CN106865769B - 高浓度有机废水净化装置及净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高浓度有机废水净化装置及净化方法，包括壳体、壳体内的套筒体、套筒体内的中心筒体、进水管、出水总管、充气管、回流装置、壳体底部的排泥管，其特点是：壳体内的环形出水管、膜组件、好氧生物填料、好氧填料支撑架、环形曝气管、曝气支管、微孔曝气器、及厌氧生物填料均环绕套筒体周围空间并自上而下设置，膜组件由环形出水管连接，好氧生物填料由好氧填料支撑架支撑，厌氧生物填料由支撑架支撑。曝气支管由环形曝气管连接，微孔曝气器安装在曝气支管上。将多种技术优化组合协同作用进行预处理，净化装置的结构设计合理、紧凑，安装方便，易于管理，节能高效，脱氮除磷效果好，出水水质好，污泥产量少，操作简单，维护方便。

Description

高浓度有机废水净化装置及净化方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体说是一种高浓度有机废水净化装置及净化方法。

背景技术

高浓度有机废水主要来自农药、制药、制革、化工等工业企业，其产生量虽不大，但具有污染物成分复杂、高COD、高盐、高N、高P、高色度、可生化性差、甚至高生物毒性等特点，因此，一直是废水处理的难点及重点。

目前，对于该类废水采用单一的处理技术或常规的二级处理技术是难以达标的，因此，对该类废水的处理技术多为预处理、生化处理（或生化+物化）、深度处理的多种技术及多级处理的联合处理工艺。预处理的目的是去除对微生物毒害性强的物质，提高可生化性，工程中应用的主要包括：催化氧化、微电解等；生化处理主要包括：活性污泥法与生物膜法；深度处理的目的是，进一步去除微生物难以降解的物质，提高出水水质使其达标，工程中应用的主要包括：混凝沉淀、过滤、臭氧氧化及多种技术联合等。多种技术多级处理的联合处理结果虽然可能达到要求，但存在工艺流程长、占地面积大、处理效率低、污泥产量大、投资大、运行成本高、操作维护工作量大、对操作人员要求高等缺点。

因此，优质高效的高浓度有机废水净化技术装置研制成为热点。

发明内容

本发明是为解决现有处理技术及工艺存在上述的问题，提供一种高浓度有机废水净化装置，将多种技术优化组合协同作用，净化装置的结构设计合理、紧凑，节能高效，脱氮除磷效果好，出水水质好，污泥产量少，操作简单，维护方便；还提供一种高浓度有机废水净化装置的净化方法，其工艺流程较短，出水水质好，运行成本低。

本发明的目的是采用如下技术方案实现的：一种高浓度有机废水净化装置，包括壳体、壳体内的套筒体、套筒体内的中心筒体、中心筒支撑架、中心筒体内的环状pH调节槽、环形加药管、复合填料、复合填料支撑架、配水器及布气管、壳体内的膜组件、好氧生物填料、好氧填料支撑架、环形曝气管、曝气支管、微孔曝气器、厌氧生物填料及支撑架、壳体上部的进水管、H₂O₂投加管、NaOH投加管、曝气总管、充气管、出水总管、混合液出管及混合液入管、壳体底部的排泥管及排泥阀，其特征在于，所述的中心筒体上端开口、下端封闭，所述的中心筒体下端设置在所述套筒体内下部的所述中心筒支撑架上，所述的中心筒体内上部设所述环状pH调节槽，所述环状pH调节槽内设置所述环形加药管，所述NaOH投加管由所述壳体上部引入所述环形pH调节槽内并与所述环形加药管相连，所述环形pH调节槽下方中心筒体内中下部设置复合填料，所述复合填料坐落在中心筒体内下部的所述复合填料支撑架上，接有所述H₂O₂投加管的所述进水管由所述壳体上部引入所述中心筒体内穿过所述复合填料及复合填料支撑架并与其下方的所述配水器相连；所述充气管由所述壳体上部引入所述中心筒体内穿过所述复合填料及复合填料支撑架在所述配水器的下方与所述布气管相连；所述的套筒体上、下端均为开口，所述的套筒体下端设置在所述壳体内下部的支撑架上；所述壳体内的厌氧生物填料环绕在所述套筒体周围由所述支撑架支撑，厌氧生物填料的上方设所述环形曝气管，所述环形曝气管连接所述曝气支管，所述曝气支管上安装微孔曝气器，所述微孔曝气器上方设置好氧填料支撑架，所述好氧生物填料环绕在所述套筒体周围并坐落在所述好氧填料支撑架上，所述曝气总管由所述壳体上部引入壳体内穿过所述好氧生物填料与其下方的所述环形曝气管相连，所述好氧生物填料的上方环绕套筒体周围设置所述膜组件，所述膜组件通过所述环形出水管连接并与出水总管相连后由所述壳体上方引出壳体外。

对上述技术方案的改进：所述壳体内下部的支撑架由平行的两根或多根长度与所述壳体内部尺寸相当的钢轨制成，并且所述钢轨的两端均焊接在所述壳体内壁上；所述的复合填料支撑架由开孔的钢板及焊接件组成，且所述开孔的孔径小于复合填料的粒径；所述的好氧填料支撑架由长度与所述套筒体外围空间尺寸相当的角钢制成，所述角钢的两端分别焊接在所述述壳体与所述套筒体上。

对上述技术方案的进一步改进：所述的环状pH调节槽为向上开口式，且贴近所述中心筒体的一侧为开孔花墙；所述环状pH调节槽内的环形加药管为穿孔式，穿孔方向为环形向内辐射。

对上述技术方案的进一步改进：所述中心筒体内的配水器为环状穿孔管式，其开孔方向为双排斜向上45度，且位于所述复合填料的下方；所述中心筒体内的布气管为辐射状上侧开孔的穿孔管，且位于中心筒体的下端。

对上述技术方案的进一步改进：所述的好氧生物填料为串状组合填料的模块组合，各所述模块为根据好氧生物填料空间分割尺寸制作的立体框架结构，所述立体框架由圆钢制成，各所述串状组合填料上、下两端均由串接的尼龙绳系于所述立体框架的上下端竖直设置，各所述模块排列组合成为好氧生物填料。

对上述技术方案的进一步改进：所述的厌氧生物填料为立体弹性填料与框架组合，所述框架用圆钢按填料空间尺寸制成，所述立体弹性填料由耐腐蚀的尼龙绳将加工有若干微孔的纤维丝段结成立体串，各所述立体串的两端分别系于所述框架的上下层，且间隔排列竖直设置。

对上述技术方案的进一步改进：在所述壳体内与所述套筒体外的环形空间下部设置回流布水器，所述回流布水器由一根环形管与多个均匀布设的辐射状穿孔管组成，与所述回流布水器连接的所述回流入管由套筒体内与中心筒体外围的空间向上引出所述壳体外，并与所述壳体外部的回流泵出口相接，有一回流出管在所述壳体内好氧填料区的上方穿出所述壳体与所述回流泵入口相接。

一种利用上述高浓度有机废水净化装置的净化方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）酸性高浓度有机废水经外部的进水泵加压提升与H₂O₂投加管投加的H₂O₂溶液一起通过进水管进入壳体内中心筒体下部的配水器，经过配水器均匀配水，从复合填料的下端向上流动；同时，充气管将空气送入中心筒体底部经布气管均匀布气后，也从复合填料的下端向上流动，在此区域，一方面，通过复合填料中的铁碳微电池作用，将水中的有毒物质还原成毒性小或无毒性物质，将某些不饱和基团的双键打开，将部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物；另一方面，H₂O₂与Fe²⁺形成的Fenton氧化作用，使废水中大量有机物的结构发生碳链断裂，废水中的COD及色度大幅度降低，而废水的可生化性得到提高；

（2）流经复合填料的废水继续上行溢流进入中心筒体上部的环状pH调节槽内，另外，外部的NaOH加药设备将NaOH溶液通过NaOH投加管由环形加药管加入环状pH调节槽内，废水与NaOH溶液发生中和反应使pH升至8-8.5，然后，经过环状pH调节槽贴中心筒体一侧的开孔花墙流出并沿中心筒体外部与套筒体内侧之间的环形空间自上而下流入套筒体内中心筒支撑架下部的空间，期间生成的Fe(OH)₂和Fe(OH)₃胶体絮凝剂能大量吸附污水中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子，同时，水中含有的磷酸根会与铁离子产生沉淀而实现化学除磷；

（3）废水继续下行进入壳体内下部，污泥靠重力沉降至锥底，清液则从厌氧生物填料的下端向上进入壳体内套筒体外围空间，自下而上依次经过厌氧生物填料和好氧生物填料区域，废水经厌氧生物填料上水解菌、酸化菌的水解酸化作用及好氧生物填料上好氧微生物的生物氧化及生物絮凝作用，对有机物进行高效降解，好氧处理后的水向上流动，通过上部的膜组件由外部的负压出水泵控制进行抽滤得到出水；

（4）好氧生物填料区产生的污泥靠重力沉至厌氧生物填料区，同时，外部的回流泵从壳体内好氧生物填料的上部由回流出管抽出混合液经回流入管进入支撑架下方的回流布水器，经回流布水器均匀布水后与送至厌氧生物填料区，完成混合液的回流；

（5）与外部供气设备相连的曝气总管经环形曝气管连接曝气支管再经曝气支管上方安装的微孔曝气器为好氧生物填料区域的微生物提供充足的氧，厌氧生物填料区域产生的生化污泥及套筒体内产生的化学污泥靠重力向下落入壳体内支撑架的下部，共沉至壳体的圆锥形部，由底部圆锥形尖端设置的排泥管经排泥阀控制定时排出壳体外。

本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：

本发明高浓度有机废水净化装置通过微电解+Fenton氧化+生物膜处理技术与膜分离技术的有机结合、科学合理的结构设计、化学污泥与生化污泥的共沉等，因而具有如下优点：

1、填料不堵塞：中心筒体内采用铁、碳经高温磁化构架、微孔活化技术制成球形的复合填料，密度低、重量小，在设置的水流与气流的冲吹下，填料不易堵塞，无需更换，只需添充；厌氧生物填料采用立体弹性填料，空间利用率高，使用寿命长，不易堵塞。

2、处理效率高，出水水质好：

（1）复合填料采用经高温磁化构架、微孔活化技术制成，铁碳分布均匀，比表面积大，反应活性强，表面Zeta电位高，能大幅度降低污染物开环、断链及降解反应的活化能，提高反应速率和净化效率。

（2）中心筒体内通过复合填料、投加的H₂O₂以及充气，形成微电解、H₂O₂氧化、催化氧化以及Fenton氧化的协同作用，相互促进，共同破解大分子、生物毒性强或难以生物降解物质的结构，使有机物的浓度及生物毒性大幅度降低，废水的可生化性大幅度增强。通过投加NaOH，在调节pH的同时产生的铁质污泥具有吸附凝聚作用，可进一步吸附裹挟去除水中的大分子及细小物质，可实现化学除磷。另外，通过pH调节槽出水的花墙设计及中心筒外设套筒，可保证氢氧化钠与废水的充分混合及絮凝沉淀效果。上述多重作用的结果使进入后续生化处理的污染物负荷减轻，为后续生化处理奠定了良好基础

（3）外围为生物膜处理与膜分离技术的结合，由厌氧生物填料、好氧生物填料、曝气装置及膜组件组成，厌氧生物填料采用比表面积大、阻力小的立体弹性填料，好氧生物填料采用比表面积大的组合填料，两种生物填料上栖息的生物量远大于活性污泥法，克服了活性污泥法易流失、膨胀等问题，因而处理效率高，另外，废水中剩余的新鲜态铁离子可参与生物酶体系的电子转移反应，促进生化反应，提高生化反应速率。通过下部厌氧生物填料上生物膜的厌氧水解酸化作用及上部生物填料上生物膜的好氧降解作用共同去除有机物，同时，通过混合液的回流可实现生物脱氮除磷。通过膜组件的分离，可得到高质量的出水。

缘于上述因素使本发明的处理效率高，出水水质好。

3、生化污泥自回流，污泥产量少，含水率低：外围采用生物膜法本身产生的污泥量就少，加上采用下部厌氧水解酸化处理及上部好氧处理结构设计，好氧污泥靠重力全部自回流至厌氧段，参与生物反硝化过程，也使生化污泥产量减少，另外，由于生化污泥与化学污泥的共沉，化学污泥中的铁盐可增强生化污泥的密实程度，污泥含水率低，污泥体积缩小，故污泥产量少。

4、脱氮除磷效果好：一方面，溶液中的铁离子可与PO₄ ^2-形成沉淀，此为化学除磷；另一方面，在外围采用下部厌氧水解酸化处理及上部好氧处理结构设计，好氧污泥靠重力全部回流至厌氧段，同时，设混合液回流装置，由混合液回流泵将好氧填料上端的混合液回流至厌氧填料的下端，而实现生物脱氮除磷。因此，脱氮除磷效果好。

5、安装、维护方便：好氧生物填料及厌氧生物填料采用模块框架组合，安、拆灵活，便于维护。

6、适用范围广：可广泛用于化工、制药、农药等有机物复杂、高浓度、高色度、高毒性的工业废水处理。

7、投资省，占地面积小，可实现自动化控制，易于管理。

8、净化方法工艺流程较短，节约能耗，运行成本低，出水水质好。

附图说明

图1是本发明一种高浓度有机废水净化装置的结构示意图。

图中：1、曝气总管；2、壳体；3、膜组件；4、好氧生物填料；5、好氧填料支撑架；6、环形曝气管；7、曝气支管；8、微孔曝气器；9、厌氧生物填料；10、支撑架；11、出水总管；12、环形出水管；13、进水管；14、H₂O₂投加管；15、环状pH调节槽；16、环形加药管；17、复合填料；18、配水器；19、布气管；20、套筒体；21、充气管；22、NaOH投加管；23、复合填料支撑架；24、中心筒体；25、中心筒体支撑架；26、回流布水器；27、回流入管；28、回流泵；29、回流出管；30、排泥阀；31、排泥管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

参见图1，本发明一种高浓度有机废水净化装置的实施例，在高浓度有机废水净化装置的壳体2外配置进水泵、负压出水泵、供气设备、回流泵、H₂O₂加药设备及NaOH加药设备。

在壳体2内下部设置支撑架10，支撑架10由两根或多根可承重的长度与壳体2内部尺寸相当的钢轨等材料制作，并且钢轨等材料的两端均焊接在壳体2上。在壳体2内中间设置套筒体20，套筒体20上、下端均开口，套筒体20的下端开口置于支撑架10上。在套筒体20内下部设置中心筒体支撑架25，所述的中心筒体支撑架25由两根平行的两端均焊接在套筒体20上的钢轨或类似材料构成。在套筒体20内中间设置中心筒体24，中心筒体24上端开口、下端封闭，中心筒体24的下端封闭置于中心筒体支撑架25上。在中心筒体24内下部设置复合填料支撑架23，复合填料支撑架23由开孔的钢板及焊接件组成，且开孔的孔径小于复合填料17的粒径。在中心筒体24内装有复合填料17，复合填料17置于复合填料支撑架23上，上述复合填料17优选复合型铁碳复合填料。在中心筒体24内底部设置向上依次设置布气管19和配水器18，并分别与充气管21、进水管13及H₂O₂投加管14连接由中心筒体24上部引出再分别与外部供气设备、进水泵及H₂O₂加药设备相连接。供气设备提供的空气可使废水与复合填料成分接触、使填料表面更新，也提供氧气，从而通过反应效率及速率。在中心筒体24内复合填料17的上方设置环状pH调节槽15，环状pH调节槽15环绕在中心筒体24上部，且贴近中心筒体24的一侧为开孔花墙，内侧高度低于中心筒体24的上缘。在环状pH调节槽内15内设环形加药管16，环形加药管16围绕在环状pH调节槽15内，环形加药管16与NaOH投加管22连接由中心筒体24上部引出再与外部的NaOH加药设备相连接。

在壳体2内套筒体20外的环形空间内下部设置厌氧生物填料9并置于支撑架10上。厌氧生物填料9的上方环绕套筒体20设置环形曝气管6和曝气支管7，曝气支管7由环形曝气管6连接，在曝气支管7上装有均匀分布的多个微孔曝气器8，连接曝气支管7的环形曝气管6与曝气总管1连接由壳体2上方引出再与外部的供气设备连接。供气设备为好氧微生物提供氧源，并起搅动更新作用。在壳体2内与套筒体20外的环形空间微孔曝气器8的上方设置好氧填料支撑架5，在壳体2内与套筒体20外的环形空间设置好氧生物填料4并置于好氧生物填料支撑架5上。在壳体2内与套筒体20外环形空间设置的好氧生物填料4的上方设置膜组件3和环形出水管12，环形出水管12围绕环形空间将膜组件3连接在一起，且上部与出水总管11连接后由壳体2上部引出再与外部的负压出水泵相连。负压出水泵根据设定抽出最终出水。

上述的好氧生物填料4为串状组合填料的模块组合，各模块为根据好氧生物填料空间分割尺寸制作的立体框架结构，立体框架由圆钢等材料制作，各串状组合填料上、下两端均由串接的尼龙绳系于立体框架的上下端竖直设置，各模块排列组合成为好氧生物填料4。

上述的厌氧生物填料9为立体弹性填料框架组合，框架由圆钢等材料按填料空间尺寸制作，立体弹性填料由耐腐蚀的尼龙绳将加工有许多微孔的纤维丝段结成立体串，各立体串的两端分别系于框架的上下层，且间隔排列竖直设置。

在壳体2内套筒体20外环形空间下部设置回流布水器26，回流布水器26由一根环形管与多个均匀布设的辐射状穿孔管组成，与回流布水器26连接的回流入管27由套筒体20内与中心筒体24外围空间向上引出壳体2外，并与壳体2外部的回流泵28出口相接。

在壳体2的上部设有回流出管29，回流出管29一端位于好氧生物填料4的上方穿透壳体2，一端与回流泵28入口相连。

高浓度有机废水净化装置的壳体2由一定厚度的钢板（如：碳钢加玻璃钢或不锈钢）做成圆形的筒体，上部为圆柱形，下部为圆锥形，并由基座支撑。在壳体2底部圆锥形尖端连接一排泥管31，排泥管上设置排泥阀30，排泥阀30在需要排泥、检修或非正常状态时开启，其他时间关闭。

本发明高浓度有机废水净化装置的机理：

1.电化学的氧化还原作用

本发明的高浓度有机废水净化装置的复合填料中的Fe和C之间因存在电极电位差而形成无数的微电池,当复合填料浸在偏酸性废水中，微电池以废水为电解质，通过阴、阳极放电形成对废水的电化学处理。阳极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力，可使废水中的某些有机物还原，把有毒物质还原成毒性小或无毒性物质，也可使某些不饱和基团(如羧基—COOH、偶氮基-N＝N-)的双键打开，使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。阴极反应产生大量新生态的[H]和[O]，在偏酸性的条件下，能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，如使有色物质的发色基团或助色基团被断链降解，实现有机废水的脱色并提高废水的可生化性。

2.催化氧化作用

向本发明的高浓度有机废水净化装置内投加适量的H₂O₂溶液，H₂O₂可与微电池反应产生的Fe²⁺形成Fenton氧化作用，Fe²⁺与H₂O₂反应生成•OH（羟基自由基），其氧化能力仅次于氟，另外，•OH具有很高的电负性或亲电性，具有很强的加成反应特性。同时，在反应过程中生成的Fe³⁺可以与H₂O₂反应生成Fe²⁺，生成的Fe²⁺再与H₂O₂反应生成•OH，可见在反应过程中Fe²⁺是很好的催化剂。生成的•OH可以进一步与有机物RH 反应生成有机自由基R•，R•进一步氧化，使有机物结构发生碳链断裂，最终氧化成为CO₂和H₂O，从而使废水的有机污染物浓度大幅度降低。

3.化学絮凝作用

本发明的高浓度有机废水净化装置内的微电池反应产生的Fe²⁺和Fe³⁺是良好的絮凝剂，如Fe²⁺能与染料或其他物质的单个分子反应生成结构复杂的大分子络合物（螯合物），降低其水溶性，再被吸附在水解产物上沉淀去除。当投加NaOH调节pH值生成的Fe(OH)₂和Fe(OH)₃胶体絮凝剂，其絮凝能力远远高于一般药剂水解得到的Fe(OH)₃胶体，能大量吸附污水中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子。

4.厌氧生物的水解酸化作用

在缺氧状态下，本发明的高浓度有机废水净化装置通过厌氧生物填料上栖息的生物膜及生物污泥中的大量水解菌及产酸菌释放的酶促使水中难以生物降解的大分子有机物发生生物催化反应，将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，微生物则利用水溶性底物完成胞内生化反应，同时排出各种有机酸。从而使废水的可生化性和降解速度大幅度提高，以利于后续好氧生物处理。

5.好氧生物氧化作用

本发明的高浓度有机废水净化装置的好氧生物填料表面生长的生物膜以及生物污泥中的好氧微生物，在曝气系统为其供氧下，对水中的有机污染物进行分解、合成、利用，并在气体的搅动下不断更新，从而降低有机污染物浓度。

6.生物絮凝作用

由于厌氧及好氧微生物的新陈代谢活动均会分泌大量的粘性物质，这些粘性物质会对水中微生物不能分解的大分子有机物质、无机物及细小颗粒产生吸附絮凝作用，使其去除。

7.铁对微生物的促进作用

铁是生物酶体系中的重要组成物质，本发明的高浓度有机废水净化装置微电池反应产生的Fe²⁺与Fe³⁺经pH调节后会有残余的新鲜态的铁离子，铁离子可以参加生物酶体系的电子转移反应，促进生化反应，提高生化反应的速率。铁可降低微生物生长活化能和基质降解反应的活化能，从而减弱反应过程受温度等外界环境因素的影响，加快有机物降解速率和微生物增长速度。

8.膜分离作用

本发明的高浓度有机废水净化装置设置的膜组件通过外部的负压出水泵的压力作为驱动力对水中的杂质进行分离得到优质的出水。

9.脱氮除磷作用

（1）化学除磷

系统中产生的Fe³⁺可与磷酸根产生沉淀将其去除，实现化学除磷。

（2）生物脱氮除磷

壳体内与套筒外侧的环形空间由厌氧生物填料、好氧生物填料及膜组件形成生物膜处理与膜分离组合系统，其中生物膜处理处理部分采用下部厌氧水解酸化处理及上部好氧处理结构设计，好氧污泥靠重力全部回流至厌氧段，同时，本发明设回流装置，由外部的回流泵将好氧填料上端的混合液回流至厌氧填料的下端，从而实现生物脱氮除磷。

本发明一种利用上述高浓度有机废水净化装置的净化方法的具体实施方式，包括如下步骤：

（1）酸性高浓度有机废水经外部的进水泵加压提升与H₂O₂投加管7投加的H₂O₂溶液一起通过进水管13进入壳体2内中心筒体24下部的配水器18，经过配水器18均匀配水，从复合填料17的下端向上流动；同时，充气管21将空气送入中心筒体24底部经布气管19均匀布气后，也从复合填料17的下端向上流动，在此区域，一方面，通过复合填料17中的铁碳微电池作用，将水中的有毒物质还原成毒性小或无毒性物质，将某些不饱和基团的双键打开，将部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物；另一方面，H₂O₂与Fe²⁺形成的Fenton氧化作用，使废水中大量有机物的结构发生碳链断裂，废水中的COD及色度大幅度降低，而废水的可生化性得到提高；另外，由于空气与水流的共同吹动，使复合填料17处于松动状态，能保证较好的传质效果，提高处理效率。

（2）流经复合填料17的废水继续上行溢流进入中心筒体24上部的环状pH调节槽15内，另外，外部的NaOH加药设备将NaOH溶液通过NaOH投加管22由环形加药管16加入环状pH调节槽15内，废水与NaOH溶液发生中和反应使pH升至8-8.5，然后，经过环状pH调节槽15贴中心筒体24一侧的开孔花墙流出并沿中心筒体24外部与套筒体20内侧之间的环形空间自上而下流入套筒体20内中心筒支撑架25下部的空间，期间生成的Fe(OH)₂和Fe(OH)₃胶体絮凝剂能大量吸附污水中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子，同时，水中含有的磷酸根会与铁离子产生沉淀而实现化学除磷；

（3）废水继续下行进入壳体2内下部，污泥靠重力沉降至锥底，清液则从厌氧生物填料9的下端向上进入壳体2内套筒体20外围空间，自下而上依次经过厌氧生物填料9和好氧生物填料4区域，废水经厌氧生物填料9上水解菌、酸化菌的水解酸化作用及好氧生物填料4上好氧微生物的生物氧化及生物絮凝作用，对有机物进行高效降解，好氧处理后的水向上流动，通过上部的膜组件3由外部的负压出水泵控制进行抽滤得到出水；

（4）好氧生物填料4区产生的污泥靠重力沉至厌氧生物填料9区，同时，外部的回流泵28从壳体2内好氧生物填料4的上部由回流出管29抽出混合液经回流入管27进入支撑架10下方的回流布水器26，经回流布水器26均匀布水后与送至厌氧生物填料9区，完成混合液的回流。一方面，实现生物脱氮除磷，降低出水中的氮和磷含量；另一方面，可起到缓冲作用，使生物处理更加稳定。另外，通过混合液的回流，对壳体2内套筒体20外围空间还可起到推流作用

（5）与外部供气设备相连的曝气总管1经环形曝气管6连接曝气支管7再经曝气支管7上方安装的微孔曝气器8为好氧生物填料4区域的微生物提供充足的氧，同时，气流的搅动可加速微生物的更新，提高生物活性。另外，可减轻膜组件3的膜污染。厌氧生物填料9区域产生的生化污泥及套筒体20内产生的化学污泥靠重力向下落入壳体2内支撑架10的下部，共沉至壳体2的圆锥形部，由底部圆锥形尖端设置的排泥管31经排泥阀30控制定时排出壳体外。排泥阀30在需要排泥、检修或非正常状态时开启，其他时间关闭。

以下为本发明高浓度有机废水净化装置的净化方法的两个具体实施例：

1、曝气总管；2、壳体；3、膜组件；4、好氧生物填料；5、好氧填料支撑架；6、环形曝气管；7、曝气支管；8、微孔曝气器；9、厌氧生物填料；10、支撑架；11、出水总管；12、环形出水管；13、进水管；14、H₂O₂投加管；15、环状pH调节槽；16、环形加药管；17、复合填料；18、配水器；19、布气管；20、套筒体；21、充气管；22、NaOH投加管；23、复合填料支撑架；24、中心筒体；25、中心筒体支撑架；26、回流布水器；27、回流入管；28、回流泵；29、回流出管；30、排泥阀；31、排泥管。

实施例1：

对染料生产废水的处理，原水水质指标为：CODcr：7500～12000mg/L，氨氮：120～150mg/L，色度：20000倍，pH=3。

（1）中心筒体24内：复合填料17的铁碳质量比为2.5:1，pH=3，每升废水投加30%H₂O₂溶液3ml，反应时间为1.5h，气水比采用5:1。在环状pH调节槽15内，由投加的NaOH溶液将其pH调至8～8.5。

（2）套筒体20外环形空间：厌氧生物填料9区域的水力停留时间为4h，好氧生物填料4区域的水力停留时间为6h，气水比为15:1，混合液回流比为200%。

（3）膜组件3分离出水水质：CODcr＜50mg/L，色度＜10倍，pH=7～8，氨氮＜5mg/L，总氮＜13.5mg/L。

实施例2：

对农药废水的处理，原水水质指标为：CODcr：12000～15000mg/L，氨氮：100～120mg/L，总磷400～600mg/L。

（1）中心筒内参数：复合填料17的铁碳质量比为3:1，pH=3，每升废水投加30%H₂O₂溶液4ml，反应时间为1.5h，气水比采用8:1。在环状pH调节槽15内，由投加的NaOH溶液将其pH调至8～8.5。

（2）套筒体外与壳体的环形空间参数：厌氧生物填料9区域的水力停留时间为4h，好氧生物填料4区域的水力停留时间为8h，气水比为15:1，混合液回流比为200%。

（3）膜组件3分离出水水质：CODcr＜50mg/L， pH=7～8，氨氮＜3.6mg/L，总磷＜0.4mg/L。

通过上述实施例1和实施例2可以证明，利用本发明高浓度有机废水净化装置的净化方法处理后的高浓度有机废水，出水水质指标可满足部分回用需求。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高浓度有机废水净化装置，包括壳体、壳体内的套筒体、套筒体内的中心筒体、中心筒支撑架、中心筒体内的环状pH调节槽、环形加药管、复合填料、复合填料支撑架、配水器及布气管、壳体内的膜组件、好氧生物填料、好氧填料支撑架、环形曝气管、曝气支管、微孔曝气器、厌氧生物填料及支撑架、壳体上部的进水管、H₂O₂ 投加管、NaOH投加管、曝气总管、充气管、出水总管、混合液出管及混合液入管、壳体底部的排泥管及排泥阀，其特征在于，所述的中心筒体上端开口、下端封闭，所述的中心筒体下端设置在所述套筒体内下部的所述中心筒支撑架上，所述的中心筒体内上部设所述环状pH调节槽，所述环状pH调节槽内设置所述环形加药管，所述NaOH投加管由所述壳体上部引入所述环形pH调节槽内并与所述环形加药管相连，所述环形pH调节槽下方中心筒体内中下部设置复合填料，所述复合填料坐落在中心筒体内下部的所述复合填料支撑架上，接有所述H₂O₂ 投加管的所述进水管由所述壳体上部引入所述中心筒体内穿过所述复合填料及复合填料支撑架并与其下方的所述配水器相连；所述充气管由所述壳体上部引入所述中心筒体内穿过所述复合填料及复合填料支撑架在所述配水器的下方与所述布气管相连；所述的套筒体上、下端均为开口，所述的套筒体下端设置在所述壳体内下部的支撑架上；所述壳体内的厌氧生物填料环绕在所述套筒体周围由所述支撑架支撑，厌氧生物填料的上方设所述环形曝气管，所述环形曝气管连接所述曝气支管，所述曝气支管上安装微孔曝气器，所述微孔曝气器上方设置好氧填料支撑架，所述好氧生物填料环绕在所述套筒体周围并坐落在所述好氧填料支撑架上，所述曝气总管由所述壳体上部引入壳体内穿过所述好氧生物填料与其下方的所述环形曝气管相连，所述好氧生物填料的上方环绕套筒体周围设置所述膜组件，所述膜组件通过所述环形出水管连接并与出水总管相连后由所述壳体上方引出壳体外；所述的厌氧生物填料为立体弹性填料与框架组合，所述框架用圆钢按填料空间尺寸制成，所述立体弹性填料由耐腐蚀的尼龙绳将加工有若干微孔的纤维丝段结成立体串，各所述立体串的两端分别系于所述框架的上下层，且间隔排列竖直设置；所述壳体内下部的支撑架由平行的两根或多根长度与所述壳体内部尺寸相当的钢轨制成，并且所述钢轨的两端均焊接在所述壳体内壁上；所述的复合填料支撑架由开孔的钢板及焊接件组成，且所述开孔的孔径小于复合填料的粒径；所述的好氧填料支撑架由长度与所述套筒体外围空间尺寸相当的角钢制成，所述角钢的两端分别焊接在所述述壳体与所述套筒体上；所述的环状pH调节槽为向上开口式，且贴近所述中心筒体的一侧为开孔花墙；所述环状pH调节槽内的环形加药管为穿孔式，穿孔方向为环形向心辐射；所述中心筒体内的配水器为环状穿孔管式，其开孔方向为双排斜向上45度，且位于所述复合填料的下方；所述中心筒体内的布气管为辐射状上侧开孔的穿孔管，且位于中心筒体的下端；所述的好氧生物填料为串状组合填料的模块组合，各所述模块为根据好氧生物填料空间分割尺寸制作的立体框架结构，所述立体框架由圆钢制成，各所述串状组合填料上、下两端均由串接的尼龙绳系于所述立体框架的上下端竖直设置，各所述模块排列组合成为好氧生物填料；在所述壳体内与所述套筒体外的环形空间下部设置回流布水器，所述回流布水器由一根环形管与多个均匀布设的辐射状穿孔管组成，与所述回流布水器连接的所述回流入管由套筒体内与中心筒体外围的空间向上引出所述壳体外，并与所述壳体外部的回流泵出口相接，有一回流出管在所述壳体内好氧填料区的上方穿出所述壳体与所述回流泵入口相接。

2.一种利用权利要求1所述的高浓度有机废水净化装置的净化方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）酸性高浓度有机废水经外部的进水泵加压提升与H₂O₂ 投加管投加的H₂O₂ 溶液一起通过进水管进入壳体内中心筒体下部的配水器，经过配水器均匀配水，从复合填料的下端向上流动；同时，充气管将空气送入中心筒体底部经布气管均匀布气后，也从复合填料的下端向上流动，在此区域，一方面，通过复合填料中的铁碳微电池作用，将水中的有毒物质还原成毒性小或无毒性物质，将某些不饱和基团的双键打开，将部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物；另一方面，H₂O₂ 与Fe²⁺形成的Fenton氧化作用，使废水中大量有机物的结构发生碳链断裂，废水中的COD及色度大幅度降低，而废水的可生化性得到提高；

（2）流经复合填料的废水继续上行溢流进入中心筒体上部的环状pH调节槽内，另外，外部的NaOH加药设备将NaOH溶液通过NaOH投加管由环形加药管加入环状pH调节槽内，废水与NaOH溶液发生中和反应使pH升至8-8.5 ，然后，经过环状pH调节槽贴中心筒体一侧的开孔花墙流出并沿中心筒体外部与套筒体内侧之间的环形空间自上而下流入套筒体内中心筒支撑架下部的空间，期间生成的Fe(OH)₂ 和Fe(OH)₃ 胶体絮凝剂能大量吸附污水中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子，同时，水中含有的磷酸根会与铁离子产生沉淀而实现化学除磷；

（3）废水继续下行进入壳体内下部，污泥靠重力沉降至锥底，清液则从厌氧生物填料的下端向上进入壳体内套筒体外围空间，自下而上依次经过厌氧生物填料和好氧生物填料区域，废水经厌氧生物填料上水解菌、酸化菌的水解酸化作用及好氧生物填料上好氧微生物的生物氧化及生物絮凝作用，对有机物进行高效降解，好氧处理后的水向上流动，通过上部的膜组件由外部的负压出水泵控制进行抽滤得到出水；

（4）好氧生物填料区产生的污泥靠重力沉至厌氧生物填料区，同时，外部的回流泵从壳体内好氧生物填料的上部由回流出管抽出混合液经回流入管进入支撑架下方的回流布水器，经回流布水器均匀布水后送至厌氧生物填料区，完成混合液的回流；

（5）与外部供气设备相连的曝气总管经环形曝气管连接曝气支管再经曝气支管上方安装的微孔曝气器为好氧生物填料区域的微生物提供充足的氧，厌氧生物填料区域产生的生化污泥及套筒体内产生的化学污泥靠重力向下落入壳体内支撑架的下部，共沉至壳体的圆锥形部，由底部圆锥形尖端设置的排泥管经排泥阀控制定时排出壳体外。

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