CN113354141B - 负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置及其处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种负压臭氧‑污泥基活性炭催化氧化污水处理装置及其处理工艺，包括处理罐、负压臭氧处理系统、内循环系统、过滤系统、给排水系统以及取样装置，负压臭氧处理系统包括臭氧发生器、臭氧储罐、气压表、负压泵、进气管、臭氧破坏器以及曝气盘，臭氧发生器通过输气管连通臭氧储罐内腔，臭氧储罐连接进气管的一端，进气管另一端通入罐体内并设有曝气盘，负压泵的负压口通过第一气压力管与罐体顶部连通，负压泵的出气口通过第二气压力管连接臭氧破坏器，负压泵的排气口与臭氧储罐的内腔通过循环气压管相连通，该装置及工艺可以解决现有污水处理设备的臭氧利用率低、催化氧化效率低以及对滤料进行更换的便捷性和安全性低的技术问题。

Description

负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置及其处理 工艺

技术领域

本发明涉及城镇污水处理设备技术领域，尤其涉及一种负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置及其处理工艺。

背景技术

城镇污水经二级处理以后，虽然绝大多数悬浮颗粒和有机物被去除，但还是残留有难以降解有机物表面活性剂、酚类、丹宁、木质素、黑腐酸、醚类、多环芳烃、联苯胺、卤代甲烷、甲基蓝活性物质(MBAS)或染料、除草剂(草甘膦)和杀虫剂(滴滴畏)等，给下游城市或水源产生臭味和颜色，并与下游水厂消毒剂反应，形成新的污染物，受纳水体产生生物污泥絮体和泡沫，影响水环境生态景观，残留于水体水草、鱼类等生物，对生物链具有重大威胁和破坏。对于污水二级处理以后很多难以进行有机物的吸收和去除。目前从实际上的经济合理和技术可行两个方面进一步考虑，利用臭氧催化进行氧化处理是最恰当的处理方式，臭氧在水中可以形成一种具有较强氧化作用的基团--羟自由基，这种基团可快速除去废水中的有机污染物，并且比表面积以及官能团是产生羟基自由基从而影响活性炭催化臭氧分解污染物的主要因素。

虽然臭氧催化氧化技术能够有效的去除二级处理以后的有机物，但是其存在成本较高、臭氧利用率低、催化氧化效率低等问题，需要进一步的优化以提升其反应效率，降低运行成本。而且臭氧催化氧化虽然能够有效的氧化水中多种难降解有机物，但是这些有机物并不能够通过臭氧催化氧化分解为CO₂和H₂O，经过臭氧催化氧化后的产物常常为羧酸类易于生物降解的有机物，所以臭氧催化氧化更适宜于和其它净化技术如活性炭配合使用来达到最终的废水处理目标。

相关研究揭示用主要原料污泥制备活性炭的活化过程中，原料中氧、氨与边缘区域中的碳元素通过化学键方式结合，从而在活性炭表面形成各种高含量的有机官能团，这些官能团具有较好的氧化还原能力，有利于提高催化性能。污泥富含种类多样的金属元素(如铜、铁、锰等)，在制备活性炭的过程中会在其表面形成金属氧化物，从而有利于提高污泥基活性炭的催化性能。

污泥基活性炭作为污泥固废处置产品，价格仅为普通活性炭的五分之一，具有疏水性和吸附性，比表面积大且容易改性，具有表面活性基团等优势，适合作为臭氧催化氧化的催化剂和衍生物的吸附剂。

目前相关已公开的发明装置与工艺未充分考虑活性炭的饱和吸附极限能力和滤料的更换周期。且目前市场上或相关文献中涉及的活性炭过滤装置均未对滤料的更换便捷性和安全性予以深入研究，对于滤料采用小口径管排放，并未采取相关的辅助措施解决塞管堵孔的情况，并且人工入罐清理滤料存在重大安全隐患，活性炭过滤装置以及滤料更换方法亟需改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置，以解决现有污水处理设备的臭氧利用率低、催化氧化效率低以及对滤料进行更换的便捷性和安全性低的技术问题。

本申请所解决的另一个技术问是：提供一种负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置的污水处理工艺。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：一种负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置，包括处理罐、负压臭氧处理系统、内循环系统、过滤系统、给排水系统以及取样装置，

所述处理罐包括罐体，所述罐体内上部为催化氧化循环区且下部为过滤区；

所述负压臭氧处理系统包括臭氧发生器、臭氧储罐、气压表、负压泵、进气管、臭氧破坏器以及曝气盘，所述臭氧发生器通过输气管连通所述臭氧储罐内腔，所述臭氧储罐出气口连接进气管的一端，所述进气管另一端通入所述催化氧化循环区底部并设有若干曝气口朝上的曝气盘，所述进气管上设有阀门J,所述负压泵的负压口通过第一气压力管与所述罐体顶部连通，所述负压泵的出气口通过第二气压力管连接臭氧破坏器，所述第一气压力管上安装有所述气压表，所述负压泵的排气口与所述臭氧储罐的内腔通过循环气压管相连通，所述循环气压管上设有阀门H，所述臭氧破坏器的进气口上设有阀门I；

所述内循环系统包括隔板和动力装置，所述罐体内腔于所述催化氧化循环区固定设有所述隔板，所述隔板与所述罐体顶部之间设有上回流腔，各所述曝气盘设置于所述隔板左侧隔腔，所述动力装置包括电机、传动轴以及搅拌桨，所述传动轴竖向设置于所述隔板右侧隔腔内且上端与所述罐体转动连接，所述罐体顶部固定安装有所述电机，所述传动轴上端伸出所述罐体与所述电机输出轴传动连接，所述传动轴下端固定安装有所述搅拌桨；

所述过滤区设有所述过滤系统，所述隔板与所述滤系统之间设有下回流腔，

所述给排水系统包括布水器和输水管，所述输水管上段为进水段且下段为排水段，所述布水器安装于所述罐体顶部中央，所述进水段连接所述布水器,所述进水段连接有上进水管，所述上进水管上设有阀门A，所述罐体底部设有排水口，所述排水段连接所述排水口，所述进水段与排水段之间设有阀门K，所述排水段连接有下排水管，所述下排水管上设有阀门B；

所述取样装置与催化氧化循环区底部相通。

优选的，所述过滤系统包括污泥基活性炭滤料层、滤板以及过滤水帽，所述滤板固定安装于所述过滤区底部，所述滤板上设有若干所述过滤水帽，所述滤板上方设有所述污泥基活性炭滤料层。

优选的，还包括水气反冲洗系统，所述水气反冲洗系统包括第一脉动式气压泵、下反洗进水管、上反洗排水管以及水压挡板，所述第一脉动式气压泵通过第一空气进气管连通所述排水段，所述第一空气进气管上设有阀门E，所述下反洗进水管连通所述排水段，所述下反洗进水管上设有阀门C，所述上反洗排水管连通所述进水段，所述上反洗排水管设有阀门D，所述罐体底部于所述排水口内侧固定安装有所述水压挡板。

优选的，还包括滤料更换系统，所述滤料更换系统包括定向喷头、抽吸泵、卸料管以及第二脉动式气压泵，所述滤板上设有若干所述定向喷头，所述罐体侧壁上设有卸料孔，所述卸料管插入所述卸料孔并通入所述污泥基活性炭滤料层底部，所述卸料管上设有所述抽吸泵，所述第二脉动式气压泵通过第二空气进气管连通所述卸料管，所述第二空气进气管上设有阀门F，所述污泥基活性炭滤料层上方于所述罐体上设有人孔。

优选的，所述滤板顶部设有涡流增压面，所述涡流增压面为增压螺旋面，所述增压螺旋面顶侧边为弧状，所述增压螺旋面顶侧边弦长大于罐体内腔半径，所述卸料管的管口设于增压螺旋面顶侧边下方。

优选的，所述定向喷头均匀设置于以所述滤板中心为圆心的多个同心圆上，所述定向喷头的喷嘴向上倾斜且朝向所述增压螺旋面下倾一侧，所述定向喷头的喷射方向与其所在同心圆的切线方向之间夹角小于30°。

为解决上述第二个技术问题，本申请所采用的技术方案为：一种负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置处理污水的处理工艺，包括如下步骤：

1)、催化氧化：

通过布水器向罐体内腔布洒污水至最高液面；开启负压泵，待气压表显示相对标准大气压-500～-400Pa的负压状态时，关闭阀门I并开启阀门J，开启臭氧发生器，臭氧经进气管通过曝气盘释放，开启电机，搅拌桨转动使污水流动方向与曝气盘喷出的方向相反，污水与臭氧分子相互碰撞反应；

2)、取样检测：通过所述取样装置取样并对所取样本进行检测得出水质是否达标的检测结果,所得检测结果为达标时，进行步骤3)，所得检测结果为未达标时，则打开阀门K，并通过调节臭氧发生器和负压泵使罐体内保持相对标准大气压-30～-20Pa的微负压状态，使污水流过过滤系统后通过进水段进入罐体内重新处理后再次检测，直至所得检测结果为达标时再进行步骤3)；

3)达标排放，打开阀门B，臭氧催化氧化后的污水靠重力流入污泥基活性炭滤料层，并通过过滤水帽，经下排水管自然排放；

4)停机阶段，通过负压泵将罐体内臭氧抽出，再将臭氧经臭氧破坏器处理后排入空中，清理滤料出罐后关闭各阀门并切断电源。

优选的，所述步骤3)之后还包括反冲洗阶段：

开启负压泵，抽吸罐内剩余臭氧进臭氧储罐，打开阀门C、D、E并关闭其它阀门，净水经下反洗进水管联合第一脉动式气压泵提供的空气动力，形成气-水联合冲洗，由水帽上涌搅动滤料层，同时把污泥基活性炭滤料层中悬浮物通过进水段，经上反洗排水管排出。

优选的，所述反冲洗阶段之后还包括滤料更换阶段：

开启阀门C、E，使滤板上的定向喷头喷射高压水柱形成的平面剪切力扰动污泥基活性炭滤料层，初始流化速度使滤料和水混合物形成平面内环形紊流，平面内环形紊流将水和滤料通过滤板压缩于卸料孔，开启抽吸泵，将滤料清理出罐。

采用上述技术方案所取得的技术效果为：

该污水处理装置一体化程度高，结构精简，可利用以负压和污泥为基础的活性炭对污水进行催化氧化循环，通过控制臭氧发生器和抽吸泵，将反应仓内的臭氧-污水混合物保持在负压状态，负压状态可减少臭氧使用量，防止臭氧溢出，提高臭氧催化氧化的效率和保持健康的操作环境。臭氧经由曝气盘喷出的方向与搅拌桨扰动产生污水流动方向相反，以保证污水与臭氧分子相互碰撞，反应更充分。污泥基活性炭表面上形成的各种有机官能团和金属氧化物用于促进臭氧的催化氧化产生羟基自由基，增强臭氧催化氧化能力。

由于所述过滤系统包括污泥基活性炭滤料层、滤板以及过滤水帽，所述滤板固定安装于所述滤料滤板过滤区底部，所述滤板上设有若干所述过滤水帽，所述滤板上方设有污泥基活性炭滤料层。过滤系统用于吸附去除污水中的生物絮绒体、深度处理过程化学凝聚后的固体悬浮物、工业染色剂和重金属。所述罐体内滤料采用市政污泥固废处理-污泥基活性炭等类型产品，以保证滤料负压快速更换的经济性和高效性。

由于还包括水气反冲洗系统，水气反冲洗系统包括脉动式气压泵、下反洗进水管、上反洗排水管以及水压挡板，所述脉动式气压泵通过空气进气管连通所述排水段，所述进气管上设有阀门E，所述下反洗进水管连通所述排水段，所述下反洗进水管上设有阀门C，所述上反洗排水管连通所述进水段，所述上反洗排水管设有阀门D，所述罐体底部于所述排水口内侧固定安装有所述水压挡板。水气反冲洗系统用于保证过滤系统和装置的干净、清洁，防止堵塞和腐蚀，而对系统冲洗。

由于还包括滤料更换系统，所述滤料更换系统包括定向喷头、抽吸泵、卸料管以及脉动式气压泵，所述滤板上设有若干所述定向喷头，所述罐体侧壁上设有卸料孔，所述卸料管插入所述卸料孔并通入所述泥基活性炭滤料层底部，所述卸料管上设有所述抽吸泵，所述第二脉动式气压泵通过空气进气管连通所述卸料管，所述污泥基活性炭滤料层上方于所述罐体上设有人孔。当出水水质经过反冲洗仍然不达标时，或是过滤时间累积到一定时间(现场测试而定)，需对饱和滤料进行更换，滤料根据相关固废标准进行处置。卸料孔管道配置泵吸装置，快速吸出滤料，并配以脉动气泵防止饱和滤料涡压堵塞卸料孔。

由于所述滤板顶面设有涡流增压面，所述涡流增压面为增压螺旋面，所述增压螺旋面顶侧边为弧状，所述增压螺旋面顶侧边弦长大于罐体内腔半径，所述卸料管的管口设于所述增压螺旋面外侧且位于增压螺旋面上缘下方，可以保证卸料管道上缘低于上平面，增压螺旋面顶侧边弦长大于罐体内腔半径可使滤板中心的滤料也可被涡流冲至卸料孔处排出。

由于所述定向喷头均匀设置于以所述滤板为中心为圆心的多个同心圆上，所述定向喷头的喷嘴向上倾斜且朝向所述增压螺旋面下倾一侧，所述定向喷头的喷射方向与其所在同心圆的切线方向小于30°。可以保证足够的初始流化速度使滤料和水混合物形成平面内环形紊流将滤料冲至卸料孔。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本申请的工作原理图；

图2是本申请的结构示意图；

图3是本申请的内部结构图；

图4是本申请的俯视图；

图5是本申请滤板上水帽与定向喷头平面布置图；

图6是本发明定向喷头环形紊流示意图；

图7是定向喷头喷射方向示意图；

图8是本申请污水处理装置处理工艺流程图；

图中，1、罐体；2、不锈钢内衬；3、吊耳；4、支撑腿；5、负压泵；6、气压表；7、第二气压力管；8、臭氧破坏器；9、循环气压管；10、臭氧储罐；11、输气管；12、臭氧发生器；13、电机；14、搅拌桨；15、隔板；16、进水段；17、布水器；18、污泥基活性炭滤料层；19、滤板；20、定向喷头；21、水帽；22、卸料管；23、卸料孔；24、水压挡板；25、排水段；26、第一空气进气管；27、第一脉动式气压泵；28、人孔；29、窥镜；30、滤板支撑；31、上进水管；32、上反洗排水管；33、下反洗进水管；34、下排水管；35、曝气盘；36、取样槽；37、取样管。

具体实施方式

如1～4图所示，一种负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置，包括处理罐、负压臭氧处理系统、内循环系统、过滤系统、给排水系统以及取样装置。取样装置包括取样槽36、取样管37以及控制阀门等。处理罐包括罐体1，罐体1内上部为臭氧催化氧化循环区且下部为滤料滤板过滤区。罐体1内侧壁设有不锈钢内衬2，罐体1顶部固定设有吊耳3且底部固定设有支撑腿4，罐体1侧壁上还设有用于观察内部情况的窥镜29。

负压臭氧处理系统包括臭氧发生器12、臭氧储罐10、气压表6、负压泵5、进气管、臭氧破坏器8以及曝气盘35，臭氧发生器12通过输气管11连通臭氧储罐10内腔，臭氧储罐10出气口连接进气管的一端，进气管另一端通入催化氧化循环区底部并设有若干曝气口朝上的曝气盘35，进气管上设有阀门J。负压泵5的负压口通过第一气压力管与罐体1顶部连通，负压泵5的出气口通过第二气压力管7连接臭氧破坏器8，第一气压力管上安装有气压表6。负压泵5的排气口与臭氧储罐10的内腔通过循环气压管9相连通，循环气压管9上设有阀门H，臭氧破坏器8的进气口上设有阀门I。通过控制臭氧发生器12和负压泵5，将反应仓内的臭氧-污水混合物保持在负压状态，污泥基活性炭表面上形成的各种有机官能团和金属氧化物用于促进臭氧的催化氧化产生羟基自由基。

内循环系统包括不锈钢隔板15和动力装置，罐体1内腔于催化氧化循环区固定设有隔板15，各曝气盘35设置于隔板15左侧隔腔，动力装置包括电机13、传动轴以及搅拌桨14，传动轴竖向设置于隔板15右侧隔腔内且上端与罐体1转动连接，罐体1顶部固定安装有电机13，传动轴上端伸出罐体1与电机13输出轴传动连接，传动轴下端固定安装有搅拌桨14，内循环的主要功能是保证污水能与臭氧充分接触，并在污泥基活性炭表面形成各种有机官能团和金属氧化物用于促进臭氧的催化氧化产生羟基自由基。

滤料滤板过滤区设有过滤系统，过滤系统包括污泥基活性炭滤料层18、滤板19以及过滤水帽21，滤板19固定安装于滤料滤板过滤区底部，滤板19底部设有滤板支撑30。滤板19上设有若干过滤水帽21，滤板19上方设有污泥基活性炭滤料层18。过滤系统用于吸附去除二级处理出水中的生物絮绒体、深度处理过程化学凝聚后的固体悬浮物、工业染色剂和重金属。罐体1内滤料采用市政污泥固废处理-污泥基活性炭等类型产品，以保证滤料负压快速更换的经济性和高效性。臭氧经由的曝气盘35高于污泥基活性炭滤料层18不大于20cm，确保曝气盘35附近形成的负压吸入充分的污泥基活性炭滤料与臭氧催化氧化反应。

给排水系统包括布水器17和输水管，输水管上段为进水段16且下段为排水段25，布水器17安装于罐体1顶部中央，进水段16连接布水器17，进水段16连接有上进水管31，上进水管31上设有阀门A，罐体1底部设有排水口，排水段25连接排水口，进水段16与排水段25之间设有阀门K，排水段25连接有下排水管34，下排水管34上设有阀门B；取样装置与催化氧化循环区底部相通。

如图1～7所示，本申请的负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置还包括水气反冲洗系统和滤料更换系统，水气反冲洗系统包括第一脉动式气压泵27、下反洗进水管33、上反洗排水管32以及水压挡板24，第一脉动式气压泵27通过第一空气进气管26连通排水段25，第一空气进气管26上设有阀门E，下反洗进水管33连通排水段25，下反洗进水管33上设有阀门C，上反洗排水管32连通进水段16，上反洗排水管32设有阀门D，罐体1底部于排水口内侧固定安装有水压挡板24。水气反冲洗系统用于保证过滤系统和装置的干净、清洁，防止堵塞和腐蚀，而对系统冲洗。

滤料更换系统包括定向喷头20、抽吸泵、卸料管22以及第二脉动式气压泵，滤板19上设有若干定向喷头20，罐体1侧壁上设有卸料孔23，卸料管22插入卸料孔23并通入污泥基活性炭滤料层底部，卸料管22上设有抽吸泵，卸料管卸料口设有阀门G，第二脉动式气压泵通过第二空气进气管连通卸料管22，第一脉动式气压泵和第二脉动式气压泵可使用同一个脉动式气压泵。第二空气进气管上设有阀门F，污泥基活性炭滤料层18上方于罐体1上设有人孔28，罐体1内搅拌桨离人孔28上缘不大于20cm，以便于检修。滤板19顶部设有涡流增压面，涡流增压面为增压螺旋面，涡流增压面坡度保持在5％～12.5％之间，增压螺旋面顶侧边为弧状，增压螺旋面顶侧边弦长大于罐体1内腔半径，卸料管22的管口设于增压螺旋面顶侧边下方，可以保证卸料管道上缘低于上平面。

当出水水质经过反冲洗仍然不达标时，或是过滤时间累积到一定时间(现场测试而定)，需对饱和滤料进行更换，滤料根据相关固废标准进行处置。定向喷头20均匀设置于以滤板19中心为圆心的多个同心圆上，定向喷头20的喷嘴向上倾斜且朝向增压螺旋面下倾一侧，定向喷头20的喷射方向与其所在同心圆的切线方向之间夹角小于30°，可以保证足够的初始流化速度使滤料和水混合物形成平面内环形紊流将滤料冲至卸料孔23。

如8图所示，本申请的负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置处理污水的处理工艺，包括如下步骤：

1)、催化氧化：

打开阀门A，通过布水器17向罐体1内腔布洒污水至最高液面，关闭阀门A；打开阀门I并关闭其它阀门，开启负压泵5，待气压表6显示相对标准大气压-500～-400Pa的负压状态时，关闭阀门I，准真空状态是确保反应接触的质量和臭氧的溢出。开启阀门J，开启臭氧臭氧发生器12，臭氧经进气管通过曝气盘35释放，开启电机13，搅拌桨转动使污水流动方向与曝气盘35喷出的方向相反，污水与臭氧分子相互碰撞反应，负压状态运行可使温度对臭氧在水中分解影响相对稳定。臭氧注入罐体1之前，罐体1内部处于相对标准大气压-500～-400Pa的负压状态，排出罐体1内部分空气，使臭氧产生羟基自由基充分嵌入污水分子间，有效除去难降解有机物，节约臭氧使用量。臭氧注入罐体1之后，罐体1内部处于相对标准大气压-30～-20Pa的负压状态运行，防止臭氧溢出，对人体造成的相关伤害。

2)、取样检测：通过所述取样装置取样并对所取样本进行检测得出水质是否达标的检测结果,所得检测结果为达标时，进行步骤3)，所得检测结果为未达标时，则关闭阀门B、打开阀门K，并通过调节臭氧发生器12和负压泵5使罐体内保持相对标准大气压-30～-20Pa的微负压状态，使污水流过过滤系统后通过进水段进入罐体1内重新处理后再次检测，直至所得检测结果为达标时再进行步骤3)；

3)达标排放，打开阀门B，臭氧催化氧化后的污水靠重力流入入1.2m厚的污泥基活性炭滤料层18，并通过过滤水帽21，处理后的净水经下排水管34自然排放，此时打开阀门J适当向罐体内通入臭氧可使罐体内污水尽快排出；

4)连续处理，重复向罐体1内腔布洒污水并对污水进行臭氧催化氧化后达标排放的过程直至将污水处理完毕；

本申请的负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置处理污水的处理工艺，还包括反冲洗阶段和滤料更换阶段：

反冲洗阶段：

在过滤初期，滤料洁静，污泥基活性炭选择性吸附生物絮绒体、悬浮粒子和染色剂，随着沉积物增厚，滤料上层会被堵塞，滤层中洁净层厚度无法保证出水水质，从而结束过滤周期。水气反冲洗系统是为了保证过滤系统和装置的干净、清洁，防止堵塞和腐蚀，而对系统冲洗。

本装置采用限定水头损失来决定何时进行清洗。随着污泥基活性炭滤料层絮体及悬浮物的积聚，滤层过滤阻力增加，滤池水位逐渐升高。通过底部水压装置检测罐体1内水位高度清洗设定值(高水位时)，通过PLC即可启动反冲洗程序。关闭阀门J，打开阀门H、I，开启负压泵5，抽吸罐内剩余臭氧进臭氧储罐。打开阀门C、D、E并关闭其它阀门，净水经下反洗进水管33联合第一脉动式气压泵提供的空气动力，形成气-水联合冲洗，由水帽21上涌搅动滤料层，同时把污泥基活性炭滤料层中悬浮物通过上进水段，经上反洗排水管32排出。

滤料更换阶段：

根据出水水质效果和过滤时间决定滤料使用周期。开启阀门C、E启动滤料更换程序，相当于反冲洗阶段程序1/4的功率，使滤板19上的定向喷头20喷射高压水柱形成的平面剪切力扰动污泥基活性炭滤料层，初始流化速度使滤料和水混合物形成平面内环形紊流，平面内环形紊流将水和滤料通过滤板19压缩于卸料孔，打开阀门G，开启抽吸泵，将滤料清理出罐。

6)停机阶段，通过负压泵5将罐体1内臭氧抽出后经臭氧破坏器处理后进入空中，清理滤料出罐后关闭各阀门并切断电源。

本工艺自动化程度高，运行控制简单，连续性好，便于工业化生产，污泥漏出点极少，厂区清洁性高。整个污水处理过程没有使用强酸作为催化剂，安全，环保。

该污水处理装置一体化程度高、结构紧凑、内部管网阻碍少，反应罐内污水循环全过程负压状态，准真空状态可减少臭氧使用量，防止臭氧溢出，改善作业环境；协同污泥基活性炭催化循环过程，增强臭氧催化氧化能力；可周期性安全快速更换饱和滤料，减少滤料冲洗频率和提高滤料反冲洗效率，吸附及深度降解有机物和染色剂。

该污水处理装置以固体废物-污泥基活性炭为催化剂和过滤层，极大降低了成本，可定期安全、快速地更换饱和的过滤材料，减少了清洗的频率，并且可以深度处理有机物、表面活性剂、染料和重金属等在目前的二次污水处理中难以去除的污染物。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (9)

1.一种负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置，其特征在于，包括:

处理罐，所述处理罐包括罐体，所述罐体内上部为催化氧化循环区且下部为过滤区；

负压臭氧处理系统，所述负压臭氧处理系统包括臭氧发生器、臭氧储罐、气压表、负压泵、进气管、臭氧破坏器以及曝气盘，所述臭氧发生器通过输气管连通所述臭氧储罐内腔，所述臭氧储罐出气口连接进气管的一端，所述进气管另一端通入所述催化氧化循环区底部并设有若干曝气口朝上的曝气盘，所述进气管上设有阀门J,所述负压泵的负压口通过第一气压力管与所述罐体顶部连通，所述负压泵的出气口通过第二气压力管连接臭氧破坏器，所述第一气压力管上安装有所述气压表，所述负压泵的排气口与所述臭氧储罐的内腔通过循环气压管相连通，所述循环气压管上设有阀门H，所述臭氧破坏器的进气口上设有阀门I；

内循环系统；所述内循环系统包括隔板和动力装置，所述罐体内腔于所述催化氧化循环区固定设有所述隔板，所述隔板与所述罐体顶部之间设有上回流腔，各所述曝气盘设置于所述隔板左侧隔腔，所述动力装置包括电机、传动轴以及搅拌桨，所述传动轴竖向设置于所述隔板右侧隔腔内且上端与所述罐体转动连接，所述罐体顶部固定安装有所述电机，所述传动轴上端伸出所述罐体与所述电机输出轴传动连接，所述传动轴下端固定安装有所述搅拌桨；

过滤系统，所述过滤区设有所述过滤系统，所述隔板与所述滤系统之间设有下回流腔；

给排水系统，所述给排水系统包括布水器和输水管，所述输水管上段为进水段且下段为排水段，所述布水器安装于所述罐体顶部中央，所述进水段连接所述布水器,所述进水段连接有上进水管，所述上进水管上设有阀门A，所述罐体底部设有排水口，所述排水段连接所述排水口，所述进水段与排水段之间设有阀门K，所述排水段连接有下排水管，所述下排水管上设有阀门B；以及

取样装置，所述取样装置与催化氧化循环区底部相通。

2.如权利要求1所述的负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置，其特征在于，所述过滤系统包括污泥基活性炭滤料层、滤板以及过滤水帽，所述滤板固定安装于所述过滤区底部，所述滤板上设有若干所述过滤水帽，所述滤板上方设有所述污泥基活性炭滤料层。

3.如权利要求2所述的负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置，其特征在于，还包括水气反冲洗系统，所述水气反冲洗系统包括第一脉动式气压泵、下反洗进水管、上反洗排水管以及水压挡板，所述第一脉动式气压泵通过第一空气进气管连通所述排水段，所述第一空气进气管上设有阀门E，所述下反洗进水管连通所述排水段，所述下反洗进水管上设有阀门C，所述上反洗排水管连通所述进水段，所述上反洗排水管设有阀门D，所述罐体底部于所述排水口内侧固定安装有所述水压挡板。

4.如权利要求3所述的负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置，其特征在于，还包括滤料更换系统，所述滤料更换系统包括定向喷头、抽吸泵、卸料管以及第二脉动式气压泵，所述滤板上设有若干所述定向喷头，所述罐体侧壁上设有卸料孔，所述卸料管插入所述卸料孔并通入所述污泥基活性炭滤料层底部，所述卸料管上设有所述抽吸泵，所述卸料管卸料口设有阀门G，所述第二脉动式气压泵通过第二空气进气管连通所述卸料管，所述第二空气进气管上设有阀门F，所述污泥基活性炭滤料层上方于所述罐体上设有人孔。

5.如权利要求4所述的负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置，其特征在于，所述滤板顶部设有涡流增压面，所述涡流增压面为增压螺旋面，所述增压螺旋面顶侧边为弧状，所述增压螺旋面顶侧边弦长大于罐体内腔半径，所述卸料管的管口设于增压螺旋面顶侧边下方。

6.如权利要求5所述的负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置，其特征在于，所述定向喷头均匀设置于以所述滤板中心为圆心的多个同心圆上，所述定向喷头的喷嘴向上倾斜且朝向所述增压螺旋面下倾一侧，所述定向喷头的喷射方向与其所在同心圆的切线方向之间夹角小于30°。

7.权利要求4所述的负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置处理污水的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)、催化氧化：

通过布水器向罐体内腔布洒污水至最高液面；打开阀门I并开启负压泵，待气压表显示相对标准大气压-500～-400Pa的负压状态时，关闭阀门I并开启阀门J，开启臭氧发生器，臭氧经进气管通过曝气盘释放，开启电机，搅拌桨转动使污水流动方向与曝气盘喷出的方向相反，污水与臭氧分子相互碰撞反应；

2)、取样检测：通过所述取样装置取样并对所取样本进行检测得出水质是否达标的检测结果,所得检测结果为达标时，进行步骤3)，所得检测结果为未达标时，则打开阀门K，并通过调节臭氧发生器和负压泵使罐体内保持相对标准大气压-30～-20Pa的微负压状态，使污水流过过滤系统后通过进水段进入罐体内重新处理后再次检测，直至所得检测结果为达标时再进行步骤3)；

3)达标排放，打开阀门B，臭氧催化氧化后的污水靠重力流入污泥基活性炭滤料层，并通过过滤水帽，经下排水管自然排放；

4)停机阶段，通过负压泵将罐体内臭氧抽出，再将臭氧经臭氧破坏器处理后排入空中，清理滤料出罐后关闭各阀门并切断电源。

8.权利要求7所述的负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置处理污水的处理工艺，其特征在于，所述步骤3)之后还包括反冲洗阶段：

开启负压泵，抽吸罐内剩余臭氧进臭氧储罐，打开阀门C、D、E并关闭其它阀门，净水经下反洗进水管联合第一脉动式气压泵提供的空气动力，形成气水联合冲洗，由水帽上涌搅动滤料层，同时把污泥基活性炭滤料层中悬浮物通过进水段，再经上反洗排水管排出。

9.权利要求8所述的负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置处理污水的处理工艺，其特征在于，所述反冲洗阶段之后还包括滤料更换阶段：

开启阀门C、E，使滤板上的定向喷头喷射高压水柱形成的平面剪切力扰动污泥基活性炭滤料层，初始流化速度使滤料和水混合物形成平面内环形紊流，平面内环形紊流将水和滤料通过滤板压缩于卸料孔，开启抽吸泵，将滤料清理出罐。

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