CN108358385A - 一种用于化学工业废水处理的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于化学工业废水处理的装置，包括高级氧化塔、管道混合器、沉淀池及生物滤池，高级氧化塔的顶端设有出气管，下端设有进水管，高级氧化塔内从下到上依次设置第一滤板、第二滤板和第三滤板，第一滤板、第二滤板及第三滤板将高级氧化塔分隔成臭氧氧化池和铁碳微电解池；臭氧氧化池内套设有臭氧曝气筒；臭氧曝气筒上开设有微孔，臭氧曝气筒内穿接有第一臭氧进气管；臭氧氧化池内填充有催化填料；管道混合器包括筒体，筒体上端设有絮凝剂加药口，筒体内壁上固定连接有混合叶片；生物滤池内设有生物滤层。本发明设计合理，使用方便，运行效率高，可靠性高，通过多种处理设备达到更好的处理效果，最终出水均能达标排放。

Description

一种用于化学工业废水处理的装置
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种用于化学工业废水处理的装置。
背景技术
随着我国工业化进程的不断发展，化学工业对我国经济的发展起到越来越重要的作用，同时，化学工业的发展也带来了新的环境问题。根据国家环保部发布的2010年中国环境状况公报，2010年全国废水排放总量为617.3亿吨，其中工业废水排放量为237.5亿吨，占全国废水总排放量的38.5％。妥善解决化工废水处理问题，是实现环境保护和经济增长协调发展的关键。
化工废水的水质复杂，水量变化大，废水中污染物含量高，有毒有害物质多，如卤素化合物、硝基化合物、分散剂以及表面活性剂等等，废水的色度和电导率高，生物难降解物质多，B/C低，可生化性差，因此处理难度较大。目前大多数化工厂采用物化(预处理)+生化法进行处理，由于污染物是溶解性的，如含有有机硫化物、磷化物、氮化物、芳香族、卤代芳香族等，因此采用物化手段去除率较低，需要大量的清洁水稀释至低浓度后才可以进行生化处理，并且一些化合物不可降解，生化性差，生化出水常常不达标。此外，这类处理方法使得废水处理设施体积庞大，造价增高，运行费用增大，从而限制了其广泛应用，因此，为解决上述问题，确有必要提供一种用于化学工业废水处理的装置，以克服现有技术中存在的缺陷。
发明内容
本发明提供了一种用于化学工业废水处理的装置，解决了现有技术中采用物化(预处理)+生化法处理化工废水出水常常不达标，以及废水处理设施体积庞大，造价增高，运行费用增大，从而限制了其广泛应用的问题。
本发明提供了一种用于化学工业废水处理的装置，包括高级氧化塔、管道混合器、沉淀池以及生物滤池，所述高级氧化塔的顶端设有出气管，所述高级氧化塔的上端设有第一出水管，下端设置有进水管，所述高级氧化塔内从下到上依次横向设置有第一滤板、第二滤板和第三滤板，并且所述第一滤板、所述第二滤板以及所述第三滤板将所述高级氧化塔分隔成位于所述第一滤板与所述第二滤板之间的的臭氧氧化池以及位于所述第二滤板与所述第三滤板之间的铁碳微电解池；所述高级氧化塔内位于所述第一滤板的下方处还设有第一布水管，所述第一布水管与所述进水管连通；
所述臭氧氧化池内同轴套设有两端封口的臭氧曝气筒，所述臭氧曝气筒的顶端与所述第二滤板固接，底端与所述高级氧化塔的底端固接；所述臭氧曝气筒的筒壁上开设有多个微孔，所述臭氧曝气筒的底板上开设有第一开孔，所述第一开孔内穿接有第一臭氧进气管，所述第一臭氧进气管远离所述臭氧曝气筒的一端连接有臭氧发生器；
所述臭氧氧化池的池壁与所述臭氧曝气筒的筒壁之间填充有催化填料；所述臭氧氧化池的池壁上还设有第二臭氧进气管，且所述第二臭氧进气管与所述出气管连通；
所述管道混合器通过所述第一出水管与所述高级氧化塔连通，所述管道混合器包括具有内腔的筒体，所述筒体上端设有絮凝剂加药口，所述筒体内壁上固定连接有混合叶片，且所述混合叶片沿筒体轴线螺旋设置；所述管道混合器上与所述第一出水管相对的一侧设有第二出水管；
所述沉淀池通过所述第二出水管与所述管道混合器连通，所述沉淀池上与所述第二出水管相对的一侧设有第三出水管；
所述生物滤池通过所述第三出水管与所述沉淀池连通，所述第三出水管上还设有提升泵，所述生物滤池内上端设有第二布水器，所述生物滤池内位于所述第二布水器的下方处设有生物滤层，所述生物滤层内填充有生物多孔陶瓷颗粒；所述生物滤池内位于所述生物滤层下方处设有第四滤板，所述生物滤池底端设有第四出水管。
优选的，所述出气管上设有抽风机。
优选的，所述第一滤板上开设有开孔，所述臭氧曝气筒穿过所述开孔与所述第二滤板固接。
优选的，所述催化填料为负载有活性成分的颗粒活性炭。
优选的，所述颗粒活性炭上负载的活性成分为锡、铜、锰、钛、钴、钒和镍中的一种或几种。
优选的，所述生物多孔陶瓷颗粒的制备方法如下：
将藤黄微球菌发酵液、地衣芽孢杆菌发酵液、栖木槿假单胞菌发酵液按照1：1：1的质量比混合，得到混合发酵菌液，并且所述混合发酵菌液中的菌落总数为1.0×1010cfu/mL以上；
将多孔陶瓷颗粒浸没到混合发酵菌液中室温培养24h，取出晾干后即得到所述生物多孔陶瓷颗粒。
优选的，所述生物多孔陶瓷颗粒的粒径为5-10mm，孔隙率大于40％，孔径分布为5nm-50μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明首先采用两级高级氧化技术将废水中难降解有机物降解成小分子有机物，将小分子有机物降解成二氧化碳和水，从而将废水得到很大程度的处理，高级氧化出水在管道混合器中快速絮凝、沉淀后能够除去废水中的SS、重金属，减轻了后续处理的负担，提高了后续处理的效率；生物滤池中填充有生物多孔陶瓷颗粒，利用微生物对废水进行深度处理，经过上述一系列处理后，出水达标排放。
2)本发明设计合理，使用方便，运行效率高，可靠性高，通过多种处理设备达到更好的处理效果，最终出水均能达标排放。
附图说明
图1为本发明用于化学工业废水处理的装置的工艺流程图。
附图标记说明：
1-出气管，2-第一出水管，3-进水管，4-第一滤板，5-第二滤板，6-第三滤板，7-第一布水管，8-臭氧曝气筒，9-微孔，10-第一臭氧进气管，11-臭氧发生器，12-第二臭氧进气管，13-絮凝剂加药口，14-混合叶片，15-第二出水管，16-第三出水管，17-提升泵，18-第二布水器，19-第四滤板，20-第四出水管，21-抽风机。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明中所使用的藤黄微球菌(Micrococcusluteus)为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏编号为CGMCC No.6072的菌株；地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏编号为CGMCCNo.2276的菌株；栖木槿假单胞菌(Pseudomonas hibiscicola)为中国典型培养物保藏中心保藏编号为CCTCC NO.M2014244的菌株。
实施例中藤黄微球菌发酵菌液、地衣芽孢杆菌发酵菌液、栖木槿假单胞菌发酵菌液均是采用常规方法培养得到的，下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
一种用于化学工业废水处理的装置，具体如图1所示，包括高级氧化塔、管道混合器、沉淀池以及生物滤池，高级氧化塔的上端设有第一出水管2，下端设置有进水管3，高级氧化塔内从下到上依次横向设置有第一滤板4、第二滤板5和第三滤板6，并且第一滤板4、第二滤板5以及第三滤板6将高级氧化塔分隔成位于第一滤板4与第二滤板5之间的的臭氧氧化池以及位于第二滤板5与第三滤板6之间的铁碳微电解池；高级氧化塔内位于第一滤板4的下方处还设有第一布水管7，第一布水管7与进水管3连通，第一布水管7能够使进水分布均匀，有利于提高反应效率。
臭氧氧化池内同轴套设有两端封口的臭氧曝气筒8，臭氧曝气筒8的顶端与第二滤板5固接，底端与高级氧化塔的底端固接；臭氧曝气筒8的筒壁上开设有多个微孔9，臭氧曝气筒8的底板上开设有第一开孔，第一开孔内穿接有第一臭氧进气管10，第一臭氧进气管10远离臭氧曝气筒8的一端连接有臭氧发生器11。臭氧氧化池的池壁与臭氧曝气筒8的筒壁之间填充有催化填料。本发明将臭氧曝气筒8设置在填料中间，能够最大限度的增加臭氧与催化填料的接触面积，有利于催化氧化反应的快速高效进行，同时还可以促进催化填料的流化，防止板结。
催化填料为负载有活性成分的颗粒活性炭，且负载的活性成分为锡、铜、锰、钛、钴、钒和镍中的一种或几种。臭氧催化氧化是利用臭氧在催化填料中活性成分的作用下产生羟基自由基，羟基自由基具有比臭氧分子更强的氧化能力，且反应无选择性，可快速氧化分解污水中大量有机污染物。
臭氧氧化池出水进入铁碳微电解池，铁碳微电解池能够对废水中的污染物进一步氧化降解，其净化废水的机理如下：
(1)Fe-C微电解的氧化-还原作用。由于铁和碳的电势有明显差异，在电解质溶液中相互接触的铁屑和碳构成数目众多的微小原电池，铁作为阳极被腐蚀，碳作为阴极，Fe不断失去电子变成Fe2+进入溶液，失去的电子传递到碳的表面，当溶液中H+浓度较高时，H+在碳的表面获得电子变成H2析出，形成析氢腐蚀；在氧气环境下，O2在碳表面获得电子生成H2O或者OH-，形成吸氧腐蚀。
阳极Fe失去电子而被氧化至较高价态(Fe2+)，阴极C附近的H+得到电子产生新生态氢，在有氧环境下，微原电池有较高的电极电位差，电化学反应速率较快。污水中的某些反应物，如H+、O2等作为电子受体，在阴极表面发生还原作用而还原至较低的价态。阴极、阳极产生的新生态氢、亚铁离子以及金属铁具有强还原性，极易与污水中的有机物发生氧化还原反应，有机物在电极表面、溶液中直接或间接参与了氧化还原反应，从而使大部分难降解的有机物降解为小分子物质，而小分子物质则分解成CO2和H2O等小分子的物质，从而使污染物得到去除。
高级氧化塔的顶端设有出气管1，出气管上设有抽风机21，臭氧氧化池的池壁上还设有第二臭氧进气管12，且第二臭氧进气管12与出气管1连通。臭氧排入空气时会对大气造成污染。本发明将铁碳微电解池没有反应完的臭氧通过出气管1排出后再通过第二臭氧进气管12进入臭氧氧化池，一方面避免了大气污染，另一方面将没有利用完的臭氧继续回流至臭氧反应池参与反应，提高了使用效率。同时，出气管上设有抽风机21，能够快速将排出的臭氧通入臭氧氧化池，避免在管道内长期运行分解掉。
管道混合器通过第一出水管2与高级氧化塔连通，管道混合器包括具有内腔的筒体，高级氧化塔出水进入管道混合器2的内腔，铁碳微电解池的出水中铁离子絮凝生成的氢氧化铁、氢氧化亚铁多羟基聚合物以胶体形态存在，可以通过胶体颗粒表面的吸附作用去除污水中的有机污染物、重金属离子以及SS。此外，絮凝形成的胶体颗粒细小，比表面积大，具有很强的表面吸附作用，污水中的一些非极性有机化合物具有憎水性，很容易与胶体颗粒表面接合，以各种形态结合在胶体颗粒表面上的有机物，随胶体颗粒迁移、沉淀，并且进行包括降解在内的各种界面反应，最终从污水中分离出去。
筒体上端设有絮凝剂加药口13，当铁碳微电解池产生的絮凝剂不足以絮凝污水中的易絮凝污染物时，通过絮凝剂加药口13往管道混合器内腔的污水中投加絮凝剂，如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)以及聚合硫酸铁(PFS)等，从而将污水中的悬浮物、金属离子、胶体物质等絮凝。
筒体内壁上固定连接有混合叶片14，且混合叶片14沿筒体轴线螺旋设置，混合叶片14上设置有条状的且凸出混合叶片14表面的微阻条；螺旋状混合叶片14的设置可以增加水体流过筒体时的路径长度，增加污水与絮凝剂的混合时间，使絮凝反应充分进行；螺旋状的混合叶片14还可以使水体产生螺旋式涡流，同时在混合叶片14上设置呈条状的微阻条，使筒体内水流经过的管道截面面积发生了变化，增加了筒体内的阻力系数，使得废水在筒体内产生局部的湍流，从而使絮凝剂和废水混合得更加激烈，使得絮凝剂和废水可以更加充分地混合。
沉淀池通过第二出水管15与管道混合器连通，管道混合器中出水进入沉淀池，絮凝反应产生的沉淀在沉淀池内沉淀，上清液则经由沉淀池上设置的第三出水管16进入生物滤池内进行深度处理。
生物滤池通过第三出水管16与沉淀池连通，第三出水管16上还设有提升泵17，生物滤池内上端设有第二布水器18，可以将沉淀池出水均匀分布到生物滤池内。生物滤池内位于第二布水器18的下方处设有生物滤层，生物滤层内填充有生物多孔陶瓷颗粒，生物多孔陶瓷颗粒的表面以及空隙内负载有大量的菌剂，能够进一步降解高级氧化塔出水中剩余的少量污染物，同时生物多孔陶瓷颗粒空隙丰富，还可以吸附一定量的污染物，最终时出水达标排放；生物滤池内位于生物滤层下方处设有第四滤板19，第四滤板19能够对最终出水进行过滤，使水质进一步得到净化，净化后的水通过生物滤池底端设有的第四出水管20排出装置。
需要说明的是，第一滤板4上开设有开孔，臭氧曝气筒8穿过开孔与第二滤板5固接。
进一步需要说明的是，所述生物多孔陶瓷颗粒的制备方法如下：
将藤黄微球菌发酵液、地衣芽孢杆菌发酵液、栖木槿假单胞菌发酵液按照1：1：1的质量比混合，得到混合发酵菌液，并且所述混合发酵菌液中的菌落总数为1.0×1010cfu/mL以上；
将多孔陶瓷颗粒浸没到混合发酵菌液中室温培养24h，取出晾干后即得到所述生物多孔陶瓷颗粒。
藤黄微球菌、地衣芽孢杆菌以及栖木槿假单胞菌均能够降解废水中的有机物，栖木槿假单胞菌还具有很好的脱氮除磷作用，三者组合使用，去除有机物以及脱氮除磷效果更好，能够高效的对沉淀池出水深度处理，使其达标排放。
生物多孔陶瓷颗粒的粒径为5-10mm，孔隙率大于40％，孔径分布为5nm-50μm，因此其具备较大的比表面积和孔隙率，能够吸附大量混合发酵菌液中的菌剂，使其处理效果更好。
将本发明用于化学工业废水处理的装置用于印染行业化工废水的处理，以对本发明的效果进行说明，具体结果见表1。
表1化工废水处理效果表
从表1可以看出，本发明用于化学工业废水处理的装置对印染行业化工废水具有很好的处理效果，经过处理后，废水中各项指标均满足化工行业废水排放标准。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种用于化学工业废水处理的装置，其特征在于，包括高级氧化塔、管道混合器、沉淀池以及生物滤池，所述高级氧化塔的顶端设有出气管(1)，所述高级氧化塔的上端设有第一出水管(2)，下端设有进水管(3)，所述高级氧化塔内从下到上依次横向设置有第一滤板(4)、第二滤板(5)和第三滤板(6)，并且所述第一滤板(4)、所述第二滤板(5)以及所述第三滤板(6)将所述高级氧化塔分隔成位于所述第一滤板(4)与所述第二滤板(5)之间的的臭氧氧化池以及位于所述第二滤板(5)与所述第三滤板(6)之间的铁碳微电解池；所述高级氧化塔内位于所述第一滤板(4)的下方处还设有第一布水管(7)，所述第一布水管(7)与所述进水管(3)连通；
所述臭氧氧化池内同轴套设有两端封口的臭氧曝气筒(8)，所述臭氧曝气筒(8)的顶端与所述第二滤板(5)固接，底端与所述高级氧化塔的底端固接；所述臭氧曝气筒(8)的筒壁上开设有多个微孔(9)，所述臭氧曝气筒(8)的底板上开设有第一开孔，所述第一开孔内穿接有第一臭氧进气管(10)，所述第一臭氧进气管(10)远离所述臭氧曝气筒(8)的一端连接有臭氧发生器(11)；
所述臭氧氧化池的池壁与所述臭氧曝气筒(8)的筒壁之间填充有催化填料；所述臭氧氧化池的池壁上还设有第二臭氧进气管(12)，且所述第二臭氧进气管(12)与所述出气管(1)连通；
所述管道混合器通过所述第一出水管(2)与所述高级氧化塔连通，所述管道混合器包括具有内腔的筒体，所述筒体上端设有絮凝剂加药口(13)，所述筒体内壁上固定连接有混合叶片(14)，且所述混合叶片(14)沿筒体轴线螺旋设置；所述管道混合器上与所述第一出水管(2)相对的一侧设有第二出水管(15)；
所述沉淀池通过所述第二出水管(15)与所述管道混合器连通，所述沉淀池上与所述第二出水管(15)相对的一侧设有第三出水管(16)；
所述生物滤池通过所述第三出水管(16)与所述沉淀池连通，所述第三出水管(16)上还设有提升泵(17)，所述生物滤池内上端设有第二布水器(18)，所述第二布水器(18)与所述第三出水管(16)连通，所述生物滤池内位于所述第二布水器(18)的下方处设有生物滤层，所述生物滤层内填充有生物多孔陶瓷颗粒；所述生物滤池内位于所述生物滤层下方处设有第四滤板(19)，所述生物滤池底端设有第四出水管(20)。
2.根据权利要求1所述的用于化学工业废水处理的装置，其特征在于，所述出气管上设有抽风机(21)。
3.根据权利要求1所述的用于化学工业废水处理的装置，其特征在于，所述第一滤板(4)上开设有开孔，所述臭氧曝气筒(8)穿过所述开孔与所述第二滤板(5)固接。
4.根据权利要求1所述的用于化学工业废水处理的装置，其特征在于，所述催化填料为负载有活性成分的颗粒活性炭。
5.根据权利要求4所述的用于化学工业废水处理的装置，其特征在于，所述活性成分为锡、铜、锰、钛、钴、钒和镍中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的用于化学工业废水处理的装置，其特征在于，所述生物多孔陶瓷颗粒的制备方法如下：
将藤黄微球菌发酵液、地衣芽孢杆菌发酵液、栖木槿假单胞菌发酵液按照1：1：1的质量比混合，得到混合发酵菌液，并且所述混合发酵菌液中的菌落总数为1.0×1010cfu/mL以上；
将多孔陶瓷颗粒浸没到混合发酵菌液中室温培养24h，取出晾干后即得到所述生物多孔陶瓷颗粒。
7.根据权利要求6所述的用于化学工业废水处理的装置，其特征在于，所述生物多孔陶瓷颗粒的粒径为5-10mm，孔隙率大于40％，孔径分布为5nm-50μm。
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