CN212334942U - 一种闭式石化煤化工废水深度处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种闭式石化煤化工废水深度处理装置，包括：沿进水方向依次连通的废水调节罐、高效气浮反应池、臭氧催化氧化反应器、多级曝气生物滤池、加炭高密度沉淀池；高效气浮反应池的出水经过输送泵送入臭氧催化氧化反应器；臭氧催化氧化反应器的出水进入多级曝气生物滤池的底部，由下往上进水并曝气生化处理；多级曝气生物滤池的净化水出水端与加炭高密度沉淀池的顶部连通，用于对净化水进一步絮凝沉淀处理。通过本实用新型的高效深度净化装置进行废水处理，可确保COD小于30mg/L，提高石化煤化工废水的深度净化效率；并且，通过密闭式的深度处理，可以将臭气有组织收集处理。

Description

一种闭式石化煤化工废水深度处理装置

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，涉及一种闭式石化煤化工废水深度处理装置。

背景技术

石化、煤化工污水中主要含有硫、氨氮、石油类、氰、酚等一系列污染物。不同的石油化工企业，由于生产的产品存在差异性，生产污水中还含有很多与石油化工有机化学产品存在联系的特征污染物，例如：杂环化合物、芳香胺类化合物以及多环芳烃化合物等，不仅导致污水水质复杂化，而且还增加了有毒物质。目前，石化、煤化工污水的深度处理存在两个问题。

1)深度处理效率不够，COD难以降到30mg/L以下

首先，国内主要大中型石油化工企业污水排放标准以(GB31570-2015、GB31571-2015)为主，总排水执行《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)“表1水污染物排放限值”的排放要求。在国土开发密度较高、环境承载能力减弱或水环境容量较小、生态环境脆弱、容易发生严重水环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区，则按照《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)“表2水污染物特别排放限值”的排放要求执行。

另有部分石化企业执行地方标准。黄河流域地区污水排放执行《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB61/224-2018)的表1-污水处理厂排放限值-A标准中的部分指标。以上即“COD：30mg/L，BOD：6mg/L，氨氮：1.5mg/L，总氮：15mg/L，总磷：0.3mg/L，石油类：1.0mg/L”。

目前石化污水通常采用预处理+生化处理，处理后可达到GB31570-2015、GB31571-2015的排放标准。针对以上特殊地区要求COD处理到30以下的企业，需要增加深度处理工艺。目前的深度处理工艺以生物滤池、高级氧化工艺(臭氧氧化、Fenton氧化等)、膜处理工艺等。以上工艺处理后废水处理后废水很难保证COD处理到30mg/L以下。

生化处理后的石化污水中难生物降解的有机污染物主要包括两类，第一类为污水中原有的难生化降解有机物，例如含氮杂环类，基本上不为生物所氧化，通过生化处理其降解率不到1％。第二类为生化过程中产生的可溶性微生物产物，虽然可以生物降解，但是其降解速率很慢，仅为一般可生化有机物生化速率的几十分之一或更低。目前尚未有较好的处理工艺可以确保处理后的废水COD稳定达到30mg/L以下。

2)臭气无组织排放

硫、氮杂环物质的嗅阈值很低，即使很低的浓度逃逸到空气中，也会极度对人类身体造成危害。但目前机会所有的深度处理设施都是粗放、敞开式操作，无组织排放，造成环境污染。

中国专利文献CN105060633A公开了一种石化废水深度处理方法，结合沉淀与臭氧催化氧化的工艺，但是出水不能保证COD小于30mg/L，对一些大分子的有机物只能开环断链，去除效率不高，只能对COD有部分去除，对总氮和氨氮无法去除。而且也没有解决臭气无组织排放问题。

中国专利文献CN204310916U公开了一种石化废水深度处理系统，结合氧化塔、曝气生物滤池与无阀滤池工艺，该工艺在氧化塔缺少去除污水中悬浮物质工艺，一般生化处理之后悬浮物在50mg/L左右，需要把悬浮物降低到10mg/L以下，才能确保臭氧氧化的效率。同时由于石化污水中难生物降解的有机污染物，通过高级氧化和生化处理很难降解，无法保证处理之后COD小于30mg/L。而且也没有解决臭气无组织排放问题。

中国专利文献CN105000660A公开了一种同步实现石化废水深度处理和剩余污泥减量的方法，具体采用SBR工艺，将石化废水生化处理后与二沉池的污泥、有机营养物作为共代谢基质投入到SBR反应器中，通过机械搅拌、鼓风曝气、沉淀排出上清液。因为经过生化处理后的石化污水可生化性比较差，再经过生化处理，去除率不高；该工艺存在的主要问题是去除效率不高，出水水质不能保证；而且也没有解决臭气无组织排放问题。

因此，本领域技术人员极有必要提供一种避免废气无组织排放，改善环境，同时可提高提高石化煤化工废水深度净化效率，确保COD达标排放的闭式石化煤化工废水深度处理装置。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本实用新型的目的是提供一种避免废气无组织排放，改善环境，同时可提高提高石化煤化工废水深度净化效率，确保COD达标排放的闭式石化煤化工废水深度处理装置。具体的，创新地采用高效气浮反应池、臭氧催化氧化反应器、多级曝气生物滤池、加炭高密度沉淀池的高效深度净化装置，可确保COD小于30mg/L，提高石化煤化工废水的深度净化效率；并且，通过密闭式的深度处理，可以将臭气有组织收集处理。

本实用新型的目的是提供一种闭式石化煤化工废水深度处理装置，所采用的的技术方案如下：

一种闭式石化煤化工废水深度处理装置，包括：沿进水方向依次连通的废水调节罐、高效气浮反应池、臭氧催化氧化反应器、多级曝气生物滤池、加炭高密度沉淀池；

所述高效气浮反应池的出水经过输送泵送入臭氧催化氧化反应器；所述臭氧催化氧化反应器的出水进入多级曝气生物滤池的底部，由下往上进水并曝气生化处理；所述多级曝气生物滤池的净化水出水端与加炭高密度沉淀池的顶部连通，用于对净化水进一步絮凝沉淀处理。

优选的，所述高效气浮反应池包括在上部的布水管和下部的布气管，所述布水管与上游进水连通；所述布气管用于向池底通入气浮气；所述高效气浮反应池池体的顶部设置刮渣机，用于刮去浮渣。

进一步的，所述高效气浮反应池池体的顶部还设置与臭气净化装置连通的尾气排出管道。

优选的，所述臭氧催化氧化反应器包括催化剂床层，位于催化剂床层下侧的气体分布器及位于催化剂床层上侧的液体分布器；所述液体分布器通过输送泵与高效气浮反应池的出水连通；所述液体分布器与所述催化剂床层之间还设置多孔截留筛板；所述气体分布器与所述催化剂床层之间还设置流体分布器；所述臭氧催化氧化反应器在气体分布器的下侧通过设置污水出口连接至多级曝气生物滤池。

进一步的，所述臭氧催化氧化反应器的流体分布器与气体分布器之间还连接带间歇反洗开关阀的反洗进气管路，所述臭氧催化氧化反应器的顶部还设置带反洗尾气开关阀的尾气排出管路；所述臭氧催化氧化反应器的顶部还连接有臭氧破坏器；所述臭氧催化氧化反应器内在多孔截留筛板上侧的侧壁上还设置非水相物收集器，所述非水相物收集器通过浮泥渣收集管线连接至高效气浮反应池。

进一步的，臭氧催化氧化反应器设为并联的多级，任一臭氧催化氧化反应器的液体分布器均通过输送泵与高效气浮反应池的出水连通，任一臭氧催化氧化反应器的污水出口均连接至多级曝气生物滤池。

优选的，所述多级曝气生物滤池包括多级串联的生物滤池以及与第一级生物滤池底部连通的集水槽；相邻的任意两级生物滤池之间均通过池体顶部的出水口连通，最后一级生物滤池在池体顶部设置净化水出口；

任一级生物滤池均包括设在中部的填料床层，以及在填料床层上侧的侧壁上设置的非水相物质收集器，在填料床层下侧设置的富氧空气分布器；

任一生物滤池中在非水相物质收集器的底部均通过浮泥渣收集管线连接至高效气浮反应池；

所述臭氧催化氧化反应器的污水出口连接至所述集水槽；并且，在任一级生物滤池中，所述的出水口或者净化水出口位于所述非水相物质收集器的上侧。

进一步的，所述多级曝气生物滤池的顶部还设置与臭气净化装置连通的尾气排出管道。

优选的，所述加炭高密度沉淀池包括与曝气生物滤池的净化水出口连通的接触池，所述接触池和混凝池下部连通，所述混凝池与絮凝池上部连通，所述絮凝池与沉淀池上部连通，且所述接触池、混凝池、絮凝池内均设置搅拌器；所述沉淀池的上部设置斜管，底部设置刮泥机，所述刮泥机通过排泥口将沉淀物外排。

进一步的，所述刮泥机的排泥口通过泥砂循环泵连接至分离旋流器，所述分离旋流器的上部出口分成两路，一路通过带间歇排泥开关阀的排泥管道与污泥储池连接，另一路连接至接触池，用于将分离旋流器溢流排出的活性炭和污泥混合物的部分返回接触池，其余则进入污泥储池；所述分离旋流器的底部出口连接至混凝池，用于将分离出的微砂颗粒排出至混凝池。

利用本实用新型的处理装置还可以提供一种闭式石化煤化工废水深度处理工艺，包括如下步骤：

S1、将污水通过废水调节罐均质均量后引入高效气浮反应池中进行气浮处理，在水面上形成浮渣，将形成的浮渣刮除排出，尾气排入臭气净化装置；

S2、高效气浮反应池的出水经过输送泵送入臭氧催化氧化反应器，催化氧化水中的难降解有机物，经过臭氧催化氧化处理的出水进入下游的多级曝气生物滤池；

S3、曝气风进入多级曝气生物滤池，污水在多级曝气生物滤池内进一步生化，经过生化处理后的净化水进入加炭高密度沉淀池，尾气从池顶排出送入臭气净化装置处理；

S4、来自多级曝气生物滤池的净化水在加炭高密度沉淀池内与活性炭接触，水中的溶解性有机物被活性炭吸附，经过絮凝沉淀后，澄清水外排，污泥通过刮泥机处理排出。

优选的，步骤S1中，污水通过布水管进入密闭式的高效气浮反应池，气浮气从池底进入，经过布气管分布后，向水中产生微细的气泡，使水中的细小悬浮物随气泡一起上浮到水面形成浮渣，浮渣被刮渣机刮出，尾气从排入臭气净化装置。

优选的，步骤S2中，经过气浮处理的出水经输送泵送入臭氧催化氧化反应器，通过液体分布器将进水分布成液滴后经过多孔筛板进入催化剂床层；臭氧气体通过气体分布器分布为粒径为微米级的气泡，向上进入催化剂床层，在催化剂床层内水与臭氧逆流接触，催化氧化水中的难降解有机物；臭氧催化氧化反应器出水进入多级曝气生物滤池进行深度生化，臭氧尾气经臭氧破坏器破坏后进入下游的多级曝气生物滤池利用；

其中，当臭氧催化氧化反应器运行到设定时间时，通过开启间歇反洗开关阀，将曝气风通过气体分布器逆流射流进臭氧催化氧化反应器，对催化剂床层中的催化剂进行再生；清洗下来的浮泥在向上流动的过程中由多孔截留筛板上部的非水相物收集器收集后，通过浮泥渣收集管线返回上游的高效气浮反应池刮除排出，反洗后的尾气则通过反洗尾气开关阀直接排入下游的多级曝气生物滤池进行曝气。

优选的，步骤S3中，曝气风从多级串联的生物滤池的底部分别进入，由下往上曝气；同时，污水进入集水槽中缓冲落下，通过集水槽的底部进入第一级生物滤池，而后经由第一级生物滤池顶部的出水口送至下一级生物滤池的底部，如此循环，使得在多级串联的生物滤池中，污水由下向上进入相应的填料床层中进行曝气生化处理，在生化处理的过程中，投加碳源并补充碱度，经过生化处理后的污水经由最后一级生物滤池的净化水出口流出。

优选的，步骤S4中，来自多级曝气生物滤池的净化水首先进入加炭高密度沉淀池的接触池，与新加入的活性碳接触，水中的溶解性有机物被活性炭吸附，接触池和混凝池下部联通，在混凝池中，原水从曝气生物滤池带来少量胶体和细微悬来浮物在混凝剂的作用下在混凝剂的作用下凝聚成絮凝体后，从上部进入絮凝池在絮凝剂的作用下长成更大的絮凝体，同时与细砂均匀混合；流体在接触池、混凝池、絮凝池中在搅拌器的作用下均呈均匀混合状态，进入沉淀池后，在斜管的作用下，流体中的细砂、污泥及部分活性炭加速沉降到沉降池的池底，澄清水外排。

更优的，细砂与污泥以及部分活性碳沉入沉降池池底后，被刮泥机刮进池底中心，通过泥砂循环泵打进分离旋流器，密度较大的细砂被旋流分离后从底部返回混凝池；密度较低的活性炭和污泥从上部排出，循环返回接触池，根据活性碳吸附饱和情况，定时开启间歇排泥开关阀排放污泥和活性碳。

本实用新型能够带来以下有益效果：

1)本实用新型创新地采用高效气浮反应池、臭氧催化氧化反应器、多级曝气生物滤池、加炭高密度沉淀池次序组合的高效深度净化装置，通过高效气浮反应池降低悬浮物含量，避免下游臭氧催化氧化反应器因悬浮物的存在而降低开环断链效率，经过臭氧催化氧化开环断链后的废水进入多级曝气生物滤池进行生化处理，可同时去除COD、氨氮和总氮，最后经加炭高密度沉淀池进行安保净化，通过活性炭物理吸附不可生物降解或者说降解速率很慢的溶解性COD并进行絮凝沉淀后外排，同时可去除COD、氨氮、总氮、总磷，实现出水COD小于30mg/L。并且，本实用新型的处理装置和工艺可以保持全程密闭，避免臭气无组织逸散，改善环境；而尾气则送入尾气净化装置实现废气的处理。

2)本实用新型中的加炭高密度沉淀池，通过在高密沉淀池内加活性炭，捕捉微量的不可生化处理的有机物，加炭高效沉淀池表面负荷可达30m³/m²/h；通过投加微砂，增加了污泥的沉淀速度，可提高沉淀区域表面负荷，节省占地，可实现出水长周期稳定达标。并且，加炭高密度沉淀池不需生化培养，通过物理吸附即可去除废水的COD，系统启动很快。在实际运行中，进水水质水量变化较大，但通过本实用新型的装置和工艺，可以使出水COD、SS、TP均实现稳定达标。

3)本实用新型的臭氧催化氧化反应器可以采用创新的反洗工艺，使发生臭氧催化氧化反应时催化床层模式为固定床，反冲洗再生时成为流化床，可以高效清洗催化剂的表面，提高催化氧化效果、降低催化剂床层的压降，稳定运行周期长，臭氧催化氧化效率高。

4)本实用新型装置运行灵活，可对其中的各级装置进行关停和开启，可灵活切换进行检修，提高了应用前景。

附图说明

图1为本实用新型闭式石化煤化工废水深度处理装置的结构示意图。

图中标注符号的含义如下：

1-高效气浮反应池，10-刮渣机，11-布水管，12-布气管；

2-输送泵；

3-臭氧催化氧化反应器，30-催化剂床层，31-气体分布器，32-液体分布器，33-多孔截留筛板，34-流体分布器，35-间歇反洗开关阀，36-反洗尾气开关阀，37-非水相物收集器；

4-多级曝气生物滤池；40-填料床层，41-非水相物质收集器，42-富氧空气分布器；400-集水槽，401-出水口，402-布水堰，403布水管，404-净化水出口；

5-加炭高密度沉淀池；51-接触池，52-混凝池，53-絮凝池，54-沉淀池，55-搅拌器，56-斜管，57-刮泥机，58-泥砂循环泵，59-分离旋流器，590-间歇排泥开关阀，591-污泥储池；

P-浮泥渣收集管线。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

根据本实用新型提供的一种实施例，如图1所示，为一种闭式石化煤化工废水深度处理装置，包括：

沿进水方向依次连通的废水调节罐(因为现有技术中常见的用于对进水均质均量的结构，本实用新型图中未画出)、高效气浮反应池1、臭氧催化氧化反应器3、多级曝气生物滤池4、加炭高密度沉淀池5；

高效气浮反应池1的出水经过输送泵2送入臭氧催化氧化反应器3；臭氧催化氧化反应器3的出水进入多级曝气生物滤池4的底部，由下往上进水并曝气生化处理；多级曝气生物滤池4的净化水出水端与加炭高密度沉淀池5的顶部连通，用于对进水进一步絮凝沉淀处理。

本实施例中，创新地采用高效气浮反应池1、臭氧催化氧化反应器3、多级曝气生物滤池4、加炭高密度沉淀池5次序组合的高效深度净化装置，经过废水调节罐进行均质均量后，通过高效气浮反应池1降低悬浮物含量，避免下游臭氧催化氧化反应器3因悬浮物的存在而降低开环断链效率，经过臭氧催化氧化开环断链后的废水进入多级曝气生物滤池4进行生化处理，最后经加炭高密度沉淀池5进行安保净化，通过活性炭吸附废水中难生物降解的有机污染物，并进行絮凝沉淀后澄清的出水外排，实现出水COD小于30mg/L。并且，本实用新型装置的各级处理池(或反应器)及相应的各级工序可以保持全程密闭，避免臭气无组织逸散。

作为优选的一实施例，高效气浮反应池1包括在上部的布水管11和下部的布气管12，布水管11与上游进水连通；布气管12用于向池底通入气浮气；高效气浮反应池1的顶部设置刮渣机10，用于刮去浮渣。更优的，所述高效气浮反应池1池体的顶部还设置与臭气净化装置连通的尾气排出管道。

本实施例中，污水通过上部的布水管11进入高效气浮反应池1，而气浮气则从下部的布气管12由池底进入，经过布气管12分布后，向水中产生气泡，使水中的细小悬浮物黏附在空气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成浮渣，从而通过刮渣机10可去除污水中的悬浮物质，保证下游臭氧催化氧化的效果。具体的，污水通过布水管11均匀分配到高效气浮反应池1内，布水管11的移动速度和出水流速相同，方向相反，由此产生了“零速度”，对进水的扰动降至最低，形成的絮体在静态下垂直上浮；上浮在表面的浮渣通过刮渣机10排出，尾气则从密闭的高效气浮反应池1的顶部排出至尾气净化装置。其中，上游的污水进水口距离高效气浮反应池1的顶部保持一定距离，使高效气浮反应池1的表面有足够的浮渣储备空间，适于高浓污水的处理；且处理能力大，表面负荷可达12m³/m²/h，可以将悬浮物降到10mg/L以下，促进后续对污水中COD经臭氧催化氧化的开环断裂过程，提高废水的可生化性，从而，进一步提高降低难生化降解有机物(如含氮杂环类等)的降解率。

作为优选的另一实施例，臭氧催化氧化反应器3包括催化剂床层30，位于催化剂床层30下侧的气体分布器31及位于催化剂床层30上侧的液体分布器32；液体分布器32通过输送泵2与高效气浮反应池1的出水连通；液体分布器32与催化剂床层30之间还设置多孔截留筛板33；气体分布器31与催化剂床层30之间还设置流体分布器34；所述臭氧催化氧化反应器3在气体分布器31的下侧通过设置污水出口连接至多级曝气生物滤池4。更优的，臭氧催化氧化反应器3的流体分布器34与气体分布器31之间还连接带间歇反洗开关阀35的反洗进气管路，臭氧催化氧化反应器3的顶部还设置带反洗尾气开关阀36的尾气排出管路；所述臭氧催化氧化反应器3的顶部还连接有臭氧破坏器38；臭氧催化氧化反应器3内在多孔截留筛板33上侧的侧壁上还设置非水相物收集器37，非水相物收集器37通过浮泥渣收集管线P连接至上游的高效气浮反应池1。

本实施例中，将上游的污水通过输送泵2送至液体分布器32，污水向下流动，与催化剂床层30充分接触，同时，臭氧通过气体分布器31向上逸出，经过流体分布器34进入催化剂床层30，对污水进行臭氧催化氧化作用。当运行一定时间后需要反洗时，开启间歇反洗开关阀35，将曝气风(可以与下游的多级曝气生物滤池共用相同的曝气风来源)通过反洗进气管道引入臭氧催化氧化反应器3中，通过流体分布器34高速逆流射流进催化反应器3，使水相形成涡流，并反向推动催化剂床层30向上膨胀而呈现流态化，使气液固三相相互搓洗，有效清洗、再生催化剂表面；清洗下来的浮泥由多孔截留筛板33上部的非水相物收集器37收集后，通过浮泥渣收集管线P返回上游的高效气浮反应池1，由刮渣机10刮出，反洗后的尾气通过反洗尾气开关阀36直接排入下游的多级曝气生物滤池4用作曝气；此外，将臭氧尾气经臭氧破坏器38处理后形成的富氧同样可以送入下游的多级曝气生物滤池4进行曝气。

由上述，本实施例将臭氧催化氧化反应器3设于高效气浮反应池1的下游，由于高效气浮对悬浮物的分离效率高，臭氧与水的逆流混合接触传质推动力高，传质效率高，反洗技术效果优异，所以臭氧催化氧化的效率高，上游高效气浮来水在此臭氧催化氧化反应器3中的开环断链率可达85％以上。通过臭氧催化氧化对去过悬浮物的污水进行臭氧催化氧化，提高废水的可生化性，再经过生化处理，可大大提高废水中COD的去除效率。

进一步更优的，臭氧催化氧化反应器3设为多级并联，任一臭氧催化氧化反应器3的液体分布器32均通过输送泵2与高效气浮反应池1的出水连通，任一臭氧催化氧化反应器3的污水出口汇流后连接至多级曝气生物滤池4。

作为优选的另一实施例，所述多级曝气生物滤池4包括位于多级串联的生物滤池以及与第一级生物滤池底部连通的集水槽400，相邻的任意两级生物滤池之间均通过池体顶部的出水口401连通，最后一级生物滤池在池体顶部设置净化水出口404；

任一级生物滤池均包括设在中部的填料床层40，以及在填料床层40上侧的侧壁上设置的非水相物质收集器41，在填料床层40下侧设置的富氧空气分布器42；任一级生物滤池中在非水相物质收集器41的底部均通过浮泥渣收集管线P连接至高效气浮反应池1；臭氧催化氧化反应器3的污水出口连接至所述集水槽400；并且，在除了最后一级生物滤池的任一级生物滤池中，出水口401始终位于所述非水相物质收集器41的上侧，最后一级生物滤池中的净化水出口404同样位于该级生物滤池内非水相物质收集器41的上侧。

更优的，多级曝气生物滤池4的顶部还设置与臭气净化装置连通的尾气排出管道。进一步更优的，相邻的生物滤池之间在池体顶部均通过出水口401连通，除第一级生物滤池外，任一生物滤池在靠近上一级生物滤池一侧的顶部还设置与出水口401相接的布水堰402，所述布水堰402的底部还设置悬伸到该级生物滤池底部的布水管403。

本实施例中，来水及供气均从多级曝气生物滤池4的底部进入，具体的污水先由落入集水槽400的底部、进而进入多级串联的生物滤池的底部，由下向上进入相应的填料床层40中并曝气后，经由最后一级生物滤池的净化水出口流出；生化处理过程中产生的尾气则从顶部送入臭气净化装置处理。具体的，污水从集水槽400由底部进入第一级生物滤池后，从第一级生物滤池池体顶部的出水口401溢出，而后经由第二级生物滤池的布水堰402和布水管403输送至第二级生物滤池的底部，由下向上进入填料床层40中并曝气，如此循环，直至污水经由最后一级生物滤池的出水口401、布水堰402、布水管403进入最后一次生物滤池的底部，由下向上进入填料床层40并曝气生化处理后，由最后一级生物滤池顶部的净化水出口流出；其中，沿污水的进水方向，多级生物滤池上的非水相物质收集器41的高度一致，便于安装。另外，在生化处理中填料床层内可能产生一些反应后的浮泥渣，通过在每一级生物滤池中的非水相物质收集器41的底部连通至浮泥渣收集管线P，可以解决浮泥渣外排的问题，具体的，控制富氧空气分布器42曝气，可以在曝气时将含浮渣污水向上送出至非水相物质收集器41，同时，非水相物质收集器41始终位于出水口401及净化水出口404的下侧，使含浮泥渣的污水通过浮泥渣收集管线P返回至高效气浮反应池1，而不会将浮泥渣污水排至下游的工艺设备中。从而，污水直接由下向上通过填料床层40，通过在填料表面附着的和填料截留的大量微生物的作用降解有机物，通过生物滤池池底的富氧空气分布器42(可采用管式曝气器)向微生物提供氧源；并投加一定量的碳源及补充碱度后，进一步去除水中残留的COD、总氮、氨氮。

此外，在实际应用中，填料床层采用的有机高分子填料为通透的空间网状结构，在富氧空气分布器42曝气反冲洗时生物相得以很好的保留，不因反冲洗过程造成生物相受损，出水水质稳定；其中，每米填料水头0.05～0.10m，根据废水污染情况设1-5级串联，通过调整各级生物滤池的溶解氧，灵活的创造好氧、缺氧环境，可实现各级不同的生物相，在同一座生化池内同时去除COD、氨氮、总氮。

作为优选的另一实施例，加炭高密度沉淀池5包括与多级曝气生物滤池4的净化水出口连通的接触池51，接触池51和混凝池52下部连通，混凝池52与絮凝池53上部连通，絮凝池53与沉淀池54上部连通，且接触池51、混凝池52、絮凝池53内均设置搅拌器55；沉淀池54的上部设置斜管56，底部设置刮泥机57，刮泥机57通过排泥口将沉淀物外排。更优的，刮泥机57的排泥口通过泥砂循环泵58连接至分离旋流器59，分离旋流器59的上部出口通过分离池(图中未示出)分成两路，一路通过带间歇排泥开关阀590的排泥管道与污泥储池591连接，另一路连接至接触池51，用于将分离旋流器59溢流排出的活性炭和污泥混合物的部分返回接触池51，其余则进入污泥储池591；分离旋流器59的底部出口连接至混凝池51，用于将分离出的微砂颗粒排出至混凝池52。

本实施例中，在同一紧凑的池体内集成了接触、混凝、絮凝、沉淀的工艺处理。具体的，首先，补充的粉末活性炭被投加至接触池51，在此原水(来自上游的污水)、补充新添加的活性炭和返回的活性炭混合在一起，原水中的溶解性有机物被活性炭吸附，其中，通过搅拌器55的快速搅拌以确保接触池51内进行适当的混合，促进吸附反应的进行。紧接着，废水和活性炭的混合液流入混凝池52，在搅拌器55作用下与投加的混凝剂发生混凝反应；混凝后的废水和活性炭混合液然后进入加有微砂和絮凝剂(高分子聚合物)的絮凝池53，在池中缓慢的混合过程促使絮状物的熟化并增加了絮状物的颗粒，微砂新形成絮状物核心。在斜管56作用下，含砂絮凝物向下高速沉淀，在顶部澄清，然后澄清水在斜管56顶部的表面通过集水槽被收集；其中微砂的加入使得斜管56澄清的速率得到提高上升。最后，活性炭、污泥和微砂的混合物通过泥砂循环泵58(可采用防磨损离心泵)从沉淀池54的底部被排出至分离旋流器58；根据离心旋流定理，分离旋流器58将比重较轻的活性炭和污泥从可循环使用的微砂中分离出来，比重较重的微砂颗粒从分离旋流器58的底部排出并且再循环到混凝池52，而比重较轻的活性炭、污泥和大部分的水一起向上移动从旋涡溢流中排出，一部分混合物返回接触池51，其余则溢流进入污泥储池591作进一步处置或回用。

由上述，加炭高密度沉淀池5通过粉末活性炭吸附污水中的溶解性有机物如不可生化降解的溶解性COD、总磷、悬浮物等；通过微砂加速产生污泥的沉降速度，从而减少占地面积，去除原水中的大部分的悬浮固体颗粒，其中，搅拌器55和斜管56极大改善了絮凝和沉淀效果，即使在上升流速较高的情况下，仍能保证合格的出水水质。此外，通过紧凑型的结构设计，占地面积很小，从而降低建造成本，较传统斜管沉淀或溶气气浮工艺小4-8倍，甚至比传统沉淀池小50倍；并且，启动简单，在几分钟内可启动；更难得的是，在已有的系统上的提标改造非常简便；同时减少药剂消耗，与传统沉淀池相比，最多可节省15％的药剂量。

根据本实用新型提供的另一种实施例，如图1所示，为一种闭式石化煤化工废水深度处理工艺，包括如下步骤：

S1、将污水通过废水调节罐均质均量后引入高效气浮反应池1中进行气浮处理，在水面上形成浮渣，将形成的浮渣刮除排出，尾气排入臭气净化装置；

S2、高效气浮反应池1的出水经过输送泵2送入臭氧催化氧化反应器3，催化氧化水中的难降解有机物，经过臭氧催化氧化处理的出水进入下游的多级曝气生物滤池4；

S3、曝气风进入多级曝气生物滤池4，污水在多级曝气生物滤池4内进一步生化，经过生化处理后的净化水进入加炭高密度沉淀池5，尾气从池顶排出送入臭气净化装置处理；

S4、来自多级曝气生物滤池的净化水在加炭高密度沉淀池5内与活性炭接触，水中的溶解性有机物被活性炭吸附，经过絮凝沉淀后，澄清水外排，污泥通过刮泥机57处理排出。

本实施例中，创新地采用高效气浮、臭氧催化氧化、曝气生物处理、加炭高密度沉淀处理的高效深度净化工艺，通过高效气浮反应池1降低悬浮物含量，避免下游臭氧催化氧化反应时因悬浮物的存在而降低开环断链效率，经过臭氧催化氧化开环断链后的废水进一步通过多级曝气生物滤池4进行生化处理，最后经加炭高密度沉淀池5进行絮凝沉淀的安保净化处理，通过活性炭吸附废水中难生物降解的有机污染物，并进行絮凝沉淀后外排，实现出水COD小于30mg/L。并且，本实用新型的各级工序可以保持全程密闭，尾气送入臭气净化装置处理，彻底避免臭气无组织逸散。

作为优选的实施例，步骤S1中，污水通过布水管11进入密闭式的高效气浮反应池1，气浮气从高效气浮反应池1的池底进入，经过布气管12分布后，向水中产生微细的气泡，使水中的细小悬浮物黏附在空气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成浮渣，浮渣被刮渣机10刮出系统，尾气从排入臭气净化装置。

在实际应用中，高效气浮反应池1在气浮处理的过程中加入混凝剂和絮凝剂，进一步促进悬浮物的去除。通过水中产生大量细微气泡，细微气泡与废水中小悬浮粒子相黏附，形成整体密度小于水的“气泡颗粒”复合体，悬浮粒子随气泡一起浮升到水面，形成泡沫浮查，从而使水中悬浮物得以分离。同时，在池体中形成的重质固体从池底排出。从而，可以将污水中的悬浮物降到10mg/L以下，促进后续对污水中COD在臭氧催化氧化过程中的开环断裂过程，提高废水的可生化性，进一步提高难生化降解有机物(如含氮杂环类等)的降解率。

作为优选的另一实施例，步骤S2中，经过高效气浮的出水经输送泵2送入臭氧催化氧化反应器3，通过液体分布器32将进水分布成液滴(一般情况下，使液滴的粒径为2-3mm)，通过多孔截留筛板33进入催化剂床层30；臭氧气体通过气体分布器31分布为粒径为微米级气泡，向上进入催化剂床层30，在催化剂床层30内水与臭氧逆流接触，催化氧化水中的难降解有机物；臭氧催化氧化反应器3处理后的出水进入多级曝气生物滤池4进行深度生化处理，臭氧尾气经臭氧破坏器38破坏后进入下游的多级曝气生物滤池4利用；

其中，当臭氧催化氧化反应器3运行到设定时间时，通过开启间歇反洗开关阀35，将曝气风通过流体分布器34高速逆流射流进催化反应器3，使水相形成涡流，并反向推动催化剂床层30向上膨胀而呈现流态化，使气液固三相相互搓洗，有效清洗、再生催化剂表面；清洗下来的浮泥由多孔截留筛板33上部的非水相物收集器37收集后，通过浮泥渣收集管线P返回上游的高效气浮反应池1，由刮渣机10刮出；反洗后的尾气通过反洗尾气开关阀36直接排入下游的多级曝气生物滤池4用作曝气。

本实施例中，由于高效气浮对悬浮物的分离效率高，臭氧与污水在臭氧催化氧化反应器3的逆流混合接触传质推动力高，传质效率高，反洗技术效果优异，显著提高了臭氧催化氧化的效率高，上游高效气浮来水在此臭氧催化氧化单元中的开环断链率可达85％以上，通过臭氧催化氧化对去过悬浮物的污水进行臭氧催化氧化，提高废水的可生化性，再经过生化处理，可大大提高难生化降解有机物(如含氮杂环类等)的降解率，提高废水中COD的去除效率。此外，为了进一步循环利用，节能环保，步骤S2中，臭氧催化氧化反应器3内的臭氧尾气经臭氧破坏器38后形成的富氧同样送入下游的多级曝气生物滤池4，形成整体的密闭式处理工艺，与曝气风混合，以提高多级曝气生物滤池中的氧浓度，提高生化效率，促进生化处理。

作为优选的另一实施例，步骤S3中，曝气风从多级串联的生物滤池的底部分别进入，由下往上曝气；同时，污水进入集水槽400中缓冲落下，通过集水槽400的底部进入第一级生物滤池，经由顶部的出水口401送至下一级生物滤池的底部，如此循环，使得在多级串联的生物滤池中，污水由下向上进入相应的填料床层40中进行曝气生化处理，生化处理过程中投加碳源、补充碱度，经过生化处理后的污水，经由最后一级生物滤池的净化水出口404流出。更优的，污水进入第一级生物滤池的底部以后，经由顶部的出水口401进入下一级生物滤池顶部靠近出水口401一侧的布水堰402，经由布水管403输送至该级生物滤池的底部，如此不断循环，使污水在每一级生物滤池内由下向上进入填料床层40中进行曝气生化处理。

本实施例中，来水及曝气风供气均从多级曝气生物滤池4的底部进入，具体的污水先由落入集水槽400的底部、进而通过出水口401、布水堰402、布水管403的配合依次进入多级串联的生物滤池的底部，在每一级生物滤池中污水由下向上进入相应的填料床层40中并曝气后，经由最后一级生物滤池的净化水出口流出；从而，污水直接由下向上通过填料床层40，通过在填料表面附着的和填料截留的大量微生物的作用降解有机物，通过生物滤池池底的富氧空气分布器42(可采用管式曝气器)向微生物提供氧源；并投加一定量的碳源及补充碱度后，进一步去除水中残留的COD、总氮、氨氮。

作为优选的另一实施例，步骤S4中，来自多级曝气生物滤池4的净化水首先进入加炭高密度沉淀池5的接触池51，与新加入的活性碳(以及下文中提及的部分重新返回接触池的活性碳)接触，水中的溶解性有机物被活性炭吸附，接触池51和混凝池52下部联通，在混凝池52中，原水从多级曝气生物滤池4带来少量胶体和细微悬浮物在混凝剂的作用下在混凝剂的作用下凝聚成絮凝体后，从上部进入絮凝池53在絮凝剂的作用下长成更大的絮凝体，同时与细砂均匀混合；流体在接触池51、混凝池52、絮凝池53中在搅拌器55的作用下均呈均匀混合状态。进入沉淀池54后，在斜管56的作用下，加速沉降到沉淀池54池底，澄清水外排。

作为优选的另一实施例，细砂与污泥沉入以及部分活性碳沉入沉底后，被刮泥机57刮进中心池底后，由泥砂循环泵58打进分离旋流器59；密度较大的细砂被旋流分离后从底部返回混凝池52，密度较低的活性炭和污泥从上部排出，循环回接触池51，根据活性碳吸附饱和情况，定时开启间歇排泥开关阀590排放污泥和活性碳。

本实施例中，来自多级曝气生物滤池4的净化水进入加炭高密度沉淀池5处理，加炭高密度沉淀池5通过粉末活性炭吸附污水中的溶解性有机物如不可生化降解的溶解性COD、总磷等；通过微砂加速产生污泥的沉降速度，从而减少占地面积，去除原水中的大部分的悬浮固体颗粒，搅拌器55和斜管56极大改善了絮凝和沉淀效果，即使在上升流速较高的情况下，仍能保证合格的出水水质。其中，部分活性炭重新返回接触池51混合，可节省活性炭成本。

根据上述提供的实施例，本实用新型还可以提供如下的具体应用例：

应用例1

延安某石化厂低浓度含油污水处理系列改造设计规模：200m³/h，高浓度含油污水处理系列改造设计规模：150m³/h。采用本实用新型的废水调节罐-高效气浮反应池-臭氧催化氧化反应器-多级曝气生物滤池-加炭高密度沉淀池的处理装置进行深度处理。

处理后污水指标达到：COD≤30mg/L、氨氮≤1.5mg/L、总氮≤15mg/L。

对比例1

本例与应用例1基本相同，不同之处仅在于：

省去了高效气浮工序。

处理后污水指标达为：COD≥50mg/L、氨氮≥3mg/L、总氮≥20mg/L。

应用例2

西北某炼油厂总排水单元包括：第二污水处理场外排废水、除盐水站外排水及第一污水处理场外排废水，共150m³/h。经过废水调节罐均质均量后，通过水泵提升到本实用新型的高效气浮反应池，刮去浮渣后泵送到臭氧催化氧化反应池，提高污水的可生化性，后经过多级曝气生物滤池和加炭高密度沉淀池去除水中的TN、TP、COD、SS后达标外排。

处理后污水指标达到COD：30mg/L，BOD：6mg/L，氨氮：1.5mg/L，总氮：15mg/L，总磷：0.3mg/L，石油类：1.0mg/L。

对比例2

本例与应用例2基本相同，不同之处仅在于：

省去了加炭高密度沉淀池工序。

处理后污水指标达为：COD 40mg/L、BOD：10mg/L，氨氮：6mg/L，总氮：15mg/L，总磷：0.3mg/L，石油类：0.3mg/L。

应用例3

延安某炼油厂新建总排提标升级改造项目，建设规模：400m³/h。污水来源包括：第一污水处理场中水回用浓水，第二污水处理外排水，第二除盐水站反渗透浓水。采用本实用新型废水调节罐-高效气浮反应池-臭氧催化氧化反应器-多级曝气生物滤池-加炭高密度沉淀池的处理装置和工艺。经过泵提升至本项目新建的废水调节罐均质均量后，通过水泵提升到高效气浮反应池，去除部分悬浮物质后经臭氧催化氧化反应器通过非均相多相催化氧化作用将废水中的难降解有机物强制氧化成二氧化碳及水，实现难降解有机物的去除。同时，也将一部分难降解有机物通过氧化断链作用转化为可生物降解有机物。

臭氧催化氧化反应器出水进入后续的多级曝气生物滤池，通过固定在串联的多级生物滤池内的填料床层上的生物膜并投加一定量的碳源及补充碱度后，进一步去除水中残留的COD、总氮、氨氮。

多级改良曝气生物滤池出水自流进入加炭高密度沉淀池，通过投加粉末活性炭用来吸附废水中的溶解性有机物的作用，进一步去除水中COD，使出水稳定达到排放标准要求后排至洛河。

应用例4

山东某石化污水处理场废水，采用本实用新型的废水调节罐-高效气浮反应池-臭氧催化氧化反应器-多级曝气生物滤池-加炭高密度沉淀池的处理装置和工艺进行深度处理。

进水指标：COD100 mg/L、氨氮10mg/L、总氮35mg/L、总磷2mg/L；

出水指标：COD28 mg/L、氨氮1mg/L、总氮8mg/L、总磷0.5mg/L；

应用例5

北京某石化污水处理场废水，采用本实用新型的废水调节罐--高效气浮反应池臭氧催化氧化反应器-多级曝气生物滤池-加炭高密度沉淀池的处理装置和工艺进行深度处理。

其中：

臭氧催化氧化反应池——设计水量：350m³/h；填料接触时间：60min；稳定池停留时间：60min；臭氧投加浓度：30mg/L；催化剂体积：350m³；运行方式：4组，每组分2格并联运行；臭氧发生器产量：空气源，15kg/h(2台，1用1备)。

多级曝气生物滤池——填料容积负荷：0.2kgCOD/m³填料·d；总氮负荷：0.19kgT-N/m³填料·d；滤料层有效容积：850m³，滤料接触停留时间：4.9h；滤速：3.5m/h；反冲洗方式：气洗，反洗过程正常进水。

加炭高密度沉淀池——2组并联，单组处理水量175m³/h；活性炭接触池停留时间：10min；混凝和絮凝池停留时间：12min；澄清区表面积：20m²；澄清区表面负荷：25m³/m²·h。

处理后污水的指标：COD30mg/L、氨氮0.5mg/L、总氮10mg/L、总磷0.3mg/L。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种闭式石化煤化工废水深度处理装置，其特征在于，包括：

沿进水方向依次连通的废水调节罐、高效气浮反应池、臭氧催化氧化反应器、多级曝气生物滤池、加炭高密度沉淀池；

所述高效气浮反应池的出水经过输送泵送入臭氧催化氧化反应器；所述臭氧催化氧化反应器的出水进入多级曝气生物滤池的底部，由下往上进水并曝气生化处理；所述多级曝气生物滤池的净化水出水端与加炭高密度沉淀池的顶部连通，用于对净化水进一步絮凝沉淀处理。

2.根据权利要求1所述的闭式石化煤化工废水深度处理装置，其特征在于：

所述高效气浮反应池包括在上部的布水管和下部的布气管，所述布水管与上游进水连通；所述布气管用于向池底通入气浮气；所述高效气浮反应池池体的顶部设置刮渣机，用于刮去浮渣。

3.根据权利要求2所述的闭式石化煤化工废水深度处理装置，其特征在于：

所述高效气浮反应池池体的顶部还设置与臭气净化装置连通的尾气排出管道。

4.根据权利要求1所述的闭式石化煤化工废水深度处理装置，其特征在于：

所述臭氧催化氧化反应器包括催化剂床层，位于催化剂床层下侧的气体分布器及位于催化剂床层上侧的液体分布器；所述液体分布器通过输送泵与高效气浮反应池的出水连通；所述液体分布器与所述催化剂床层之间还设置多孔截留筛板；所述气体分布器与所述催化剂床层之间还设置流体分布器；所述臭氧催化氧化反应器在气体分布器的下侧通过设置污水出口连接至多级曝气生物滤池。

5.根据权利要求4所述的闭式石化煤化工废水深度处理装置，其特征在于：

所述臭氧催化氧化反应器的流体分布器与气体分布器之间还连接带间歇反洗开关阀的反洗进气管路，所述臭氧催化氧化反应器的顶部还设置带反洗尾气开关阀的尾气排出管路；所述臭氧催化氧化反应器的顶部还连接有臭氧破坏器；所述臭氧催化氧化反应器内在多孔截留筛板上侧的侧壁上还设置非水相物收集器，所述非水相物收集器通过浮泥渣收集管线连接至高效气浮反应池。

6.根据权利要求4所述的闭式石化煤化工废水深度处理装置，其特征在于：

所述臭氧催化氧化反应器设为并联的多级，任一臭氧催化氧化反应器的液体分布器均通过输送泵与高效气浮反应池的出水连通，任一臭氧催化氧化反应器的污水出口汇流后连接至多级曝气生物滤池。

7.根据权利要求1所述的闭式石化煤化工废水深度处理装置，其特征在于：

所述多级曝气生物滤池包括多级串联的生物滤池以及与第一级生物滤池底部连通的集水槽；相邻的任意两级生物滤池之间均通过池体顶部的出水口连通，最后一级生物滤池在池体顶部设置净化水出口；

任一级生物滤池均包括设在中部的填料床层，以及在填料床层上侧的侧壁上设置的非水相物质收集器，在填料床层下侧设置的富氧空气分布器；

任一生物滤池中在非水相物质收集器的底部均通过浮泥渣收集管线连接至高效气浮反应池；

所述臭氧催化氧化反应器的污水出口连接至所述集水槽；并且，在任一级生物滤池中，所述的出水口或者净化水出口位于所述非水相物质收集器的上侧。

8.根据权利要求7所述的闭式石化煤化工废水深度处理装置，其特征在于：

所述多级曝气生物滤池的顶部还设置与臭气净化装置连通的尾气排出管道。

9.根据权利要求1所述的闭式石化煤化工废水深度处理装置，其特征在于：

所述加炭高密度沉淀池包括与曝气生物滤池的净化水出口连通的接触池，所述接触池和混凝池下部连通，所述混凝池与絮凝池上部连通，所述絮凝池与沉淀池上部连通，且所述接触池、混凝池、絮凝池内均设置搅拌器；所述沉淀池的上部设置斜管，底部设置刮泥机，所述刮泥机通过排泥口将沉淀物外排。

10.根据权利要求9所述的闭式石化煤化工废水深度处理装置，其特征在于：

所述刮泥机的排泥口通过泥砂循环泵连接至分离旋流器，所述分离旋流器的上部出口分成两路，一路通过带间歇排泥开关阀的排泥管道与污泥储池连接，另一路连接至接触池，用于将分离旋流器溢流排出的活性炭和污泥混合物的部分返回接触池，其余则进入污泥储池；所述分离旋流器的底部出口连接至混凝池，用于将分离出的微砂颗粒排出至混凝池。

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