CN210656586U - 一种基于mbr与臭氧多点投加结合的废水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理装置。该废水处理装置包括：膜生物反应器、抽吸泵、膜出水提升池、膜出水提升泵、催化反应器、排放水池；膜生物反应器处理的水通过膜集水管直接连接出水抽吸泵，经抽吸泵引至膜出水提升池，经过泵提升至催化反应器的进口端，经过催化反应器处理后的水排至排放水池。该催化反应器为管道式混合反应器，其进水端配置有双氧水加药装置、其内配置有混合区，用以充分的将臭氧与双氧水混合、反应，臭氧在双氧水的作用下产生羟基自由基，使得水中大分子难降解有机物氧化降解为小分子物质、CO2和水，经反应区反应后的水通过出水口排至排放水池。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种废水处理领域，具体的涉及一种基于膜生物反应器(MBR)与臭氧多点投加结合的废水处理装置。
背景技术
煤化工企业是用水大户，针对目前水资源的紧缺及环保要求的日益提高，煤化工企业均会对源头产生的废水进行处理，经过处理完的废水采用双膜法回收此部分水资源。但由于煤化工废水中本身存在生化难彻底降解的特性，采用传统的生化工艺无法满足出水直接进入回用水系统，且传统的污水处理工艺存在技术瓶颈和技术风险。不达标的废水进入后续的回用水系统造成有机物污染、悬浮物固体和胶体的污堵。
溶解于废水中的有机污染物，是目前反渗透膜最难于解决的问题，超滤仅能截流水中少量大分子有机物或大于超滤膜孔径的非溶解性有机物，绝大部分较小分子量的有机物穿过超滤膜引起反渗透膜污堵，导致反渗透膜性能的严重衰退，如反渗透膜脱盐率、产水率快速大幅降低。而悬浮固体和胶体污染严重影响反渗透及纳滤膜元件的运行性能，主要表现为产水流量降低、膜系统压差增大、影响膜的脱盐率。所以，合理的选择工艺以更有效降低生化系统出水的COD、悬浮物和胶体成为煤化工难降解废水项目的首要难题。
煤化工难降解废水可生化性较差，如采用传统生化处理如缺氧/好氧法(A/O)、序批式反应器工艺(SBR)后，进一步采用生物膜法如生物接触氧化、曝气生物滤池法不可能有效降解COD，出水悬浮物、浊度均不符合要求，需要设置高效澄清池、机械过滤工艺、高级氧化工艺才能确保进入回用水处理系统的水质，工艺冗长、运行成本高、维护管理成本高。
常见的高级氧化技术有臭氧高级氧化、芬顿改良法工艺等，运用范围较广，技术成熟且稳定可靠。应用比较广泛的煤化工难降解废水达标排放工艺通常需要借助臭氧高级氧化以确保废水中有机物浓度达标，在传统的臭氧接触工艺中，臭氧利用率低、能耗高、处理效果不稳定，并且需要设置占地面积较大的混凝土反应池，出水效果差。另外，传统生化工艺出水不经预处理直接进入高级氧化系统会产生严重的污堵。另外，芬顿改良法工艺会造成化学污泥量大、化学药剂投加成本高，配套构筑物及设备多，增加废水的溶解性固体含量，不经济且不适合。
实用新型内容
有鉴于此，针对现有的处理装置存在的问题，本申请提出一种基于膜生物反应器及臭氧多点投加结合的废水处理装置，该处理装置的处理方法简单，用于提高煤化工难降解废水的处理效率、出水效果好、工艺流程简约、运行成本低且自动化程度高。
为实现上述目的，本申请采用如下方案，
一种基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理装置，其特征在于，包含膜生物反应器、抽吸泵、催化反应器、排放水池，
所述膜生物反应器具有出水口，其配置于膜组件上部，其连接膜集水管的一端，膜集水管的另一端连接至抽吸泵，
所述催化反应器具有进水口，其通过管道连接至抽吸泵，出水口，其通过管道连接至排放水池，复数个臭氧投加端口，其用以向所述催化反应器的管内注入臭氧，双氧水投加端口，其位于进水口附近，用以向所述催化反应器的管内注入双氧水，其中，经过膜生物反应器处理的水经所述抽吸泵抽出并引至催化反应器，在催化反应器内经臭氧催化氧化处理后的水通过其出口排至排放水池。
优选的，每个该臭氧投加端口臭氧的投加量介于20mg/L～80mg/L。
优选的，该废水处理装置还包含膜出水提升池，所述膜生物反应器处理的水通过抽吸泵引至膜出水提升池；
膜出水提升泵，具有第一进水端、其通过管道连接至膜出水提升池内，第一出水端，其通过管道连接至催化反应器的进水口，用以将膜出水提升池内的水提升至催化反应器。
优选的，复数个该臭氧投加端口的总的臭氧投加量介于0～240mg/L。
优选的，该臭氧与双氧水的投加量投加质量比介于2～3：1。
优选的，该臭氧与双氧水的投加量投加质量比2.83：1。
优选的，该臭氧投加压力为0.09MPa。
优选的，该催化反应器采用管道式混合反应器，包含，进水口、出水口、第一臭氧投加端口、第二臭氧投加端口、第三臭氧投加端口、其中，第一臭氧投加端口、第二臭氧投加端口、第三臭氧投加端口分别通过管道连接至臭氧发生器，进水口附近配置有双氧水投加端口、所述催化反应器运行时水通过进水口流至催化反应器，通过双氧水投加端口向水中注入双氧水、第一臭氧投加端口、第二臭氧投加端口、第三臭氧投加端口分别向管道内的水中注入臭氧。
优选的，该第一臭氧投加端口与第二臭氧投加端口间的水流过的距离L1与第二臭氧投加端口与第三臭氧投加端口间的水流过的距离L2相等。
优选的，该第三臭氧投加端口与进水口间水流过的距离L3与进水口至出水口间水流过的距离L的比值介于0.3～0.7。
本申请实施例还提供一种基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理方法，其特征在于，包含如权利要求1－8中任一项所述的废水处理装置，所述方法包含以下步骤：
S1.待处理的水流入膜生物反应器；
S2.基于膜生物反应器水在膜生物反应器中进行水与活性污泥分离；
S3.分离后的水被提升至催化反应器，所述催化反应器在进水的同时，在通过进水口侧的双氧水投加端向管内投加双氧水，复数个臭氧投加点处向管内投加臭氧；
S4.经过催化反应器处理的水排至入排放水池。
优选的，该S3中水在催化反应器的管道内水流速介于1～3m/s，每个投加量点臭氧投加量介于20mg/L～80mg/L。
有益效果
相对于现有技术，本申请实施方式具有如下优点：
1)利用膜生物反应器出水COD浓度低、悬浮物浓度低及浊度低的情况下，膜组件出水直接进入催化反应器，省去沉淀池、过滤等工艺，节省占地面积，节省土建池容，工艺流程简单，自动化程度高、降低运行成本和投资。
2)采用管道形式的催化反应器，可以根据需要灵活设计，安装方便，占地面积更小。在反应过程中，臭氧与废水、双氧水接触更加精准充分，更利于产生羟基自由基，氧化能力强，同时该反应器维护简单，使用寿命长。
附图说明
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。
图1为本实用新型实施例的工艺流程框图；
图2为本实用新型实施例的废水处理装置的结构示意图；
图3为图2中催化反应器的结构示意图；
图4为本实用新型实施例的废水处理装置的处理方法流程示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
本申请提出一种基于膜生物反应器(MBR)与臭氧多点投加(注入)催化氧化的废水处理装置，该废水处理装置包括：膜生物反应器(MBR)、抽吸泵、膜出水提升池、膜出水提升泵、催化反应器、排放水池；该装置运行时，经过膜生物反应器处理的水经抽吸泵引至膜出水提升池内再经膜出水提升泵提升至催化反应器的进水口，在催化反应器内经O3/H2O2处理后排至排放水池。该催化反应器为管道式结构，其包含，配置在进水口附近的双氧水加药端口，有多个臭氧投加端口，在催化反应器内臭氧、H2O2、水充分混合，臭氧在双氧水的作用下产生羟基自由基，使水中大分子难降解有机物氧化降解为小分子物质、CO2和水，降解后的水通过出水口排放。较佳的，膜组件匹配的抽吸泵可在膜组件正常运行且不清洗的情况下，直接连接至催化反应器的进口，这样经MBR处理后的水不排入膜出水提升池，直接进入催化反应器。这样省去沉淀工艺，工艺简便，出水悬浮物及浊度低，有效提高臭氧催化氧化的反应效率。
接下来结合图1来描述本申请实施方式提出的废水处理装置的运行，过程如下：膜生物反应器(MBR)处理后的出水通过膜组件配套的抽吸泵经过负压抽吸，经过膜集水管汇总后排入膜出水提升池。水在膜生物反应器中进行水与活性污泥分离。分离后的水被引至膜出水提升池。在一实施方式中，膜生物反应器(MBR)处理后的出水直接连接至催化反应器进口。膜组件可以高效地进行固液分离，出水水质良好、稳定，出水悬浮物和浊度低。催化反应器在进水的同时，在其进水口附近投加双氧水、通过多个臭氧投加点向管内投加(注入)臭氧，这样水、臭氧、双氧水充分混合，臭氧在双氧水的作用下产生羟基自由基，使废水中大分子难降解有机物氧化降解为小分子物质、CO2和水，出水可直接排放或排至回用水处理系统。
如图2所示为本申请实施方式的基于膜生物反应器及臭氧多点投加结合的废水处理装置的结构示意图，该废水处理装置，包括：
膜生物反应器1、抽吸泵2、膜出水提升池3、膜出水提升泵4、催化反应器5、排放水池6，
其中，膜生物反应器1具有出水口，其配置于膜组件上部，其连接膜集水管的一端，膜集水管的另一端连接至抽吸泵2，经过膜生物反应器1处理的水通过膜集水管直接被引至抽吸泵2，经抽吸泵2引至膜出水提升池3，
膜出水提升泵4，具有第一进水端、其通过管道连接至膜出水提升池3内，第一出水端，其通过管道连接至催化反应器5的进水口，膜出水提升泵4将水提升至催化反应器5内，水在催化反应器5经臭氧催化氧化处理的水通过其出水口由管道引入排放水池6。本实施方式中，臭氧投加量可调节其介于0～240mg/L，水在管道内停留时间介于1～10min，O3/H2O2的投加质量比2～3：1(本实施方式中，O3/H2O2的投加质量比2.83：1)。臭氧投加压力为0.09MPa，为克服催化反应器内的水头损失，运行催化反应器反应的同时需启动臭氧液环压缩机，将臭氧的排气压力提升至0.15MPa，可顺利的将臭氧投加到反应器内。通常待处理的水流入MBR之前预先经生化池生化处理，生化池内的污泥浓度高、有机物去除率高，膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的膜生物反应器内有足够的停留时间，有利于专性菌的培养，大大提高了难降解有机物的降解效率。该膜生物反应器内包含PVDF中空纤维膜材质的膜组件。
如图3所示为催化反应器的结构示意图，该催化反应器51采用管道式混合反应器，包含，进水口51、出水口52、第一臭氧投加端口53、第二臭氧投加端口54、第三臭氧投加端口55、其中，该第一臭氧投加端口53、第二臭氧投加端口54、第三臭氧投加端口55分别通过管道连接至臭氧发生器(图未示)，进水口51附近配置有H2O2(也称双氧水)投加端口56、这样水通过进水口51流至催化反应器，同时通过H2O2投加端口向水中注入H2O2、反应器的前段设有混合区、第一臭氧投加端口53、第二臭氧投加端口54、第三臭氧投加端口55分别向水中注入臭氧，这样臭氧、H2O2、水充分混合，臭氧在双氧水的作用下产生羟基自由基，使(废)水中大分子难降解有机物氧化降解为小分子物质、CO2和水，降解后的水通过出水口52可直接排放。本实施方式中，臭氧投加量可调节为0～240mg/L，较佳的，催化反应器管道内水流速介于1～3m/s，这样的设计，使得水在反应器内的停留时间介于1～10min，保证其充分的反应。O3/H2O2的投加质量比2～3：1(本实施方式中，O3/H2O2的投加质量比2.83：1)。该催化反应器运行时由于水具有一定流速因此臭氧注入时需要一定的压力，较佳的，臭氧投加压力为0.09MPa。为克服催化反应器内的水头损失，运行催化反应器反应的同时需启动臭氧液环压缩机，将臭氧的排气压力介于0.1MPa～0.3MPa，较佳的，臭氧的排气压力0.15MPa。本实施方式中，第一臭氧投加端口、第二臭氧投加端口、第三臭氧投加端口分配匹配连接臭氧液环压缩机、臭氧投配单元、气液分离器、列管式换热器(图未示)。在其它的实施方式中，视应用场合配置多个臭氧投加端口。
在一实施方式中，第一臭氧投加端口与第二臭氧投加端口间的距离L1(即水在管道内从第一臭氧投加端口流至第二臭氧投加端口的距离)与第二臭氧投加端口与第三臭氧投加端口间的水流过的距离L2(即水在管道内从第二臭氧投加端口流至第三臭氧投加端口的距离)相等/大致相等。第三臭氧投加端口与进水口间的距离L3(方式同L1，L2)与进水口51至出水口52间距离L(方式同L1，L2)的比值介于0.3～0.7。这样的设计使得第三臭氧投加端口注入臭氧后臭氧与水有充足的时间混合及混合后的反应。较佳的，水平位置上进水口51与第一臭氧投加端口53相同或大致相同。
在一实施方式中，与膜组件配套的抽吸泵2可在膜组件正常运行且不清洗的情况下，直接连接至催化反应器5进口，膜组件处理的水不排入膜出水提升池3。
在一实施方式中，煤化工难降解废水进入膜生物反应器后出水通过膜组件配套的抽吸泵经过负压抽吸，经过膜集水管汇总后排入膜出水提升池。膜出水提升池内废水提升至催化反应器。催化反应器进水的同时，在反应器的多个臭氧投加点投加臭氧，双氧水投加在反应器的进水端，水、臭氧、双氧水充分混合，臭氧在双氧水的作用下产生羟基自由基，使废水中大分子难降解有机物氧化降解为小分子物质、CO2和水，出水可直接排放。臭氧投加量100mg/L，反应时间可设置为5min，O3/H2O2的投加质量比2.83：1。催化反应器反应的同时需启动臭氧液环压缩机，将臭氧的排气压力提升至0.15MPa，直至出水稳定后取水样测COD。COD从100mg/L降至70mg/L，COD去除率达到30％。该实施方式通过控制合理的臭氧投加量，确保废水的COD降低。
在一实施方式中，煤化工难降解废水进入膜生物反应器后出水通过膜组件配套的抽吸泵经过负压抽吸，经过膜集水管汇总后排入膜出水提升池。膜出水提升池内废水提升至催化反应器。催化反应器进水的同时，在反应器的多个臭氧投加点投加臭氧，双氧水投加在反应器的进水端，水、臭氧、双氧水充分混合，臭氧在双氧水的作用下产生羟基自由基，使废水中大分子难降解有机物氧化降解为小分子物质、CO2和水，出水可直接排放。臭氧投加量150mg/L，反应时间可设置为5min，O3/H2O2的投加质量比2.83：1。催化反应器反应的同时需启动臭氧液环压缩机，将臭氧的排气压力提升至0.15MPa，直至出水稳定后取水样测COD。COD从100mg/L降至50mg/L，COD去除率达到50％。通过控制合理的臭氧投加量，确保废水COD达到50mg/L，满足废水达标排放或直接进入回用水处理系统。
本申请还提出一种基于膜生物反应器及臭氧多点投加结合化的废水处理方法(也称废水处理工艺)，其包含上述废水处理设备，该方法包含以下步骤：
S1.待处理的水流入膜生物反应器；
S2.基于膜生物反应器废水在膜生物反应器中完成废水与活性污泥分离；
S3.分离后的水被提升至催化反应器，该反应器在进水的同时，在反应器的进水端投加双氧水、在反应器的多个臭氧投加点处投加臭氧，水、臭氧、双氧水充分混合，臭氧在双氧水的作用下产生羟基自由基，使得水中大分子难降解有机物氧化降解为小分子物质、CO2和水。
S4.经过反应器处理的水排至入排放水池。该实施方式中，经膜生物反应器处理的水(也称出水)省去沉淀工艺，工艺简便，出水悬浮物及浊度低，有效提高臭氧催化氧化的反应效率。本实施方式中，膜生物反应器包含的膜组件采用PVDF中空纤维膜。较佳的，该膜的膜通量采用12L/(m2.h)。臭氧投加时的投加压力为0.09MPa。由于废水进入催化反应器后对臭氧投加产生阻力，较佳的需要启动臭氧液环压缩机，其排气压力为0.15MPa。该S3中臭氧(O3)/双氧水(H2O2)的投加质量比2.83：1，每去除100mg/LCOD需要消耗250mg/L的臭氧。
催化反应器管道内水流速1～3m/s。水在反应器内的停留时间介于1～10min，保证其充分的反应。该反应器设置3个臭氧投加点，每个投加量点臭氧投加量为20mg/L，其最大臭氧投加量为240mg/L。相较于单点投加会造成水、臭氧、双氧水接触不充分。如在反应器进水口投加双氧水，再单点投加臭氧，只在反应器前段反应，而反应器后段基本丧失再次催化氧化能力。本申请实施采用3个点位置，其一般均分在管道的沿程上，目的让臭氧和水接触更完全。
在一实施方式中，该S1中还包含煤化工难降解的待处理水先经过生化处理后流入膜生物反应器。生化反应取决于废水的特性而定采用何种生化工艺都可以根据废水的特性进行选择，生化出水后进入MBR膜池。
在一实施方式中，该S3中在膜组件正常运行不反洗的情况下，可将膜组件配套的抽吸泵直接连接至催化反应器进口。
在一实施方式中，该S3中还包含，分离后的水通过抽吸泵的负压抽吸抽至膜出水提升池。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理装置，其特征在于，包含膜生物反应器、抽吸泵、催化反应器、排放水池，
所述膜生物反应器具有出水口，其配置于膜组件上部，其连接膜集水管的一端，膜集水管的另一端连接至抽吸泵，
所述催化反应器具有进水口，其通过管道连接至抽吸泵，出水口，其通过管道连接至排放水池，复数个臭氧投加端口，其用以向所述催化反应器的管内注入臭氧，双氧水投加端口，其位于进水口附近，用以向所述催化反应器的管内注入双氧水，其中，经过膜生物反应器处理的水经所述抽吸泵抽出并引至催化反应器，在催化反应器内经臭氧催化氧化处理后的水通过其出口排至排放水池。
2.如权利要求1所述的基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理装置，其特征在于，每个臭氧投加端口臭氧的投加量介于20mg/L～80mg/L。
3.如权利要求1所述的基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理装置，其特征在于，还包含膜出水提升池，所述膜生物反应器处理的水通过抽吸泵引至膜出水提升池；
膜出水提升泵，具有第一进水端、其通过管道连接至膜出水提升池内，第一出水端，其通过管道连接至催化反应器的进水口，用以将膜出水提升池内的水提升至催化反应器。
4.如权利要求1所述的基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理装置，其特征在于，复数个所述臭氧投加端口总的臭氧投加量介于0～240mg/L。
5.如权利要求1或2或3所述的基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理装置，其特征在于，所述臭氧与双氧水的投加量投加质量比介于2～3：1。
6.如权利要求5所述的基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理装置，其特征在于，所述臭氧与双氧水的投加量投加质量比2.83：1。
7.如权利要求1所述的基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理装置，其特征在于，所述膜生物反应器内包含PVDF中空纤维膜材质的膜组件；臭氧投加压力为0.09MPa。
8.如权利要求1所述的基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理装置，其特征在于，所述催化反应器采用管道式混合反应器，包含，进水口、出水口、第一臭氧投加端口、第二臭氧投加端口、第三臭氧投加端口、其中，第一臭氧投加端口、第二臭氧投加端口、第三臭氧投加端口分别通过管道连接至臭氧发生器，进水口附近配置有双氧水投加端口、所述催化反应器运行时水通过进水口流至催化反应器，通过双氧水投加端口向水中注入双氧水、第一臭氧投加端口、第二臭氧投加端口、第三臭氧投加端口分别向管道内的水中注入臭氧。
9.如权利要求8所述的基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理装置，其特征在于，所述第一臭氧投加端口与第二臭氧投加端口间距离L1与第二臭氧投加端口与第三臭氧投加端口间的距离L2相等。
10.如权利要求8所述的基于MBR与臭氧多点投加结合的废水处理装置，其特征在于，第三臭氧投加端口与进水口间的距离L3与进水口至出水口间的距离L的比值介于0.3～0.7。
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| CN201921371114.1U CN210656586U (zh) | 2019-08-22 | 2019-08-22 | 一种基于mbr与臭氧多点投加结合的废水处理装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110526497A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-03 | 麦王环境技术股份有限公司 | 一种基于mbr与臭氧多点投加结合的废水处理装置及方法 |
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2019
- 2019-08-22 CN CN201921371114.1U patent/CN210656586U/zh active Active
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