CN105293832A - 聚甲醛生产污水处理装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明一方面涉及一种聚甲醛生产污水处理装置，包括：臭氧发生系统，臭氧发生系统包括臭氧排出口；以及第一超重力反应器，第一超重力反应器包括来水口、第一排气口、第一排液口以及与臭氧排出口连接的第一进气口。本发明另一方面涉及一种使用上述装置的聚甲醛生产污水处理方法。本发明的目的在于提供将强化气液传质的技术及设备与臭氧氧化相结合，以提高水对臭氧的吸收水平和效率的聚甲醛生产污水处理装置及使用该装置进行聚甲醛生产污水处理的方法。

Description

聚甲醛生产污水处理装置及其方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别是一种聚甲醛生产污水处理装置及其方法。

背景技术

我国水资源短缺、水污染严重，水环境面临异常严峻的形势，大力开展水污染治理，特别是强化工业污水治理迫在眉睫。聚甲醛是一种综合性能优异、应用广泛的工程塑料，市场需求量很大，国内生产企业及规模不断攀升，其生产污水的处理成为一项重要工作。

聚甲醛以甲醇为初始原料制备，大致分均聚、共聚两种生产工艺，生产过程中的甲醛回收排污、聚合排污、净化以及初期雨水等汇集成为厂区生产污水。聚甲醛生产污水具有COD(化学需氧量)高、水质复杂、处理难度大的特点：该种污水的COD通常在4000mg/L左右，甚至上万；污水中已知的主要污染物有甲醇、甲醛、甲酸钠、二氧五环、二聚及三聚甲醛等，还含有大量的聚合副产物；污水COD高、成分复杂、主要污染物可生化性差甚至有生物毒性，这样的水质特点决定了它的处理难度。随着国家整治工业污水力度的加大，现有聚甲醛生产企业面临严峻的污水达标排放压力。针对性地提出该种污水处理技术，特别是深度处理技术，十分必要。

现有的聚甲醛生产污水处理系统多基于生化过程，利用厌氧生化使得复杂有机物水解酸化、开环断链，利用好氧生化使有机物进一步降解，厌氧好氧多级搭配，以期达到去除COD的目的。然而，实际的生化处理常达不到令人满意的效果，特别是在多级生化的末段，效果已不理想，使得最终出水不能达标。本发明针对聚甲醛生产污水处理的这一现象，提供其COD深度去除技术，为其达标排放提供保障。

聚甲醛生产污水基于多级生化系统进行处理，多级生化末段的COD去除效果不理想，影响达标排放。产生这种现象的主要原因在于：经前端多级生化后，水中残余的COD以生物难降解的二聚甲醛、三聚甲醛、二氧五环等为主，BOD₅(五日生化需氧量)很低，可生化性差。因此，有效提高可生化性成为解决聚甲醛生产污水深度处理问题的关键。化学法、物化法是提高废水可生化性的有效手段，更适用于针对已经多级生化处理的污水。

臭氧氧化是发展较早的一种化学法水处理技术，基于臭氧(O₃)的强氧化性，用于杀菌消毒、降解或去除污染物、除臭和脱色，特别是在复杂难降解有机物的开环断链、提高可生化性方面效果突出。然而，尽管臭氧氧化水处理技术发展多年，但其在实际的工业水系统中较少得到应用或应用效果欠佳。主要问题及原因在于：

(1)目前，臭氧制取的主流技术是以空气或纯氧为原料，采用电晕放电方法，该过程能耗高、产率较低，决定了该技术的资源成本和质量。

(2)臭氧在水中溶解度较低，传统接触设备或方式(鼓泡曝气)的传质效果不理想，造成气液接触的吸收效率低，限制了参与反应的臭氧浓度，进而限制了污染物处理效果，较低的利用率和处理效率使得臭氧用量大幅增加，进而加剧了该技术的成本劣势。

(3)传统臭氧处理过程效率低、所需处理时间长，臭氧接触设施占地面积自然庞大，因而不宜应用于已建设得比较紧凑或场地较小的聚甲醛污水处理场。

超重力技术(Higee)是一种不断发展的过程强化技术，通过使用特定设备(旋转填充床，RotatingPackedBed，RPB，即超重力反应器)使物料处在高于地球重力的离心加速度场中，以强化气液传质或液液混合过程。RPB营造的超重力场中，流体高度分散、界面快速更新、微元激烈碰撞，决定传质效果、效率的分子扩散作用和相间传质作用都被显著强化，传质混合效率因而很高。与传统设备(如填料塔、筛板塔、搅拌釜、曝气池等)相比，RPB的传质效率、分子混合效率均高出1～3个数量级，已被广泛应用于纳米材料制备、污染气体处理、多相复杂反应过程强化等领域。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种将强化气液传质的技术及设备与臭氧氧化相结合，以提高水对臭氧的吸收水平和效率的聚甲醛生产污水处理装置及使用该装置进行聚甲醛生产污水处理的方法。

为了实现上述目的，本发明一方面涉及一种聚甲醛生产污水处理装置，包括：臭氧发生系统，臭氧发生系统包括臭氧排出口；以及第一超重力反应器，第一超重力反应器包括来水口、第一排气口、第一排液口以及与臭氧排出口连接的第一进气口。

根据本发明，第一超重力反应器的来水口连接有来水池，并且来水池与第一超重力反应器之间串联有第一泵和第一液体流量计。

根据本发明，臭氧排出口与第一进气口之间还串联有臭氧浓度计和气体流量计。

根据本发明，第一排液口下游依次串联有缓冲罐、生化池以及沉淀池，沉淀池包括沉淀物排出口和排水口，第一排气口连接至外部处理设备。

根据本发明，该装置还包括：第二超重力反应器，第二超重力反应器包括与第一排液口连接的进液口、与第一排气口连接的第二进气口、与外部处理设备连接的第二排气口以及第二排液口，其中，第二排液口下游依次串联有缓冲罐、生化池以及沉淀池，沉淀池包括沉淀物排出口和排水口。

根据本发明，在第一排液口与进液口之间还串联有第一超重力反应器产水罐，第一超重力反应器产水罐与进液口之间串联有第二泵和第二液体流量计。

本发明另一方面涉及一种使用上述装置的聚甲醛生产污水处理方法，包括：将聚甲醛污水和臭氧发生系统所产生的含臭氧的气体分别输送至第一超重力反应器；在第一超重力反应器中形成超重力环境，使得聚甲醛污水与含臭氧气体接触反应；以及将反应后产生的第一气体和第一液体分别排出。

根据本发明，将第一气体经外部处理设备处理后排放。

根据本发明，该方法还可以包括：将第一液体输送至缓冲罐对第一液体中的臭氧进行分解；将分解后的第一液体输送至生化池进行好氧生化；将生化后的第一液体输送至沉淀池进行沉淀；以及将沉淀后的第一液体和排泥分别排放。

根据本发明，该方法还可以包括：将反应后的第一气体和第一液体分别输入第二超重力反应器，在第二超重力反应器中形成超重力环境，使得第一气体和所示第一液体再次接触反应；以及将反应后产生的第二气体和第二液体分别排出。

根据本发明，该方法还可以包括，将第二气体经外部处理设备处理后排放。

根据本发明，该方法还可以包括，将第二液体输送至缓冲罐对第二液体中的臭氧进行分解；将分解后的第二液体输送至生化池进行好氧生化；将生化后的第二液体输送至沉淀池进行沉淀；以及将沉淀后的第二液体和排泥分别排放。

根据本发明，该方法还可以包括，第一超重力反应器中的气液流量比在2-12之间。

根据本发明，该方法还可以包括，第一超重力反应器中被输入的含臭氧的气体的臭氧浓度在10-180mg/L之间。

根据本发明，该方法还可以包括，在生化池内进行好氧生化的停留时间为20-70h。

根据本发明，该方法还可以包括，超重力环境的超重力水平在10-1000g的范围内，其中g为9.8m/s²。

本发明的技术效果在于：

1)本发明将强化气液传质的技术(即超重力技术)及设备与臭氧氧化结合起来，超重力反应器作为污水与臭氧的接触设备，在超重力反应器中形成超重力环境，反应器内水为离散相，气为连续相，聚甲醛污水与含臭氧气体在此间快速接触反应，以提高水对臭氧的吸收水平和效率，进而达到污染物降解效果好、效率高、臭氧用量少(节约成本)、设施占地少的目的，使得所提出的聚甲醛生产污水深度处理方法高效、实用，并解决传统臭氧氧化工艺存在的臭氧与水接触问题，并且将超重力臭氧氧化工艺作为提高聚甲醛生产污水可生化性方法，结合生化过程的使用，解决传统多级生化法处理聚甲醛生产污水所存在的问题，实现排水达标(产水COD在120mg/L以下，甚至90mg/L以下)，实现高效率的处理(臭氧与水接触反应时间控制在2秒以内，而传统臭氧曝气接触法达到同样效果需20分钟以上)，这样的高效率使得臭氧用量大幅缩减、显著节约了成本，也使得装置体积大幅缩减、显著减少了占地。

2)在本发明的可选择实施例中，在污染物含量较高时，还可以增加第二超重力反应器，将第一超重力反应器中反应后的第一液体和第一气体输送至第二超重力反应器，相当于两级处理，第二级处理无需新增臭氧、氧化剂投加，再次提高臭氧的使用效率，降低处理成本，并使得污染物的降解更加完全，提高了处理效率。

3)本发明采用超重力反应器作为污水与臭氧的接触设备，其较传统的接触设备而言，过程简单、操作连续、体积较小，适用于用于比较紧凑或场地较小的聚甲醛污水处理场。

4)本发明的装置中设置有气体及液体流量计，可以精确控制气液比、臭氧浓度等参数。超重力反应器内的超重力水平以及生化部分的处理时间也都可以精确控制。

附图说明

图1为本发明一个实施例的聚甲醛生产污水处理装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种聚甲醛生产污水处理装置，包括：臭氧发生系统2，臭氧发生系统2包括臭氧排出口；以及第一超重力反应器3，第一超重力反应器3包括来水口、第一排气口、第一排液口以及与臭氧排出口连接的第一进气口。第一超重力反应器3内转子转动，形成超重力环境，超重力水平G控制在10～1000g(g为地球重力加速度，9.8m/s²)，优选30～300g。反应器内水为离散相，气为连续相，聚甲醛污水与含臭氧气体在此间快速接触反应(液体停留时间在1秒以内)，污染物得到降解。与现有技术相比，本发明采用超重力反应器作为聚甲醛生产污水和含臭氧的气体的接触装置，该装置较传统的接触装置体积更小，有效减小整个处理装置的体积，更适用于场地紧凑的处理厂。上述臭氧发生系统2可以包括气源、臭氧发生器、冷却及控制等部分。

在本发明一个优选实施例中，第一超重力反应器3的来水口连接有来水池1，并且来水池1与第一超重力反应器3之间串联有第一泵和第一液体流量计。在该实施例中，经前端处理后的聚甲醛污水COD在800mg/L左右，到达本发明所述处理装置，先进入来水池1。来水池中的水经泵输送、流量计量后到达第一超重力反应器3。在该实施例中，可以有效精确的控制输入第一超重力反应器3中的液体流量，便于反应的精确控制。

在一个优选实施例中，臭氧排出口与第一进气口之间还串联有臭氧浓度计和气体流量计。可以精确控制输入第一超重力反应器3中的臭氧浓度和流量。在本发明另一个优选实施例中，第一超重力反应器3中的气液流量比在2-12之间，优选在2-6之间。

在一个优选实施例中，第一排液口下游依次串联有缓冲罐4、生化池5以及沉淀池6，沉淀池6包括沉淀物排出口和排水口，第一排气口连接至外部处理设备。经过第一超重力反应器3处理后的第一液体和第一气体分别经各自出口排出，第一液体去往缓冲罐4，第一气体经吸收液吸收后排放。聚甲醛污水中的污染物一部分得到彻底分解，一部分被氧化为小分子、可生化的物质，COD有所下降，BOD显著提高；第一液体内的剩余臭氧在缓冲罐4内快速分解，不至影响后续单元。第一液体从缓冲罐自流进入生化池5，进行好氧生化，而后进入沉淀池6沉淀，产水即可排放，排泥去往污泥处理系统。控制好氧池水力停留时间为20～70h。

由于在一些情况下，所需处理的聚甲醛污水中污染物含量较高，单独使用第一超重力反应器3难以达到理想效果，在一个优选实施例中，在第一超重力反应器3和缓冲罐4之间再增加一级处理，即第二超重力反应器8，第二超重力反应器8包括与第一排液口连接的进液口、与第一排气口连接的第二进气口、与外部处理设备连接的第二排气口以及第二排液口，其中，第二排液口下游依次串联缓冲罐4、生化池5以及沉淀池6，沉淀池6包括沉淀物排出口和排水口。将第一超重力反应器中反应后的第一液体和第一气体输送至第二超重力反应器，相当于两级处理，第二级处理无需新增臭氧、氧化剂投加，再次提高臭氧的使用效率，降低处理成本，并使得污染物的降解更加完全，提高了处理效率。

在一个优选实施例中，在第一排液口与进液口之间还串联有第一超重力反应器产水罐7，第一超重力反应器产水罐7与进液口之间串联有第二泵和第二液体流量计。第一超重力反应器3中反应后的第一液体先进入第一超重力反应器产水罐7，然后经过泵输送、流量计量后进入第二超重力反应器8，可以有效精确的控制输入第二超重力反应器8中的液体流量，便于反应的精确控制。

本发明另一方面还涉及一种使用上述任一实施例中装置的聚甲醛生产污水处理方法，包括：将聚甲醛污水和臭氧发生系统2所产生的含臭氧的气体分别输送至第一超重力反应器3；在第一超重力反应器3中形成超重力环境，使得聚甲醛污水与含臭氧气体接触反应；以及将反应后产生的第一气体和第一液体分别排出。

在一个优选实施例中该方法还包括，将第一气体经外部处理设备处理后排放。

在一个优选实施例中该方法还包括，将第一液体输送至缓冲罐4对第一液体中的臭氧进行分解；将分解后的第一液体输送至生化池5进行好氧生化；将生化后的第一液体输送至沉淀池6进行沉淀；以及将沉淀后的第一液体和排泥分别排放。

在一个优选实施例中该方法还包括，将反应后的第一气体和第一液体分别输入第二超重力反应器8，在第二超重力反应器8中形成超重力环境，使得第一气体和所示第一液体再次接触反应；以及将反应后产生的第二气体和第二液体分别排出。

在一个优选实施例中该方法还包括，将第二气体经外部处理设备处理后排放。

在一个优选实施例中该方法还包括，将第二液体输送至缓冲罐4对第二液体中的臭氧进行分解；将分解后的第二液体输送至生化池5进行好氧生化；将生化后的第二液体输送至沉淀池6进行沉淀；以及将沉淀后的第二液体和排泥分别排放。

在一个优选实施例中该方法还包括，第一超重力反应器3中的气液流量比在2-12之间，优选为2-6之间。

在一个优选实施例中该方法还包括，第一超重力反应器3中被输入的含臭氧的气体的臭氧浓度在10-180mg/L之间。

在一个优选实施例中该方法还包括，在生化池5内进行好氧生化的停留时间为20-70h。

在一个优选实施例中该方法还包括，超重力环境的超重力水平在10-1000g的范围内，其中g为9.8m/s²，其中超重力水平优选为30-300g。

以下为本发明的一些具体实施例的各种参数表格：

由以上表格可以清楚且直接地看出，本发明所提出的聚甲醛生产污水处理装置及其方法与现有技术相比，在各方面均具有大幅度的改善和提升：13与15行相比可见本发明装置及方法的应用显著改善了生化产水水质，13与16行相比可见同等处理效果的情况下本发明装置及方法的效率更高。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种聚甲醛生产污水处理装置，其特征在于，包括：

臭氧发生系统(2)，所述臭氧发生系统(2)包括臭氧排出口；以及

第一超重力反应器(3)，所述第一超重力反应器(3)包括来水口、第一排气口、第一排液口以及与所述臭氧排出口连接的第一进气口。

2.根据权利要求1所述的聚甲醛生产污水处理装置，其特征在于，所述第一超重力反应器(3)的所述来水口连接有来水池(1)，并且所述来水池(1)与所述第一超重力反应器(3)之间串联有第一泵和第一液体流量计。

3.根据权利要求1或2所述的聚甲醛生产污水处理装置，其特征在于，所述臭氧排出口与所述第一进气口之间还串联有臭氧浓度计和气体流量计。

4.根据权利要求2所述的聚甲醛生产污水处理装置，其特征在于，所述第一排液口下游依次串联有缓冲罐(4)、生化池(5)以及沉淀池(6)，所述沉淀池(6)包括沉淀物排出口和排水口，所述第一排气口连接至外部处理设备。

5.根据权利要求2所述的聚甲醛生产污水处理装置，其特征在于，还包括：

第二超重力反应器(8)，所述第二超重力反应器(8)包括与所述第一排液口连接的进液口、与所述第一排气口连接的第二进气口、与外部处理设备连接的第二排气口以及第二排液口，

其中，所述第二排液口下游依次串联有缓冲罐(4)、生化池(5)以及沉淀池(6)，所述沉淀池(6)包括沉淀物排出口和排水口。

6.根据权利要求5所述的聚甲醛生产污水处理装置，其特征在于，在所述第一排液口与所述进液口之间还串联有第一超重力反应器产水罐(7)，所述第一超重力反应器产水罐(7)与所述进液口之间串联有第二泵和第二液体流量计。

7.一种使用上述权利要求中任一项所述装置的聚甲醛生产污水处理方法，包括：

将聚甲醛污水和所述臭氧发生系统(2)所产生的含臭氧的气体分别输送至所述第一超重力反应器(3)；

在所述第一超重力反应器(3)中形成超重力环境，使得聚甲醛污水与含臭氧气体接触反应；以及

将反应后产生的第一气体和第一液体分别排出。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述第一气体经外部处理设备处理后排放。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述第一液体输送至所述缓冲罐(4)对第一液体中的臭氧进行分解；

将分解后的第一液体输送至所述生化池(5)进行好氧生化；

将生化后的第一液体输送至所述沉淀池(6)进行沉淀；以及

将沉淀后的第一液体和排泥分别排放。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

将反应后的所述第一气体和所述第一液体分别输入第二超重力反应器(8)，

在所述第二超重力反应器(8)中形成超重力环境，使得所述第一气体和所述第一液体再次接触反应；以及

将反应后产生的第二气体和第二液体分别排出。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将所述第二气体经外部处理设备处理后排放。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述第二液体输送至所述缓冲罐(4)对第二液体中的臭氧进行分解；

将分解后的第二液体输送至所述生化池(5)进行好氧生化；

将生化后的第二液体输送至所述沉淀池(6)进行沉淀；以及

将沉淀后的第二液体和排泥分别排放。

13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一超重力反应器(3)中的气液流量比在2-12之间。

14.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一超重力反应器(3)中被输入的含臭氧的气体的臭氧浓度在10-180mg/L之间。

15.根据权利要求9或12所述的方法，其特征在于，在所述生化池(5)内进行好氧生化的停留时间为20-70h。

16.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述超重力环境的超重力水平在10-1000g的范围内，其中g为9.8m/s²。