CN104276734B - 电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合反应器，包括依次连接的电化学氧化池、调节池、脱氮曝气生物滤池，电化学氧化池内设有经过导线与外部直流电源相接的阳极极板和阴极极板，脱氮曝气生物滤池内装有火山岩滤料。利用极板产生的强氧化剂进行难降解有机物的降解，提高废水的可生化性，降低废水的生物毒性；耦合脱氮曝气生物滤池后，利用生物滤池的同步脱碳氮功能，高效地去除电化学氧化出水中的可生物降解有机物及硝酸盐氮。上述耦合工艺尤其适用于煤化工行业水质复杂、难降解有机物浓度高、生物毒性大、可生化性差的有机废水。

Description

电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合反应器
技术领域
本发明涉及一种煤化工行业焦化废水处理技术，尤其涉及一种电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合反应器。
背景技术
煤化工行业是大的水资源污染行业之一，其中焦化废水是煤高温干馏、煤气净化、副产品回收与精制过程中产生的工业有机废水，具有污染物浓度高、组分极其复杂、含有苯酚、吡啶、喹啉、吲哚等难降解多环芳香族化合物(PAHs)，可生化性差，是难降解工业有机废水的典型代表。
现有技术中，大部分的焦化企业废水的处理效果不理想，常存在二级生化处理出水不达标的问题，主要表现为出水中COD、氨氮等指标超标。
发明内容
本发明的目的是提供一种电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合反应器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合反应器，包括依次连接的电化学氧化池、调节池、脱氮曝气生物滤池，所述电化学氧化池内设有经过导线与外部直流电源相接的阳极极板和阴极极板，所述脱氮曝气生物滤池内装有火山岩滤料。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合反应器，由于利用极板产生的强氧化剂进行难降解有机物的降解，提高废水的可生化性，降低废水的生物毒性；耦合脱氮曝气生物滤池后，利用生物滤池的同步脱碳氮功能，高效地去除电化学氧化出水中的可生物降解有机物及硝酸盐氮。上述耦合工艺尤其适用于煤化工行业水质复杂、难降解有机物浓度高、生物毒性大、可生化性差的有机废水。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合反应器的结构示意图。
图中：
1、电化学氧化池，2、阳极极板，3、阴极极板，4、直流电源，5、穿孔曝气管，6、调节池，7、进水泵，8、脱氮曝气生物滤池，9、曝气头，10、气体流量计，11、火山岩滤料，12、出水管，13、滤池进水阀，14、滤池出水阀，15、反冲洗进水阀，16、反冲洗出水阀，17、空压机。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合反应器，其较佳的具体实施方式是：
包括依次连接的电化学氧化池、调节池、脱氮曝气生物滤池，所述电化学氧化池内设有经过导线与外部直流电源相接的阳极极板和阴极极板，所述脱氮曝气生物滤池内装有火山岩滤料。
所述阳极极板为掺硼金刚石膜电极，所述阴极极板为312不锈钢钢板。
所述阳极极板与阴极极板间距为1cm，所施加电流密度为75mA/cm2，所述直流电源电压在安全电源36V以下。
所述电化学氧化池内水力停留时间为45min，距离池底10cm处设有穿孔曝气管。
所述火山岩滤料粒径为0.4cm至0.6cm。
所述脱氮曝气生物滤池的曝气量控制在气水比1:1。
电化学氧化技术处理难降解有机废水主要有两方面的作用，其一是污染物在电极上发生直接电化学反应，这部分作用占的比例较小；其二是利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原反应，进而将有机污染物氧化化为低碳链有机物、二氧化碳和水。更重要的是：电化学氧化技术能够有效提高难降解有机废水的可生化性，如今限制其大规模应用的瓶颈是其能耗较高，运行费用高，如将其与生物技术协同使用必将具有广泛应用前景。
曝气生物滤池，作为常用的深度处理技术之一，它是将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一单元反应器中，以滤池中填装的粒状填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)为载体，在滤池内部进行曝气，使滤料表面生长着大量生物膜，当污水流经时，利用滤料上所附生物膜中高浓度的活性微生物强氧化分解作用以及滤料粒径较小的特点，充分发挥微生物的生物代谢、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留作用，实现污染物的高效去除，该技术在城市污水处理及回用中得到了广泛的应用。曝气生物滤池有多种运行方式，可单级使用(同时脱碳氮)，可二级串联使用(一级脱氮，一级脱氮)，也可多级串联使用。
本发明针对煤化工行业焦化废水二级生化处理出水COD、氨氮不达标，且COD主要为难降解有机物的问题，提出了一种经济、高效的耦合反应器，即电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合联用技术，具有十分重要的现实意义。是一种高效的焦化废水深度处理技术，即电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合联用技术。
本发明由于利用极板产生的强氧化剂进行难降解有机物的降解，提高废水的可生化性，降低废水的生物毒性；耦合脱氮曝气生物滤池后，利用生物滤池的同步脱碳氮功能，高效地去除焦化废水二级生化出水中的难降解有机物及氨氮，尤其适用于煤化工行业水质复杂、难降解有机物浓度高、生物毒性大、可生化性差的有机废水。
具体实施例：
如图1所示，由电化学氧化池、调节池、脱氮曝气生物滤池等组成。
电化学氧化池、调节池和脱氮曝气生物滤池是分开的，通过管道系统及泵连接起来。
电化学氧化池所采用的阳极材料为掺硼金刚石膜电极，阴极材料为312不锈钢；阴阳极板间距为1cm，极板施加电流密度为75mA/cm2；距离池底10cm处设有穿孔曝气管。
脱氮曝气生物滤池所采用的滤料为火山岩，其粒径为0.5cm。
具体实施例的运行方式为：
(1)焦化废水二级处理出水由进水管进入电化学氧化池1内，池内设有掺硼金刚石膜阳极2和不锈钢阴极3，两者通过导线与直流电源4相接，当电源4供电后，废水中的难降解有机物在电解产生的强氧化剂作用下进行氧化反应，同时池底的穿孔曝气管5不断搅拌，促进氧化剂与污染物质的充分接触。废水在电化学氧化池内的停留时间为45min，出水进入调节池6，由提升泵7打入脱氮曝气生物滤池8，其底部设有曝气管9，通过气体流量计10控制气水比在1:1，当废水与火山岩滤料11充分接触，发生反硝化脱氮作用后，由出水管12流出。
(2)随着脱氮曝气生物滤池中生物膜的逐渐增多，进行气水联合反冲洗恢复滤池性能，此时，曝气生物滤池进水阀门13、出水阀门14关闭，反洗进水阀门15及反洗排水阀门16打开，空压机17流量增加，气水联合反冲5min后反冲洗停止，曝气生物滤池正常运行。
(3)利用上述电化学与脱氮曝气生物滤池耦合反应器处理实际焦化废水二级处理出水的实例：
某焦化厂实际焦化废水经A2/O生物处理工艺处理后主要出水水质指标为：
COD＝220mg/L，BOD5＝11mg/L，氨氮6mg/L，硝酸盐氮24mg/L。其中COD多为喹啉、吲哚、吡啶等难降解多环芳香族化合物(PAHs)，废水可生化性COD5/BOD仅为0.05，可生化性差。采用本发明所述电化学氧化池对上述焦化废水二级处理出水进行处理，电解45min后，COD降为124mg/L，BOD5增加到31mg/L，BOD5/COD由0.05升高到0.25；氨氮降至5mg/L以下，硝酸盐氮增加到27mg/L，此时BOD5/NO3-N的比值为1.15，为生物反硝化作用奠定了物质基础。电化学氧化出水再进入本发明所述脱氮曝气生物滤池，在控制较小气水比(1:1)的前提下，实现BOD5的去除及硝酸盐氮的反硝化作用。最终出水上述指标为：COD＜100mg/L，BOD5＜5mg/L，氨氮＜0.5mg/L，硝酸盐氮＜15mg/L。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合反应器，其特征在于，包括依次连接的电化学氧化池、调节池、脱氮曝气生物滤池，所述电化学氧化池内设有经过导线与外部直流电源相接的阳极极板和阴极极板，所述脱氮曝气生物滤池内装有火山岩滤料，所述电化学氧化池内距离池底10cm处设有穿孔曝气管；
所述阳极极板为掺硼金刚石膜电极，所述阴极极板为312不锈钢钢板；
所述阳极极板与阴极极板间距为1cm，所施加电流密度为75mA/cm2，所述直流电源电压在安全电源36V以下；
所述电化学氧化池内水力停留时间为45min；
所述火山岩滤料粒径为0.4cm至0.6cm；
所述脱氮曝气生物滤池的曝气量控制在气水比1:1。
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