CN105236696A - 用于高浓度有机废水处理的联合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于高浓度有机废水处理的联合装置。该联合装置包括调节罐、废水提升泵、流量计、ABGR反应器、酸化水解厌氧反应器、循环回流泵、MBR生物反应器、自吸泵、臭氧催化氧化塔、清水池、反洗泵和臭氧发生器。本发明具有占地少、基建费用低、设计紧凑的特点，与现有技术相比，总投资减少30％左右；在运行中，装置的空气氧转化利用率高，氧转移率高达50％以上，装置生化部分的空气紊流剪切作用强烈，形成的污泥颗粒细碎，微生物密度大，生化反应程度高而剩余污泥量少；在管理上，生化环境抗冲击负荷能力强、运行平稳、人工干预操作量少、自动化程度高，一次达标。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于高浓度有机废水处理的联合装置。
背景技术
高浓度有机废水具有污染物浓度高(COD高达数千至数万)、成分复杂、色度高、毒性大、来源广泛，性质各不相同，治理难度大等特点，对环境具有很严重的危害。目前的处理方式主要有：物理化学法、化学法和生化法，物理化学法和化学法都存在着去除效果受限或者运行成本高昂等缺陷；生化法可大幅降低投资和运行费用，但对于含有一定量有毒污染物的高浓度废水而言，无论是采用厌氧生化处理还是好氧生化处理，都必须将进水浓度严格控制在较低水平，否则将会严重影响生化效果；综合处理方式虽然具有一定的效果，但也存在着严重的隐患，由于高浓度废水污染负荷高，因此水质的波动往往会造成对污水处理系统的冲击，造成处理效果的不稳定，严重时甚至会造成污水处理系统的瘫痪。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技术领域亟待解决的一大难题。
发明内容
本发明为解决现有技术中高浓度有机废水处理效果不稳定、成本高的问题，将生物反应器和臭氧催化氧化反应器耦合，提供了一种用于高浓度有机废水处理的联合装置，通过点源治理的方式对有效解决高浓有机废水具有显著的作用。
本发明是这样实现的：用于高浓度有机污水处理的联合装置，包括调节罐、废水提升泵、流量计、ABGR反应器、酸化水解厌氧反应器、循环回流泵、MBR生物反应器、自吸泵、臭氧催化氧化塔、清水池、反洗泵和臭氧发生器；
调节罐与ABGR反应器连接，在调节罐和ABGR反应器之间设有废水提升泵和流量计，ABGR反应器的出水口与酸化水解厌氧反应器的入水口连接，酸化水解厌氧反应器经循环回流泵与MBR生物反应器连接，MBR生物反应器通过自吸泵与臭氧催化氧化塔连接，臭氧催化氧化塔与清水池连接，清水池通过反洗泵与MBR生物反应器连接，臭氧发生器与臭氧催化氧化塔连接。
进一步的，所述的ABGR反应器包括ABGR本体、ABGR入水口、锥底钢结构Ⅰ、ABGR排泥口、上升筒、曝气头、曝气支管、锥形组合件Ⅰ、溢流堰槽Ⅰ、ABGR出水口、尾气排放口、上升筒固定套筒和曝气头固定套筒；锥底钢结构Ⅰ与ABGR排泥口相连接，锥底钢结构Ⅰ的底板上环形分布并焊接上升筒固定套筒，在上升筒固定套筒内设有曝气头固定套筒；上升筒上端敞口，下端插入上升筒固定套管；曝气头底部插入曝气头固定套筒，曝气头顶端与曝气支管连接；ABGR入水口位于ABGR反应器的一侧，ABGR出水口设于溢流堰槽Ⅰ下部，溢流堰槽Ⅰ围绕ABGR本体顶部一圈焊接，该溢流堰槽Ⅰ环形槽宽150mm左右，可以设在ABGR本体内部或外部，尾气排放口位于ABGR反应器的顶部。
作为本发明一个优选的实施例，ABGR反应器的锥底钢结构Ⅰ的锥角为45～55°，锥底钢结构Ⅰ的锥形底板上环形分布焊接有4-6个上升筒固定套筒，上升筒固定套筒为内径200～400mm，长度100mm的无缝钢管。与该固定套筒内同心的底板上还焊接有4-6个曝气头固定套筒，曝气头固定套筒为内径80～100mm，长度200mm的无缝钢管。所述的ABGR反应器内的上升筒为4-6支，上升筒为外径为200～400mm，长度为6-6.5m的双壁波纹管或不锈钢管。在ABGR反应器内距离上升筒底部高100mm的位置，在筒壁上开有四个直径100-200mm的孔。所述的ABGR反应器内的曝气头为80-100mm的标准曝气头，材质可以是PE或钛钢的。曝气头底部插入曝气头固定套管，曝气头顶端与曝气支管连接，曝气支管材质可以是U-PVC或钛管。
进一步的，锥形组合件分为三部分，上部分为上宽下窄的锥形结构，底部锥角为30°，锥口上有固定封盖；中间部分为空腔的圆锥台结构，顶部锥角为18°，圆锥台的斜边与ABGR本体构成分离腔室，下部分为空腔的沙漏形结构，其与ABGR本体之间形成截面为三角形的腔室，锥形组合件三部分的腔室之间均连通。
进一步的，所述的酸化水解厌氧反应器包括反应器本体、锥形组合件Ⅱ、溢流堰槽Ⅱ、锥底钢结构Ⅱ、酸化水解厌氧反应器入水口、酸化水解厌氧反应器出水口、污水循环进口、污水循环出口和酸化水解厌氧反应器排泥口；锥底钢结构Ⅱ上设有酸化水解厌氧反应器排泥口，酸化水解厌氧反应器入水口设在反应器本体的一侧，污水循环出口与循环回流泵的入口相连接；所述的污水循环入口与循环回流泵的出口相连接；污水循环出口从反应器本体下部一侧垂直插入至反应器本体中心位置，污水循环入口从反应器本体中部一侧垂直插入至反应器本体中心位置，酸化水解厌氧反应器出水口位于溢流堰槽Ⅱ的底部。
进一步的，污水循环出口为焊有90°弯头垂直向下连接锥角为120°的倒喇叭形。
进一步的，污水循环入口为焊有90°弯头垂直向上连接直管段并在顶端做锥形封顶，在直管段侧面均匀开直径200mm的圆孔。作为优选，污水循环入口为DN200无缝钢管。
进一步的，所述的臭氧催化氧化塔包括：臭氧催化氧化塔本体、臭氧布气环、臭氧催化氧化塔进水口、臭氧催化氧化塔出水口、反洗布水环、反洗出口、反洗布气环、过水筛板和卸料口；在臭氧催化氧化塔本体的一侧设有反洗出口、臭氧布气环、进水口和反洗布气环；在臭氧催化氧化塔本体的另一侧设有臭氧催化氧化塔出水口、卸料口和反洗布水环；臭氧布气环、反洗布水环和反洗布气环的开孔均为向下倾斜45°错位对开，在过水筛板的表面从下至上依次填装陶瓷球和负载型臭氧催化剂，为达到更好的效果，所述的过水筛板上从下至上分别装填直径50mm、30mm、10mm的陶瓷球，然后装填负载型臭氧催化剂，填料装填高度根据处理能力另行计算。优选的，所述的臭氧催化氧化塔的过水筛板的筛板缝隙为30mm。臭氧催化氧化塔下端设有卸料口；反洗出口与调节罐入口相连。
本发明将ABGR反应器、酸化水解厌氧反应器、MBR生物反应器和臭氧催化氧化耦合，组成一体化一次达标的联合处理装置。其工作原理是：高浓度有机废水通过大回流稀释后，进行CGR生物氧化等生化工艺的处理，出水进行氧化或高级氧化处理，将废水中的难降解有机物(特别的生物抑制剂)氧化分解，降低废水的生物毒性，提高可生化性能，氧化出水一部分作为原水稀释水控制进入生化工艺装置污染物浓度，另一部分达标外排。
该工艺组合采用的核心在于将生化技术和氧化技术耦合起来协同处理废水，可生化污染物采用生物技术处理，难生化或抗生化污染物采用氧化方式处理，使系统充分发挥了生化工艺的优势，降低了投资和运行成本，并可根据原水水质情况灵活控制生化进水浓度和氧化程度，降低了装置运行的风险和成本。
与传统的废水处理装置相比，本发明的有益效果是：
本发明的处理装置采用大高径比设计，具有占地少、基建费用低、设计紧凑的特点，与现有技术相比，大幅降低生产成本；在运行中，装置的空气氧转化利用率高，氧转移率高达50％以上，装置生化部分的空气紊流剪切作用强烈，形成的污泥颗粒细碎，微生物密度大，生化反应程度高而剩余污泥量少；在管理上，生化环境抗冲击负荷能力强、运行平稳、人工干预操作量少、自动化程度高，高浓有机废水一次达标。
附图说明
图1为本发明联合装置结构示意图；
图2为本发明ABGR反应器结构示意图；
图3为本发明酸化水解厌氧反应器结垢示意图；
图4为本发明臭氧催化氧化塔结构示意图；
图5为上升筒示意图；
图6为溢流堰槽示意图；
图7为污水循环进口示意图；
图8为臭氧布气环示意图；
图9为反洗布气环示意图；
图10为反洗布水环示意图；
图11为过水筛板示意图。
其中，1、调节罐，2、废水提升泵，3、流量计，4、ABGR反应器，5、酸化水解厌氧反应器，6、循环回流泵，7、MBR生物反应器，8、自吸泵，9、臭氧催化氧化塔，10、清水池，11、反洗泵，12、臭氧发生器，41、ABGR入水口，42、锥底钢结构Ⅰ，43、ABGR排泥口，44、上升筒，45、曝气头，46、曝气支管，47、锥形组合件Ⅰ，47.1、上部分，47.2、中间部分，47.3、下部分，48、溢流堰槽Ⅰ，49、ABGR出水口，410、尾气排放口，411、上升筒固定套管，412、曝气头固定套管，51、锥形组合件Ⅱ，52、溢流堰槽Ⅱ，53、锥底钢结构Ⅱ，54、酸化水解厌氧反应器入水口，55、酸化水解厌氧反应器出水口，56、污水循环进口，57、污水循环出口，58、酸化水解厌氧反应器排泥口，91、臭氧布气环，92、臭氧催化氧化塔进水口，93、臭氧催化氧化塔出水口，94、反洗布水环，95、反洗出口，96、反洗布气环，97、过水筛板，98、卸料口，99、负载型臭氧催化剂，910、陶瓷球。
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
如图1～11所示，高浓有机废水一次达标处理联合装置，包括调节罐1、废水提升泵2、流量计3、ABGR反应器4、酸化水解厌氧反应器5、循环回流泵6、MBR生物反应器7、自吸泵8、臭氧催化氧化塔9、清水池10、反洗泵11、臭氧发生器12。
ABGR反应器4包括ABGR本体、ABGR入水口41、锥底钢结构Ⅰ42、ABGR排泥口43、上升筒44、曝气头45、曝气支管46、锥形组合件Ⅰ47、溢流堰槽Ⅰ48、ABGR出水口49、尾气排放口410、上升筒固定套管411和曝气头固定套筒412。锥底钢结构Ⅰ42的锥角为45～55°，锥底钢结构Ⅰ42与ABGR排泥口43相连接。锥底钢结构Ⅰ42底板上环形分布焊接有4-6个上升筒固定套筒411，上升筒固定套筒411内径为200～400mm，长度100mm的无缝钢管。与该固定套筒内同心处与底板焊接有4-6个曝气头固定套筒412，曝气头固定套筒412内径为80～100mm，长度200mm的无缝钢管。上升筒44为4-6支，上升筒44为外径为200～400mm，长度为6-6.5m的双壁波纹管或不锈钢管，上端敞口，下端插入上升筒固定套管411，通过螺栓固定。上升筒44底部高100mm的位置，在筒壁上开有四个直径100-200mm的孔。曝气头45为80-100mm的标准曝气头，材质可以是PE或钛钢的。曝气头45底部插入曝气头固定套管412，其顶端与曝气支管46连接，曝气支管材质可以是U-PVC或钛管。ABGR入水口41位于ABGR反应器4的一侧，ABGR出水口49设于溢流堰槽Ⅰ48下部，溢流堰槽Ⅰ48围绕ABGR本体顶部一圈焊接，溢流堰槽Ⅰ48可以设在内部或外部，环形槽宽150mm。尾气排放口410位于ABGR反应器4的顶部。锥形组合件47分为三部分，上部分47.1为上宽下窄的锥形结构，底部锥角为30°，锥口上有固定封盖；中间部分47.2为空腔的圆锥台结构，顶部锥角为18°，圆锥台的斜边与ABGR本体构成分离腔室，下部分47.3为空腔的沙漏形结构，其与ABGR本体之间形成截面为三角形的腔室，锥形组合件47三部分的腔室之间均连通。
所述的酸化水解厌氧反应器5包括反应器本体、锥形组合件Ⅱ51、溢流堰槽Ⅱ52、锥底钢结构Ⅱ53、酸化水解厌氧反应器入水口54、酸化水解厌氧反应器出水口55、污水循环进口56、污水循环出口57和酸化水解厌氧反应器排泥口58；锥底钢结构Ⅱ53上设有酸化水解厌氧反应器排泥口58，酸化水解厌氧反应器入水口54设在反应器本体的一侧，污水循环出口57与循环回流泵6的入口相连接；所述的污水循环入口56与循环回流泵6的出口相连接；污水循环出口57为DN250无缝钢管，从反应器本体下部一侧垂直插入至反应器本体中心位置，焊有90°弯头垂直向下连接锥角为120°的倒喇叭。污水循环入口56从反应器本体中部一侧垂直插入至反应器本体中心位置，焊有90°弯头垂直向上连接直管段并在顶端做锥形封顶，酸化水解厌氧反应器出水口55位于溢流堰槽Ⅱ的底部。在直管段侧面均匀开三个直径200mm的圆孔。
MBR生物反应器7包括：膜池、膜组件、曝气入口和出水口。
臭氧催化氧化塔9包括：臭氧催化氧化塔本体、臭氧布气环91、臭氧催化氧化塔进水口92、臭氧催化氧化塔出水口93、反洗布水环94、反洗出口95、反洗布气环96、过水筛板97和卸料口98。在臭氧催化氧化塔本体的一侧设有反洗出口95、臭氧布气环91、进水口92和反洗布气环96；在臭氧催化氧化塔本体的另一侧设有出水口93、卸料口98和反洗布水环94；臭氧布气环91、反洗布水环94和反洗布气环96的开孔均为向下倾斜45°错位对开，在过水筛板97的表面从下至上依次填装陶瓷球910和负载型臭氧催化剂99；反洗出口95与调节罐1入口相连。臭氧催化氧化塔9除臭氧布气环91材质为钛钢的外，其他构成部件材质均为316L不锈钢。臭氧催化氧化塔9的过水筛板97的筛板缝隙为30mm。布水环94和布气环96、91的开孔，均为斜45°向下错位对开，孔径以及开孔的个数根据设备处理能力另行计算。过水筛板97上从下至上分别装填直径50mm、30mm、10mm的陶瓷球垫层910，然后装填负载型臭氧催化剂99，填料装填高度，根据处理能力另行计算。
处理时，将高浓有机废水流入调节罐1，经废水提升泵2加压与稀释水1:(1～2)混合，进入ABGR反应器4，曝气风从曝气支管46进入，气体由ABGR反应器4塔顶的尾气排放口410排出，处理后的水自溢流堰槽Ⅰ48流出，汇集至ABGR出水口49流入酸化水解厌氧反应器入水口54。废水从下部污水循环出口57经循环回流泵6抽出，再从上部的污水循环进口56进入酸化水解厌氧反应器5，厌氧出水自溢流堰槽Ⅱ52流出，汇集至酸化水解厌氧反应器出水口55，自流入MBR生物反应器7膜池进行二次生化。曝气风接入MBR曝气管，废水经过MBR膜丝过滤被抽入臭氧催化氧化塔进水口92；臭氧自臭氧发生器12进入臭氧催化氧化塔9的臭氧布气环91；压缩风连接至臭氧催化氧化塔9反洗布气环96协助定期反洗。经臭氧催化氧化塔9出口的水分为两部分，一部分进入清水池10；另一部分回流至MBR生物反应器7。清水池10底部连接反洗泵11分别对臭氧催化氧化塔9、MBR生物反应器7进行反洗，反洗水从清水池10经过反洗泵11打入臭氧催化氧化塔9，反洗水流入前端调节罐1；废水氧化后的合格水自清水池10出水口自压流出排放。
试验例
惠州某石化公司的高浓有机废水主要包括：苯酚丙酮废水、环氧丙烷苯乙烯废水、丙烯酸及脂废水、丁辛醇废水。上述废水因浓度高(COD数万mg/l)、毒性大等特点，拟采用焚烧技术，但运行成本昂贵。年初采用本发明装置进行中试，出水COD在47左右，满足新的标准要求，且运行成本不足50元/吨废水。解决了苯酚丙酮和丙烯酸及酯等高浓有机废水的处理难题。总投资减少30％左右；在运行中，装置的空气氧转化利用率高，氧转移率高达50％以上，装置生化部分的空气紊流剪切作用强烈，形成的污泥颗粒细碎，微生物密度大，生化反应程度高而剩余污泥量少；在管理上，生化环境抗冲击负荷能力强、运行平稳、人工干预操作量少、自动化程度高，一次达标。
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 (7)
1.用于高浓度有机废水处理的联合装置，其特征在于，包括调节罐(1)、废水提升泵(2)、流量计(3)、ABGR反应器(4)、酸化水解厌氧反应器(5)、循环回流泵(6)、MBR生物反应器(7)、自吸泵(8)、臭氧催化氧化塔(9)、清水池(10)、反洗泵(11)和臭氧发生器(12)；
调节罐(1)与ABGR反应器(4)连接，在调节罐(1)和ABGR反应器(4)之间设有废水提升泵(2)和流量计(3)，ABGR反应器(4)的出水口与酸化水解厌氧反应器(5)的入水口连接，酸化水解厌氧反应器(5)经循环回流泵(6)与MBR生物反应器(7)连接，MBR生物反应器(7)通过自吸泵(8)与臭氧催化氧化塔(9)连接，臭氧催化氧化塔(9)与清水池(10)连接，清水池(10)通过反洗泵(11)与MBR生物反应器(7)连接，臭氧发生器(12)与臭氧催化氧化塔(9)连接。
2.根据权利要求1所述的用于高浓度有机废水处理的联合装置，其特征在于，所述的ABGR反应器(4)包括ABGR本体、ABGR入水口(41)、锥底钢结构Ⅰ(42)、ABGR排泥口(43)、上升筒(44)、曝气头(45)、曝气支管(46)、锥形组合件Ⅰ(47)、溢流堰槽Ⅰ(48)、ABGR出水口(49)、尾气排放口(410)、上升筒固定套管(411)和曝气头固定套筒(412)；锥底钢结构Ⅰ(42)与ABGR排泥口(43)相连接，锥底钢结构Ⅰ(42)的底板上环形分布并焊接上升筒固定套筒(411)，在上升筒固定套筒(411)内设有曝气头固定套筒(412)；上升筒(44)上端敞口，下端插入上升筒固定套管(411)；曝气头(45)底部插入曝气头固定套筒(412)，曝气头(45)顶端与曝气支管(46)连接；ABGR入水口(41)位于ABGR反应器(4)的一侧，ABGR出水口(49)设于溢流堰槽Ⅰ(48)下部，溢流堰槽Ⅰ(48)围绕ABGR本体顶部一圈焊接，尾气排放口(410)位于ABGR反应器(4)的顶部。
3.根据权利要求2所述的用于高浓度有机废水处理的联合装置，其特征在于，锥形组合件(47)分为三部分，上部分(47.1)为上宽下窄的锥形结构，底部锥角为30°，锥口上有固定封盖；中间部分(47.2)为空腔的圆锥台结构，顶部锥角为18°，圆锥台的斜边与ABGR本体构成分离腔室，下部分(47.3)为空腔的沙漏形结构，其与ABGR本体之间形成截面为三角形的腔室，锥形组合件(47)三部分的腔室之间均连通。
4.根据权利要求1所述的用于高浓度有机废水处理的联合装置，其特征在于，所述的酸化水解厌氧反应器(5)包括反应器本体、锥形组合件Ⅱ(51)、溢流堰槽Ⅱ(52)、锥底钢结构Ⅱ(53)、酸化水解厌氧反应器入水口(54)、酸化水解厌氧反应器出水口(55)、污水循环进口(56)、污水循环出口(57)和酸化水解厌氧反应器排泥口(58)；锥底钢结构Ⅱ(53)上设有酸化水解厌氧反应器排泥口(58)，酸化水解厌氧反应器入水口(54)设在反应器本体的一侧，污水循环出口(57)与循环回流泵(6)的入口相连接；所述的污水循环入口(56)与循环回流泵(6)的出口相连接；污水循环出口(57)从反应器本体下部一侧垂直插入至反应器本体中心位置，污水循环入口(56)从反应器本体中部一侧垂直插入至反应器本体中心位置，酸化水解厌氧反应器出水口(55)位于溢流堰槽Ⅱ的底部。
5.根据权利要求1所述的用于高浓度有机废水处理的联合装置，其特征在于，污水循环出口(57)为焊有90°弯头垂直向下连接锥角为120°的倒喇叭形。
6.根据权利要求1所述的用于高浓度有机废水处理的联合装置，其特征在于，污水循环入口(56)为焊有90°弯头垂直向上连接直管段并在顶端做锥形封顶，在直管段侧面均匀开直径200mm的圆孔。
7.根据权利要求1所述的用于高浓度有机废水处理的联合装置，其特征在于，所述的臭氧催化氧化塔(9)包括：臭氧催化氧化塔本体、臭氧布气环(91)、臭氧催化氧化塔进水口(92)、臭氧催化氧化塔出水口(93)、反洗布水环(94)、反洗出口(95)、反洗布气环(96)、过水筛板(97)和卸料口(98)；在臭氧催化氧化塔本体的一侧设有反洗出口(95)、臭氧布气环(91)、进水口(92)和反洗布气环(96)；在臭氧催化氧化塔本体的另一侧设有出水口(93)、卸料口(98)和反洗布水环(94)；臭氧布气环(91)、反洗布水环(94)和反洗布气环(96)的开孔均为向下倾斜45°错位对开，在过水筛板(97)的表面从下至上依次填装陶瓷球(910)和负载型臭氧催化剂(99)；反洗出口(95)与调节罐(1)入口相连。
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