CN105541012A - 具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，包括依次通过传输管路连接的催化氧化池、氧化稳定池、后生化BAF池和清水池，所述催化氧化池以固定床形式填充有臭氧催化颗粒，以下重量份的组分组成：活性氧化铝颗粒、氧化铜、二氧化钛、聚乙二醇、聚乙烯醇；后生化BAF池进一步包括厌氧池、好氧池，好氧池下部、上部分别安装有下筛板、上筛板，此下筛板、上筛板和好氧池侧壁形成好氧腔体，所述好氧腔体内放置有若干个好氧生物填料，所述好氧生物填料由好氧载体和挂覆于好氧载体表面的好氧微生物膜组成；曝气筒的上部设置有回流窗部。本发明使得在对煤化工污水的催化氧化处理过程，对废水COD的去除、脱色、脱恶臭、降解有毒污染物处理。

Description

具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置

技术领域

本发明涉及一种具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，属于污水脱氮除磷技术领域。

背景技术

国内煤制气化工厂大都采用鲁奇制气工艺，该工艺产生的废水污染物浓度很高，有机物成分复杂，主要有酚类化合物、多环芳香族化合物，含氮、氧、硫的杂环化合物及脂肪类化合，毒性大，难生物降解。煤制气废水如果不经过妥善处理超标排放将会对生态环境造成严重的污染，因此如何有效治理煤制气废水，实现废水达标排放成为一个国际性的难题。

目前，高浓度的氨氮和酚是煤气化废水水处理的重点和难点，煤气化废水经过预处理及生化处理后，氨氮及大部分有机物得到有效去除，但废水中仍含有一定的难降解有机物及悬浮物，需要通过深度处理才能达到排放和回用要求。国内外已应用的深度处理技术有高级氧化法、吸附法、混凝沉淀法及膜分离技术，上述废水处理技术在出水效果及运行成本上仍存在很多问题。目前对煤气化废水处理技术的研究大多停留在小型试验阶段，大部分学者都只是在针对单一技术进行应用研究，对物化处理与生化处理的耦合工艺研究很少。

发明内容

本发明目的是提供一种具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，该具污水脱氮除磷装置反应速率迅速，产生大量活泼的无选择性的羟基自由基，氧化废水中的多种污染物，提高废水的可生化性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，包括依次通过传输管路连接的催化氧化池、氧化稳定池、后生化BAF池和清水池，一提升泵通过进水管道连接到催化氧化池内部，一臭氧发生器通过气体管道连接到催化氧化池内部，所述清水池设置有进水孔、出水孔和回流孔，所述清水池的进水孔与后生化BAF池通过传输管路连接，所述清水池的回流孔通过回流管道连接到一反洗泵一端，此反洗泵另一端通过回流管道连接到催化氧化池、后生化BAF池内部和位于提升泵、催化氧化池之间的传输管路，所述催化氧化池以固定床形式填充有臭氧催化颗粒；

所述后生化BAF池进一步包括厌氧池、好氧池，所述厌氧池的上部与好氧池的下部通过中间管连接，所述厌氧池的底部连接有污水进水管，所述好氧池的上部连接有排水管；

所述厌氧池下部、上部分别安装有下支撑板、上支撑板，此下支撑板、上支撑板和厌氧池侧壁形成厌氧腔体，所述厌氧腔体内放置有若干个厌氧生物填料，所述厌氧生物填料由厌氧载体和挂覆于厌氧载体表面的厌氧微生物膜组成；

所述好氧池下部、上部分别安装有下筛板、上筛板，此下筛板、上筛板和好氧池侧壁形成好氧腔体，所述好氧腔体内放置有若干个好氧生物填料，所述好氧生物填料由好氧载体和挂覆于好氧载体表面的好氧微生物膜组成；

所述厌氧载体、好氧载体均包括中空短管、依次同心地设置于中空短管外侧的第一同心环圈、第二同心环圈，中空短管与第一同心环圈、第二同心环圈之间通过连筋连接，位于最外侧的第二同心环圈表面呈锯齿状；

所述好氧池竖直设置有一嵌入下筛板、上筛板中央处的曝气筒，一曝气头位于曝气筒底部，一用于传输氧气的氧气管位于曝气筒内并连接到所述曝气头，所述好氧生物填料位于好氧池侧壁和曝气筒之间；

所述曝气筒的上部设置有回流窗部，该回流窗部位于上筛板上方，此回流窗部侧表面沿周向均匀分布有若干个窗孔；

所述臭氧催化颗粒由以下重量份的组分组成：

粒径为2~4mm的活性氧化铝颗粒88.7~91.3份，

氧化铜1.4~1.6份，

二氧化钛0.8~1.2份，

聚乙二醇4~7份，

聚乙烯醇1.9~2.1份；

将所述粒径为2~4mm的活性氧化铝颗粒88.7~91.3份与氧化铜1.4~1.6份、二氧化钛0.8~1.2份、聚乙二醇4~7份、聚乙烯醇1.9~2.1份在搅拌混合机中混合，使得均匀混合后的氧化铜1.4~1.6份、二氧化钛0.8~1.2份、聚乙二醇4~7份、聚乙烯醇1.9~2.1份覆盖于所述活性氧化铝颗粒表面形成催化剂母球；再将催化剂母球依次进行干燥、焙烧获得所述臭氧催化颗粒。

上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：

作为优选，所述催化氧化池内竖直地设置有一隔板，从而将催化氧化池分割为左、右腔，所述催化氧化池下部水平设置有一筛板，此隔板的下端安装到筛板的上表面，所述臭氧催化颗粒位于筛板上方且位于隔板两侧。

作为优选，所述臭氧发生器通过气体管道连接到催化氧化池的底部。

作为优选，所述干燥在100~120℃条件下保持4~6小时。

作为优选，所述焙烧在350~520℃条件下保温7~9小时。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，其臭氧催化氧化技术相比其他化学氧化法，反应速率迅速，产生大量活泼的无选择性的羟基自由基，氧化废水中的多种污染物，提高废水的可生化性，氧化出水进入内循环BAF，在生物床的过滤、生物絮凝和生物吸附作用下，废水中含有的有机物等物质被进一步被吸附氧化，该方法有效结合生化处理成本低廉和高级氧化效率高效的优点，提高了煤化工污水深度处理的可行性；其次，提高了对煤化工污水的耐受能力，使得在对煤化工污水的催化氧化处理过程，催化剂催化臭氧产生活跃的羟基自由基，对废水COD的去除、脱色、脱恶臭、降解有毒污染物以及提高废水的可生化性保持很好的效果。

2、本发明具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，其耐盐类物质能力强，可在TDS不大于8000mg/L的废水中正常使用，催化剂活性高，成本低，且制备方法简单，因此对于催化臭氧化技术在含盐污水深度处理中的广泛应用具有十分重要的意义。

3.本发明新型厌氧好氧生物滤池组合脱氮装置，其通过前置厌氧滤池，能保持较高的BOD₅/TN比，为反硝化菌提供充足的碳源，保证反硝化脱氮的顺利进行；且好氧段采用内循环曝气生物滤池，通过调节曝气量，实现同步硝化反硝化功效，同时减少硝化液的回流，节省工程运行费用，并保证厌氧滤池较高的BOD₅/TN比，共同提高对总氮的去除效果。

附图说明

附图1为本发明具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置结构示意图；

附图2为附图1的局部结构示意图；

附图3为本发明生物填料结构示意图。

以上附图中：1、催化氧化池；2、氧化稳定池；3、后生化BAF池；4、清水池；41、进水孔；42、出水孔；43、回流孔；5、传输管路；6、提升泵；7、进水管道；8、臭氧发生器；9、气体管道；10、回流管道；11、反洗泵；12、臭氧催化颗粒；13、隔板；14、筛板；31、厌氧池；32、好氧池；33、中间管；34、污水进水管；35、排水管；36、下支撑板；37、上支撑板；38、厌氧腔体；39、厌氧生物填料；40、厌氧载体；101、中空短管；102、第一同心环圈；103、第二同心环圈；104、连筋；41、下筛板；42、上筛板；43、好氧腔体；44、好氧生物填料；45、好氧载体；46、曝气筒；47、曝气头；48、氧气管；49、回流窗部；50、窗孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1~4：一种具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，包括依次通过传输管路5连接的催化氧化池1、氧化稳定池2、后生化BAF池3和清水池4，一提升泵6通过进水管道7连接到催化氧化池1内部，一臭氧发生器8通过气体管道9连接到催化氧化池1内部，所述清水池4设置有进水孔41、出水孔42和回流孔43，所述清水池4的进水孔41与后生化BAF池3通过传输管路5连接，所述清水池4的回流孔43通过回流管道10连接到一反洗泵11一端，此反洗泵11另一端通过回流管道10连接到催化氧化池1、后生化BAF池3内部和位于提升泵6、催化氧化池1之间的进水管道7，所述催化氧化池1以固定床形式填充有臭氧催化颗粒12；

所述后生化BAF池3进一步包括厌氧池31、好氧池32，所述厌氧池31的上部与好氧池32的下部通过中间管33连接，所述厌氧池31的底部连接有污水进水管34，所述好氧池32的上部连接有排水管35；

所述厌氧池31下部、上部分别安装有下支撑板36、上支撑板37，此下支撑板36、上支撑板37和厌氧池31侧壁形成厌氧腔体38，所述厌氧腔体38内放置有若干个厌氧生物填料39，所述厌氧生物填料39由厌氧载体40和挂覆于厌氧载体40表面的厌氧微生物膜组成；

所述好氧池42下部、上部分别安装有下筛板41、上筛板42，此下筛板41、上筛板42和好氧池32侧壁形成好氧腔体43，所述好氧腔体43内放置有若干个好氧生物填料44，所述好氧生物填料44由好氧载体45和挂覆于好氧载体45表面的好氧微生物膜组成；

所述厌氧载体40、好氧载体45均包括中空短管101、依次同心地设置于中空短管101外侧的第一同心环圈102、第二同心环圈103，中空短管101与第一同心环圈102、第二同心环圈103之间通过连筋104连接，位于最外侧的第二同心环圈103表面呈锯齿状；

所述好氧池32竖直设置有一嵌入下筛板41、上筛板42中央处的曝气筒46，一曝气头47位于曝气筒46底部，一用于传输氧气的氧气管48位于曝气筒46内并连接到所述曝气头47，所述好氧生物填料44位于好氧池32侧壁和曝气筒46之间；

所述曝气筒46的上部设置有回流窗部49，该回流窗部49位于上筛板42上方，此回流窗部49侧表面沿周向均匀分布有若干个窗孔50；

所述臭氧催化颗粒12由以下重量份的组分组成，如表1所示：

表1

所述活性氧化铝颗粒粒径为2~4mm；

将所述粒径为2~4mm的活性氧化铝颗粒88.7~91.3份与氧化铜1.4~1.6份、二氧化钛0.8~1.2份、聚乙二醇4~7份、聚乙烯醇1.9~2.1份在搅拌混合机中混合，使得均匀混合后的氧化铜1.4~1.6份、二氧化钛0.8~1.2份、聚乙二醇4~7份、聚乙烯醇1.9~2.1份覆盖于所述活性氧化铝颗粒表面形成催化剂母球；再将催化剂母球依次进行干燥、焙烧获得所述臭氧催化颗粒12。

上述催化氧化池1内竖直地设置有一隔板13，从而将催化氧化池分割为左、右腔，所述催化氧化池1下部水平设置有一筛板14，此隔板13的下端安装到筛板14的上表面，所述臭氧催化颗粒12位于筛板14上方且位于隔板13两侧。

上述臭氧发生器8通过气体管道9连接到催化氧化池的底部。

上述干燥在100~120℃条件下保持4~6小时。

上述焙烧在350~520℃条件下保温7~9小时

上述实施例的臭氧催化颗粒12的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将88.7~91.3份活性氧化铝颗用蒸馏水清洗数次以去除其表面的杂质，并干燥至质量恒重，所述活性氧化铝颗的粒径为2~4mm；

步骤二、将步骤一获得的88.7~91.3份活性氧化铝颗与氧化铜1.4~1.6份、二氧化钛0.8~1.2份、聚乙二醇4~7份、聚乙烯醇1.9~2.1份在搅拌混合机中混合，使得均匀混合后的氧化铜1.4~1.6份、二氧化钛0.8~1.2份、聚乙二醇4~7份、聚乙烯醇1.9~2.1份覆盖于所述活性氧化铝颗粒表面形成催化剂母球；

步骤三、从搅拌混合机中取出所述催化剂母球，在室温下晾干后，放入烘箱，在100～120℃条件下干燥获得干燥后的催化剂母球；

步骤四、将干燥后的催化剂母球放入马弗炉中，在350~520℃条件下焙烧获得耐高盐臭氧催化剂。

上述步骤三中在100~120℃条件下干燥时间为5小时，上述步骤四中在350~520℃条件下焙烧时间为8小时。

本发明臭氧催化颗粒催化效果评价，实验方法和数据见表2：

动态连续流臭氧催化氧化试验中，催化剂投加量为1.5L，臭氧投加量100mg/L、水力停留时间1h，实验中利用气体流量计控制臭氧投加量，通过蠕动泵连续进水。运行3个周期催化效果稳定后，多次取样测定COD，取平均值。

实验条件：动态连续流运行模式，臭氧投加量100mg/L，HRT=1h。

进水来源：某工厂RO浓水，COD约350mg/L，TDS为3500mg/L。

从表2中数据可知，相对于苏州科环环保科技有限公司常规氧化铝臭氧催化剂，耐高盐臭氧催化剂催化氧化RO浓水，在臭氧投加量为100mg/L，水力停留时间为1h运行条件下，COD去除率高达34.2%，臭氧效率为1.1，远远优于常规臭氧催化剂。

本实施例具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，具体实施步骤如下：

（1）RO装置的浓盐水与来自浓水清水池的回流液混合，经泵提升进入臭氧催化氧化池；

（2）混合水进入氧化池，同时向臭氧催化氧化池池内投加臭氧，臭氧投加量40mg/L，污水氧化停留时间2h，进行催化氧化反应；

（3）氧化出水自流进入氧化稳定池，氧化稳定时间为2.5小时,待污水中的氧化剂自行衰减后自流进入后生化内循环BAF池；

（4）内循环BAF(水力停留时间为4小时)，出水自流进入浓水清水池，溢流外排；

（5）催化氧化池的反冲洗采用后生化内循环BAF的排水，上清液循环处理，反冲洗排水排入反冲沉淀池，污泥进入排泥系统处理。

本实施例先将预处理后的RO浓水污水进入集水池与，浓水清水池的回流液混合，目的是降低RO浓水污水中的TDS（溶解性总固体），降低COBR池的氧化负荷以及臭氧催化剂的污堵，出水自流进入装填有金属离子催化剂的氧化池，同时投加40~60mgO3/L水的臭氧，在催化剂的作用下，高氧化性的臭氧转变为氧化性更强且无氧化选择性的羟基自由基，同时降低了羟基自由基氧化反应的活化能，羟基自由基将煤化工污水内剩余的难降解有机物矿化分解，提高了污水的可生化性，氧化出水稳定后，自流到内循环BAF池后进行生物氧化处理，氧化出水自流进入浓水清水池，溢流外排，从而达到煤化工污水的深度处理目的。

本实施例具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，综合处理效果如表3所示：

表3实施例水质分析数据

如表3所示，煤化工污水经过COBR技术处理，其臭氧催化氧化段的COD去除率均值为46.9%，氧化出水COD均值为37.4mg/L，内循环BAF生化段的出水COD均值为29.3mg/L，COBR的COD总去除率均值为59.3%，该工艺在煤化工污水的工程应用处理上可行高效。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，其特征在于：包括依次通过传输管路（5）连接的催化氧化池（1）、氧化稳定池（2）、后生化BAF池（3）和清水池（4），一提升泵（6）通过进水管道（7）连接到催化氧化池（1）内部，一臭氧发生器（8）通过气体管道（9）连接到催化氧化池（1）内部，所述清水池（4）设置有进水孔（41）、出水孔（42）和回流孔（43），所述清水池（4）的进水孔（41）与后生化BAF池（3）通过传输管路（5）连接，所述清水池（4）的回流孔（43）通过回流管道（10）连接到一反洗泵（11）一端，此反洗泵（11）另一端通过回流管道（10）连接到催化氧化池（1）、后生化BAF池（3）内部和位于提升泵（6）、催化氧化池（1）之间的进水管道（7），所述催化氧化池（1）以固定床形式填充有臭氧催化颗粒（12）；

所述后生化BAF池（3）进一步包括厌氧池（31）、好氧池（32），所述厌氧池（31）的上部与好氧池（32）的下部通过中间管（33）连接，所述厌氧池（31）的底部连接有污水进水管（34），所述好氧池（32）的上部连接有排水管（35）；

所述厌氧池（31）下部、上部分别安装有下支撑板（36）、上支撑板（37），此下支撑板（36）、上支撑板（37）和厌氧池（31）侧壁形成厌氧腔体（38），所述厌氧腔体（38）内放置有若干个厌氧生物填料（39），所述厌氧生物填料（39）由厌氧载体（40）和挂覆于厌氧载体（40）表面的厌氧微生物膜组成；

所述好氧池（42）下部、上部分别安装有下筛板（41）、上筛板（42），此下筛板（41）、上筛板（42）和好氧池（32）侧壁形成好氧腔体（43），所述好氧腔体（43）内放置有若干个好氧生物填料（44），所述好氧生物填料（44）由好氧载体（45）和挂覆于好氧载体（45）表面的好氧微生物膜组成；

所述厌氧载体（40）、好氧载体（45）均包括中空短管（101）、依次同心地设置于中空短管（101）外侧的第一同心环圈（102）、第二同心环圈（103），中空短管（101）与第一同心环圈（102）、第二同心环圈（103）之间通过连筋（104）连接，位于最外侧的第二同心环圈（103）表面呈锯齿状；

所述好氧池（32）竖直设置有一嵌入下筛板（41）、上筛板（42）中央处的曝气筒（46），一曝气头（47）位于曝气筒（46）底部，一用于传输氧气的氧气管（48）位于曝气筒（46）内并连接到所述曝气头（47），所述好氧生物填料（44）位于好氧池（32）侧壁和曝气筒（46）之间；

所述曝气筒（46）的上部设置有回流窗部（49），该回流窗部（49）位于上筛板（42）上方，此回流窗部（49）侧表面沿周向均匀分布有若干个窗孔（50）；

所述臭氧催化颗粒（12）由以下重量份的组分组成：

粒径为2~4mm的活性氧化铝颗粒88.7~91.3份，

氧化铜1.4~1.6份，

二氧化钛0.8~1.2份，

聚乙二醇4~7份，

聚乙烯醇1.9~2.1份；

将所述粒径为2~4mm的活性氧化铝颗粒88.7~91.3份与氧化铜1.4~1.6份、二氧化钛0.8~1.2份、聚乙二醇4~7份、聚乙烯醇1.9~2.1份在搅拌混合机中混合，使得均匀混合后的氧化铜1.4~1.6份、二氧化钛0.8~1.2份、聚乙二醇4~7份、聚乙烯醇1.9~2.1份覆盖于所述活性氧化铝颗粒表面形成催化剂母球；再将催化剂母球依次进行干燥、焙烧获得所述臭氧催化颗粒（12）。

2.根据权利要求1所述的具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，其特征在于：所述催化氧化池（1）内竖直地设置有一隔板（13），从而将催化氧化池分割为左、右腔，所述催化氧化池（1）下部水平设置有一筛板（14），此隔板（13）的下端安装到筛板（14）的上表面，所述臭氧催化颗粒（12）位于筛板（14）上方且位于隔板（13）两侧。

3.根据权利要求1所述的具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，其特征在于：所述臭氧发生器（8）通过气体管道（9）连接到催化氧化池的底部。

4.根据权利要求1所述的具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，其特征在于：所述干燥在100~120℃条件下保持4~6小时。

5.根据权利要求1所述的具有内循环生物曝气滤池的污水脱氮除磷装置，其特征在于：所述焙烧在350~520℃条件下保温7~9小时。