CN104098222A - 污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理系统，包括污水泵、斜板催化反应塔、离心泵、文丘里射流器、制氧机、臭氧发生器、催化反应器、换热器、填料催化塔、曝气生物塔、空压机和储水箱；所述污水泵、斜板催化反应塔、文丘里射流器、制氧机、臭氧发生器、催化反应器、换热器、填料催化塔、曝气生物塔和储水箱均设置有进口和出口；所述污水泵的出口与斜板催化反应塔的第一进口相连接；所述斜板催化反应塔的第一出口与离心泵的进口通过管道相连接；所述离心泵的出口与文丘里射流器的第一进口相连接；所述臭氧发生器的出口与文丘里射流器的第二进口通过管道相连接；所述斜板催化反应塔的第二出口与填料催化塔的进口通过管道相连接。本发明运行成本低，处理效果稳定。

Description

污水处理系统

技术领域

本发明涉及环境工程污水处理领域，尤其是涉及一种污水处理系统。 

背景技术

随着我国工业发展，产生了大量工业污水和生活污水，对环境造成的污染影响越来越来明显。其中排放的高难度污水，如化工污水、石化污水、焦化污水、垃圾渗滤液、制药污水、电镀含氰污水、研磨污水等，这些污水中含有很多难生物降解有机物和生物毒性物质，有机物成分复杂，化学需氧量COD浓度高，此类污水非常难处理。 

对于难处理的重污染工业污水，环保工作者一直努力探索。目前研究较多的为紫外线催化氧化技术，利用真空紫外发生器同步辐射高强紫外线，高能光子可以直接光解废水中的有机物，使之断键矿化，同时高能光子还可以敏化难降解有机物，使之处于不稳定的敏化状态，有利于进一步降解；以过氧化氢为氧化剂，在催化剂作用下催化氧化有机物。同时引入紫外光、催化剂和氧化剂，利用它们的协同作用产生羟基、氧离子等自由基，将高浓度废水中有机污染物彻底分解成CO₂和水等无害成份，同时除臭、脱色及杀菌消毒。以此攻击水中各种有机污染物及微生物，直至使其降解为CO₂、H₂O及无机盐。但是很多污水处理系统反应条件要求多，成本高，处理效果不稳定。 

目前缺乏一种运行成本低且处理效果稳定的污水处理系统。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种运行成本低且处理效果稳定的污水处理系统。 

为了实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：一种污水处理系统，污水处理系统包括污水泵、斜板催化反应塔、离心泵、射流器、制氧机、臭氧发生器、催化反应器、换热器、填料催化塔、曝气生物塔和储水箱； 

所述污水泵、斜板催化反应塔、射流器、制氧机、臭氧发生器、催化反应器、换热器、填料催化塔、曝气生物塔和储水箱均设置有进口和出口；所述污水泵的出口与斜板催化反应塔的第一进口通过管道相连接；所述斜板催化反应塔的第一出口与离心泵的进口通过管道相连接；所述离心泵的出口与射流器的第一进口通过管道相连接； 

所述制氧机的出口与臭氧发生器的进口通过管道相连接；所述臭氧发生器的出口与射流 器的第二进口通过管道相连接；所述射流器的出口与催化反应器的进口通过管道相连接；所述催化反应器的出口与换热器的进口通过管道相连接；所述换热器的出口与斜板催化反应塔的第二进口通过管道相连接，所述斜板催化反应塔的第二出口与填料催化塔的进口通过管道相连接，所述填料催化塔的出口与曝气生物塔的第一进口通过管道相连接，所述曝气生物塔的出口与储水箱的进口通过管道相连接。 

进一步地，所述储水箱的出口设置有取样口；所述制氧机为分子筛制氧机；所述射流器为文丘里射流器；所述污水处理系统还包括风机，所述曝气生物塔的第二进口与风机的出口通过管道相连接。 

进一步地，所述制氧机上设置有空压机，所述曝气生物塔的第二进口与制氧机的第二出口通过管道相连接，所述制氧机的第一出口与臭氧发生器的进口通过管道相连接。 

更进一步地，所述污水处理系统还包括改变臭氧水的进水方向且扩大臭氧水的面积的反射器和过滤网； 

所述斜板催化反应塔的第一出口处设置有过滤网，所述反射器设置于臭氧发生器和文丘里射流器之间；文丘里射流器吸入臭氧量通过离心泵的流量与管道上的阀门进行调节。 

进一步地，所述污水泵为潜污泵或离心污水泵；所述污水泵与斜板催化反应塔的连接管道上设置有压力控制器和流量控制器。 

进一步地，所述曝气生物塔的第二进口处设置有曝气管网和曝气盘，所述曝气生物塔内设置有多孔性填料；所述填料催化塔内设置有惰性贵金属粉末的颗粒填料，所述颗粒填料的比表面积为0.1-100m²/g。 

更进一步地，所述曝气生物塔和填料催化塔内均设置多层倾斜的折板，每层折板投影均有交叉重合部分，所述每层折板与塔体中轴线之间的夹角为30-89°。 

进一步地，折板投影长度超出塔体中轴线的长度为5-500mm； 

所述混合物在污水处理系统的停留时间为10s以上。 

进一步地，所述斜板催化反应塔内部装填有惰性贵金属催化剂的固体填料，所述填料采用折板或斜板式设置。 

更进一步地，所述污水泵、斜板催化反应塔、离心泵、文丘里射流器、制氧机、臭氧发生器、催化反应器、换热器、填料催化塔、曝气生物塔、空压机和储水箱集成安装在箱体内，所述箱体数量为一台或一台以上，通过管道相串接。 

有益效果：本发明能够提高高难度污水的处理量，提高臭氧利用率，对污水pH、水温等适用范围广，占地面积小，安装操作简单，运行成本低，处理效果稳定，不会产生二次污染。采用高级催化氧化技术，通过该技术产生羟基自由基，对大部分污水处理效果显著，催化反应后的污水进一步经斜板催化反应塔、填料催化塔反应，能有效降解化学需氧量COD、提升BOD/化学需氧量COD比，降解有毒有害有机物质，使用范围广。 

(1)在设备出口处接斜板催化反应塔臭氧水进口，此进口设置反射器，改变臭氧水的进水方向，扩大臭氧水的面积，增大与填料的接触面积，提高反应效率，减小斜板催化反应塔体积，节省占地面积。 

(2)本发明既能方便的对高难度污水进行循环处理直至达标排放，也能对大水量高难度污水进行过流或循环式小试实验，进而为大水量工业化提供有效数据支撑；还能对大水量轻度有机物污染的水体进行过流式处理，或配合其他污水处理手段，如生化方法，对高难度污水进行催化氧化预处理后进生化系统；也能对已经有其他污水处理手段处理不达标的污水进行再处理。 

附图说明

图1是本发明的实施例1的示意图； 

图2是本发明的实施例2的示意图； 

其中：1离心泵；2文丘里射流器；3制氧机；4臭氧发生器；5催化反应器；6换热器；7污水泵；8斜板催化反应塔；9填料催化塔；10曝气生物塔；11储水箱；12风机。 

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本发明做进一步的具体描述，但不能理解为是对本发明保护范围的限定。 

实施例1 

本发明的一种污水处理系统，污水处理系统包括一台离心泵1、一台文丘里射流器2、一台5L/min制氧机3、一个30g/小时的臭氧发生器4、一个平均外径100mm的催化反应器5、一个换热器6、一台每小时流量为2立方米的污水泵7，一个斜板催化反应塔8、一个填料催化塔9、一个曝气生物塔10、一个储水箱11； 

将制氧机3、臭氧发生器4、文丘里发射器2、催化反应器5、污水泵7、换热器6、污水泵7、离心泵1通过管道相连接，集成安装在钢结构制成的一个箱体内，斜板催化反应塔8、填料催化塔9、曝气生物塔10和储水箱11集成安装在另一个箱体内，两个箱体通过管道和电缆连接。制氧机3根据臭氧发生器4的需氧气量进行配制。 

所述污水泵7、斜板催化反应塔8、文丘里射流器2、制氧机3、臭氧发生器4、催化反应器5、换热器6、填料催化塔9、曝气生物塔10和储水箱11均设置有进口和出口；所述污水泵7的出口与斜板催化反应塔8的第一进口通过管道相连接； 

污水通过污水泵7通过管道进入斜板催化反应塔8，斜板催化反应塔8起到一个分流的作用；经过斜板催化反应塔8进行分流后，一部分污水由斜板催化反应塔8的第一出口进入 离心泵1，另一部分污水留在斜板催化反应塔8中；氧化还原反应产物经换热器6进入斜板催化反应塔8，反应剩余的臭氧和氧气与未进入催化反应器5的污水进行混合；继续利用剩余臭氧和氧气进行催化反应，加快反应速率、提高处理效果。所述污水泵7与斜板催化反应塔8的连接管道上设置有压力控制器和流量控制器。斜板催化反应塔8污水进口接入污水泵7，对管道内的污水压力和流量进行自动监测和控制，当管道压力达到设定上限值时，污水泵7会自动报警或自动保护停机。 

所述斜板催化反应塔8的第一出口与离心泵1的进口通过管道相连接；斜板催化反应塔8的第二进口处设置喇叭口，方向正对前面所述过滤网，反洗过滤网，防止堵塞。 

所述离心泵1的出口与文丘里射流器2的第一进口通过管道相连接；污水以一定的速度由离心泵1输送至文丘里射流器2中，所述文丘里射流器2产生负压吸入臭氧发生器4产生的臭氧，形成臭氧和污水的混合物；文丘里射流器2吸入臭氧量通过离心泵1的流量与管道上的阀门进行调节。 

所述制氧机3上设置有空压机，所述曝气生物塔10的第二进口与制氧机3的第二出口通过管道相连接，所述制氧机3的第一出口与臭氧发生器4的进口通过管道相连接。充分利用制氧机3空压机产生的空气，有效节约能源。 

所述制氧机3制得氧气，将氧气通入臭氧发生器4中，所述臭氧发生器4的出口与文丘里射流器2的第二进口通过管道相连接； 

所述文丘里射流器2的出口与催化反应器5的进口通过管道相连接；污水与催化反应器5中的催化剂层充分接触，在催化剂的催化下，进行氧化还原反应。 

所述催化反应器5的出口与换热器6的进口通过管道相连接；所述换热器6的出口与斜板催化反应塔8的第二进口通过管道相连接。 

斜板催化反应塔8内部装填有惰性贵金属催化剂固体填料，填料采用折板、斜板式，按水流方向顺序排放，填满塔内空间，填料可分n层进行排放，有效增大催化反应接触面积，并减小斜板催化反应塔8的体积和装置占地面积。 

所述斜板催化反应塔8的第二出口与填料催化塔9的进口通过管道相连接，斜板催化反应塔8继续利用剩余臭氧和氧气进行催化反应，加快反应速率、提高处理效果。 

填料催化塔9的折板顶部留有未填充空间，投加的颗粒填料不仅表面涂覆有惰性贵金属粉末催化剂，而且多孔，比表面积大，填料接触面积大，与污水接触面积大，可有效利用臭氧和氧气进行反应。 

填料催化塔9继续利用剩余臭氧和氧气进行催化氧化反应，进一步提高污水处理效果，填料催化塔9内部的折板顶角空间气液分离后臭氧、氧气气体被阻挡在此空间，由于空间的限制，气体会再次进入污水中，延长气体与污水的接触反应时间，提高臭氧利用率，反应效率高。 

所述填料催化塔9的出口与曝气生物塔10的第一进口通过管道相连接， 

填料催化塔9内部设置有多层倾斜折板，涂覆有惰性贵金属粉末的颗粒催化填料从塔顶填料投放口投入，填充折板间的空间，并在折板顶部留有一处三角形顶角未填充空间，当剩余臭氧和氧气进入填料催化塔9，气液分离后臭氧、氧气气体被阻挡在此空间，由于空间的限制，气体聚集多了后会再次进入污水中，延长气体与污水的接触反应时间，提高臭氧利用率，反应效率高。 

所述曝气生物塔10内设置有适合微生物附着生长的多孔性填料，所述曝气生物塔10和填料催化塔9内均设置多层倾斜的折板，每层折板投影均有交叉重合部分，所述每层折板与塔体中轴线之间的夹角为30-89°。折板投影长度超出塔体中轴线的长度为5-500mm； 

所述曝气生物塔10的利用折板顶角空间阻挡空气逸出，延长空气与污水接触反应时间，提高空气利用效率，保证塔内溶解氧浓度。所述曝气生物塔10塔内填充能附着微生物的多孔性填料，填料比表面积大，更利于微生物附着生长繁殖。 

所述曝气生物塔10的出口与储水箱11的进口通过管道相连接。所述填料催化塔9内设置有惰性贵金属粉末的颗粒填料，所述颗粒填料的比表面积为0.1-100m²/g。 

所述曝气生物塔10的出口与储水箱11的进口相连接，在储水箱11出口处设置取样口，经取样分析处理达标的污水进行排放。曝气生物塔10的塔内曝气的空气来自制氧机3的空压机分流管道，可有效利用空压机产生的空气量，不浪费能量。所述曝气生物塔10的第二进口处设置有曝气管网和曝气盘，使空气能呈微小气泡扩散，增大空气与污水的接触面积，增大空气的利用效率，保证生物在好氧环境下生长繁殖并降解污水中的有机物质。 

所述污水处理系统还包括改变臭氧水的进水方向且扩大臭氧水的面积的反射器和过滤网；所述反射器设置于臭氧发生器和文丘里射流器2之间；所述反射器改变臭氧水的进水方向，扩大臭氧水的面积，增大与填料的接触面积，提高反应效率，减小斜板催化反应塔8体积，节省占地面积。 

所述斜板催化反应塔8的第一出口处设置有过滤网，过滤污水中的杂质，防止进入斜板催化反应塔8及设备管道。污水能够把过滤网表面的杂质冲洗掉，起到清洁过滤网的效果。 

所述污水泵7、斜板催化反应塔8、离心泵1、文丘里射流器2、制氧机3、臭氧发生器4、催化反应器5、换热器6、填料催化塔9、曝气生物塔10和储水箱11的出口均与三通相连接，设置取样口阀门，方便进行取样检测分析。 

所述污水泵7为潜污泵；所述混合物在污水处理系统的停留时间为10s以上。反应时间由污水泵7的流量以及串联或并联反应器的数量和规格来确定，污水处理效果由吸入臭氧量、污水处理一体化设备机组的数量以及运行时间来控制。 

本发明可根据不同高难度污水的水量、水质情况将设备内部配件或斜板催化反应塔8、填料催化塔9、曝气生物塔10均改变参数，改变反应停留时间，改变催化剂投放量，改变尺 寸等方法，组成处理量、催化剂投放量、臭氧投放量、反应时间不同的工艺系统装置，并且可以根据不同处理水量和污水水质情况将工艺系统制成一个或多个模块化的设备，设备间通过管道或电缆进行连接，拆卸和安装简单方便。 

本发明能够提高高难度污水的处理量，提高臭氧利用率，对污水pH、水温等适用范围广，占地面积小，安装操作简单，运行成本低，处理效果稳定，不会产生二次污染。采用高级催化氧化技术，通过该技术产生羟基自由基，对大部分污水处理效果显著，催化反应后的污水进一步经斜板催化反应塔、填料催化塔反应，能有效降解化学需氧量COD、提升BOD/化学需氧量COD比，降解有毒有害有机物质，使用范围广。 

(1)在臭氧发生器4和文丘里射流器2之间设置有改变臭氧水的进水方向且扩大臭氧水的面积的反射器；反射器改变臭氧水的进水方向，扩大臭氧水的面积，增大与填料的接触面积，提高反应效率，减小斜板催化反应塔8体积，节省占地面积。 

(3)填料催化塔9内部设置有多层倾斜折板，并按30-89°角度进行设置，涂覆有惰性贵金属粉末的颗粒催化填料从塔顶填料投放口投入，填充折板间的空间，并在折板顶部留有一处三角形顶角未填充空间，当剩余臭氧和氧气进入填料催化塔9，气液分离后臭氧、氧气气体被阻挡在此空间，由于空间的限制，气体聚集多了后会再次进入污水中，延长气体与污水的接触反应时间，提高臭氧利用率，反应效率高。投加的颗粒填料不仅表面涂覆有惰性贵金属粉末催化剂，而且多孔，比表面积大，与污水接触面积大，可有效利用臭氧和氧气进行催化氧化反应，反应速度快，效率高。 

(4)曝气生物塔10的第二进口接制氧机3的空压机，可充分利用制氧机3空压机产生的空气，有效节约能源。曝气生物塔10的第二进口处设置曝气管网和曝气盘，使空气能呈微小气泡扩散，增大空气与污水的接触面积，有效增大空气的利用效率，保证生物在好氧环境下生长繁殖并降解污水中的有机物质。曝气生物塔10内设置多层倾斜折板，并按30-89°角度进行设置，利用折板顶角空间阻挡空气逸出，延长空气与污水接触反应时间，提高空气利用效率，保证塔内溶解氧浓度。塔内填充能附着微生物的多孔性填料，比表面积大，更利于微生物附着生长繁殖。 

(5)本发明采用高级催化氧化技术，通过该技术产生羟基自由基，对大部分污水处理效果显著，催化反应后的污水进一步经斜板催化反应塔、填料催化塔反应，能有效降解化学需氧量COD、提升B/C比，降解有毒有害有机物质，使用范围广。既能方便的对高难度污水进行循环处理直至达标排放，也能对大水量高难度污水进行过流或循环式小试实验，进而为大水量工业化提供有效数据支撑；还能对大水量轻度有机物污染的水体进行过流式处理，或配合其他污水处理手段，如生化方法，对高难度污水进行催化氧化预处理后进生化系统；也能对已经有其他污水处理手段处理不达标的污水进行再处理。 

(6)本发明中的设备均采用不锈钢材质，能耐弱酸、耐碱，并采用的催化氧化反应对污 水pH、水温的适用范围广，从pH>6.5，水温0-50℃都能够保证系统对污水的处理效果。本发明可根据不同高难度污水的水量、水质情况将设备内部配件或斜板催化反应塔8、填料催化塔9、曝气生物塔10的参数改变，改变反应停留时间，改变催化剂投放量，改变尺寸等方法，组成处理量、催化剂投放量、臭氧投放量、反应时间不同的工艺系统装置，并且可以根据不同处理水量和污水水质情况将工艺系统制成一个或多个模块化的设备，设备间通过管道或电缆进行连接，拆卸和安装方便简单。 

对某石油化工厂含高浓度苯酚污水进行循环处理实验，经处理3小时后，污水化学需氧量COD由1840mg/L降至714mg/L，化学需氧量COD降解率为61.2％，具体数据如表1所示。 

表1 

由表1得知，污水出水的颜色由黄色转变为无色，说明对含苯酚类污水有很好的降解效果，脱色效果明显。 

实施例2 

实施例2与实施例1的区别在于：所述污水处理系统还包括风机12，所述曝气生物塔10的第二进口与风机12的出口通过管道相连接。所述污水泵7为离心污水泵；对某垃圾渗滤液污水进行循环处理，处理前后数据对比如表2所示。 

表2 

由表2得知，经装置对某垃圾渗滤液污水处理30min后，污水化学需氧量COD由7525mg/L 降至1956mg/L，继续处理2h后，化学需氧量COD降至752.5mg/L，化学需氧量COD降解率达到90％；氨氮、总磷、色度经处理2h后的降解率分别为37.6％、55.9％、91.4％。 

实施例3 

实施例3与实施例1的区别在于：对某酒精厂污水处理站尾水进行过流式处理实验，处理前后数据对比如表3所示。 

表3 

由表3得知，经装置对某酒精厂污水处理站尾水进行过流式处理，通入不同过流水量，对污水中的化学需氧量COD都有一定的降解，污水流入量越小，因反应时间长，处理效率越高，化学需氧量COD降解率也越高。 

实施例4 

实施例4与实施例1的区别在于：某印染废水进行过流式处理实验，在污水的进水量均为100L/H时，污水在相同的本发明的两个处理系统中依次进行处理，下表4为在一个处理系统和二个处理系统的数据对比。 

表4 

如表4可知,对某印染废水使用两个该污水处理系统进行污水处理，通入的污水的流量相同，均为100L/H；本污水处理系统的对污水中的化学需氧量COD都有一定的降解，污水在经过第二个污水处理系统进行处理后，因反应时间长，处理效率越高，化学需氧量COD降解率也越高，对色度的降解也越明显。 

以上显示和描述了本发明的基本原理、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，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。 

Claims (10)

1.一种污水处理系统，其特征在于：污水处理系统包括污水泵、斜板催化反应塔、离心泵、射流器、制氧机、臭氧发生器、催化反应器、换热器、填料催化塔、曝气生物塔和储水箱；

所述污水泵、斜板催化反应塔、射流器、制氧机、臭氧发生器、催化反应器、换热器、填料催化塔、曝气生物塔和储水箱均设置有进口和出口；所述污水泵的出口与斜板催化反应塔的第一进口通过管道相连接；所述斜板催化反应塔的第一出口与离心泵的进口通过管道相连接；所述离心泵的出口与射流器的第一进口通过管道相连接；

所述制氧机的出口与臭氧发生器的进口通过管道相连接；所述臭氧发生器的出口与射流器的第二进口通过管道相连接；所述射流器的出口与催化反应器的进口通过管道相连接；所述催化反应器的出口与换热器的进口通过管道相连接；所述换热器的出口与斜板催化反应塔的第二进口通过管道相连接，所述斜板催化反应塔的第二出口与填料催化塔的进口通过管道相连接，所述填料催化塔的出口与曝气生物塔的第一进口通过管道相连接，所述曝气生物塔的出口与储水箱的进口通过管道相连接。

2.根据权利要求1所述的污水处理系统,其特征在于：所述储水箱的出口设置有取样口；所述制氧机为分子筛制氧机；所述射流器为文丘里射流器；所述污水处理系统还包括风机，所述曝气生物塔的第二进口与风机的出口通过管道相连接。

3.根据权利要求1所述的污水处理系统,其特征在于：所述制氧机上设置有空压机，所述曝气生物塔的第二进口与制氧机的第二出口通过管道相连接，所述制氧机的第一出口与臭氧发生器的进口通过管道相连接。

4.根据权利要求2所述的污水处理系统,其特征在于：所述污水处理系统还包括改变臭氧水的进水方向且扩大臭氧水的面积的反射器和过滤网；

所述斜板催化反应塔的第一出口处设置有过滤网，所述反射器设置于臭氧发生器和文丘里射流器之间；文丘里射流器吸入臭氧量通过离心泵的流量与管道上的阀门进行调节。

5.根据权利要求1所述的污水处理系统,其特征在于：所述污水泵为潜污泵或离心污水泵；所述污水泵与斜板催化反应塔的连接管道上设置有压力控制器和流量控制器。

6.根据权利要求1所述的污水处理系统,其特征在于：所述曝气生物塔的第二进口处设置有曝气管网和曝气盘，所述曝气生物塔内设置有多孔性填料，所述填料催化塔内设置有惰性贵金属粉末的颗粒填料，所述颗粒填料的比表面积为0.1-100m²/g。

7.根据权利要求6所述的污水处理系统,其特征在于：所述曝气生物塔和填料催化塔内均设置多层倾斜的折板，每层折板投影均有交叉重合部分，所述每层折板与塔体中轴线之间的夹角为30-89°。

8.根据权利要求7所述的污水处理系统,其特征在于：所述折板投影长度超出塔体中轴线的长度为5-500mm；所述混合物在污水处理系统的停留时间为10s以上。

9.根据权利要求1所述的污水处理系统,其特征在于：所述斜板催化反应塔内部装填有惰性贵金属催化剂的固体填料，所述填料采用折板或斜板式设置。

10.根据权利要求8或9所述的污水处理系统,其特征在于：所述污水泵、斜板催化反应塔、离心泵、文丘里射流器、制氧机、臭氧发生器、催化反应器、换热器、填料催化塔、曝气生物塔、空压机和储水箱集成安装在箱体内，所述箱体数量为一台或一台以上，通过管道相串接。