CN105174615A - 工业废水的处理装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业废水的处理装置及处理方法。该处理装置包括臭氧发生器、废水进水罐、废水泵、管道混合器、臭氧催化氧化反应器、产水罐和生物反应器，臭氧发生器与管道混合器连接；废水进水罐的输出端通过废水泵与管道混合器连接，管道混合器的输出端与臭氧催化氧化反应器的入口连接，臭氧催化氧化反应器的出口与产水罐的输入端连接，产水罐的输出端通过废水泵与生物反应器连接，生物反应器的出水口与产水罐的入口连接。本发明的废水处理装置能实现高效生物脱氮性能，臭氧催化氧化和生化一体化处理，降低运行成本，有效实现废水催化氧化反应与废水膜分离同步进行，产出水水质好；提高装置运行的可靠性和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种工业废水的处理装置及处理方法。
背景技术
工业废水是工业生产的伴生产物，工业废水的产生量较大，并含有大量各类有机污染物和可溶性盐类杂质，直接排放会对水体和周围环境造成严重危害，必须进行处理才能排放或回用。生化工艺是处理各类工业废水最常用的方法，可有效降解废水各类有机污染物，且处理成本低廉。随着工业技术发展和环保要求的日益提高，对各类工业废水处理标准及回用的要求越来越高，目前许多工业废水虽经生化处理后仍无法满足要求，同时，还有各种难生化处理的工业废水仍然面临处理成本高的难题。
发明内容
本发明为解决现有技术中工业废水联合处理工艺臭氧利用效率低，生化效果不理想，处理成本高的不足的问题，将臭氧催化氧化反应器和生物反应器耦合，提供了一种臭氧催化氧化和生化一体化的工业废水的处理装置及处理方法，有效解决工业废水难生化处理的问题，尤其在工业废水深度处理和回用方面具有更独特的作用。
本发明是这样实现的：工业废水的处理装置，包括臭氧发生器、废水进水罐、废水泵、管道混合器、臭氧催化氧化反应器、产水罐和生物反应器，臭氧发生器与管道混合器连接；废水进水罐的输出端通过废水泵与管道混合器连接，管道混合器的输出端与臭氧催化氧化反应器的入口连接，臭氧催化氧化反应器的出口与产水罐的输入端连接，产水罐的输出端通过废水泵与生物反应器连接，生物反应器的出水口与产水罐的入口连接。
进一步的，所述的臭氧催化氧化反应器包括反应器本体、膜管、中心筒、废水入口、出水口和放空口；反应器本体上端设有放空口，反应器本体的一侧设有出水口；反应器本体内设有中心筒，所述的中心筒底部设有废水入口，中心筒的两端由管板固定；所述的膜管两端由管板固定并密封，膜管围绕中心筒呈圆周形排列，各膜管之间互通，中心筒与膜管连通。
进一步的，所述的臭氧催化氧化反应器的膜管为陶瓷膜管或钛合金棒或钛合金管，该膜管为孔径5～10微米、直径20～40毫米、长度1～1.5米的圆管。
进一步的，所述的中心筒为直径为100～300毫米的陶瓷管或不锈钢管。
进一步的，所述的生物反应器包括反应器本体、沸腾球反应床、废水入口、空气进口、手孔、出水口和放空口，所述的反应器本体内部设有沸腾球反应床，沸腾球反应床上有至少一个沸腾球，所述的沸腾球为直径30-70毫米的聚丙烯球，该沸腾球上有孔径2-5毫米网眼，沸腾球内部分为中心层和外层，中心层填充铁炭填料和聚丙烯空心球，外层填充火山岩和粘土陶粒，组成比重为0.8-1.5的沸腾球；反应器本体的下端设有废水入口和空气进口，反应器本体的上端设有放空口，反应器本体的一侧设有手孔，另一侧设有出水口。
进一步的，所述的生物反应器内部还设有火山岩滤层。
进一步的，该处理装置还包括真空泵、空气净化装置、空压机和产水泵。
进一步的，所述的真空泵与产水罐的排气口连接，所述的空气净化装置和空压机与生物反应器串联连接；所述的产水泵与产水罐的输出端连接。
本发明另一个目的是请求保护采用上述工业废水处理装置进行废水处理的方法，包括以下步骤：
将工业废水流入废水进水罐，经废水泵加压与臭氧发生器产生的含臭氧的气体经管道混合器混合，进入臭氧催化氧化反应器，气体由臭氧催化氧化反应器排出，处理后的水被抽入产水罐；然后被废水泵加压进入生物反应器，同时向生物反应器内鼓入空气曝气，处理后的合格废水被泵入产水罐；经脱盐处理后回用或排放。
本发明将臭氧催化氧化反应器和生物反应器耦合，组成新一代臭氧催化氧化和生化一体化处理装置。通过控制选择粉末催化的类型和投加浓度，以及臭氧的加入量和水力停留时间，控制臭氧催化氧化的深度和效率，从而实现提高难生化废水的B/CB比，可有效提高同步消化和反硝化效能；有效深度处理炼油、化工和造纸等多种难降解的工业废水化学需氧量；尤其适合处理丙烯腈类废水，满足新的环保和回用要求。臭氧催化氧化反应器中催化剂为Fe2O3、CoO、CuO、MnO、NiO、PtO、ZnO、VO和CeO中的几种复合活性组分，粉末的粒度为50-100微米(150-300目)，投加浓度为反应器中水的0.1％-5％。
与传统的废水处理装置相比，本发明的有益效果是：
采用本发明的处理装置，臭氧的利用效率可提高30％以上；生物脱氮效率提高20％以上；化学需氧量降解效率可提高20-30％；实现高效生物脱氮性能；本发明的废水处理装置实现臭氧催化氧化和生化一体化处理，降低运行成本，有效实现废水催化氧化反应与废水膜分离同步进行，产出水水质好；提高装置运行的可靠性和稳定性。
附图说明
图1为本发明装置示意图；
图2为本发明臭氧催化氧化反应器结构示意图；
图3为本发明臭氧催化氧化反应器剖视图；
图4为本发明生物反应器结构示意图；
图5为本发明沸腾球结构示意图。
其中，1、臭氧发生器，2、废水进水罐，3、废水泵，4、臭氧催化氧化反应器，41、中心筒，42、膜管，43、废水入口，44、出水口，45、放空口，5、产水罐，6、生物反应器，61、外层，62、沸腾球反应床，63、废水入口，64、空气进口，65、手孔，66、出水口，67、放空口，68、火山岩滤层，69、沸腾球，610、中心层，7、空气净化装置，8、空压机，9、管道混合器，10、真空泵，11、产水泵。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
如图1～5所示，一种工业废水的处理装置，包括臭氧发生器1、废水进水罐2、废水泵3、管道混合器9、臭氧催化氧化反应器4、产水罐5和生物反应器6，臭氧发生器1与管道混合器9连接；废水进水罐2的输出端通过废水泵3与管道混合器9连接，管道混合器9的输出端与臭氧催化氧化反应器4的入口连接，臭氧催化氧化反应器4的出口与产水罐5的输入端连接，产水罐5的输出端通过废水泵3与生物反应器6连接，生物反应器6的出水口与产水罐5的入口连接。
臭氧催化氧化反应器4包括反应器本体、膜管42、中心筒41、废水入口43、出水口44和放空口45；反应器本体上端设有放空口45，反应器本体的一侧设有出水口44；反应器本体内设有中心筒41，所述的中心筒41的下部设有废水入口43，中心筒41的两端由管板固定；所述的膜管42两端由管板固定并密封，膜管42围绕中心筒41呈圆周形排列，各膜管42内部互通，中心筒41与膜管42连通。所述的膜管42为陶瓷膜管，该膜管42为孔径5～10微米、直径20～40毫米、长度1～1.5米的圆管。中心筒41为直径为100～300毫米的陶瓷管或不锈钢管。
生物反应器6包括反应器本体、沸腾球反应床62、废水入口63、空气进口64、手孔65、出水口66和放空口67，所述的反应器本体内部设有沸腾球反应床62，沸腾球反应床62上有至少一个沸腾球69，所述的沸腾球69为直径30-70毫米的聚丙烯球，该沸腾球69上有孔径2-5毫米网眼，沸腾球69内部分为中心层610和外层61，中心层610填充铁炭填料和聚丙烯空心球，外层61填充火山岩和粘土陶粒组成比重为0.8-1.5的沸腾球69；反应器本体的下端设有废水入口63和空气进口64，反应器本体的上端设有放空口67，反应器本体的一侧设有手孔65，另一侧设有出水口66。
使用时，将工业废水流入废水进水罐2，经废水泵3加压与臭氧发生器1产生的含臭氧的气体经管道混合器9混合，一起进入含有粉末催化剂的臭氧催化氧化反应器4，气体由臭氧催化氧化反应器4塔顶的放空口45排出，处理后的水经陶瓷膜分离被抽入产水罐5；然后被废水泵3加压进入生物反应器6，同时向生物反应器6内鼓入空气曝气，处理后的合格废水被泵入产水罐5；经脱盐处理后回用或排放。
实施例2
如图1～5所示，一种工业废水的处理装置，包括臭氧发生器1、废水进水罐2、废水泵3、管道混合器9、臭氧催化氧化反应器4、产水罐5、生物反应器6、真空泵10、空气净化装置7、空压机8和产水泵11，臭氧发生器1与管道混合器9连接；废水进水罐2的输出端通过废水泵3与管道混合器9连接，管道混合器9的输出端与臭氧催化氧化反应器4的入口连接，臭氧催化氧化反应器4的出口与产水罐5的输入端连接，真空泵10与产水罐5的排气口连接，产水罐5的输出端通过废水泵3与生物反应器6连接，所述的空气净化装置7和空压机8与生物反应器6的空气进口64串联连接；所述的产水泵11与产水罐5的输出端连接，生物反应器6的出水口与产水罐5的入口连接。
生物反应器6包括反应器本体、沸腾球反应床62、火山岩滤层68、废水入口63、空气进口64、手孔65、出水口66和放空口67，所述的反应器本体内部设有沸腾球反应床62，沸腾球反应床62上有至少一个沸腾球69，所述的沸腾球69为直径30-70毫米的聚丙烯球，该沸腾球69上有孔径2-5毫米网眼，沸腾球69内部分为中心层610和外层61，中心层610填充铁炭填料和聚丙烯空心球，外层61填充火山岩和粘土陶粒组成比重为0.8-1.5的沸腾球69；沸腾球反应床62下方设有火山岩滤层68，火山岩滤层68上填充火山岩；反应器本体的下端设有废水入口63和空气进口64，反应器本体的上端设有放空口67，反应器本体的一侧设有手孔65，另一侧设有出水口66。
使用时，将工业废水流入废水进水罐2，经废水泵3加压与臭氧发生器1产生的含臭氧的气体经管道混合器9混合，一起进入含有粉末催化剂的臭氧催化氧化反应器4，气体由臭氧催化氧化反应器4塔顶的放空口45排出，处理后的水经陶瓷膜分离被抽入产水罐5；气体进入真空泵10，然后被废水泵3加压进入生物反应器6，空气净化装置7和空压机8将空气鼓入生物反应器6空气曝气，废水经生物反应器6内含有的沸腾球反应床62和火山岩滤层68处理后，合格废水被泵入产水罐5；经脱盐处理后回用或排放。
臭氧催化氧化反应器内催化剂主要成分为Fe2O3、CoO、CuO、MnO、NiO、PtO、ZnO、VO和CeO中的几种复合活性组分，粉末的粒度为50-100微米(150-300目)，投加浓度为0.1％-5％。
试验例
大连某石化公司丙烯腈综合排放的工业废水，经传统的好氧/厌氧工艺和简歇曝气工艺处理，出水化学需氧量(COD)为150-350mg/L，氨氮为100-200mg/L，难以满足新的排放标准要求。采用本发明装置及一体化处理工艺，以Fe2O3、CoO、CuO、MnO和CeO粉末复合活性组分为催化剂。处理后出水COD小于60mg/L，铵氮小于5mg/L；臭氧的利用效率可提高30％以上；生物脱氮效率提高20％以上；化学需氧量降解效率可提高20-30％满足新的标准要求，并为此类废水回用创造必要条件，解决了丙烯腈废水处理的难题。
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种工业废水的处理装置，其特征在于，包括臭氧发生器(1)、废水进水罐(2)、废水泵(3)、管道混合器(9)、臭氧催化氧化反应器(4)、产水罐(5)和生物反应器(6)，臭氧发生器(1)与管道混合器(9)连接；废水进水罐(2)的输出端通过废水泵(3)与管道混合器(9)连接，管道混合器(9)的输出端与臭氧催化氧化反应器(4)的入口连接，臭氧催化氧化反应器(4)的出口与产水罐(5)的输入端连接，产水罐(5)的输出端通过废水泵(3)与生物反应器(6)连接，生物反应器(6)的出水口与产水罐(5)的入口连接。
2.根据权利要求1所述的工业废水的处理装置，其特征在于，所述的臭氧催化氧化反应器(4)包括反应器本体、膜管(42)、中心筒(41)、废水入口(43)、出水口(44)和放空口(45)；反应器本体上端设有放空口(45)，反应器本体的一侧设有出水口(44)；反应器本体内设有中心筒(41)，所述的中心筒(41)底部设有废水入口(43)，中心筒(41)的两端由管板固定；所述的膜管(42)两端由管板固定并密封，膜管(42)围绕中心筒(41)呈圆周形排列，各膜管(42)之间互通，中心筒(41)与膜管(42)连通。
3.根据权利要求1或2所述的工业废水的处理装置，其特征在于，所述的臭氧催化氧化反应器(4)的膜管(42)为陶瓷膜管或钛合金棒或钛合金管，该膜管(42)为孔径5～10微米、直径20～40毫米、长度1～1.5米的圆管。
4.根据权利要求1或2所述的工业废水的处理装置，其特征在于，所述的中心筒(41)为直径为100～300毫米的陶瓷管或不锈钢管。
5.根据权利要求1所述的工业废水的处理装置，其特征在于，所述的生物反应器(6)包括反应器本体、沸腾球反应床(62)、废水入口(63)、空气进口(64)、手孔(65)、出水口(66)和放空口(67)，所述的反应器本体内部设有沸腾球反应床(62)，沸腾球反应床(62)上有至少一个沸腾球(69)，所述的沸腾球(69)为直径30-70毫米的聚丙烯球，该沸腾球(69)上有孔径2-5毫米网眼，沸腾球(69)内部分为中心层(610)和外层(61)，中心层(610)填充铁炭填料和聚丙烯空心球，外层(61)填充火山岩和粘土陶粒，组成比重为0.8-1.5的沸腾球(69)；反应器本体的下端设有废水入口(63)和空气进口(64)，反应器本体的上端设有放空口(67)，反应器本体的一侧设有手孔(65)，另一侧设有出水口(66)。
6.根据权利要求1或5所述的工业废水的处理装置，其特征在于，所述的生物反应器(6)内部还设有火山岩滤层(68)。
7.根据权利要求1所述的工业废水的处理装置，其特征在于，该处理装置还包括真空泵(10)、空气净化装置(7)、空压机(8)和产水泵(11)。
8.根据权利要求7所述的工业废水的处理装置，其特征在于，所述的真空泵(10)与产水罐(11)的排气口连接，所述的空气净化装置(7)和空压机(8)与生物反应器(6)串联连接；所述的产水泵(11)与产水罐(5)的输出端连接。
9.一种工业废水处理方法，其特征在于，采用权利要求1所述的工业废水处理装置进行废水处理，包括以下步骤：
将工业废水流入废水进水罐(2)，经废水泵(3)加压与臭氧发生器(1)产生的含臭氧的气体经管道混合器(9)混合，进入臭氧催化氧化反应器(4)，气体由臭氧催化氧化反应器(4)排出；处理后的水被抽入产水罐(5)，然后被废水泵(3)加压进入生物反应器(6)，同时向生物反应器(6)内鼓入空气曝气，处理后的合格废水被泵入产水罐(5)；经脱盐处理后回用或排放。
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