CN110668549A - 一种污水深度处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污废水深度处理领域，涉及一种污废水的深度处理方法及装置，所述深度处理方法包括向工艺进水中通入臭氧，并将通入有臭氧的工艺进水在一级复合触媒反应器、二级复合触媒反应器、三级复合触媒反应器中接触反应：氧化、催化、吸附、共生同时进行，每一级复合触媒反应器均设跨越管，运行中两级联用，其中对反应器通过压力波动方式强化触媒活性。本发明可解决现有技术污水深度处理中存在的处理效率低，处理效果不理想等问题。
Description
技术领域
本发明属于污水深度处理领域，尤其涉及一种市政污水提标改造的深度处理方法及装置。
背景技术
为了改善水环境，北京，天津此前已经率先开展了地标提标实践，除总氮外，主要污染物指标直接和地表水对标。
长流程、高耗能、高化学品投入，更复杂的运行管理，以及更为昂贵的建设运行费用，使得稳定达标的技术可行性、经济性等面临非常大的挑战。
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明提供了污废水的深度处理装置及工艺，尤其是针对市政污水处理的水质提标，该处理方法效率高、运行可靠。
用于解决技术问题的方法
为了达到上述目的，本发明的一方面提供了一种污废水的深度处理装置，其包括：供工艺水流通的工艺水管道，所述工艺水管道包括进水端和出水端；复合触媒反应器，包括多级复合触媒反应器；臭氧加入点，与设置于复合触媒反应器前的工艺水管道连通；各级复合触媒反应器间均设有跨越工艺管道。
一种实施方式为，所述复合触媒反应器中的复合触媒包括O3-活性焦、活性炭、沸石、氧化铝、氧化钛、氧化锆，进一步包括紫外处理装置，所述臭氧加入点可与紫外处理装置联用。
一种实施方式为，复合触媒反应器顶端设有顶端工艺口，底端设有第一工艺口和第二工艺口，所述第二工艺口连接至所述一级复合触媒反应器内部的花孔管上，第一工艺口和第二工艺口可与工艺水管道连通，反应器设有流向控制阀。
一种实施方式为，复合触媒反应器，包括一级复合触媒反应器、二级复合触媒反应器、三级复合触媒反应器；
臭氧加入点，所述臭氧加入点包括第一级加入点、第二级加入点、第三级加入点；
一级复合触媒反应器、二级复合触媒反应器、三级复合触媒反应器均设有跨越工艺管道；
第一级加入点与设置于一级复合触媒反应器前的工艺水管道连通；第二级加入点与设置于二级复合触媒反应器前的工艺水管道连通；第三级加入点与设置于三级复合触媒反应器前的工艺水管道连通。
一种实施方式为，所述深度处理装置还包括气体处理装置，所述气体处理装置用于接收并处理从复合触媒反应器顶端排放的气体。
根据本发明的另一方面提供一种使用权利要求1-5任一项所述污废水的深度处理装置的方法，具体包括如下处理步骤：(1)向工艺进水中通入臭氧，并将所述通入有臭氧的工艺进水与一级复合触媒反应器中的复合触媒接触反应，得到一级工艺出水；(2)向所述一级工艺出水中通入臭氧，并将所述通入有臭氧的一级工艺出水与二级复合触媒反应器中的复合触媒接触反应，得到二级工艺出水；(3)向所述二级工艺出水中通入臭氧，并将所述通入有臭氧的二级工艺出水与三级复合触媒反应器中的复合触媒接触反应，得到三级工艺出水；(4)所述的一级复合触媒反应器、二级复合触媒反应器和三级复合触媒反应器在运行中两级联合应用，一级间歇式运行；两级联用和一级间歇组合式进行，反应器均可通过压力波动方式强化触媒活性。
一种实施方式为，向所述工艺进水中通入的臭氧含量为0.01-180毫克/ 升；向所述一级工艺出水中通入的臭氧含量为0.01-180毫克/升；向所述二级工艺出水中通入的臭氧含量为0.01-180毫克/升；使用花孔管时通入的臭氧含量为0.01-180毫克/升。
一种实施方式为，所述工艺进水与所述一级复合触媒反应器接触反应的时间为15-30分钟，所述一级工艺出水与所述二级复合触媒反应器接触反应的时间为15-30分钟，所述二级工艺出水与所述三级复合触媒反应器接触反应的时间为15-30分钟。
一种实施方式为，两级联用的反应器交替设计为上向流过滤和下向流过滤，两级工艺可同步切换，也可分开设置切换时间。
一种实施方式为，工艺运行中制造压力波动，压力波动幅度为0-0.6MPa，压力波动周期0.25-24小时。
本发明的有益效果
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明所提供的方法和装置可有效去除工艺水中的氨氮、COD、磷等物质；复合触媒材料与臭氧氧化互相增强效果，一是触媒对臭氧的催化氧化；二是臭氧对触媒形成共生；
2、本发明所提供的方法和装置可通过压力波动方式提高去除效率和增长使用寿命；利用压力波动可使臭氧在外力作用下，对复合触媒穿透更深、速率更快；
3、本发明所提供的方法和装置通过单组反应器三级，多组反应器并联使用的方式设置，一是保证出水水质的稳定性，二是保证出水水量的连续性。
从以下示例性实施方案的描述中，本发明的进一步特征将变得显而易见。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的污废水的深度处理装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的污废水的深度处理装置的结构示意图；
以上附图中：1-臭氧加入装置，2-工艺进水，3-一级复合触媒反应器，4- 控制阀，5-控制阀，6-控制阀；7-控制阀，8-氧气加入装置，9-二级复合触媒反应器；10-控制阀，11-控制阀，12-控制阀，13-控制阀，14-臭氧加入装置， 15-三级复合触媒反应器；16-控制阀，17-控制阀，18-控制阀，19-控制阀， 20-水射器进水管道，21-单向阀，22-一级泵，23-水射器进水管道，24-单向阀，25-二级泵，26-水射器进水管道，27-单向阀，28-三级泵，29-电动阀， 30-工艺出水，31-花孔管，32-工艺口a，33-工艺口b。
具体实施方式
以下对本公开的一个实施方式具体地说明，但本公开并非限定于此。
本发明包括基于以羟基自由基为机理的臭氧催化氧化，其中选择性触媒材料的载体包括O3-活性焦、活性炭、沸石和氧化铝等，通过多金属共渍、配位化学作用，基于精准调控催化剂结构与性能，大幅提升臭氧氧化反应速率。如通过Mn-CuO_x/γ-Al2O3催化臭氧氧化，去除氨氮和COD等。臭氧通过水射器原理加入工艺管道。在加入臭氧的水射器工艺管道处可与紫外联用。
参照图1图2对本发明提供的污废水的深度处理装置进行说明，其包括：
可通入工艺水的工艺水管道，所述工艺水管道包括进水端2和出水端30；
臭氧加入点，所述臭氧加入点包括第一级加入点1、第二级加入点8、第三级加入点14；
一级复合触媒反应器3，所述一级复合触媒反应器3的顶端设有一工艺口，底端设有工艺口32和工艺口33，其中工艺口32是正常运行工艺口，工艺口 33是特定条件下使用的工艺口，所述特定条件下的工艺口33连接至过滤器内部的花孔管31上。所述一级复合触媒反应器3内设有包括O3-活性焦、活性炭、沸石等填料层的组合材料层，当工艺水通过进水端2进入时、且混有由加药泵22为动力的臭氧加入点1的臭氧，经对控制阀4控制阀5控制阀6控制阀7的设定控制(控制阀设置在反应器外部，控制阀4控制阀6开启，控制阀5控制阀7关闭，为上向流；控制阀4、6关闭、5、7开启为上进下出，即下流向。上下向流定时切换。)，一级出水进入工艺水管道中。
二级复合触媒反应器9，所述二级复合触媒反应器9的顶端设有一工艺口，底端设有工艺口如同一级复合触媒反应器3。所述二级复合滤料过滤器9内设有包括O3-活性焦、活性炭、沸石等填料层的组合材料层，当一级工艺出水进入时、且混有由加药泵25为动力的臭氧加入点8的臭氧，经对控制阀10控制阀11控制阀12控制阀13的设定控制(控制阀10控制阀12开启，控制阀11 控制阀13关闭，为上向流；反之为下向流。上下向流定时切换)，二级出水进入工艺水管道中。
三级复合触媒反应器15，所述三级复合触媒反应器15的顶端设有一工艺口，底端设有工艺口如同一级复合触媒反应器3。所述三级复合滤料过滤器15 内设有包括O3-活性焦、活性炭、沸石等填料层的组合材料层，当二级工艺出水进入时、且混有由加药泵28为动力的臭氧加入点14的臭氧，经对控制阀 16控制阀17控制阀18控制阀19的设定控制(控制阀16控制阀18开启，控制阀17控制阀19关闭，为上向流；反之为下向流。上下向流定时切换)，三级出水进入工艺水管道中。
复合触媒反应器分别设有跨越管，一组组合工艺运行时，可通过跨越管跨越另一级工艺。作为优选技术方案，一级复合触媒反应器3、二级复合触媒反应器9和三级复合触媒反应器15串联连接，三级复合触媒反应器均设有跨越管。跨越指通过管道直接连通。
作为优选技术方案，还包括气体处理装置，所述气体处理装置用于接收并处理从所述复合触媒反应器3、9、15顶端排放的气体。气体通过顶端工艺口上的自动排气阀排出的。
作为优选技术方案，根据具体水质条件，两级反应器组合应用优先，第三级反应器可以不设。设置时，间歇运行，对反应器在工艺运行中制造压力波动，压力波动幅度及周期按设计要求，作为优选技术方案，实施技术方案包括对运行的反应器也可进行压力波动设置，压力波动幅度为0-0.6MPa，压力波动周期0.25-24小时。此时使用连接至花孔管31的工艺口33。
作为优选技术方案，还包括收集工艺中自动排出的气体，将所述气体接入气体处理装置进行处理的步骤。
作为优选技术方案，一级复合触媒反应器、二级复合触媒反应器和三级复合触媒反应器串联连接，形成多级屏障。作为优选技术方案，多组串联反应单元并联运行。作为优选技术方案，两级反应器运行时，另一级反应器可跨越。两级联用即为串联。
作为优选技术方案，一级、二级、三级反应器中臭氧含量为0.01-180毫克/升。
本发明实施例的一方面提供了一种污水的深度处理方法，包括以下步骤：
S1：向工艺进水中通入臭氧，臭氧通过水射器加入，可同时与紫外联用，并将通入有臭氧的工艺进水与一级复合触媒反应器接触反应，氧化、催化、吸附、共生同时进行，得到一级工艺出水。
本步骤中，在对工艺进水进行处理时，主要是利用进水中通入的臭氧与一级复合触媒材料之间形成的氧化、催化、吸附、共生对其进行处理，臭氧的氧化还原电位高，同时臭氧可在水中形成氧化还原电位更高的羟基自由基、以及一级复合触媒材料行成的炭自由基、炭催化等。基于以上，利用臭氧与一级复合触媒材料对工艺水进行处理时，实现臭氧氧化性能与复合触媒材料的吸附性能均最大化。
S2：向一级工艺出水中通入臭氧，臭氧通过水射器加入，可同时与紫外联用，并将通入有臭氧的工艺进水与二级复合触媒反应器接触反应，氧化、催化、吸附、共生同时进行，得到二级工艺出水。
本步骤中，在对工艺进水进行处理时，主要是利用进水中通入的臭氧与二级复合触媒材料之间形成的氧化、催化、吸附、共生对其进行处理，臭氧的氧化还原电位高，同时臭氧可在水中形成氧化还原电位更高的羟基自由基、以及二级复合触媒材料行成的炭自由基、炭催化等。基于以上，利用臭氧与二级复合触媒材料对工艺水进行处理时，实现臭氧氧化性能与复合触媒材料的吸附性能均最大化。
S3：向二级工艺出水中通入臭氧，臭氧通过水射器加入，可同时与紫外联用，并将通入有臭氧的工艺进水与三级复合触媒反应器接触反应，氧化、催化、吸附、共生同时进行，得到三级工艺出水。
本步骤中，在对工艺进水进行处理时，主要是利用进水中通入的臭氧与三级复合触媒材料之间形成的氧化、催化、吸附、共生对其进行处理，臭氧的氧化还原电位高，同时臭氧可在水中形成氧化还原电位更高的羟基自由基、以及三级复合触媒材料行成的炭自由基、炭催化等。基于以上，利用臭氧与三级复合触媒材料对工艺水进行处理时，实现臭氧氧化性能与复合触媒材料的吸附性能均最大化。
S4：对其中处于间歇状态的复合触媒反应器优选(运行中的反应器也可实施)进行变压力运行，在变压力运行中可使用特定条件下的工艺进水口，增强触媒活性。
本步骤中，对触媒活性的增强，主要是利用压力波动可使臭氧在外力作用下，对复合触媒穿透更深、速率更快，基于此，再通过中间花孔管送入臭氧浓度更大的工艺水。其中，压力波动的压力提供是臭氧加入泵，波动通过PLC编程控制。压力波动在每一级反应器中都进行，包括工作中或间歇中。花孔管的进入端安装有手动阀门，在特定情况下，人工开启手动阀门，使用花孔管。
在一优选实施例中，向一级工艺进水中通入的臭氧含量为0.01-180毫克/ 升，向二级工艺进水中通入的臭氧含量为0.01-180毫克/升，向三级工艺进水中通入的臭氧含量为0.01-180毫克/升，特定条件下使用工艺进水口时，通入臭氧含量为0.01-180毫克/升。本实施例中具体限定了向工艺进水或工艺出水中通入的臭氧含量，其主要目的在于通入合理的臭氧量，使其分别保证各工艺性能。可以理解的是，对于每升工艺进水或工艺出水中所通入的臭氧量还可视其具体的水质情况而定，例如，可通入0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.5、1、2、3毫克/升等。
在一优选实施例中，工艺进水与一级复合触媒反应器接触反应的时间为 15-30分钟，一级工艺出水与二级复合触媒反应器接触反应的时间为15-30分钟，二级工艺出水与三级复合触媒反应器接触反应的时间为15-30分钟。本实施例中具体限定了工艺进水在各个工艺环节的反应时间，这主要是为了能够将工艺水得到有效处理。可以理解的是，对于接触反应的时间本领域技术人员可根据实际情况进行合理调整，例如，还可具体为15、20、25、30分钟。
在一优选实施例中，反应器设置压力波动增强触媒活性，压力波动幅度为 0-0.6MPa，压力波动周期0.25-24小时。
在一优选实施例中，对剩余臭氧气体做后续的收集处理，即将其接入气体处理装置进行处理。可以理解的是，本领域技术人员对于如何对臭氧进行有效处理是熟知的，因此，此处不再赘述。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的污废水的深度处理方法及装置，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
一是向工艺进水中通入臭氧，臭氧含量为0.01-180毫克/升，并将通入有臭氧的工艺进水与一级复合触媒反应器接触反应，接触反应的时间为15-30分钟，得到一级工艺出水。
二是向一级工艺出水中通入臭氧，臭氧含量为0.01-180毫克/升，并将通入有臭氧的一级工艺出水与二级复合触媒反应器接触反应，接触反应的时间为 15-30分钟，得到二级工艺出水。
三是向二级工艺出水中通入臭氧，臭氧含量为0.01-180毫克/升，并将通入有臭氧的二级工艺出水与三级复合触媒反应器接触反应，接触反应的时间为 15-30分钟，得到三级工艺出水。
四是一、二、三级复合触媒反应器分别设有跨越管，工艺正常运行工况下是2级串联，也就是3级反应器处于交替运行状态；反应器设置压力波动增强触媒活性，压力波动幅度为0-0.6MPa，压力波动周期0.25-24小时。
五是特定条件下使用工艺进水口时，通入臭氧含量为0.01-180毫克/升，作用是最大限度激活或保证复合触媒材料的活性，尤其是O3-活性焦的活性。
另外对剩余臭氧气体做后续的收集处理，即将其接入气体处理装置进行处理。可以理解的是，本领域技术人员对于如何对臭氧进行有效处理是熟知的，因此，此处不再赘述。
可以理解的是，上述实施例所提供的污废水的深度处理装置可在不同环境下使用，例如可使用在大、小型污水处理厂对污水的深度处理中，可代替目前的常规处理工艺。当然，上述实施例所提供的污废水的深度处理装置尤其适用于污水排放提标地区的污水深度处理，可使处理后水的各指标达到更高要求。可以理解的是，对于上述实施例所提供的污废水的深度处理装置的使用环境，本实施例中并不做具体限定，本领域技术人员可根据实际需求进行使用。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种污废水的深度处理装置，其特征在于，包括：
供工艺水流通的工艺水管道，所述工艺水管道包括进水端和出水端；
复合触媒反应器，包括多级复合触媒反应器；
臭氧加入点，与设置于复合触媒反应器前的工艺水管道连通；
各级复合触媒反应器间均设有跨越工艺管道。
2.权利要求1所述的深度处理装置，其中，所述复合触媒反应器中的复合触媒包括O3-活性焦、活性炭、沸石、氧化铝、氧化钛、氧化锆，进一步包括紫外处理装置，所述臭氧加入点可与紫外处理装置联用。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的深度处理装置，其中，复合触媒反应器顶端设有顶端工艺口，底端设有第一工艺口和第二工艺口，所述第二工艺口连接至所述一级复合触媒反应器内部的花孔管上，第一工艺口和第二工艺口可与工艺水管道连通，反应器设有流向控制阀。
4.根据权利要求1-3任一项所述的深度处理装置，其中，复合触媒反应器，包括一级复合触媒反应器、二级复合触媒反应器、三级复合触媒反应器；
臭氧加入点，所述臭氧加入点包括第一级加入点、第二级加入点、第三级加入点；
一级复合触媒反应器、二级复合触媒反应器、三级复合触媒反应器均设有跨越工艺管道；
第一级加入点与设置于一级复合触媒反应器前的工艺水管道连通；第二级加入点与设置于二级复合触媒反应器前的工艺水管道连通；第三级加入点与设置于三级复合触媒反应器前的工艺水管道连通。
5.根据权利要求1-4任一项所述的深度处理装置，其特征在于，所述深度处理装置还包括气体处理装置，所述气体处理装置用于接收并处理从复合触媒反应器顶端排放的气体。
6.一种使用权利要求1-5任一项所述污废水的深度处理装置的方法，具体包括如下处理步骤：
(1)向工艺进水中通入臭氧，并将所述通入有臭氧的工艺进水与一级复合触媒反应器中的复合触媒接触反应，得到一级工艺出水；
(2)向所述一级工艺出水中通入臭氧，并将所述通入有臭氧的一级工艺出水与二级复合触媒反应器中的复合触媒接触反应，得到二级工艺出水；
(3)向所述二级工艺出水中通入臭氧，并将所述通入有臭氧的二级工艺出水与三级复合触媒反应器中的复合触媒接触反应，得到三级工艺出水；
(4)所述的一级复合触媒反应器、二级复合触媒反应器和三级复合触媒反应器在运行中两级联合应用，一级间歇式运行；两级联用和一级间歇组合式进行，反应器均可通过压力波动方式强化触媒活性。
7.根据权利要求5-6任一项所述的方法，其中，向所述工艺进水中通入的臭氧含量为0.01-180毫克/升；向所述一级工艺出水中通入的臭氧含量为0.01-180毫克/升；向所述二级工艺出水中通入的臭氧含量为0.01-180毫克/升；使用花孔管时通入的臭氧含量为0.01-180毫克/升。
8.根据权利要求5-7任一项所述的方法，其中，所述工艺进水与所述一级复合触媒反应器接触反应的时间为15-30分钟，所述一级工艺出水与所述二级复合触媒反应器接触反应的时间为15-30分钟，所述二级工艺出水与所述三级复合触媒反应器接触反应的时间为15-30分钟。
9.根据权利要求5-8任一项所述的方法，其中，两级联用的反应器交替设计为上向流过滤和下向流过滤，两级工艺可同步切换，也可分开设置切换时间。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其中，工艺运行中制造压力波动，压力波动幅度为0-0.6MPa，压力波动周期0.25-24小时。
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