CN110002667A - 一种黑臭水体的处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种黑臭水体的处理系统及方法，所述系统包括：进水池、臭氧发生器、至少一个氧化塔、MABR反应器、出水池和尾气破坏装置。本发明将臭氧催化氧化装置与膜曝气生物反应器(MABR)相结合，不仅有效的降解了黑臭水体中的污染物，而且，实现了资源的二次利用，达到了节约能源、降低废水处理成本的效果。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种黑臭水体的处理系统及方法。
背景技术
臭氧催化氧化技术(Ozone Catalytic Oxidation Technology，OCOT)作为高级氧化技术的一种，由于其在催化剂和协同氧化剂的作用下分解产生羟基自由基(·OH)，后者无选择地降解废水中难降解污染物，从而达到降低废水COD值，提高废水的可生化性的目的，同时无二次污染，在工业废水深度处理领域得到了广泛推广。
膜曝气生物反应器(Membrane Aerated Biofilm Reactor，MABR)是利用透气膜进行曝气供氧的一种废水处理工艺。在该工艺中，空气以溶解扩散或微泡/无泡的形式进入黑臭水体中，从而，提高了空气中氧气的利用率。另外，透气膜的比表面积大，是微生物的良好载体，负载在膜表面的微生物层，可以实现对黑臭水体的同步硝化反硝化反应，较传统生物膜法具有高效的去除黑臭水体中氮磷等污染物的能力。
现有的臭氧催化氧化装置可以利用臭氧催化氧化和生化反应耦合来去除黑臭水体中的有机污染物，但是，其装置的尾气中存在的臭氧会将生化反应器内的微生物杀死，从而，影响装置处理黑臭水体的效果。而常规的MABR反应器利用空气作为气源，其氧气含量低也会影响反应器处理黑臭水体的工作效率。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种黑臭水体的处理系统及方法，用于降解黑臭水体中的污染物。具体技术方案如下：
首先，本发明提供了一种黑臭水体的处理系统，所述系统包括：进水池、臭氧发生器、至少一个氧化塔、MABR反应器、出水池和尾气破坏装置；
所述进水池设置有出水口；
所述氧化塔设置有进水口、出水口和出气口；所述进水池的出水口通过管道与所述氧化塔的进水口连通；
所述氧化塔的底部设置有曝气装置；所述曝气装置通过管道与所述臭氧发生器的出气口连通；
所述MABR反应器设置有进水口、出水口、回流进水口、进气口和出气口；所述MABR反应器的进水口通过管道与所述氧化塔的出水口连通；
所述出水池设置有进水口和回流出水口；所述出水池的进水口通过管道与所述MABR反应器的出水口连通；所述出水池的回流出水口通过管道与所述MABR反应器的回流进水口连通；
所述出水池的回流出水口与所述MABR反应器的回流进水口之间的管道上还设置有回流水泵；
所述尾气破坏装置设置有进气口和出气口，所述尾气破坏装置的进气口通过管道与所述氧化塔的出气口连通；所述尾气破坏装置的出气口通过管道与所述MABR反应器的进气口连通；
所述氧化塔内填装有催化剂，用于催化氧化塔内黑臭水体的臭氧氧化反应；
所述MABR反应器内部设置有膜组件；所述膜组件负载有微生物。
在本发明的一些实施方式中，所述进水池的出水口与所述氧化塔的进水口之间的管道上设置有进水泵。
在本发明的一些实施方式中，所述尾气破坏装置的出气口与所述MABR反应器的进气口之间的管道上设置有气泵。
在本发明的一些实施方式中，所述系统还包括空气压缩机；所述空气压缩机的出气口通过管道与所述MABR反应器的进气口连通。
在本发明的一些实施方式中，所述臭氧发生器的出气口与所述氧化塔的曝气装置之间的管道上设置有气体流量计。
在本发明的一些实施方式中，其特征在于，所述氧化塔内还设置有隔板，用于承托氧化塔内填装的催化剂。
在本发明的一些实施方式中，其特征在于，所述系统包括两个串联的氧化塔。
在本发明的一些实施方式中，所述尾气破坏装置选自加热式臭氧尾气破坏装置、催化分解式臭氧尾气破坏装置和吸附式臭氧尾气破坏装置中的任一种。
其次，本发明还提供了一种处理黑臭水体的方法，包括：
(1)臭氧催化氧化过程：所述进水池内的待处理的黑臭水体进入所述氧化塔中，同时，臭氧发生器内的臭氧经曝气装置进入氧化塔，与氧化塔内的催化剂充分接触反应，降解黑臭水体中的污染物；待处理的黑臭水体在氧化塔内经臭氧催化氧化反应后流入所述MABR反应器；
(2)膜曝气生物反应过程：经过臭氧催化氧化反应后的黑臭水体与MABR反应器内的膜组件接触反应，水中的污染物被负载在膜组件上的微生物进一步降解，经膜组件处理后的水体流入出水池。
本发明实施例提供的一种黑臭水体的处理系统及方法，将臭氧催化氧化装置与膜曝气生物反应器(MABR)相结合，先利用臭氧催化氧化反应降解黑臭水体中的污染物，提高水体的可生化性；再利用尾气破坏装置将臭氧催化氧化反应中未参与反应的臭氧转化为氧气，作为MABR反应器的气源，并通过MABR反应器中负载在膜组件上的微生物进一步去除黑臭水体中的氨氮。这不仅有效的降解了黑臭水体中的污染物，而且，实现了资源的二次利用，达到了节约能源、降低废水处理成本的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种黑臭水体的处理系统示意图；
其中，1-进水池；2-进水泵；3-第一氧化塔；4-第二氧化塔；5-催化剂；6-隔板；7-曝气装置；8-MABR反应器；9-膜组件；10-出水池；11-回流水泵；12-臭氧发生器；13-气体流量计；14-尾气破坏装置；15-气泵；16-空气压缩机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明首先提供了一种黑臭水体的处理系统，如图1所示，包括：进水池1、臭氧发生器12、至少一个氧化塔、MABR反应器8、出水池10和尾气破坏装置14；
所述进水池1设置有出水口；
所述氧化塔设置有进水口、出水口和出气口；所述进水池1的出水口通过管道与所述氧化塔的进水口连通；
在本发明的一些具体实施方式中，所述氧化塔的出水口高于所述氧化塔的进水口；
所述氧化塔的底部设置有曝气装置7；所述曝气装置7通过管道与所述臭氧发生器12的出气口连通；
所述MABR反应器8设置有进水口、出水口、回流进水口、进气口和出气口；所述MABR反应器8的进水口通过管道与所述氧化塔的出水口连通；
在本发明的一些具体实施方式中，所述MABR反应器8的出水口高于所述MABR反应器8的回流进水口；
所述出水池10设置有进水口和回流出水口；所述出水池10的进水口通过管道与所述MABR反应器8的出水口连通；所述出水池10的回流出水口通过管道与所述MABR反应器8的回流进水口连通；
所述出水池10的回流出水口与所述MABR反应器8的回流进水口之间的管道上还设置有回流水泵11；
在本发明的一些具体实施方式中，所述出水池10的进水口高于所述出水池10的回流出水口；
在本发明的一些具体实施方式中，所述出水池10还设置有出水口；所述出水口安装有在线化学需氧量(COD)测试仪(图中未示出)，用于检测从出水池10的出水口流出的水体的COD值。
所述尾气破坏装置14设置有进气口和出气口，所述尾气破坏装置14的进气口通过管道与所述氧化塔的出气口连通；所述尾气破坏装置14的出气口通过管道与所述MABR反应器8的进气口连通；所述尾气破坏装置14用于将氧化塔内经过臭氧催化氧化反应后未参与反应的臭氧转化为氧气，并将所述氧气通入MABR反应器8中，使其作为MABR反应器的气源；
所述氧化塔内填装有催化剂5，用于催化氧化塔内黑臭水体的臭氧氧化反应；
在本发明的一些具体实施方式中，所述催化剂5的填装形式选自固定床和流化床中的任一种；所述催化剂5选自活性氧化铝球、陶粒、活性炭和沸石中的任一种。
所述MABR反应器内部设置有膜组件9，用于所述MABR反应器内的气体质量传递；所述膜组件9负载有微生物。
需要说明的是，本发明中所采用的臭氧发生器12、氧化塔、MABR反应器8和尾气破坏装置14均为现有技术，因此，其工作原理都是本领域技术人员容易确定的，本发明在此不进行赘述。
在本发明的一些具体实施方式中，所述进水池1的出水口与所述氧化塔的进水口之间的管道上设置有进水泵2。
在本发明的一些具体实施方式中，所述尾气破坏装置14的出气口与所述MABR反应器8的进气口之间的管道上设置有气泵15，用于将所述尾气破坏装置14产生的氧气泵入MABR反应器8中。
在本发明的一些具体实施方式中，所述尾气破坏装置14的出气口与所述MABR反应器8的进气口之间的管道上还设置有臭氧浓度检测仪(图中未示出)，所述臭氧浓度检测仪用于检测从所述尾气破坏装置14的出气口排出的气体中的臭氧浓度。
在本发明的一些具体实施方式中，所述系统还包括空气压缩机16，用于当所述尾气破坏装置14的出气流量不足或出气中含有臭氧时，为MABR反应器8供气；所述空气压缩机16的出气口通过管道与所述MABR反应器8的进气口连通。
在本发明的一些具体实施方式中，所述空气压缩机16的出气口通过管道与所述尾气破坏装置14的出气口和所述MABR反应器8的进气口之间的管道连通。
在本发明的一些具体实施方式中，所述臭氧发生器12的出气口与所述氧化塔的曝气装置7之间的管道上设置有气体流量计13，用于测量进入氧化塔的臭氧的气体流量。
在本发明的一些具体实施方式中，所述臭氧发生器12的出气口与所述氧化塔的曝气装置7之间的管道上还设置有控制阀(图中未示出)，用于控制进入氧化塔的臭氧的气体流量，从而，使氧化塔内的臭氧催化氧化反应效果达到最佳。
在本发明的一些具体实施方式中，所述氧化塔内还设置有隔板6；所述隔板6不仅用于承托氧化塔内填装的催化剂5，还可以防止所述催化剂5掉落至曝气装置7，避免曝气装置7发生堵塞；所述隔板6设有若干通孔，以使废水能够通过隔板与催化剂5接触。
在本发明的一些具体实施方式中，所述系统包括两个串联的氧化塔，即第一氧化塔3和第二氧化塔4；所述进水池1的出水口通过管道与所述第一氧化塔3的进水口连通；所述第一氧化塔3的出水口通过管道与所述第二氧化塔4的进水口连通；所述第二氧化塔4的出水口通过管道与所述MABR反应器8的进水口连通。
在本发明的一些具体实施方式中，所述尾气破坏装置14选自加热式臭氧尾气破坏装置、催化分解式臭氧尾气破坏装置和吸附式臭氧尾气破坏装置中的任一种。
其次，本发明还提供了应用前述的系统处理黑臭水体的方法，包括：
(1)臭氧催化氧化过程：所述进水池1内的待处理的黑臭水体进入所述氧化塔中，同时，臭氧发生器12内的臭氧经曝气装置7进入氧化塔，与氧化塔内的催化剂5充分接触反应，降解黑臭水体中的污染物；待处理的黑臭水体在氧化塔内经臭氧催化氧化反应后流入所述MABR反应器8；
(2)膜曝气生物反应过程：经过臭氧催化氧化反应后的黑臭水体与MABR反应器8内的膜组件9接触反应，水中的污染物被负载在膜组件9上的微生物进一步降解，经膜组件处理后的水体流入出水池10。
在本发明的一些具体实施方式中，当所述系统包括两个串联的氧化塔，即第一氧化塔3和第二氧化塔4时，所述进水池1内的待处理的黑臭水体进入所述第一氧化塔3中，同时，臭氧发生器12内的臭氧经曝气装置7进入第一氧化塔3，与第一氧化塔3内的催化剂5充分接触反应，降解黑臭水体中的污染物；经第一氧化塔3处理后的水体通过管道进入所述第二氧化塔4，同时，臭氧发生器12内的臭氧经曝气装置7进入第二氧化塔4，与第二氧化塔4内的催化剂5充分接触反应，进一步降解黑臭水体中的污染物；待处理的黑臭水体在第二氧化塔4内经臭氧催化氧化反应后流入所述MABR反应器8；
在本发明的一些具体实施方式中，当所述在线COD测试仪测出从出水池10的出水口流出的水体的COD值大于50mg/L时，开启所述回流水泵11，使出水池10中的水体回流至MABR反应器8中进行再处理。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种黑臭水体的处理系统，其特征在于，包括：进水池、臭氧发生器、至少一个氧化塔、MABR反应器、出水池和尾气破坏装置；
所述进水池设置有出水口；
所述氧化塔设置有进水口、出水口和出气口；所述进水池的出水口通过管道与所述氧化塔的进水口连通；
所述氧化塔的底部设置有曝气装置；所述曝气装置通过管道与所述臭氧发生器的出气口连通；
所述MABR反应器设置有进水口、出水口、回流进水口、进气口和出气口；所述MABR反应器的进水口通过管道与所述氧化塔的出水口连通；
所述出水池设置有进水口和回流出水口；所述出水池的进水口通过管道与所述MABR反应器的出水口连通；所述出水池的回流出水口通过管道与所述MABR反应器的回流进水口连通；
所述出水池的回流出水口与所述MABR反应器的回流进水口之间的管道上还设置有回流水泵；
所述尾气破坏装置设置有进气口和出气口，所述尾气破坏装置的进气口通过管道与所述氧化塔的出气口连通；所述尾气破坏装置的出气口通过管道与所述MABR反应器的进气口连通；
所述氧化塔内填装有催化剂，用于催化氧化塔内黑臭水体的臭氧氧化反应；
所述MABR反应器内部设置有膜组件；所述膜组件负载有微生物。
2.如权利要求1所述的一种黑臭水体的处理系统，其特征在于，所述进水池的出水口与所述氧化塔的进水口之间的管道上设置有进水泵。
3.如权利要求1所述的一种黑臭水体的处理系统，其特征在于，所述尾气破坏装置的出气口与所述MABR反应器的进气口之间的管道上设置有气泵。
4.如权利要求1所述的一种黑臭水体的处理系统，其特征在于，所述系统还包括空气压缩机；所述空气压缩机的出气口通过管道与所述MABR反应器的进气口连通。
5.如权利要求1所述的一种黑臭水体的处理系统，其特征在于，所述臭氧发生器的出气口与所述氧化塔的曝气装置之间的管道上设置有气体流量计。
6.如权利要求1所述的一种黑臭水体的处理系统，其特征在于，所述氧化塔内还设置有隔板，用于承托氧化塔内填装的催化剂。
7.如权利要求1所述的一种黑臭水体的处理系统，其特征在于，所述系统包括两个串联的氧化塔。
8.如权利要求1～7中任一项所述的一种黑臭水体的处理系统，其特征在于，所述尾气破坏装置选自加热式臭氧尾气破坏装置、催化分解式臭氧尾气破坏装置和吸附式臭氧尾气破坏装置中的任一种。
9.应用权利要求1～8中任一项所述的系统处理黑臭水体的方法，其特征在于，包括：
(1)臭氧催化氧化过程：所述进水池内的待处理的黑臭水体进入所述氧化塔中，同时，臭氧发生器内的臭氧经曝气装置进入氧化塔，与氧化塔内的催化剂充分接触反应，降解黑臭水体中的污染物；待处理的黑臭水体在氧化塔内经臭氧催化氧化反应后流入所述MABR反应器；
(2)膜曝气生物反应过程：经过臭氧催化氧化反应后的黑臭水体与MABR反应器内的膜组件接触反应，水中的污染物被负载在膜组件上的微生物进一步降解，经膜组件处理后的水体流入出水池。
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