CN212425814U

CN212425814U - 一种芳香和杂环化合物废水的深度处理系统

Info

Publication number: CN212425814U
Application number: CN202022031863.9U
Authority: CN
Inventors: 韩全; 张恒
Original assignee: Guangdong Yeanovo Environmental Protection Co ltd
Current assignee: Guangdong Shangchen Environmental Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2021-01-29
Anticipated expiration: 2030-09-16

Abstract

本实用新型公开了一种芳香和杂环化合物废水的深度处理系统。本实用新型的系统包括依次相连的一级氧化絮凝池、沉淀池、一级臭氧催化反应池、MBR生化处理系统、二级臭氧催化反应池和二级氧化絮凝池，所述MBR生化处理系统包括依次相连的水解酸化池、A/O池、MBR膜池和MBR产水池，所述水解酸化池与一级臭氧催化反应池相连，所述MBR产水池与二级臭氧催化反应池相连。采用本实用新型的处理系统可以彻底去除废水原水中的高浓度芳香和杂环化合物，出水不仅完全达到了现有的排放标准，甚至接近回用标准。

Description

一种芳香和杂环化合物废水的深度处理系统

技术领域

本实用新型涉及污染物处理技术领域，具体涉及一种芳香和杂环化合物废水的深度处理系统。

背景技术

现阶段，针对难降解有机废水的处理，采用的最多的方法是高级氧化法，即通过各种氧化剂或外在能源(光能、电能等)，产生具有强氧化性的羟基自由基，将大分子污染物矿化为小分子污染物或CO₂，从而降低废水的COD浓度。然而，对于难降解有机物，特别是对于各种芳香化合物和杂环化合物(呋喃、吡啶等)，其降解效率有限，且在对其结构进行破坏的过程中，所产生的小分子化合物浓度大，种类复杂，导致废水的COD在某一段时间内不降反升，这也就使得反应时间不断延长，继而导致氧化剂的用量和能耗显著上升。此外，含芳香和杂环化合物废水，其毒性较大，若不能完全降解，即使出水达到了一级B标准(COD＜60mg/L)，但是其中未降解的残留化合物，仍会对环境和生物造成严重的危害。另一方面，单一的高级氧化系统，随着反应时间的延长，反应速度不断降低，污染物的去除率也趋于稳定，难以实现深度处理。因此，需要开发更高效的降解技术，彻底降解这类难降解有机废水。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种芳香和杂环化合物废水的深度处理系统，通过该系统能够有效去除废水中的高浓度芳香和杂环化合物，出水不仅完全达到了现有的排放标准，甚至接近回用标准。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种芳香和杂环化合物废水的深度处理系统，包括依次相连的一级氧化絮凝池、沉淀池、一级臭氧催化反应池、MBR生化处理系统、二级臭氧催化反应池、二级氧化絮凝池和电催化反应池，所述MBR生化处理系统包括依次相连的水解酸化池、A/O池、MBR膜池和MBR产水池，所述水解酸化池与一级臭氧催化反应池相连，所述MBR产水池与二级臭氧催化反应池相连。

相较于常规的废水处理系统，本实用新型在MBR生化处理系统之前增设一级氧化絮凝池、沉淀池和一级臭氧催化反应池，尽可能的降低废水的COD值，以及废水的毒性，确保后续的MBR生化处理系统稳定、高效的运行。本实用新型在MBR生化处理系统后端增加了二级臭氧催化反应池和二级氧化絮凝池作为两级深度氧化处理系统，进一步对MBR产水中的残留污染物进行降解，使得出水达到了排放标准。本实用新型的系统适用于现有的污水处理厂，特别是精细化工类的企业预处理污水厂，以及园区集中污水处理厂的改扩建。

进一步地，所述芳香和杂环化合物废水的深度处理系统还包括电催化反应池，电催化反应池与二级氧化絮凝池相连。

为了确保出水水质达标，且水体中无高毒性污染物(以使用GC或HPLC未检出为标准)，本实用新型在两级深度氧化处理系统后端还增加了电催化反应池，当二级氧化絮凝池出水仍未达标时，可以开启电催化反应池进行最后的深度降解，通过电解的方法，彻底去除废水残留的有机污染物，使得出水达到了排放标准，甚至接近回用标准。

进一步地，所述电催化反应池含有4-8块电极板，通过多维电极的电解作用，将废水中残留的物质彻底降解。

进一步地，所述一级臭氧催化反应池和二级臭氧催化反应池均含有ZSM-5型分子筛，有利于提高臭氧与水的接触面积，使得废水中有机污染物与臭氧充分反应，提高有机废水的处理深度，降低废水的COD值。

进一步地，所述MBR膜池通过管路与水解酸化池连接，将MBR膜池的污泥回流至水解酸化池。

进一步地，所述MBR膜池通过管路与A/O池连接，将MBR膜池的污泥回流至A/O池。

本实用新型的深度处理系统的工作流程如下：

(1)废水在投加有氧化剂和絮凝剂的一级氧化反应絮凝池中进行一级氧化反应和絮凝沉淀，进入沉淀池进行固液分离；

(2)絮凝沉淀后的废水进入一级臭氧催化反应池进行一级臭氧催化反应；

(3)步骤(2)反应后的废水进入MBR生化处理系统进行生化处理；

(4)生化处理后的废水先经过二级臭氧催化反应池进行二级臭氧催化反应，再进入二级氧化絮凝池进行二级氧化反应；

(5)当二级氧化絮凝池出水仍未达标时，为了进一步确保出水水质达标，可以开启电催化反应池进行最后的深度降解，彻底去除废水残留的有机污染物，使得出水达到了排放标准，甚至接近回用标准。

由于芳香和杂环化合物结构稳定，常规的高级氧化技术难以对其做到深层次的彻底氧化。而本实用新型采用“一级氧化+一级臭氧催化+水解酸化+MBR+二级臭氧催化+二级氧化+电催化氧化”的工艺，可以确保彻底去除废水中的高浓度芳香和杂环化合物，出水不仅完全达到了现有的排放标准，甚至接近回用标准。

本实用新型所用的ZSM-5型分子筛吸附饱和后通过后续再生处理，可以循环利用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型在MBR生化处理系统之前增设一级氧化絮凝池、沉淀池和一级臭氧催化反应池，尽可能的降低废水的COD值，以及废水的毒性，确保后续的MBR生化处理系统稳定、高效的运行。本实用新型在MBR生化处理系统后端增加了二级臭氧催化反应池和二级氧化絮凝池作为两级深度氧化处理系统，进一步对MBR产水中的残留污染物进行降解，使得出水达到了排放标准。

本实用新型的系统结构简单，运行稳定，适用于现有的污水处理厂，特别是精细化工类的企业预处理污水厂，以及园区集中污水处理厂的改扩建。

附图说明

图1为实施例1的芳香和杂环化合物废水的深度处理系统的结构示意图。

具体实施方式

为更好地说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本实用新型进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

在本实用新型中，为了确保出水水质达标，且水体中无高毒性污染物(以使用GC或HPLC未检出为标准)，所述芳香和杂环化合物废水的深度处理系统还包括电催化反应池，电催化反应池与二级氧化絮凝池相连。当二级氧化絮凝池出水仍未达标时，可以开启电催化反应池进行最后的深度降解，通过电解的方法，彻底去除废水残留的有机污染物，使得出水达到了排放标准，甚至接近回用标准。

在本实用新型中，所述电催化反应池含有4-8块电极板，通过多维电极的电解作用，将残留的物质彻底降解。

在本实用新型中，所述一级臭氧催化反应池和二级臭氧催化反应池均含有ZSM-5型分子筛，有利于提高臭氧与水的接触面积，使得废水中有机污染物与臭氧充分反应，提高有机废水的处理深度，降低废水的COD值。

在本实用新型中，所述MBR膜池还通过管路分别与水解酸化池和A/O池连接，MBR膜池处理后产生的污泥可分别回流至水解酸化池进行水解酸化处理，或回流至A/O池进行生化处理，减少污染物的排出。

本实用新型的深度处理系统的工作流程如下：

(3)步骤(2)反应后的废水进入MBR生化处理系统进行生化处理；

由于芳香和杂环化合物结构稳定，常规的高级氧化技术难以对其做到深层次的彻底氧化。而本实用新型采用“一级氧化+一级臭氧催化+水解酸化+MBR+二级臭氧催化+二级氧化+电催化氧化”的工艺，可以去除废水中的高浓度芳香和杂环化合物，出水不仅完全达到了现有的排放标准，甚至接近回用标准。

实施例1

本实施例的芳香和杂环化合物废水的深度处理系统，如图1包括依次相连的一级氧化絮凝池、沉淀池、一级臭氧催化反应池、MBR生化处理系统、二级臭氧催化反应池、二级氧化絮凝池和电催化反应池，所述MBR生化处理系统包括依次相连的水解酸化池、A/O池、MBR膜池和MBR产水池，所述水解酸化池与一级臭氧催化反应池相连，所述MBR产水池与二级臭氧催化反应池相连；所述一级臭氧催化反应池和二级臭氧催化反应池均含有ZSM-5型分子筛。

本实施例的芳香和杂环化合物废水的深度处理方法，包括以下步骤：

(1)废水原水首先通过一级氧化反应絮凝池，通过投加氧化剂和絮凝剂，去除废水中的SS(悬浮物)等颗粒物，以及少量的不溶性COD，所投加的氧化剂为质量浓度为25％的H₂O₂，氧化剂的投加量约为废水总质量的0.3％，反应时间t＝20min，反应完成后，进入沉淀池固液分离，该级出水COD＝425.8mg/L；

(2)絮凝沉淀后的废水，进入一级臭氧催化反应池进行反应，将部分大分子有机物转化为小分子有机物。一级臭氧催化反应中，臭氧的质量浓度为80％，投加量A＝2mg O₃/COD mg，反应时间t＝20min；为了提高臭氧与水的接触面积，在氧化池中加入了一定量的ZSM-5型分子筛，颗粒大小为20-30目，投加量约为废水总质量的1.2％，而吸附饱和的ZSM-5型分子筛，通过后续再生处理，可以循环利用；该级出水COD＝290.1mg/L；

(3)经步骤(2)处理后的废水，进入MBR生化处理系统进行生化处理。该MBR生化处理系统包含依次连接的水解酸化池、A/O池、MBR膜池和MBR产水池，其中，水解酸化池主要是进一步将矿化后的长链有机物，转化为更小的分子，便于生化处理；而由A/O池、MBR膜池和MBR产水池组成的生化系统，在其中微生物的作用下，将其中的小分子有机物转化为CO₂的同时，进一步去除废水中的N和P；该级MBR膜池的产水，其COD＝111.4mg/L，B/C＝0.41；

(4)经生化处理后的废水，其COD明显下降，但是其中还存在未完全降解的污染物，其主要成分和浓度如表1所示：

表1

名称	浓度(mg/L)	名称	浓度(mg/L)
				三氟甲苯	28.9	间氨基三氟甲苯	54.4
三氯吡啶	46.1	间三氟甲基苯酚	36.2
				二氯苯腈	17.5	2-2’联吡啶	24.5

可以看到，MBR出水的毒性依然很大，因此，需要继续对其进行氧化。实际中，废水先经过二级臭氧催化反应池进行二级臭氧催化反应，再进入二级氧化絮凝池进行二级氧化反应。其中，二级臭氧催化反应中，臭氧的质量浓度为55％，投加量A＝1.5mg O₃/COD mg，反应时间t＝15min，使用的催化剂也是ZSM-5型分子筛，颗粒大小约为20-30目，ZSM-5型分子筛的投加量为废水总质量的1.4％；而二级氧化反应中，所投加的氧化剂为质量浓度为16％的H₂O₂，投加量为废水总质量的0.2％，反应时间t＝15min。经两级深度氧化处理后，出水COD＝21.4mg/L；

(5)为了确保出水完全达标，在两级深度氧化处理系统后端，增加了电催化反应池，该电催化反应池有8块电极板组成，通过多维电极的电解作用，将残留的物质彻底降解。该电催化反应池工艺参数如下：pH＝6.5；电压U＝18V；电流I＝4A；电极板间距：200nm；时间t＝40min。电催化反应完成后，出水的COD＝2.17mg/L。且上述表1中的六种有机污染物均未检出。因此，可以确定，该出水达到了排放标准。

在其它一些实施方式中，如果步骤(4)中经过两级深度氧化处理后的出水已经达到了排放标准，则无需进行步骤(5)的电催化氧化反应，降低系统能耗。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种芳香和杂环化合物废水的深度处理系统，其特征在于，包括依次相连的一级氧化絮凝池、沉淀池、一级臭氧催化反应池、MBR生化处理系统、二级臭氧催化反应池、二级氧化絮凝池和电催化反应池，所述MBR生化处理系统包括依次相连的水解酸化池、A/O池、MBR膜池和MBR产水池，所述水解酸化池与一级臭氧催化反应池相连，所述MBR产水池与二级臭氧催化反应池相连。

2.根据权利要求1所述的芳香和杂环化合物废水的深度处理系统，其特征在于，还包括电催化反应池，电催化反应池与二级氧化絮凝池相连。

3.根据权利要求2所述的芳香和杂环化合物废水的深度处理系统，其特征在于，所述电催化反应池含有4-8块电极板。

4.根据权利要求1所述的芳香和杂环化合物废水的深度处理系统，其特征在于，所述一级臭氧催化反应池和二级臭氧催化反应池均含有ZSM-5型分子筛。

5.根据权利要求1所述的芳香和杂环化合物废水的深度处理系统，其特征在于，所述MBR膜池通过管路与水解酸化池连接，将MBR膜池的污泥回流至水解酸化池。

6.根据权利要求5所述的芳香和杂环化合物废水的深度处理系统，其特征在于，所述MBR膜池通过管路与A/O池连接，将MBR膜池的污泥回流至A/O池。