CN104817205A - 连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置，包括通过管道依次相连的管道混合单元(1)、微絮凝反应单元(2)、连续砂滤单元(3)、射流器臭氧混合单元(4)和臭氧催化氧化单元(5)；所述微絮凝反应单元(2)里填充有混凝剂，所述连续砂滤单元(3)中填充有砂滤填料，所述臭氧催化氧化单元(5)中填充有催化剂。本发明还公开了一种废水处理方法。本发明连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置具有结构紧凑，构成合理，成本低廉，废水处理效果好的优点。

Description

连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种工业废水处理装置及其使用方法，特别涉及一种连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置及其使用方法。

背景技术

由于环保污染物总量控制和水体生态功能恢复的需求，我国目前污水处理厂出水排放标准有逐渐提高的趋势，如辽宁、江苏、天津和北京等地的地方标准均严于国家标准。目前我国各工业产业有聚集的趋势，规模不等的工业园区数千个，工业园区通常采用集中式污水处理厂统一处理的模式，但由于工业废水水质水量变化大，各排放单位预处理程度不一，使得工业园区污水处理厂最终出水水质波动大，跟季节和生产波动的相关性强，出水难以稳定达标，需增加后续深度处理工艺。由于工业园区污水处理厂多数都是采用生化法为核心处理工艺，二级出水通常生化性较差，水中多数为难降解有机物，甚至含有毒性较强的有机物，因此从经济性和处理效果上看，采用以物化为主或者物化生化组合的工艺较为科学合理。

臭氧是一种氧化能力极强的氧化剂，由于生产成本的原因，最初主要用在饮用水消毒处理上，随着生产成本的下降，越来越多的污水处理也开始采用臭氧氧化技术。在水中，臭氧可以通过直接和间接两种方式与物质反应。直接氧化方式下，臭氧的氧化作用能使不饱和的分子键破裂，使臭氧分子结合在有机分子双键上，生成臭氧化物。在碱性条件或有其他物质催化的情况下，臭氧在水体中分解后产生氧化性更强的羟基自由基等中间产物，然后通过夺氢反应、电子转移或自由基加成等方式能将水中的有机物彻底矿化为二氧化碳和水。

保证臭氧催化氧化单元处理效率的关键是进水水质相对稳定，降低该单元运行成本的关键是降低臭氧投量，延长催化剂的使用时间。由于生化二级出水中通常含有一定浓度的悬浮物，主要是未能沉淀分离的曝气池中的细碎微生物絮体，若不加处理直接进入臭氧催化氧化单元，一是由于微生物絮体是有机质，会大大增加臭氧的投量；二是微生物絮体易被臭氧催化氧化单元填充的催化剂填料截留，催化剂表面覆盖一层污泥，造成催化效率的下降，甚至催化剂失活。因此生化二级出水在进入臭氧催化氧化单元前需要进行适当的预处理。

微絮凝连续式砂滤是近年来国外研制成功的一种新型一体化水处理设备，在滤池中完成混合、混凝、过滤和反冲洗，连续过滤、连续反冲洗，省去附属的反冲洗泵和反冲洗水箱，是一种高效节能的水处理设备，可实现对污水中悬浮物的截流，并实现部分COD的去除，且对污水中磷的去除效率也较高，十分适合作为臭氧催化氧化单元的前端预处理单元，为其提供水质相对稳定的进水。

采用连续砂滤-臭氧催化氧化组合方法处理工业二级出水，微絮凝连续砂滤单元可有效截留污水中的悬浮物，去除部分COD，为臭氧催化氧化单元提供水质较为稳定的进水，降低臭氧的投量，降低运行成本，延长催化剂的使用寿命。两个单元可互为补充，有效提高化工园区污水处理厂二级出水水质。

发明内容

本发明要解决的技术是针对含低浓度难降解有机物的工业二级出水很难通过单一的处理技术进一步提高出水水质，很难满足日益严格的排水标准的现状的问题，提供一种连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置及其使用方法，本发明装置结构紧凑，构成合理，能够经济高效的完成工业废水深度处理。

一种连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置，其中，所述连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置包括通过管道依次相连的管道混合单元、微絮凝反应单元、连续砂滤单元、射流器臭氧混合单元和臭氧催化氧化单元；所述微絮凝反应单元里填充有混凝剂，所述连续砂滤单元中填充有砂滤填料，所述臭氧催化氧化单元中填充有催化剂。

本发明所述连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置，其中，所述混凝剂为PAC；所述砂滤填料为石英砂；所述催化剂为负载Al₂O₃的固体催化剂填料，其填充比为30％～50％。

本发明所述连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置，其中，所述石英砂直径为0.5～1.0mm。

一种废水处理方法，包括如下步骤：废水进入所述管道混合单元充分混合后再进入到所述微絮凝反应单元进行微絮凝反应，然后将空气和微所述絮凝后的废水注入所述连续砂滤单元进行连续砂滤，所述连续砂滤之后的废水经所述射流器臭氧混合单元与臭氧充分混合后注入所述臭氧催化氧化单元进行臭氧催化氧化。

本发明废水处理方法，其中，所述微絮凝反应采用机械搅拌，G值为50～100s^-1，絮凝水力停留时间为2～7min。

本发明废水处理方法，其中，所述连续砂滤的滤速维持为6～10m/h，气水比为8:1～10:1。

本发明废水处理方法，其中，所述臭氧催化氧化的水力停留时间为20～60min，根据出水水质要求调节臭氧投量。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

生化二级出水中含有一定量的微生物絮体悬浮物，若直接投加臭氧进行氧化，微生物絮体会消耗臭氧，使得臭氧投量增加，成本增加且处理效率下降。通过向废水中投加一定浓度的混凝剂PAC，使得带负电的微生物絮体颗粒被电中和，同时使得废水中的胶体物质脱稳，再通过网捕卷扫作用，形成粒径在100μm左右的小絮体。新形成的絮体具有较强的吸附能力，能够夹带去除部分COD，同时对TP具有显著的去除作用。絮体较小时即通过连续砂滤装置进行快速过滤，在装置中可同时完成絮凝、过滤和反冲洗过程，使得滤床中直接进行凝聚和分离。微絮凝过滤工艺不需要沉淀池，同时也省去了污泥回收装置，因此节省占地面积和基建投资。另外微絮凝过滤中不需要生成大的絮体，因此可以相对减少絮凝剂的投加量，节省了药剂。在微絮凝连续砂滤单元对二级出水中的COD、SS和TP进行部分去除后，随后采用臭氧催化氧化对废水中的溶解性难降解有机物进行进一步去除。后端的臭氧催化氧化单元氧化效率更高，其运行参数可根据出水水质要求灵活调节，从而可以进一步节约运行的成本，且该单元没有剩余污泥产生。

本发明废水处理方法根据工业废水二级出水中含部分悬浮物，溶解性难降解有机物甚至部分磷超标的水质特点，结合两个单元各自的特点，有序的将微絮凝-砂滤-臭氧催化氧化技术结合在一起：微絮凝砂滤单元可有效去除工业二级出水中20％左右的COD，75％以上的悬浮物，出水浊度通常低于2NTU，对水中总磷的去除率也一般超过80％，可为后续臭氧催化氧化单元提供水质较为稳定的进水，且整个微絮凝砂滤单元的反应时间较短，一般不超过1小时，利于减少反应构筑物的体积和占地面积；后端的臭氧催化氧化高级氧化技术能根据出水水质的要求进一步高效去除废水中难降解的有机物，对出水水质具有保障作用。本发明特色明显，针对性强，各单元组合合理，具有广泛的推广和应用价值，可用于石化二级出水等工业废水深度处理领域。本发明采用管道混合混凝剂与处理废水，混合效果较好，占地面积小；混合后的废水采用机械搅拌反应，易于控制生成絮体的大小，对连续砂滤池的稳定运行和处理效果保障具有重要的作用；微絮凝砂滤单元的存在可减少后续臭氧投加量，提高反应效率，降低运行成本，延长催化剂的使用寿命。经过研究和实际应用证明，采用本发明工艺所述的投药量、反应时间、气水比、滤速和催化剂类型及填充比，处理后水质较好，且污泥产生量少，总体运行费用低，采用别的参数无法达到本发明的效果。

微絮凝连续砂滤单元总停留时间短，构筑物占地面积小，所采用药剂为普通的PAC，投量不大，运行成本较低。

微絮凝连续砂滤单元可去除二级出水中75％左右的悬浮物，为后续的臭氧催化氧化单元提供水质较为稳定的进水，减少臭氧的投加量，减少水中悬浮物附着对催化剂填料的不利影响。

微絮凝连续砂滤单元可去除二级出水中20％左右的COD，利于降低后续臭氧催化氧化单元的臭氧投量，有效降低运行成本。

微絮凝砂滤单元可有效去除二级出水中80％左右的总磷，弥补了后续臭氧催化氧化单元不能有效去除总磷的缺点。

臭氧催化氧化单元基本不产生污泥，总体组合工艺的污泥产生量较少。

臭氧催化氧化单元可根据出水水质要求灵活调整臭氧投加量，使得整体工艺更加安全，技术性能得以保障。

组合工艺整体上科学合理，出水水质有保障，且能最大程度的降低运行的费用，减少二次污染物的产生。

下面结合附图对本发明的连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置及其使用方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置及其使用方法中微絮凝连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置的结构示意图；

具体实施方式

实施例1

一种连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置，包括通过管道依次相连的管道混合单元1、微絮凝反应单元2、连续砂滤单元3、射流器臭氧混合单元4和臭氧催化氧化单元5；所述微絮凝反应单元2里填充有混凝剂，所述连续砂滤单元3中填充有砂滤填料，所述臭氧催化氧化单元5中填充有催化剂。

以上方案已经可以完成废水的深度处理，下面在此基础上给出优选方案：

所述混凝剂为PAC；所述砂滤填料为石英砂；所述催化剂为负载Al₂O₃的固体催化剂填料，其填充比为30％～50％；所述石英砂直径为0.5～1.0mm。

实施例2

一种废水处理方法，包括如下步骤：废水进入所述管道混合单元1充分混合后再进入到所述微絮凝反应单元2进行微絮凝反应，然后将空气和微所述絮凝后的废水注入所述连续砂滤单元3进行连续砂滤，所述连续砂滤之后的废水经所述射流器臭氧混合单元4与臭氧充分混合后注入所述臭氧催化氧化单元5进行臭氧催化氧化。

以上方案已经可以完成废水的深度处理，下面在此基础上给出优选方案：

所述微絮凝反应采用机械搅拌，G值为50～100s^-1，絮凝水力停留时间为2～7min；所述连续砂滤的滤速维持为6～10m/h，气水比为8:1～10:1；所述臭氧催化氧化的水力停留时间为20～60min，根据出水水质要求调节臭氧投量。

实施例3

一种连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理方法，所述方法采用连续砂滤-臭氧催化氧化组合装置进行，所述装置如图1所示，包括依次相连的管道混合单元1、微絮凝反应单元2、连续砂滤单元3、射流器臭氧混合单元4和臭氧催化氧化单元5。所处理废水为工业废水生化二级出水，所述方法包括如下步骤：工业废水首先与PAC混合后进入管道混合单元，PAC投加量根据水质变化调整，在20～50mg/L之间，混合好的废水进入反应池，反应池内设机械搅拌，G值在50s^-1左右，停留时间2～7min，反应池出水进入连续砂滤池，滤速维持在6～10m/h，气水比在8:1～10:1之间，过滤出水进入臭氧催化氧化单元，所述臭氧催化氧化单元中填充负载Al₂O₃的固体催化剂填料，停留时间20～60min，填料的填充比为30％～50％，臭氧投量根据出水水质要求灵活调节。

实施例2

某大型石化工业园区综合污水处理厂二级出水，采用如图1所示装置进行污水处理，出水COD在90～135mg/L之间，平均为106.5mg/L，BOD₅/COD低于0.1，TP平均浓度为1.67mg/L，为进一步提高出水水质，采用连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理方法进行了处理，PAC投量为30mg/L，管道混合时间为180s，絮凝反应时间为2min，连续砂滤池滤速为7m/h，气水比为8:1，连续砂滤单元COD去除率约20％，TP去除率约70％，出水TP稳定低于0.5mg/L。SS去除也较明显，出水浊度低于2NTU。臭氧催化氧化单元臭氧投量根据水质调整在30～50mg/L之间，催化剂为负载Al₂O₃催化剂，填充率为50％，水力停留时间45min，最终出水COD稳定低于50mg/L。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置，其特征在于，所述连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置包括通过管道依次相连的管道混合单元(1)、微絮凝反应单元(2)、连续砂滤单元(3)、射流器臭氧混合单元(4)和臭氧催化氧化单元(5)；所述微絮凝反应单元(2)里填充有混凝剂，所述连续砂滤单元(3)中填充有砂滤填料，所述臭氧催化氧化单元(5)中填充有催化剂。

2.根据权利要求1所述连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置，其特征在于，所述混凝剂为PAC；所述砂滤填料为石英砂；所述催化剂为负载Al₂O₃的固体催化剂填料，其填充比为30％～50％。

3.根据权利要求2所述连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置，其特征在于，所述石英砂直径为0.5～1.0mm。

4.一种采用权利要求1～3中任意一种所述连续砂滤-臭氧催化氧化组合废水处理装置的废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：废水进入所述管道混合单元(1)充分混合后再进入到所述微絮凝反应单元(2)进行微絮凝反应，然后将空气和微所述絮凝后的废水注入所述连续砂滤单元(3)进行连续砂滤，所述连续砂滤之后的废水经所述射流器臭氧混合单元(4)与臭氧充分混合后注入所述臭氧催化氧化单元(5)进行臭氧催化氧化。

5.根据权利要求所述4废水处理方法，其特征在于，所述微絮凝反应采用机械搅拌，G值为50～100s^-1，絮凝水力停留时间为2～7min。

6.根据权利要求5所述废水处理方法，其特征在于，所述连续砂滤的滤速维持为6～10m/h，气水比为8:1～10:1。

7.根据权利要求6所述废水处理方法，其特征在于，所述臭氧催化氧化的水力停留时间为20～60min，根据出水水质要求调节臭氧投量。