CN104193074B - 一种高浓度难降解有机废水的处理装置和处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种高浓度难降解有机废水的处理装置，主要包括：厌氧生物膜反应器、好氧生物膜反应器、人工湿地系统、涡轮筛滤池和沉砂池组成。本发明还公开了利用上述装置去除污水中高浓度有机物污染物质的方法。本发明使用纳米曝气技术，联合光激发、光催化两种方法高效率产生羟基自由基，利用其强氧化性持久有效的对生物处理出水进行深度处理，将可生化性差、相对分子质量高的污染物质完全氧化降解，同时灭杀污水中的细菌，病原菌，起到灭菌消毒的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种高浓度难降解有机废水的深度处理装置。
本发明还涉及利用上述装置去除污水中高浓度有机物等污染物质的方法。
背景技术
水是人类生活和社会生产所必需的、不可替代的自然资源，水资源状况直接影响着经济社会发展和人民生活水平的提高，睡者工业技术的飞速发展，生产规模不断扩大，高浓度有机废水的污染源日益增多，这一问题越来越引起社会各界的高度重视。由于高浓度有机废水的性质和来源不同，具有污染物含量高、毒性大、排放点分散、处理工艺复杂、投资和运行成本高、管理难的特点，采用一般废水治理方法难以满足净化处理的经济和技术要求，因此，高浓度有机废水的治理已成为现阶段国内外环境保护领域亟待解决的一个难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高浓度难降解有机废水的深度处理装置。
本发明的又一目的在于提供一种利用上述装置去除污水中高浓度有机物污染物质的方法。
为实现上述目的，本发明提供的高浓度难降解有机废水的处理装置，其主要包括：
一厌氧生物膜反应器，其底部开设有排泥孔，厌氧生物膜反应器内部位于排泥孔上方设有搅拌器；厌氧生物膜反应器内填充有组合填料，该组合填料是由生物膜生长在填料的表面组成；厌氧生物膜反应器的出水口连接好氧生物膜反应器的进水口；
好氧生物膜反应器的底部开设有排泥孔，好氧生物膜反应器内部位于排泥孔上方设有纳米曝气盘，纳米曝气盘上方设有搅拌机，好氧生物反应器内的填料上生长有好氧生物膜；好氧生物膜反应器出水口连接至人工湿地系统的布水管；
厌氧生物膜反应器和好氧生物膜反应器均安装有温度控制仪，该温度控制仪连接并控制安置在内部的感温控头和加热带；
人工湿地系统自上而下依次为表面砂土层、砂石层和导水层，逐层间隔有厚度30mm的无纺布；布水管埋设在表面砂土层中，表面砂土层上联合培育有草本植物与木本植物，人工湿地系统底部设有坡度，以保证人工湿地系统处理后的污水导入涡轮筛滤池内的缩口进水管；
涡轮筛滤池由多孔板分为上、下两个部分，多孔板上方铺设一层复合填料，该复合填料为直径0.5-1.0mm的天然沸石分子筛以及分子筛，填料体积比为5:1，复合填料的底部设置有纳米曝气头；复合填料上方设置一涡轮，涡轮筛滤池的缩口进水管设在涡轮的一侧上部；涡轮另一侧的上部设置有压力射流管，压力射流管上方有一曝气管，曝气管设有多个细孔曝气孔；曝气管上方设置有回流槽，并安装有超声波发生仪；多孔板的下方为储水箱，储水箱的内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱的底部安装有紫外灭菌灯，在紫外灭菌灯的空隙间设置纳米曝气头，储水箱内剩余空间填充有半导体负载填料；涡轮筛滤池内多孔板上方的纳米曝气头和储水箱内的纳米曝气头分别各连接一纳米曝气机，且多孔板上方的纳米曝气头进气为O2，储水箱内的纳米曝气头进气为O3；
涡轮筛滤池内储水箱的出水通过第三阀门与沉砂池相连，储水箱通过第四阀门连接一缩口反洗管，该缩口反洗管设在复合填料表面；
沉砂池的出水口通过反洗泵与缩口反洗管连接，在反洗泵与缩口反洗管之间设有第二阀门。
所述的处理装置，其中，厌氧生物膜反应器内的组合填料及好氧生物膜反应器内的填料为上下竖直布设。
所述的处理装置，其中，人工湿地系统的表面砂土层为粒径0.2m的砂土混合物，砂子、赤泥分子筛与弗罗里硅藻土混合比例为1:1：3；砂石层为粒径3mm-8mm的碎石，并在碎石缝隙拌混砂子，提高填料比表面积；导水层为粒径分别为9mm-16mm的砾石、零价纳米铁和粒径分别为16mm-25mm的沸石混合填料；人工湿地系统底部的坡度i＝0.1-0.5。
所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的多孔板是由两层多孔板中间夹一层不锈钢纱网组成。
所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的复合填料是由粒径0.5-1.0mm的天然沸石分子筛以及锰砂混合而成，配比为5:1。
所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的半导体负载填料为纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料上。
本发明提供的利用上述处理装置去除污水中高浓度有机物污染物质的方法：
污水在重力作用下自流至厌氧生物膜反应器中，高温下对大分子有机成分进行消融处理，厌氧生物膜上微生物不断分解污水中的难降解有机物，对污水进行预处理，同时厌氧生物膜反应器内搅拌机的转动提高其处理效果，经过厌氧生物膜反应器处理的污水自流至好氧生物膜反应器中，在曝气条件下，生物膜上微生物不断分解经过高温厌氧处理后污水中的小分子污染物质，降低了人工湿地系统进水负荷强度，经过好氧生物膜反应器处理的污水自流至人工湿地系统中；
人工湿地系统在填料-微生物-植物的作用下对污水进行处理，由表面砂土层、砂石层和导水层提高污水的处理速度及污水的处理效果，使污水在人工湿地系统内经历了好氧-缺氧-厌氧的反应环境，将经过厌氧生物膜反应器和好氧生物膜反应器处理的出水进行再度污染物质的削减，人工湿地系统处理后的污水输入涡轮筛滤池的缩口进水管；
在液压泵及涡轮筛滤池的缩口进水口的协同作用下，污水喷向涡轮筛滤池内的涡轮，带动涡轮转动，扰动复合填料表层，使涡轮筛滤池内污水呈现涡流状态，保证污水自复合填料缝隙通过流入储水池；
涡轮筛滤池内复合填料的纳米曝气进气为O2，用于清洁填料，储水箱的纳米曝气进气为O3，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，且纳米级别O3气泡与紫外灭菌灯、半导体负载填料共存于储水箱，提高高级氧化效果，有效提高·OH产生率；
涡轮筛滤池储水箱的出水导入沉砂池内，使污水内残余悬浮物及填料沉淀，上清液直接用于中水回用，部分上清液用于涡轮筛滤池的反冲洗。涡轮筛滤池的出水回流至人工湿地系统进水，调节水质并刺激植物生长过程分泌次生物质。
所述的方法，其中，污水经过生活污水和出水混合初步调节水质后进入厌氧生物膜反应器中。
所述的方法，其中，厌氧生物膜反应器内温度控制在50-90℃；好氧生物膜反应器内温度控制在30-35℃。
所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上。
本发明采用高温厌氧生物膜反应器、好氧生物膜反应器、人工湿地系统逐级生物降解污水内污染物质，而后使用涡轮筛滤池、沉砂池对处理过污水进行三级处理，提高出水水质，对高浓度难降解有机废水进行深度处理，处理污水水量大、处理过程快速有效、环境影响小，大大降低了难降解有机废水对市政管网的负荷。本发明的筛滤方法为三级处理二级出水，提高出水透明度及可见度；并使用纳米曝气技术，联合光激发、光催化两种方法高效率产生羟基自由基，利用其强氧化性持久有效的对生物处理出水进行深度处理，池中纳米二氧化钛晶体作为光触媒在紫外灯照射下激发极具氧化力的自由负离子，同时在纳米曝气过程中以及超声波发生过程激发的能量亦可发生并加强自由负离子的产生，达成光催化效果；而自由负离子以及其摆脱共价键的束缚后留下空位，与纳米气泡表面带有的电荷同时产生微电解效果，可将生化性差、相对分子质量高的污染物质完全氧化降解，同时灭杀污水中的细菌，病原菌，起到灭菌消毒的作用。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图。
附图中主要组件符号说明：
1温度控制仪；2加热带；3感温控头；4厌氧生物膜反应器；5组合填料；6好氧生物膜反应器；7布水管；8植物系统；9人工湿地系统；10表面砂土层；11无纺布；12砂石层；13导水层；14第一阀门；15缩口进水管；16涡轮；17涡轮筛滤池；18缩口反洗管；19第二阀门；20反洗泵；21沉砂池；22排泥孔；23第三阀门；24第四阀门；25紫外灭菌灯；26多孔板；26A复合填料；27纳米曝气头；28半导体负载填料；29储水箱；30纳米曝气机；31纳米曝气盘；32搅拌机；33超声波发生仪；34曝气管；35回流槽。
具体实施方式
本发明提供的高浓度难降解有机废水的处理装置和方法，可以快速去除污水中污染物质(如：有机物、无机物、微生物、重金属等)。
请参阅图1。本发明提供的高浓度难降解有机废水的处理装置，其主要结构包括：
厌氧生物膜反应器4底部开设有排泥孔22，厌氧生物膜反应器4内部位于排泥孔22上方设有曝气盘，曝气盘上方设有搅拌器32；高温厌氧生物膜反应器4内填充有组合填料5，该组合填料5是由生物膜生长在填料的表面组成。厌氧生物膜反应器4内的高温环境灭杀微生物、病原菌的同时，快速分解难降解有机物，打断环链薄弱连接处，转化为可降解物质。经过温厌氧生物膜反应器4处理的污水自流至好氧生物膜反应器6中。
好氧生物膜反应器6底部开设有排泥孔22，好氧生物膜反应器6内部位于排泥孔22上方设有纳米曝气盘31，纳米曝气盘31上方设有搅拌机32，好氧生物反应器6内的填料上生长有好氧生物膜；好氧生物膜反应器6出水口连接至人工湿地系统9的布水管7。
厌氧生物膜反应器4和好氧生物膜反应器6均安装有温度控制仪1，该温度控制仪1连接并控制安置在内部的感温控头3和加热带2。
厌氧生物膜反应器4及好氧生物膜反应器6内的填料布设方式为上下竖直布设。
人工湿地系统9自上而下依次为表面砂土层10、砂石层12和导水层13。表面砂土层10为0.2m的砂土混合物，布水管7埋设在表面砂土层10中，表面砂土层10的表面用于栽种植物，根据弗罗里硅藻土粘度，砂子、赤泥分子筛与弗罗里硅藻土混合比例为1:1：3；砂石层12厚0.5m，为粒径3mm-8mm的碎石，并在碎石缝隙拌混少量砂子，提高填料比表面积，为微生物的附着提供较大的场地；导水层13厚30mm，铺设粒径为9mm-16mm的砾石以及粒径为16mm-25mm的沸石组成的混合填料，用于污水的再度净化，由大粒径构成的孔隙率促进了污水的流动；表面砂土层10、砂石层12和导水层13之间逐层间隔为厚度30mm的无纺布，防止弗罗里硅藻土、砂石的流失，造成导水层13的堵塞；人工湿地系统底有i＝0.1-0.5的坡度，以保证污水自导水层顺利流出。
人工湿地系统表面砂土层种植物选择草本植物与木本植物联合培育。栽种木本植物富贵竹可利用其庞大根系，增强植物根系与微生物的联合效果，增加弗罗里硅藻土孔隙率以提高污水流行性，提升植物在土渗系统中吸收、吸附作用；栽种草本植物风车草，对污水中的有机物及氨氮等污染物质有较好的处理效果，对污水中的重金属有高效的吸收作用。人工湿地系统处理后的污水导入涡轮筛滤池17内的缩口进水管15，在人工湿地系统与缩口进水管15之间设有第一阀门14。
涡轮筛滤池17由多孔板26(两层多孔板夹杂一层钢纱网)分为上、下两个部分。多孔板26上方铺设一层复合填料26A，该复合填料26A可以选择直径0.5-1.0mm的天然沸石分子筛以及分子筛，复合填料体积比为5:1进行混合，用以深度去除重金属。复合填料26A的底部设置有纳米曝气头27，复合填料26A上方设置一涡轮16，涡轮筛滤池17的缩口进水管15设在涡轮16的一侧上部；涡轮16另一侧的上部设置有压力射流管，压力射流管上方有一曝气管34，曝气管34设有多个细孔曝气孔，曝气孔垂直向上；曝气管34上方设置有回流槽35，并安装有超声波发生仪33。多孔板26的下方为储水箱29，储水箱29的内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱29的底部安装有紫外灭菌灯25，在紫外灭菌灯25的空隙间设置纳米曝气头27，储水箱29内剩余空间填充有半导体负载填料28(如纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料)，本发明将填料固定在载体上，解决了常规光催化剂需要分散剂协同使用的弊端，减少了催化剂的流失现象，避免了反应结束后催化剂的分离步骤。
涡轮筛滤池17内多孔板26上方的纳米曝气头27和储水箱29内的纳米曝气头27分别各连接一纳米曝气机30A、30B，且多孔板26上方的纳米曝气头27进气为O2，储水箱29内的纳米曝气头27进气为O3。使用涡轮筛滤池17时，储水箱29内的纳米曝气头27不连续工作，产生的空气自多孔板26向上鼓起，分割成小气泡，间歇冲散复合填料26A上的致密污物层，污染物质层破碎成片状浮起，在曝气管34的浮力以及涡轮16转动时向右(图示方向)推力的协同作用下，溢流至回流槽35，使复合填料26A截留的污染物集中排除涡轮筛滤池17外。可以延长涡轮筛滤池17的使用寿命及反洗周期，对于进水浊度较低的情况，甚至可以无需反冲洗，不断运行净化污水。
涡轮筛滤池17内的纳米曝气头27采用O3曝气，由于纳米气泡具有庞大的数量、比表面积、缓慢的上升速度等特性，同时气泡在水中停留时间长，增加了气液接触面积、接触时间，利于臭氧溶于水中，克服了臭氧难溶于水的缺点；微气泡内部具有较大的压力且纳米气泡破裂时界面消失，周围环境剧烈改变产生的化学能促使产生更多的羟基自由基·OH，增强O3氧化分解有机物的能力；且纳米级的O3气泡与紫外灭菌灯(紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上)、半导体负载填料共存于涡轮筛滤池17，提高高级氧化效果，可有效提高·OH产生率。涡轮筛滤池17内的储水箱29的出水通过第三阀门23与沉砂池21相连。储水箱29通过第四阀门24连接一缩口反洗管18，该缩口反洗管18设在复合填料26A表面。沉砂池21的出水口通过反洗泵20与缩口反洗管18连接，在反洗泵20与缩口反洗管18之间设有第二阀门19。
本发明的处理装置在去除污水中高浓度有机物污染物质的过程是：
污水经过初步调节水质后(如与生活污水和出水混合)，在重力作用下自流至高温厌氧生物膜反应器中，高温厌氧生物膜反应器内温度通过温控装置控制在50-90℃，高温环境下对大分子有机成分进行消融处理，厌氧生物膜上微生物不断分解污水中的难降解有机物，对污水进行预处理。同时池内搅拌机缓慢转动，提高其处理效果。经过厌氧净化池处理的污水自流至好氧生物膜反应器中。
好氧生物膜反应器内的温度通过温控装置控制在30-35℃，在曝气条件下，生物膜上微生物不断分解经过高温厌氧处理后污水中的小分子污染物质，降低了人工湿地系统进水负荷强度，经过好氧生物膜反应器处理的污水自流至人工湿地系统中。
人工湿地系统，在填料-微生物-植物的作用下对污水进行处理，高孔隙率的填料提高了污水的处理速度，合理的填料、植物选择保证里污水的处理效果。污水在系统内不同深度经历了好氧-缺氧-厌氧的反应环境，将经过两级生物膜反应器处理的出水进行了再度污染物质的削减，人工湿地系统处理后的污水输入涡轮筛滤池的缩口进水管。其中弗罗里硅藻土用于大量吸附污染负荷并逐渐缓释，用于降低污染负荷和毒性，赤泥分子筛用于大量吸附污染负荷并逐渐缓释，用于降低污染负荷和毒性，同时利用偏碱性的赤泥分子筛作为填料，迅速吸附中和厌氧部分酸化产生的小分子酸，调节污水酸碱度，使装置内环境更适宜植物、微生物生存；同时营造偏碱性环境固定污水中的重金属，防止其浸出，利用小分子有机物供给植物养分，在植物生长过程中吸附、吸收重金属进行重金属生物稳定化。所有的填料表面形成生物膜，由上至下形成好氧、缺氧、厌氧状态，在植物根系与微生物的协同作用下去除污水中的污染物质。零价纳米铁，用于网捕重金属，防止重金属浓度过高产生生物毒性，抑制厌氧反硝化层中反硝化菌以及其他功能微生物的生长。
在液压泵及涡轮筛滤池的缩口进水管的协同作用下，污水高速的喷向涡轮筛滤池内的涡轮，带动涡轮转动，扰动复合填料表层，使涡轮筛滤池内污水呈现涡流状态，保证污水自复合填料缝隙快速通过填料层，流入下方储水池。涡轮筛滤池内复合填料的纳米曝气进气为O2，用于清洁填料，储水箱的纳米曝气进气为O3，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，且纳米级别O3气泡与紫外灭菌灯、半导体负载填料共存于储水箱，提高高级氧化效果，有效提高·OH产生率，紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上；
涡轮筛滤池储水箱的出水导入沉砂池内，使污水内残余悬浮物及填料沉淀，上清液直接用于中水回用，部分上清液用于涡轮筛滤池的反冲洗。
反冲洗过程中，反洗泵通过反冲洗管道向储水池充水，储水池在充水过程中，液面上的空气被强力挤压，通过多孔板上升至填料层，使填料呈现沸腾流动状态；储水池内空气排空后，水流继续通过多孔板孔洞向上高速流动，使填料保持沸腾状态；同时在反洗泵和缩口进水管的协同作用下，污水高速的喷向池内涡轮，带动涡轮转动，使池内污水及填料呈现涡流状态。整个装置的填料在水流旋涡的冲击力下相互摩擦，且填料上附着的有机污染物能够去除，有利于取得较为纯净的填料。
本发明的厌氧生物膜反应器填料快速挂膜的方法实现过程：
首先将接种的厌氧污泥与污水，用待处理污水按照浓度梯度驯化，浓度梯度按重量比为底泥:待处理污水＝3:1、2:1、1:1、1:2、1:3，不断加大混合液中待处理污水的比例，直至最后进水全为待处理污水，开启搅拌机搅拌混匀。混合液一周换一次，此操作持续大约40d，待污泥形状渐渐变好，颜色逐渐由黑色变成黑褐色，具有清新泥土味，沉降性能良好，表明污泥培养阶段结束。在污泥驯化完成后即可进行填料挂膜。将填料放进反应器，填料高度与水深比为0.7。接种的污泥采用污水处理厂沉淀池的剩余污泥。
好氧生物膜反应器填料快速挂膜的方法实现过程：
首先采集接种的高盐废水排水口底泥与污水，加入反应器中曝气，用微生物培养液按照浓度梯度驯化，浓度梯度按重量比为底泥:微生物培养液＝3:1、2:1、1:1、1:2、1:3，不断加大混合液中微生物培养液的比例，直至最后进水全为微生物培养液，每次改变比例后，反应器水力停留时间不少于一周。连续运行10-15d后，待污泥形状渐渐变好，具有清新泥土味，沉降性能良好，COD和氨氮去除率分别稳定至85％以上，反应器出水稳定，表明污泥培养阶段结束即可进行下一操作。
在污泥驯化完成后即可进行填料挂膜。将填料放进反应器，填料高度与水深比为0.7，闷曝24h，静置一段时间，然后排出部分悬浮态微生物及上清液，再加入微生物培养液，继续曝气、静置，反复几次，挂膜成功时，肉眼可以看到反应器内壁上附着一定量的丝状絮体，填料的表面都裹上了一层生物膜，并且颜色逐渐加深。曝气过程中采用微曝气，若是过度曝气搅拌，会使生物难以附着在填料表面。填料挂膜过程大约持续一星期。微生物培养液的配方为：葡萄糖0.42g/L，K2HPO43.83mg/L，KH2PO44.57mg/L，NH4Cl95.35mg/L，MgSO40.15g/L和微量元素。其水质指标为：pH：7.86；ρ(CODCr)：300mg/L；ρ(NH4+-N)：25mg/L；ρ(PO43--P)：5mg/L。
本发明采用三级反冲洗技术进行反冲洗：
一级反冲洗为曝气循环反冲洗，由于污染物质在填料表面的堆积，污水难以透过填料之间的空隙渗透下去，在筛滤过程中进行反冲洗，开启曝气管34并间歇开启多孔板下方纳米曝气机30，储水箱内纳米曝气头不连续工作，空气自多孔板向上鼓起，分割成小气泡，间歇冲散筛滤填料上的致密污物层，污染物质层破碎成片状浮起，在曝气管的浮力以及涡轮转动时向右推力的协同作用下产生波轮效果，大力清洗填料表层片状致密污染物，溢流至回流槽，使填料截留的污染物集中排除装置外，与进水混合重新处理，污水也可继续自分子筛空隙渗透下去；一级反冲洗可延长筛滤装置使用寿命及反洗周期，对于进水浊度较低的情况，甚至可以无需反冲洗，使装置不断运行净化污水。
二级反冲洗为空气脉冲反冲洗，由于污水浊度过高，导致污染物质在填料表面的大量堆积，仅仅靠一级反冲洗步骤仍不能达到继续筛滤的效果。此时关闭缩口进水管15的阀门以及涡轮筛滤池17和沉砂池21之间的阀门，开启反洗泵20的阀门，启动反洗泵20、曝气管34及两纳米曝气机30，将沉砂池21内出水导入储水箱中。在回水压力的作用下，储水箱中的全部空气受到快速挤压，沿分压仓上细孔上升，全部筛滤填料层在上升空气、旋转扰动的波轮作用及填料下纳米曝气头的冲击力作用下，填料间隙的污染物质破碎浮起，又在曝气管的浮力以及进水冲击挡流板向右推力的协同作用下，溢流至回流槽35与初始进水混合，待水面快速下降。过滤速率重新稳定后，关闭反洗泵20的阀门、反洗泵20及两纳米曝气机30，开启缩口进水管15的阀门以及涡轮筛滤池17和沉砂池21之间的阀门，继续进行筛滤处理。
三级反冲洗为曝气湍流反冲洗，此时一、二级反冲洗已经不足以解决污染物质对填料的覆盖、阻塞问题，污水大量积聚不得过滤。此时关闭缩口进水管15的阀门，开启涡轮筛滤池17和沉砂池21之间的阀门以及反洗泵20的阀门，启动反洗泵20、曝气管34、超声波发生仪33及两纳米曝气机30，将出水池内出水大量导入储水箱中。⑴储水箱内部空气沿多孔板细孔上升搅拌，填料底部纳米曝气头开始曝气，填料上方涡轮不断转动；⑵利用纳米曝气技术冲击、氧化、气浮及高温作用协同清洗，上方填料呈现湍流状态，进行无规则高速运动状态，填料在水流旋涡的冲击力和气泡的剪切力作用下相互摩擦，填料上附着的有机污染物能够去除，得到较为纯净的填料；⑶利用超声波发生仪在液体介质中产生超声波，在筛滤填料表面产生空化效应，空化汽泡在闭合过程中破裂时形成的冲击波，会在其周围产生上千个气压的冲击压力，作用在填料表面上破坏污物之间粘性，并使它们迅速分散在反洗液中，从而达到填料表面洁净的效果。⑷空气排净后，出水池的出水继续导入，富含羟自由基的出水冲洗湍流状态的的填料颗粒表面及微孔，剥离污染物质，填料得到再生。⑸而污染物质在水流冲击力及右侧曝气管气浮作用下不断向上浮至水面，自左端进水堰及右端回流槽流出与初始进水混合。经过三级反冲洗，内部污染物被清洗排空殆尽。
常规砂滤是在过滤过程中不扰动砂层，使水流从砂子细小缝隙之间流过。通常采用不扰动砂层，压实填料、增加水压、砂上附加网格等手段改进砂滤过程，让水流从砂子细小缝隙之间流过，而污染物质停留在砂层的表层上。本发明则是利用涡轮转动扰动填料表层，防止污染物质堆积对水流的顺利通过形成阻力，同时利用高级氧化、纳米曝气、气泡的冲击力和剪切力等手段改进装置，利用分子筛、锰砂等填料进行优化设计，最后使用三级反冲洗等改进处理过程。举例说明：采用本发明处理COD高达50000mg/L的有机废水50L，前两小时在厌氧生物膜反应器、好氧生物膜反应器内COD含量由50000mg/L迅速降低至3000mg/L，第三小时在人工湿地系统内废水的有机物含量减少了95％、致病微生物降低了80％，涡轮筛滤池仅仅使用10-15min，很亮有机物去除率达到100％。
Claims (10)
1.一种高浓度难降解有机废水的处理装置，其主要包括：
一厌氧生物膜反应器，其底部开设有排泥孔，厌氧生物膜反应器内部位于排泥孔上方设有搅拌器；厌氧生物膜反应器内填充有组合填料，该组合填料是由生物膜生长在填料的表面组成；厌氧生物膜反应器的出水口连接好氧生物膜反应器的进水口；
好氧生物膜反应器的底部开设有排泥孔，好氧生物膜反应器内部位于排泥孔上方设有纳米曝气盘，纳米曝气盘上方设有搅拌机，好氧生物反应器内的填料上生长有好氧生物膜；好氧生物膜反应器出水口连接至人工湿地系统的布水管；
厌氧生物膜反应器和好氧生物膜反应器均安装有温度控制仪，该温度控制仪连接并控制安置在内部的感温控头和加热带；
人工湿地系统自上而下依次为表面砂土层、砂石层和导水层，逐层间隔有厚度30mm的无纺布；布水管埋设在表面砂土层中，表面砂土层上联合培育有草本植物与木本植物，人工湿地系统底部设有坡度，以保证人工湿地系统处理后的污水导入涡轮筛滤池内的缩口进水管；
涡轮筛滤池由多孔板分为上、下两个部分，多孔板上方铺设一层复合填料，该复合填料为直径0.5-1.0mm的天然沸石分子筛和分子筛，填料体积比为5∶1，复合填料的底部设置有纳米曝气头；复合填料上方设置一涡轮，涡轮筛滤池的缩口进水管设在涡轮的一侧上部；涡轮另一侧的上部设置有压力射流管，压力射流管上方有一曝气管，曝气管设有多个细孔曝气孔；曝气管上方设置有回流槽，并安装有超声波发生仪；多孔板的下方为储水箱，储水箱的内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱的底部安装有紫外灭菌灯，在紫外灭菌灯的空隙间设置纳米曝气头，储水箱内剩余空间填充有半导体负载填料；涡轮筛滤池内多孔板上方的纳米曝气头和储水箱内的纳米曝气头分别各连接一纳米曝气机，且多孔板上方的纳米曝气头进气为O2，储水箱内的纳米曝气头进气为O3；
涡轮筛滤池内储水箱的出水通过第三阀门与沉砂池相连，储水箱通过第四阀门连接一缩口反洗管，该缩口反洗管设在复合填料表面；
沉砂池的出水口通过反洗泵与缩口反洗管连接，在反洗泵与缩口反洗管之间设有第二阀门。
2.根据权利要求1所述的处理装置，其中，厌氧生物膜反应器内的组合填料及好氧生物膜反应器内的填料为上下竖直布设。
3.根据权利要求1所述的处理装置，其中，人工湿地系统的表面砂土层为粒径0.2m的砂土混合物，砂子、赤泥分子筛与弗罗里硅藻土混合比例为1∶1∶3；砂石层为粒径3mm-8mm的碎石，并在碎石缝隙拌混砂子，提高填料比表面积；导水层为零价纳米铁、粒径为9mm-16mm的砾石和粒径为16mm-25mm的沸石的混合填料；人工湿地系统底部的坡度i＝0.1-0.5。
4.根据权利要求1所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的多孔板是由两层多孔的板中间夹一层不锈钢纱网组成。
5.根据权利要求1所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的复合填料是由粒径0.5-1.0mm的天然沸石分子筛以及锰砂混合而成，体积比为5∶1。
6.根据权利要求1所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的半导体负载填料为纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料上。
7.利用权利要求1所述处理装置去除污水中高浓度有机物污染物质的方法：
污水在重力作用下自流至厌氧生物膜反应器中，高温下对大分子有机成分进行消融处理，厌氧生物膜上微生物不断分解污水中的难降解有机物，对污水进行预处理，同时厌氧生物膜反应器内搅拌机的转动提高其处理效果，经过厌氧生物膜反应器处理的污水自流至好氧生物膜反应器中，在曝气条件下，生物膜上微生物不断分解经过高温厌氧处理后污水中的小分子污染物质，降低了人工湿地系统进水负荷强度，经过好氧生物膜反应器处理的污水自流至人工湿地系统中；
人工湿地系统在填料-微生物-植物的作用下对污水进行处理，由表面砂土层、砂石层和导水层提高污水的处理速度及污水的处理效果，使污水在人工湿地系统内经历了好氧-缺氧-厌氧的反应环境，将经过厌氧生物膜反应器和好氧生物膜反应器处理的出水进行再度污染物质的削减，人工湿地系统处理后的污水输入涡轮筛滤池的缩口进水管；
在液压泵及涡轮筛滤池的缩口进水口的协同作用下，污水喷向涡轮筛滤池内的涡轮，带动涡轮转动，扰动复合填料表层，使涡轮筛滤池内污水呈现涡流状态，保证污水自复合填料缝隙通过流入储水池；
涡轮筛滤池内复合填料的纳米曝气进气为O2，用于清洁填料，储水箱的纳米曝气进气为O3，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，且纳米级别O3气泡与紫外灭菌灯、半导体负载填料共存于储水箱，提高高级氧化效果，有效提高·OH产生率；
涡轮筛滤池储水箱的出水导入沉砂池内，使污水内残余悬浮物及填料沉淀，上清液直接用于中水回用，部分上清液用于涡轮筛滤池的反冲洗；
涡轮筛滤池的出水回流至人工湿地系统进水，调节水质并刺激植物生长过程分泌次生物质。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，污水经过生活污水和出水混合初步调节水质后进入厌氧生物膜反应器中。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，厌氧生物膜反应器内温度控制在50-90℃；好氧生物膜反应器内温度控制在30-35℃。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上。
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