CN105481187A - 一种降解低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的装置及其降解方法 - Google Patents

一种降解低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的装置及其降解方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种降解低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的装置及其降解方法，由溶气配水室（19）、磁力强化生物滤池、电—生物降解反应池、回流装置组成。溶气配水室（19）、磁力强化生物滤池、电—生物降解反应池由下而上串联组成，磁性生物滤料层（5）外部被电磁场发生装置的螺旋线圈（11）缠绕，螺旋线圈（11）上下端分别与电—生物降解反应池的阴极板（13）、阴极线（2）与直流电源（1）相连，在阴极线上设调节滑动电阻（10）调节磁场强度和电流密度。通过磁性生物滤料层（5）外部的螺旋线圈（11）产生的热量传递到装置内部的低温水中，以此提高温度，增强处理效果。本发明结构简单，安排紧凑，通过对低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的物理、化学及生物处理，达到去除目的并且节约了能源。

Description

一种降解低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的装置及其降解方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别是涉及一种降解低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的装置及其降解方法。
背景技术
随着经济的发展，我国已成为世界上最大的药品和个人护理用品(PPCPs)的生产和使用国，城市污水中含有的PPCPs污染物不断增多，部分PPCPs对人类及其它生物具有生殖、神经等毒理学效应或具有致癌可能性。由于大多数PPCPs分子结构复杂，属于难生物降解有机物，所以以去除有机物及营养物质为目的的传统污水处理工艺不能完全将其去除，造成受纳水体及剩余污泥接收地的污染，进而影响城市水厂水源水和地下水水质；另一方面，常规混凝、沉淀、过滤给水处理工艺对PPCPs的去除效果达不到令人满意的程度。因此，寻求一种新的技术装置降解城市污水中典型PPCPs有机物对水环境具有重要的现实意义。
我国北方气候寒冷，冬春季节水温常降至0—2℃，由于低温低浊水粘度大，含有的颗粒数量少，颗粒发生碰撞机会少，发生混凝的机率降低；而且由于水化膜内的水粘度和重度增大，影响了颗粒之间粘附度，水温对混凝剂的水解反应有明显的影响，温度低使水解反应速率减缓，影响混凝效果，且低温低浊水不利于水中微生物的生长，更加影响水环境中PPCPs有机物的去除，因此处理低温环境下的PPCPs有机物成为目前的难题。
电生物耦合技术是在同一个装置内将电化学反应与微生物反应耦合起来，彼此发挥各自的长处，达到互补和增强处理效果的目的，从而实现提高污水的去除效率，降低设备投资等。在此技术下，PPCPs有机物会通过电催化氧化反应分解成为小分子有机物，然后利用生物降解进一步变成CO2和H2O，使得去除效果大大增加，因此用此技术处理PPCPs有机物具有更好的处理效果。
磁生物耦合技术是在同一个装置内通过磁强化技术，磁絮凝能有效去除水中的浊度，提高生物滤池的去除污染物能力，同时培养磁性微生物，达到互补和增强处理效果的目的，从而实现提高污水的去除效率，降低设备投资，占地面积小，易于就地安装。但是仅仅通过线圈缠绕产生的电磁场会因为其缠绕线圈电阻小，故而导致线圈容易发热，能量散失，不能做到能源化，资源化。
本发明在同一个装置内利用电化学反应、磁强化技术和生物降解三种技术来降解低温环境下的PPCPs，该系统不但将生物降解处理成本低、电化学反应分解PPCPs效果好、磁强化技术处理悬浮物效率高的优点综合在一起，而且可将磁强化反应中产生磁场的螺旋线圈产生的热传递到低温水中，提高含PPCPs污水的温度，提供适宜微生物生长的环境，提高了低温环境下PPCPs的处理效果，同时解决了磁强化反应中线圈发热导致能量散失的缺点，将热量做到合理的利用。
发明内容
本发明的目的在于解决低温环境下PPCPs废水的处理，提供了一种降解低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的装置及其降解方法。
为解决上述问题，本装置由溶气配水室、磁力强化生物滤池、电—生物降解反应池、回流装置组成。电—生物降解反应池包括阳极板、阴极板和填充粒子电极层，主电极阳极板和主电极阴极板分别为钛网和石墨板，填充粒子电极层填充在阳极板和阴极板之间；磁力强化生物滤池位于电—生物降解反应池的下部，包括磁性生物滤料层和电磁场产生装置，磁性生物滤料层位于装置内部，磁性生物滤料层外部被电磁场发生装置的螺旋线圈缠绕，电磁场发生装置主要包括直流电源、阳极线、阴极线、螺旋线圈和滑动电阻，直流电源通过阳极线与电—生物降解反应池的阳极板连接，阴极线通过滑动电阻和螺旋线圈下端相连，然后电—生物降解反应池的阴极板和螺旋线圈上端连接，构成一个串联回路，磁性生物滤料层底部与承托层连接，承托层通过曝气板与溶气配水室相连通，溶气配水室有曝气盘、曝气管、反冲洗进水管、进水管、回流管，空气压缩机和曝气管连接，反冲洗泵和反冲洗进水管连接，回流管和回流泵连接。
所述的装置包括高位水箱（17），高位水箱中的低温PPCPs有机物废水经进水管（18）通过蠕动泵（12）向装置内进水，同时溶气配水室（19）设有曝气盘（6），曝气盘（6）通过曝气管（20）与空气压缩机（7）相连接，反冲洗泵（9）和反冲洗进水管（8）连接，回流管（21）和回流泵（22）连接。在溶气配水室（19）中，气水混合，溶气配水室（19）通过曝气盘（6）与承托层（16）相连，磁性生物滤料层（5）位于承托层（16）上部，磁性生物滤料层（5）外部被电磁场发生装置的螺旋线圈（11）缠绕，螺旋线圈（11）上下端分别与电—生物降解反应池的阴极板（13）、阴极线（2）与直流电源（1）相连，在阴极线上设调节滑动电阻（10），磁性生物滤料层（5）内部装填钢渣基磁性滤料，填充粒子电极层（4）位于磁性生物滤料层（5）上部，内部装填陶粒，由阴极板（13）与磁性生物滤料层（5）分隔开。
所述的降解装置为圆柱型，磁性生物滤料层装填3-5mm钢渣基磁性滤料，高度1200mm；填充粒子电极层内填滤料是陶粒、颗粒活性炭、沸石、火山岩的一种，高度500mm。
所述的溶气配水室安装有曝气盘、曝气管、反冲洗进水管、进水管、回流管，空气压缩机和曝气管连接，反冲洗泵和反冲洗进水管连接，回流管和回流泵连接。
将电—生物降解反应池的阴极板、阳极板与螺旋线圈和滑动电阻串联，再与直流电源连接。
磁力强化生物滤池外部缠绕的螺旋线圈通电产生磁场时散发的热量传递到内部流动的低温水中，提高低温水的温度，提供适宜微生物生长的环境，提高了低温环境下PPCPs有机物的处理效果，同时减少热量的浪费，提高利用率。
本发明结构紧凑，模块化结构便于后期改扩建，适用于低温环境下PPCPs有机物的处理。在电场、磁场和微生物的作用下，既能有效解决螺旋线圈易发热散失能量的问题，有能有效提高低温水的温度，做到了资源化，能源化；还能大幅度提高装置对PPCPs有机物的处理效果。
附图说明
图1为本发明一种处理低温条件下PPCPs有机物的装置示意图，结合本图做进一步的说明。
图1中：1直流电源；2阴极线；3阳极线；4填充粒子电极层；5磁性生物滤料层；6曝气盘；7空气压缩机；8反冲洗进水管；9反冲洗泵；10滑动电阻；11螺旋线圈；12蠕动泵；13阴极板；14阳极板；15出水管；16承托层；17高位水箱；18进水管；19溶气配水室；20曝气管；21回流管；22回流泵。
具体实施方式
实施例一：
附图为本发明的一种具体实施例，该实施例包括高位水箱17中的含PPCPs有机物的低温水经进水管18通过蠕动泵12进入溶气配水室19，溶气配水室19设有曝气盘6，曝气盘6通过曝气管20与空气压缩机7相连接，以及反冲洗进水管8与反冲洗泵9相连接，通过空气压缩机7向溶气配水室19充气，为微生物提供充足的氧气，在溶气配水室19内空气和污水进行充分混合后一起经曝气盘6进入承托层16，然后进入磁性生物滤料层5，对小分子有机物进行生物吸附和降解，磁性生物滤料层5出水再进入填充粒子电极层4，在电化学反应下将布洛芬降解为小分子有机物甚至完全矿化，填充粒子电极层4的出水部分经回流管21通过回流泵22流入溶气配水室19，通过磁性生物滤料层5对小分子有机物进行生物吸附和降解，进行再次降解，部分则经出水管流出。直流电源1通过阳极线3、阴极线2分别和阳极板14和螺旋线圈11上端相连，阴极板13和螺旋线圈11下端相连，通过调节滑动电阻10提供不同的磁力强度和电流密度。
实施例二：
将高位水箱17中的含PPCPs有机物的低温水经进水管18通过蠕动泵12进入溶气配水室19，溶气配水室19设有曝气盘6，曝气盘6通过曝气管20与空气压缩机7相连接，以及反冲洗进水管8与反冲洗泵9相连接，通过空气压缩机7向溶气配水室19充气，为微生物提供充足的氧气，在溶气配水室19内空气和污水进行充分混合后一起经曝气盘6进入承托层16，然后进入磁性生物滤料层5，内填钢渣基磁性滤料，高度1200mm，对小分子有机物进行生物吸附和降解，磁性生物滤料层5出水再进入填充粒子电极层4，内填滤料是陶粒、颗粒活性炭、沸石、火山岩的一种，高度500mm，在电化学反应下将布洛芬降解为小分子有机物甚至完全矿化，填充粒子电极层4的出水部分经回流管21通过回流泵22流入溶气配水室19，通过磁性生物滤料层5对小分子有机物进行生物吸附和降解，进行再次降解，部分则经出水管流出。直流电源1通过阳极线3、阴极线2分别和阳极板14和螺旋线圈11上端相连，阴极板13和螺旋线圈11下端相连，通过调节滑动电阻10提供不同的磁力强度和电流密度。当达到预定的水头损失时，对系统进行反冲洗，首先由空气压缩机7进行气洗，然后打开反冲洗泵9加压对装置进行气水联合冲洗，之后关闭空气压缩机7，再用反冲洗泵9加压对装置进行水洗，反冲洗的水经出水管15排出。

Claims (7)

1.一种降解低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的装置，装置包括高位水箱（17），高位水箱中的低温PPCPs有机物废水经进水管（18）通过蠕动泵（12）向反应器内进水，同时溶气配水室（19）设有曝气盘（6），曝气盘（6）通过曝气管（20）与空气压缩机（7）相连接，反冲洗泵（9）和反冲洗进水管（8）连接，回流管（21）和回流泵（22）连接。
2.在溶气配水室（19）中，气水混合，溶气配水室（19）通过曝气盘（6）与承托层（16）相连，磁性生物滤料层（5）位于承托层（16）上部，磁性生物滤料层（5）外部被电磁场发生装置的螺旋线圈（11）缠绕，螺旋线圈（11）上下端分别与电—生物降解反应池的阴极板（13）、阴极线（2）与直流电源（1）相连，在阴极线上设调节滑动电阻（10），磁性生物滤料层（5）内部装填钢渣基磁性滤料，填充粒子电极层（4）位于磁性生物滤料层（5）上部，内部装填陶粒，由阴极板（13）与磁性生物滤料层（5）分隔开。
3.一种如权利要求1所述的降解低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的装置，其特征在于：磁性生物滤料层（5）位于填充粒子电极层（4）下部，直流电源（1）通过阳极线（3）、阴极线（2）分别和阳极板（14）和螺旋线圈（11）下端相连，阴极板（13）和螺旋线圈（11）上端相连，将磁强化反应的螺旋线圈与电化学反应的阴阳极板串联在一起。
4.一种如权利要求1所述的降解低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的装置，其特征在于：填充粒子电极层（4）内部装填滤料是陶粒、颗粒活性炭、沸石、火山岩的一种。
5.一种如权利要求1所述的降解低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的装置，其特征在于：磁性生物滤料层（5）内部装填钢渣基磁性滤料。
6.一种如权利要求1所述的降解低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的装置，其特征在于：电—生物降解反应池的主电极阳极板和主电极阴极板分别为钛网和石墨板。
7.一种如权利要求1所述的降解低温条件下城市污水中典型PPCPs有机物的装置，其特征在于：磁性生物滤料层（5）外部的缠绕线圈产生的热量传递到内部低温水中，为微生物的生长提供良好的环境，提高了PPCPs有机物的处理效果。
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