CN103880258A - 一体化污水处理装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一体化污水处理装置及其处理方法，它涉及水处理技术领域，它的处理方法包括调节均质水量步骤、光崔化步骤、生物膜步骤和氧化气浮步骤；污水经调节进水量后依次经过光崔化、生物膜和氧化气浮三个步骤的后实现废水处理达标排放；本发明采用负载有光催化剂的平板将反应器分为光催化反应区和生物反应区；在光催化区的上部为紫外光源，由于光催化板的作用，可以使生物反应的微生物避开紫外光对其的杀伤作用，这样难降解有机物在光催化剂和生物膜以及微纳米气泡深度氧化的联合作用下，通过三者的协同作用，可以大大提高水处理的速率，尤其是含有难降解有机污染物的水体的处理效率，保障被污染废水处理彻底达标排放。

Description

一体化污水处理装置及其处理方法

技术领域：

本发明涉及一种光催化-生物膜-臭氧氧化一体化的水处理装置及方法，属于水处理技术领域。

背景技术：

随着工农业迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。例如，工业产生的有机废水，其酸、碱类众多，往往具有强酸或强碱性，一方面，有机废水会使受纳水体缺氧甚至厌氧，从而产生恶臭，恶化水质和环境，导致多数水生物死亡；另一方面，有机废水不但使水体失去使用价值，更严重影响水体附近人民的正常生活；再者，有机废水中含有大量有毒有机物，会在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存，最后进入人体，危害人体健康。

因此，对高浓度难降解工业废水或复合污染的城市生活污水的处理以及天然水体进行修复刻不容缓。

目前在对天然水体修复方面，国内外大多采用水生植物进行修复，水生植物修复受污染水体的特点是节省能源，但该方法效率较低，修复周期长，尤其是对复合污染水体的修复。而对于高浓度难降解工业有机废水的处理，单独采用生物法处理，有些有机物污染物还对微生物有毒害抑制作用，抗冲击能力弱，去除效率不高，操作难度大。

因此，需要研究出更好的方案来解决上述问题。对于上述类废水的治理，目前国内外采用的先进技术是光催化—生物降解，该技术是对某些高浓度难降解有机废水进行有效处理的一种行之有效的方法。

然而存在的问题是，作为光催化剂对有机废水进行光催化处理时，需要采用紫外光的照射，由于紫外光和自由基对微生物细胞的杀伤作用，所以现有光催化和生物处理都是分开进行的，即在一个工艺内将光催化氧化与生物降解分别在两个单元内进行，由此导致处理高浓度难降解有机废水降解时间较长，往往不能使有机物完全矿化，其效率较低。另一方面工艺流程长，运行过程复杂化，使得处理成本增加，工艺装置占地面积大，建设投资高。

发明内容：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一体化污水处理装置及其方法。

本发明的一体化污水处理装置的处理方法，它的处理方法包括调节均质水量步骤、光崔化步骤、生物膜步骤和氧化气浮步骤；污水经调节进水量后依次经过光崔化、生物膜和氧化气浮三个步骤的后实现废水处理达标排放。

作为优选，所述的调节均质水量步骤为收集污水于废水调节池进行混合，调节污水浓度，将调节混合后的污水控制流量，进入一体化处理装置循环处理。

作为优选，所述的循环处理流程为：通过循环泵抽吸污水并混合微纳米氧气泡后泵入光崔化反应区进行光崔化降解，被初降解的废水自流入载体生物区进行生物降解后，又通过循环泵泵入光崔化区降解，如此循环处理；通过进水流量的控制，被循环降解后的废水，自流入氧化气浮装置，经深度氧化消毒后自动排放，同时不可降解的污染物、污泥经气浮分离后流入自动除浮渣装置，收集后进行无害化处理或填埋。

一体化污水处理装置是由光催化装置、生物降解装置、微纳米气泡发生器氧化气浮装置三个单元连接为一体形成的一个装置。

光触媒催化—生物膜有机废水处理系统装置为：顺次连通的废水调节池、光崔化--生物膜反应-氧化气浮、排水、污泥收集；其中，该光崔化-生物膜反应-氧化气浮一体化装置包括有一体化装置本体和置于该本体中的光崔化装置、生物膜反应装置，微纳米气泡氧化气浮装置，并该本体中配置有循环水泵、纳米氧气泡发生器、沉水式微纳米气泡发生器、流量控制装置。

本发明的有益效果为：采用负载有光催化剂的平板将反应器分为光催化反应区和生物反应区；在光催化区的上部为紫外光源，由于光催化板的作用，可以使生物反应的微生物避开紫外光对其的杀伤作用，这样难降解有机物在光催化剂和生物膜以及微纳米气泡深度氧化的联合作用下，通过三者的协同作用，可以大大提高水处理的速率，尤其是含有难降解有机污染物的水体的处理效率，保障被污染废水处理彻底达标排放；本反应器具有装置结构紧凑和高效快速的处理水的特点，完全改变了国内外现有技术的分体式反应器的结构，对地表水的修复、饮用水源水的深度处理和难降解工业有机废水的处理都具有十分重要的意义；不仅可用于受污染地表水的修复、饮用水源水的处理、城市污水处理厂出水作为中水回用的处理等，其一体化处理装置和处理方法还可扩展应用到相关高浓度难降解有机工业废水处理等领域。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为本发明的平面图。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-4所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它的处理方法包括调节均质水量步骤、光崔化步骤、生物膜步骤和氧化气浮步骤；污水经调节进水量后依次经过光崔化、生物膜和氧化气浮三个步骤的后实现废水处理达标排放。

进一步的，所述的调节均质水量步骤为收集污水于废水调节池进行混合，调节污水浓度，将调节混合后的污水控制流量，进入一体化处理装置循环处理。

进一步的，所述的循环处理流程为：通过循环泵抽吸污水并混合微纳米氧气泡后泵入光崔化反应区进行光崔化降解，被初降解的废水自流入载体生物区进行生物降解后，又通过循环泵泵入光崔化区降解，如此循环处理；通过进水流量的控制，被循环降解后的废水，自流入氧化气浮装置，经深度氧化消毒后自动排放，同时不可降解的污染物、污泥经气浮分离后流入自动除浮渣装置，收集后进行无害化处理或填埋。

一体化装置是由光催化装置、生物降解装置、微纳米气泡发生器氧化气浮装置三个单元连接为一体形成的一个装置。

光触媒催化—生物膜有机废水处理系统装置为：顺次连通的废水调节池、光崔化--生物膜反应-氧化气浮、排水、污泥收集；其中，该光崔化-生物膜反应-氧化气浮一体化装置包括有一体化装置本体和置于该本体中的光崔化装置、生物膜反应装置，微纳米气泡氧化气浮装置，并该本体中配置有循环水泵、纳米氧气泡发生器、沉水式微纳米气泡发生器、流量控制装置。

本具体实施方式具有如下特点：一、光催化区的上方为敞开式，如此结构可以保证紫外光对光催化板的直接充分照射，进行光催化降解处理；光催化板底面为不透明的遮光板，挡住了紫外光对生物降解区的照射，避免了紫外光对微生物细胞的杀伤作用；光催化反应区为折流式，可使废水缓慢流过，延长反应时间。

二、陶瓷和聚氨酯材料比表面积大，孔穴成网状结构是一种比较理想的生物膜载体，有利于好氧厌氧菌挂膜同时共生，提高生物处理效率。

三、微纳米气泡发生器装置为光催化反应和生物膜反应提供高浓度的氧源，加速光催化和生物反应的效率，在气浮分离单元更能将微细小成分进行分离，同时伴随继续氧化降解有机物和对水体中的微生物进行消毒杀菌灭活。

四、在光催化与生物降解装置，光催化装置主要完成大分子有机物和有度有害成分的降解，以减轻生物膜处理的负荷，提高后续生物处理的可生化性；生物降解装置主要完成脱氮除磷，快速地降解COD及BOD，微纳米气泡发生器氧化气浮装置作为深度处理，同时将不可降解物质进行气浮分离，以保障处理废水达标排放。

五、在一体化装置的启动阶段，先进行生物膜的挂膜，此时，关闭紫外光源的开关，根据不同的处理对象，采用不同的挂膜方法。对于含有难降解有机污染物的工业废水，可将驯化好的活性污泥或针对难降解有机物污染物培养的复合微生物菌液，浸没生物膜载体，在无紫外照射下通过循环泵的驱动，让其在反应器内循环流动，挂膜时间3-5天；对于微污染水源水可采用自然挂膜的方法，让待处理的水源水在反应器内循环流动，挂膜时间10-15天。

六、通过水泵将待处理水体连续输入所述一体化装置内实现连续处理水，另外通过循环水泵和微纳米氧泡发生器让水在装置内循环流动，当水流过光催化板表面时，在紫外光的辐射下，水体主要进行光催化反应并得到一定的降解，当水体流过载体生物反应区下部时，水体和生物膜接触，主要进行生物反应；根据被处理水的透明程度，可通过调节进水口阀门控制光催化板表面水层厚度，增加紫外光的透射率，从而可提高光催化生物反应与深度氧化气浮的效率。

实施例：

在处理含有难降解有机污染物的工业废水、城镇生活污水处理以及进行地表水修复和饮用水源水处理时其运行步骤分别为：

实施例一：高浓度难降解有机废水的处理：

在陶瓷或玻璃光纤材料的表面涂覆TiO2，制成的光催化板2置于反应器的上部，反应器分为光催化区7和生物降解区8，将驯化好的活性污泥溶液或针对难降解有机废水所培养的特殊微生物菌液加入一体化装置4中并浸没生物膜载体，并在一体化装置4内循环，关闭紫外光源1，经过5-7天后形成成熟的生物膜，排出多余的活性污泥或菌液。将待处理的有机污染水连续泵入一体化装置4内，开启紫外光源1，通过循环水泵5从一体化装置4的下部抽出水，压入一体化装置4上部，使被处理的水通过折流方式水平流过光催化板后，又进入到生物膜反应区，如此往复在一体化装置4内循环，同时开启紫外光源1。

实施例二：复合污染的生活污水处理：

在陶瓷或玻璃光纤材料的表面涂覆TiO2，制成的光催化板2置于一体化装置4的上部，一体化装置4分为光催化区7和生物降解区8，将待处理的水源水连续泵入一体化装置4内，关闭紫外光源1，在无紫外照射条件下，通过循环水泵5和微纳米气泡器6使水在一体化装置4内循环流动。经过10-15天后，让其自然在生物膜载体3上形成生物膜，待挂膜成功后，开启紫外光源1，连续泵入复合污染的地表水进行连续处理，待处理水在循环水泵5和微纳米气泡器6的作用下，不断循环通过光催化区和生物反应区，当通过光催化区7时，水体在光催化的作用，难降解有机污染物被部分降解成为可被微生物有效利用的有机碳源，促进复合污染水体脱氮除磷的顺利进行，从而实现氮、磷等元素与难降解有机污染物的同步去除。直至检测达标直接排放。

实施例三：地表水源水的处理：

在陶瓷或玻璃光纤材料的表面涂覆TiO2，制成的光催化板2置于一体化装置4的上部，一体化装置4分为光催化区7和生物降解区8，将待处理的水源水连续泵入一体化装置4内，关闭紫外光源1，在无紫外照射条件下，通过循环水泵5和微纳米气泡器6使水在一体化装置4内循环流动。经过7-10天后，让其自然在生物膜载体3上形成生物膜，待挂膜成功后，开启紫外光源1，对水源水进行连续地处理，即可去除水体中的有机污染物，达标直接排放。因水源水污染甚微，可不再通过后续臭氧微纳米气泡氧化气浮消毒处理。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一体化污水处理装置的处理方法，其特征在于：它的处理方法包括调节均质水量步骤、光崔化步骤、生物膜步骤和氧化气浮步骤；污水经调节进水量后依次经过光崔化、生物膜和氧化气浮三个步骤的后实现废水处理达标排放。

2.根据权利要求1所述的一体化污水处理装置的处理方法，其特征在于：所述的调节均质水量步骤为收集污水于废水调节池进行混合，调节污水浓度，将调节混合后的污水控制流量，进入一体化处理装置循环处理。

3.根据权利要求1所述的一体化污水处理装置的处理方法，其特征在于：所述的循环处理流程为：通过循环泵抽吸污水并混合微纳米氧气泡后泵入光崔化反应区进行光崔化降解，被初降解的废水自流入载体生物区进行生物降解后，又通过循环泵泵入光崔化区降解，如此循环处理；通过进水流量的控制，被循环降解后的废水，自流入氧化气浮装置，经深度氧化消毒后自动排放，同时不可降解的污染物、污泥经气浮分离后流入自动除浮渣装置，收集后进行无害化处理或填埋。

4.一体化污水处理装置，其特征在于：它是由光催化装置、生物降解装置、微纳米气泡发生器氧化气浮装置三个单元连接为一体形成的一个装置。

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