CN103979735B

CN103979735B - 一种难降解工业废水的处理工艺及装置

Info

Publication number: CN103979735B
Application number: CN201410215455.5A
Authority: CN
Inventors: 贾振民
Original assignee: Qingdao Zhong Tong Ozone Science And Technology Ltd
Current assignee: Qingdao Zhong Tong Ozone Science And Technology Ltd
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2034-05-21
Also published as: CN103979735A

Abstract

本发明公开了一种难降解工业废水的处理工艺及装置，其中处理工艺包括如下步骤：1)水池中的工业废水首先通过臭氧对工业废水进行预氧化；2)然后通过酸溶液将废水的pH值调节至3～4；3)再通过催化剂A和臭氧对废水进行催化氧化反应；4)反应后进行混凝沉淀；5)然后通过催化剂B和臭氧对混凝沉淀后的上清液E进行催化氧化反应，进一步降低COD；6)然后再进行混凝沉淀，上清液F为去除大部分COD的清水。本发明的处理工艺及装置对制药、化工、印染、焦化、造纸等难降解工业废水COD的去除率可高达95%，满足生产用水和环保达标排放要求，且操作简单，使用成本低。

Description

一种难降解工业废水的处理工艺及装置

技术领域

本发明涉及污水处理工艺和设备，具体涉及一种难降解工业废水的处理工艺及装置。

背景技术

COD为化学需氧量，反映了水中受还原性物质污染的程度，水中还原性物质包括有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，水被有机物污染是很普遍的，因此，化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一，反映能被氧化的有机物污染程度，COD是我国实施排放总量控制的主要指标之一，难降解工业废水的COD通常指生物难以分解的有机物，常规的物化、生化、氧化等工艺对难降解工业废（污）水COD去除率都不高，通常仅有20～30%去除率，因此难降解有毒有害工业废水COD降解及提高去除率，一直是世界难题。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种难降解工业废水的处理工艺及装置。

本发明中难降解工业废水的处理工艺包括以下步骤：

1) 水池中的工业废水进入臭氧接触氧化反应装置，通过臭氧对工业废水进行预氧化，降解部分COD，预氧化时间为1小时；

2) 臭氧接触氧化反应装置处理后的废水进入pH调节搅拌反应装置，通过所述pH调节搅拌反应装置中的酸溶液将废水的pH值调节至3～4；

3) pH调节搅拌反应装置处理后的废水进入臭氧接触催化氧化反应装置Ⅰ，所述臭氧接触催化氧化反应装置Ⅰ内装有催化剂A，通过催化剂A和臭氧对废水进行催化氧化反应，进一步降低COD，反应时间为1小时，所述催化剂A的配方组分及重量百分比为：Fe50%、Pt10%、Pb10%、C25%、稀土5%；

4) 臭氧接触催化氧化反应装置Ⅰ处理后的含混浊胶体的废水进入斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ，在所述斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ内通过NaOH、PAC和PAM对废水进行混凝沉淀，絮体为污泥排放；

5)混凝沉淀后产生的上清液E进入臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ，所述臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ内装有催化剂B，臭氧首先与催化剂B反应产生羟基自由基（·OH），然后通过羟基自由基（·OH）对上清液E进行氧化反应，反应时间为1小时，所述催化剂B的配方组分及重量百分比为：Al₂O₃20%、Pt10%、C70%；

6) 臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ处理后的含混浊胶体的废水进入斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ，在所述斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ内通过NaOH、PAC和PAM对废水进行混凝沉淀，絮体为污泥排放，上清液F为去除大部分COD的清水。

优化的；所述步骤6)产生的上清液F进入生物炭反应装置，在生物炭反应装置内通过臭氧和生物活性炭滤床对上清液中的COD进行臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解，进一步去除COD。

本发明中难降解工业废水的处理装置包括经管道依序连通的臭氧接触氧化反应装置、pH调节搅拌反应装置、臭氧接触催化氧化反应装置Ⅰ、斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ、臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ和斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ，以及臭氧发生器和空气制氧系统，所述pH调节搅拌反应装置进水口处设有酸溶液加药装置，所述斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ和斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ的进水口处均设有NaOH、PAC和PAM的加药装置，所述空气制氧系统的出气口经管道连接臭氧发生器的进气口，所述臭氧发生器的出气口经管道分别连接臭氧接触氧化反应装置、臭氧接触催化氧化反应装置Ⅰ和臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ的进气口，所述空气制氧系统和臭氧发生器均由PLC控制器控制。

优化的；还包括生物炭反应装置，所述生物炭反应装置的进水口通过管道与所述斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ的出水口连通，所述生物炭反应装置的进气口经管道连接臭氧发生器的出气口，所述生物炭反应装置内设有生物活性炭滤床。

优化的；所述空气制氧系统为VPSA或PSA空气制氧系统。

优化的；所述酸溶液为硫酸溶液。

优化的；还包括储水罐，所述储水罐的出水口通过增压泵和流量计与臭氧接触氧化反应装置的进水口连通。所述pH调节搅拌反应装置、斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ和斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ的出水口处设有pH检测仪。

优化的；还包括用于生物炭反应装置的清洗装置，所述清洗装置包括有罗茨鼓风机、清水装置和反洗水泵。

本发明的有益效果是：本发明的难降解工业废水的处理工艺对制药、化工、印染、焦化、造纸等难降解工业废水COD的去除率可高达95%，因此能使难降解工业废水进行回收利用，满足生产用水和环保达标排放要求，本发明中所采用的装置在组合使用后可以使工业废水达到回用水标准，且操作简单，使用成本低。

附图说明

图1为本发明难降解工业废水的处理工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步披露。

实施例

如图1所示，难降解工业废水的处理装置包括经管道依序连通的储水罐1、臭氧接触氧化反应装置2、pH调节搅拌反应装置3、臭氧接触催化氧化反应装置Ⅰ4、斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ5、臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ6、斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ7和生物炭反应装置8，以及臭氧发生器9和VPSA或PSA空气制氧系统10，所述储水罐1与臭氧接触氧化反应装置2连接的管道之间设有增压泵12和流量计13，工业废水由潜水泵提升进储水罐1后，再通过增压泵12将废水输进臭氧接触氧化反应装置2内，流量计13用于控制废水流量，所述pH调节搅拌反应装置3进水口处设有硫酸溶液加药装置31，所述斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ5的进水口处设有NaOH加药装置51、PAC加药装置52和PAM的加药装置53，所述斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ7的进水口处设有NaOH加药装置71、PAC加药装置72和PAM的加药装置73，所述生物活性炭反应装置8内设有生物活性炭滤床，所述VPSA或PSA空气制氧系统10的出气口经管道连接臭氧发生器9的进气口，所述臭氧发生器9的出气口经管道分别连接臭氧接触氧化反应装置2、臭氧接触催化氧化反应装置Ⅰ4、臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ6和生物炭反应装置8的进气口，所述VPSA或PSA空气制氧系统10和臭氧发生器9均由PLC控制器11控制，所述pH调节搅拌反应装置3、斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ5、斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ7和生物炭反应装置8的出水口处均设有pH检测仪14，所述生物炭反应装置8设有2个进水口，其中一个进水口经管道与斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ7的出水口连通，另一个进水口与清洗装置连通，所述清洗装置包括有罗茨鼓风机、清水装置15和反洗水泵16。

利用上述装置，本发明的难降解工业废水的处理工艺包括以下步骤：

1) 水池中的工业废水由潜水泵提升进储水罐1中，再通过增压泵12将储水罐1中的废水输进臭氧接触氧化反应装置2内，通过流量计13控制废水流量，废水与臭氧发生器9输出的臭氧在臭氧接触氧化反应装置2内充分混合，实现臭氧对废水的预氧化，降解部分COD，预氧化时间为1小时；

2) 臭氧接触氧化反应装置2处理后的废水进入pH调节搅拌反应装置3，在pH调节搅拌反应装置3内废水的pH值被加药装置31输入的硫酸溶液调节至3～4，以提高COD的去除率；

3) pH调节搅拌反应装置3处理后的废水进入臭氧接触催化氧化反应装置Ⅰ4，所述臭氧接触催化氧化反应装置Ⅰ4内装有催化剂A，在催化剂A的催化作用下，臭氧发生器9输入的臭氧对废水进行催化氧化反应，进一步降低COD，反应时间为1小时，所述催化剂A的配方组分及重量百分比为：Fe50%、Pt10%、Pb10%、C25%、稀土5%；

4) 臭氧接触催化氧化反应装置Ⅰ4处理后的含混浊胶体的废水进入斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ5，在所述斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ5内含混浊胶体的废水与NaOH加药装置51、PAC加药装置52和PAM的加药装置53输入的NaOH、PAC和PAM充分混合，进行混凝沉淀，絮体为污泥排放；

5)混凝沉淀后产生的上清液E进入臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ6，所述臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ6内装有催化剂B，臭氧发生器9输入的臭氧与催化剂B反应产生羟基自由基（·OH），然后通过羟基自由基（·OH）对上清液E进行氧化反应，反应时间为1小时，所述催化剂B的配方组分及重量百分比为：Al₂O₃20%、Pt10%、C70%；

6) 臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ6处理后的含混浊胶体的废水进入斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ7，在所述斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ7内含混浊胶体的废水与NaOH加药装置71、PAC加药装置72和PAM的加药装置73输入的 NaOH、PAC和PAM充分混合，进行混凝沉淀，絮体为污泥排放，上清液F为去除大部分COD的清水；

通过上述处理工艺，工业废水中还原性物质亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等无机COD全部去除，大部分难生物降解的有机大分子结构或有毒有害有机物COD去除率可达80%，並将有机大分子开环破链为小分子结构，达到降COD、脱色、除臭、除味、降氨氮的目的；

7) 所述上清液F进入生物炭反应装置8，在生物炭反应装置8内通过臭氧发生器9输入的臭氧和生物活性炭滤床对上清液F中的COD进行臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解，所述活性炭吸附和生物降解即利用生物活性炭中活性炭吸附作用和生物膜的降解作用，首先臭氧初步氧化分解水中的有机物及其他还原性物质以降低生物活性炭滤床的有机负荷，同时臭氧氧化能使水中难以生物降解的有机物断链开环，将大分子有机物氧化为小分子有机物，提高原水有机物的可生化性和可吸附性，从而减小活性炭床的有机负荷，延长活性炭的使用寿命；另外，由于臭氧在水中自行分解为氧，生物活性炭滤床进水会有较高浓度的溶解氧，因此，促进好氧微生物在活性炭表面繁殖，好氧微生物以活性炭表面吸附的有机物为养料，将它们转化为二氧化碳和生物量，从而不仅去除了原水中的有机物，而且在一定程度上使活性炭再生，从而具有继续吸附有机物的能力，大大地延长了活性炭的使用寿命和再生周期。经过生物炭反应装置8深度处理后难生物降解的有机大分子结构或有毒有害有机物COD去除率可达95%；

为了确保生物炭反应装置8正常运行，还配备有用于清洗生物炭反应装置8的清洗装置，该清洗装置包括有罗茨鼓风机、清水装置15和反洗水泵16。

Claims

1.一种难降解工业废水的处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：

5) 混凝沉淀后产生的上清液E进入臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ，所述臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ内装有催化剂B，臭氧首先与催化剂B反应产生羟基自由基（·OH），然后通过羟基自由基（·OH）对上清液E进行氧化反应，反应时间为1小时，所述催化剂B的配方组分及重量百分比为：Al₂O₃20%、Pt10%、C70%；

2.根据权利要求1所述的一种难降解工业废水的处理工艺，其特征在于：所述步骤6)产生的上清液F进入生物炭反应装置，在生物炭反应装置内通过臭氧和生物活性炭滤床对上清液中的COD进行臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解，进一步去除COD。

3.一种难降解工业废水的处理装置，其特征在于：包括经管道依序连通的臭氧接触氧化反应装置、pH调节搅拌反应装置、臭氧接触催化氧化反应装置Ⅰ、斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ、臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ和斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ，以及臭氧发生器和空气制氧系统，所述pH调节搅拌反应装置进水口处设有酸溶液加药装置，所述斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ和斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ的进水口处均设有NaOH、PAC和PAM的加药装置，所述空气制氧系统的出气口经管道连接臭氧发生器的进气口，所述臭氧发生器的出气口经管道分别连接臭氧接触氧化反应装置、臭氧接触催化氧化反应装置Ⅰ和臭氧接触催化氧化反应装置Ⅱ的进气口，所述空气制氧系统和臭氧发生器均由PLC控制器控制。

4.根据权利要求3所述的一种难降解工业废水的处理装置，其特征在于：还包括生物炭反应装置，所述生物炭反应装置的进水口通过管道与所述斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ的出水口连通，所述生物炭反应装置的进气口经管道连接臭氧发生器的出气口，所述生物炭反应装置内设有生物活性炭滤床。

5.根据权利要求3或4所述的一种难降解工业废水的处理装置，其特征在于：所述空气制氧系统为VPSA或PSA空气制氧系统。

6.根据权利要求3或4所述的一种难降解工业废水的处理装置，其特征在于：所述酸溶液为硫酸溶液。

7.根据权利要求3或4所述的一种难降解工业废水的处理装置，其特征在于：还包括储水罐，所述储水罐的出水口通过增压泵和流量计与臭氧接触氧化反应装置的进水口连通，所述pH调节搅拌反应装置、斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅰ和斜板混凝搅拌沉淀装置Ⅱ的出水口处设有pH检测仪。

8.根据权利要求4所述的一种难降解工业废水的处理装置，其特征在于：所述生物炭反应装置的出水口处设有pH检测仪，还包括用于生物炭反应装置的清洗装置，所述清洗装置包括有罗茨鼓风机、清水装置和反洗水泵。