CN214990933U - 一种工业污水处理厂尾水的深度处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业污水处理厂尾水的深度处理系统，包括依次连接的尾水进水池(1)、超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器(3)、垂直流潜流湿地(4)和出水池(5)。本实用新型具有以下优点：采用超声和γ‑三氧化铝填料催化剂实现双催化氧化，将尾水中的可溶性难降解COD转化为小分子可生化降解COD、二氧化碳和水，并利用垂直流潜流湿地进一步降解小分子可生化降解COD，使该系统处理后的出水稳定达到30mg/L以下的类地表四标准，且无需外加药剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业污水处理厂尾水的深度处理系统，属于污水处理技术领域。
背景技术
随着我国排放标准的不断提高，对出水水质的要求越来越严格。对于工业污水处理厂来说，因工业污水中含有大量难降解COD，采用“预处理+生化处理+混凝沉淀深度处理”后，容易导致出水中仍然含有部分可溶性难降解的COD，这导致混凝沉淀深度处理后出水水质的 COD难以达到排放标准的要求，况且我国部分地区已将排放标准从GB18918-2002的一级A 排放标准提升至类地表水四类标准。为此，越来越多的工业污水处理厂改用高级氧化作为深度处理单元，但高级氧化处理后出水中会有部分可生化好的COD可进一步去除，另外深度处理单位采用双氧水、液氧存在安全风险，通过因此，如何安全且经济高效去除工业废水中的COD成为一个亟需解决的问题。
高级氧化是去除可溶性难降解COD的主要手段之一。主要芬顿氧化、臭氧氧化、超临界湿式氧化等。其中芬顿氧化需要加酸、硫酸亚铁和双氧水，存在加药量大、运行成本高、污泥产量大还需进一步脱水处理，且双氧水存在安全风险；臭氧虽是自然界最强的氧化剂之一，但是臭氧在水中的溶解度有限，氧化速率和效率较低，为此，一般是通过加入液体催化剂或者固体催化剂促进臭氧分解产生大量氧化性更强的羟基自由基，将可溶性难降解COD 转化为小分子可生化降解COD，通过过量的臭氧加入，进一步将小分子可生化降解COD彻底转化为CO2和水。
申请公布号为CN109384300A的发明专利申请公开了一种臭氧催化氧化方法，该方法采用氧气源制臭氧，结合重复使用固体填料催化材料能够将二沉池出水COD浓度从 60-100mg/L降到30mg/L左右。该方法使用单一的固体填料催化剂，对于二沉池出水水质超过100mg/L以上，该方法无法保证稳定降到30mg/L以下。
授权公告号为CN210764522U的实用新型专利公开了一种有机废水臭氧催化氧化处理系统，该方法采用空气源制臭氧，利用固体填料催化材料，并通过投加双氧水或过硫酸盐的水溶液作为一次性使用液体催化剂，提高臭氧催化氧化处理效果，使COD高于300mg/L的难降解工业有机废水或垃圾渗滤液处理的稳定达标提供保证。该方法增加了氧化剂双氧水或者过硫酸盐水溶液的投加，其增加了运营安全风险，且利于过量臭氧将难降解有机物较为彻底地转化为CO2和水，经济性有待进一步提高。
可溶解性难降解COD被臭氧催化氧化时，大部分先断键转化为小分子可生物降解有机物，再被过量臭氧彻底氧化为CO2和水，而采用生物法去除可生物降解有机物的经济性最佳，同时省去了双氧水或过硫酸盐溶液等液体催化剂的投加，可以提高运营的安全性，使处理方法更加经济性，而运营的安全风险及高运行成本阻碍了臭氧氧化技术的工业污水处理厂尾水深度处理上的应用。由此可见，污水深度处理系统急需研究者的积极开发。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种工业污水处理厂尾水的深度处理系统，利用超声波和固体填料催化剂双催化联用，提高臭氧氧化效率效率，并结合垂直流潜流湿地系统，进一步降解净化臭氧氧化出水，实现更加经济和安全地使COD出水稳定达到30mg/L以下，满足类地表四标准。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种工业污水处理厂尾水的深度处理系统，包括依次连接的尾水进水池、超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器、垂直流潜流湿地和出水池。
前述的工业污水处理厂尾水的深度处理系统，所述的超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器底部设进水口及进水布水器，顶部设排气口、出水口和回流口，中部设有γ-三氧化铝填料催化剂，上半部内置有超声波换能器。
前述的工业污水处理厂尾水的深度处理系统，所述的超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器回流口与回流泵相连，回流泵与文丘里水射器进口连接，文丘里水射器负压吸入端与臭氧发生器相连，文丘里水射器出口与超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器的进水口相连。超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器内侧上部设有超声波换能器与超声波发生器相连。
前述的工业污水处理厂尾水的深度处理系统，所述的超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器高径比大于或等于3:1，γ-三氧化铝填料催化剂填充高度为反应器的0.5-0.75，γ-三氧化铝填料催化剂颗粒粒径为4-10mm，比表面积大于或等于280m2/g；上半部内置的超声波换能器所发出的超声波频率f为30-50kHz；进水布水器采用穿孔管布水器。
前述的工业污水处理厂尾水的深度处理系统，所述的臭氧发生器为空气源臭氧发生器，产生的臭氧利用回流泵后的文丘里水射器负压吸入超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器的回流液中，并与回流液一同经进水布水器进入超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器。
前述的工业污水处理厂尾水的深度处理系统，所述的人工湿地为垂直流潜流湿地，底部设有布水器，布水器为穿孔布水器，垂直流潜流湿地长宽比为1.5-2:1，填料深度为0.8-1.5m，内部分别设有陶粒填料层和沸石填料层，每层厚度为200-400mm，粒径为5-20mm，上面顶部载种植物，植物为芦苇、香蒲和风车草，垂直流潜流湿地设置至少二级。
前述的工业污水处理厂尾水的深度处理系统，所述流程为尾水进水池内的水通过提升泵进入超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器。
本实用新型利用超声与固体填料催化臭氧氧化技术，对有机污染物(COD)的进行断链和降解作用，超声波的空化作用可以使有机污染物分子结构发生改变，可以加速有机污染物的水解、断链分解等过程，并可以催化臭氧分解产生羟基自由基，大大加速并提高了臭氧氧化反应；超声波对非均相界面会因超声波的振动切向力和微射流作用，使运行过程中固体填料催化剂表面附着的废水中的悬浮物破碎变细而清除，从而保障固体填料催化剂与臭氧的持续接触催化作用，保持催化剂的活性。其次，利用固体填料催化剂催化臭氧分解产生羟基自由基，加速臭氧氧化反应，同时超声波也保障了固体填料催化剂催化活性的持续性而更好地提高起到催化臭氧的作用，大大加速有机物断链分解，转化为小分子可生化有机物、二氧化碳和水。此后，利用垂直流潜流湿地填料和植物根系的微生物菌群对超声与固体填料催化臭氧催化氧化后的小分子可生化有机物进一步降解净化，将小分子可生化有机物(COD)转化为二氧化碳和水，实现不用外加药剂、经济并安全地将有机污染物(COD)的彻底去除。因此与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：采用超声和γ-三氧化铝填料催化剂实现双催化氧化，将尾水中的可溶性难降解COD转化为小分子可生化降解COD、二氧化碳和水，并利用垂直流潜流湿地进一步降解小分子可生化降解COD，使该系统处理后的出水稳定达到 30mg/L以下的类地表四标准，且无需外加药剂。
附图说明
图1是本实用新型的系统示意图；
附图标记：1-尾水进水池，2-提升泵，3-超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器，4-垂直流潜流湿地，5-出水池，6-进水口，7-进水布水器，8-排气口，9-出水口，10-回流口，11-γ- 三氧化铝填料催化剂，12-超声波换能器，13-回流泵，14-文丘里水射器，15-臭氧发生器，16- 超声波发生器，17-布水器，18-填料，19-植物。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
具体实施方式
本发明的实施例：一种工业污水处理厂尾水的深度处理系统，包括依次连接的尾水进水池1、超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器3、垂直流潜流湿地4和出水池5，所述的尾水进水COD为55mg/L-120mg/L。
所述的超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器3底部设进水口6及进水布水器7，顶部设排气口8、出水口9和回流口10，中部设有γ-三氧化铝填料催化剂11，上半部内置有超声波换能器12。
所述的超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器3回流口10与回流泵13相连，回流泵13 与文丘里水射器14进口连接，文丘里水射器14负压吸入端与臭氧发生器15相连，文丘里水射器14出口与超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器3的进水口6相连。超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器3内侧上部设有超声波换能器12与超声波发生器16相连。
所述的超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器3高径比大于或等于3:1，γ-三氧化铝填料催化剂11填充高度为反应器的0.5-0.75，γ-三氧化铝填料催化剂11颗粒粒径为4-10mm，比表面积大于或等于280m2/g；上半部内置的超声波换能器12所发出的超声波频率f为 30-50kHz；进水布水器7采用穿孔管布水器。
超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器3的水力停留时间为1-2h，垂直流潜流湿地的水力停留时间为0.5-2d。
所述的臭氧发生器15为空气源臭氧发生器，产生的臭氧利用回流泵13后的文丘里水射器14负压吸入超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器3的回流液中，并与回流液一同经进水布水器7进入超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器3。
所述的人工湿地为垂直流潜流湿地4，底部设有布水器17，布水器为穿孔布水器，垂直流潜流湿地长宽比为1.5-2:1，填料深度为0.8-1.5m，内部分别设有陶粒填料层和沸石填料层，每层厚度为200-400mm，粒径为5-20mm，上面顶部载种植物19，植物19为芦苇、香蒲和风车草，垂直流潜流湿地4设置至少二级。
所述流程为尾水进水池1内的水通过提升泵2进入超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器3。
本系统除根据γ-三氧化铝填料催化剂11磨损情况定期补充外，无需投加其他任何药剂。不使用氧气、双氧水或过硫酸盐等响运营安全的药剂。
下面结合具体实施例进一步说明。
实施例1
一种工业污水处理厂尾水的深度处理系统，所述流程为尾水进水池内的水通过提升泵进入超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器，经超声和固体填料双催化氧化后进入垂直流潜流湿地，经进一步降解净化后流入出水池。超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器内径200mm，高度1500mm，有效高度为1350mm，底部采用穿孔布水器均匀布水，填料采用山东某环保科技有限公司γ-三氧化铝填料催化剂，粒径5mm，比表面积不小于280m2/g，填充高度为 675mm，填充量为21L；内侧上半部内置有超声波换能器，其所发出的超声波频率f为30kHz。垂直流潜流湿地为两级，每级长为1m，宽0.5m，底部设置HDPE膜防渗，填料采用陶粒和沸石，第一级垂直流潜流湿地深度为1m，其中底部陶粒层厚度0.4m，粒径为20mm，中间沸石层厚度为0.2m，粒径为6mm，上层为陶粒层厚度0.4m，粒径为10mm，顶部载种有芦苇，第二级垂直流潜流湿地深度为0.8m，其中底部陶粒层厚度0.3m，粒径为20mm，中间沸石层厚度为0.2m，粒径为6mm，上层为陶粒层厚度0.3m，粒径为10mm，顶部载种有芦苇。
实施例2
与实施例1不同之处在于，催化剂填充高度为750mm，填充量为23L；超声波频率f为40kHz。
实施例3
与实施例1不同之处在于，催化剂填充高度为850mm，填充量为27L；超声波频率f为50kHz。
将实施例1-3分别处理内蒙古通辽某开发区污水处理厂的尾水样品，并对处理前后的样品进行COD和色度浓度测试，测试结果如下表1所示。
由上表1可见，本实用新型发明提供的一种工业污水处理厂尾水的深度处理系统，具有不外加药剂，经济并安全高效的净化能力。
Claims (5)
1.一种工业污水处理厂尾水的深度处理系统，其特征在于，包括依次连接的尾水进水池(1)、超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器(3)、垂直流潜流湿地(4)和出水池(5)；所述的超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器(3)底部设进水口(6)及进水布水器(7)，顶部设排气口(8)、出水口(9)和回流口(10)，中部设有γ-三氧化铝填料催化剂(11)，上半部内置有超声波换能器(12)。
2.根据权利要求1所述的工业污水处理厂尾水的深度处理系统，其特征在于，所述的超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器(3)回流口(10)与回流泵(13)相连，回流泵(13)与文丘里水射器(14)进口连接，文丘里水射器(14)负压吸入端与臭氧发生器(15)相连，文丘里水射器(14)出口与超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器(3)的进水口(6)相连，超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器(3)内侧上部设有超声波换能器(12)与超声波发生器(16)相连。
3.根据权利要求2所述的工业污水处理厂尾水的深度处理系统，其特征在于，所述的超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器(3)高径比大于或等于3:1，γ-三氧化铝填料催化剂(11)填充高度为反应器的0.5-0.75，γ-三氧化铝填料催化剂(11)颗粒粒径为4-10mm，比表面积大于或等于280m2/g；上半部内置的超声波换能器(12)所发出的超声波频率f为30-50kHz；进水布水器(7)采用穿孔管布水器。
4.根据权利要求2所述的工业污水处理厂尾水的深度处理系统，其特征在于，所述的臭氧发生器(15)为空气源臭氧发生器，产生的臭氧利用回流泵(13)后的文丘里水射器(14)负压吸入超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器(3)的回流液中，并与回流液一同经进水布水器(7)进入超声和固体填料双催化臭氧氧化反应器(3)。
5.根据权利要求1所述的工业污水处理厂尾水的深度处理系统，其特征在于，所述的垂直流潜流湿地(4)，底部设有布水器(17)，布水器为穿孔布水器，垂直流潜流湿地长宽比为1.5-2:1，填料深度为0.8-1.5m，内部分别设有陶粒填料层和沸石填料层，每层厚度为200-400mm，粒径为5-20mm，上面顶部载种植物(19)，植物(19)为芦苇、香蒲和风车草，垂直流潜流湿地(4)设置至少二级。
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