的承托层和滤料层分别由粒径为5～50mm的砾石和粒径为1～10mm的陶瓷烧结粒状滤料堆积而成。
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