一體化臭氧催化氧化-曝氣生物濾池水的深度處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一體式臭氧催化氧化曝氣生物濾池裝置處理水的方法。該方法來自進水水泵的水和來自臭氧發(fā)生系統(tǒng)中混有氧氣的臭氧在廢水的主管道中混合，通過設(shè)在臭氧催化反應區(qū)底部的濾板均勻進入臭氧催化氧化區(qū)，在臭氧催化氧化劑陶粒上端裝填普通生物陶粒；臭氧催化氧化劑的裝填高度為0.3m～1m；廢水與臭氧在臭氧催化反應區(qū)在臭氧催化氧化劑陶粒催化作用下充分氧化分解后，上流到上部的曝氣生物濾池；本發(fā)明采用臭氧催化氧化預處理破壞處理水中難生物降解的有機物，將其轉(zhuǎn)化為可生物降解的有機物，再利用曝氣生物濾池對其進行生化處理，充分發(fā)揮曝氣生物濾池的優(yōu)點，使含難生物降解有機物的廢水得到有效的處理。
【專利說明】一體化臭氧催化氧化-曝氣生物濾池水的深度處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，具體是利用臭氧、臭氧的催化氧化與曝氣生物濾池一體化水處理方法，該方法應用于處理受污染原水、廢水，特別是含難生物降解有機物廢水的深度處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]臭氧具有極強的氧化性能，其氧化能力僅次于氟，高于氯和高錳酸鉀?；诔粞醯膹娧趸?，且在水中可短時間內(nèi)自行分解，沒有二次污染，是理想的水處理用綠色氧化劑。目前，臭氧技術(shù)在水處理領(lǐng)域中的許多方面得到了應用。臭氧不僅具有很強的消毒殺菌作用，還可以氧化去除水中的難以生物降解的污染物質(zhì)，但是如果單獨使用臭氧，往往臭氧投加量大，臭氧的利用率低，所需費用高，經(jīng)濟性差，在使用臭氧催化劑時，可有效地提高臭氧的氧化效率，提高臭氧氧化對有機物的氧化脫除率。
[0003]曝氣生物濾池(BAF)工藝主要應用于低濃度的污水深度處理和原水微污染的預處理，如城市生活污水處理，低濃度工業(yè)污水處理，給水的原水預處理等。它是一種微生物接觸生長系統(tǒng)，通過附著在填料上的微生物的吸收、降解、氧化、合成等作用，去除可生物降解和利用的溶解性物質(zhì)。該方法集污水處理曝氣池和給水快濾池的特點于一體，高比表面積的粒狀填料的使用不僅增大了微生物量，而且微生物的活性高，同時使得廢水能同填料表面的微生物充分有效地接觸，因而使得曝氣生物濾池較一般傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)有更高的處理效率。曝氣生物濾池的最大特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節(jié)省了后續(xù)二次沉淀池，在保證處理效果的前提下使處理工藝簡化。此外，曝氣生物濾池工藝有機物容積負荷高、水力負荷大，水力停留時間短、能耗及運行成本低及保證較高出水水質(zhì)的特點。但曝氣生物濾池技術(shù)對含難生物降解有機物廢水污染物的去除卻相當有限，對含溶解性，且又難以生物降解污染物的去除是污水深度處理，中水回用的一個難題。
[0004] 申請人:2007年申請的·發(fā)明專利:專利號為ZL200710028632.9，名稱為一體式臭氧與曝氣生物濾池水處理裝置及其方法，是 申請人:前期的研究成果，該發(fā)明裝置中，曝氣生物濾池位于臭氧接觸反應室的上方，通過曝氣生物濾池的濾板與臭氧接觸反應室連通；臭氧在進水管中與廢水充分混合；臭氧發(fā)生系統(tǒng)為通過無聲放電法使空氣中或純氧中的部分氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧的臭氧發(fā)生器。該方法中經(jīng)臭氧預處理以后的水通過臭氧反應室頂部的曝氣生物濾池的濾板均勻進入曝氣生物濾池，在曝氣生物濾池處理的停留時間為I~4小時。利用此技術(shù)可使處理后的廢水達到回用標準；達到處理成本低，處理效果好的結(jié)果，而且用臭氧氧化，不會給水帶來除了溶解氧外的其它無機雜質(zhì)，而溶解氧又可被曝氣生物濾池的生物利用，使得兩者起到協(xié)同作用。但該專利的臭氧氧化效率、臭氧氧化分解速率有待進一步的提聞，該裝置對臭氧負荷波動適應性有待提聞，處理效果的穩(wěn)定性有待進一步提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于進一步提升現(xiàn)有技術(shù)的效果，提供一種臭氧氧化效率高、臭氧氧化分解速率快、對臭氧負荷波動適應性更好，處理效果更穩(wěn)定的一體化臭氧催化氧化-曝氣生物濾池水的深度處理方法。
[0006]本發(fā)明在發(fā)明專利“一體式臭氧與曝氣生物濾池水處理裝置及其方法(ZL200710028632.9)”的水處理裝置的基礎(chǔ)上，通過在一體化臭氧-曝氣生物濾池的陶粒底部，即在臭氧接觸反應區(qū)域中增加臭氧氧化催化劑，進一步提高臭氧氧化能力，以提高去除水中難降解有機物能力，同時也能在臭氧催化劑的作用下，提高臭氧的分解速度，從而提高一體化裝置對臭氧濃度負荷和抗沖擊能力。[0007]本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]一體式臭氧催化氧化曝氣生物濾池裝置處理水的方法:來自進水水泵的水和來自臭氧發(fā)生系統(tǒng)中混有氧氣的臭氧在廢水的主管道中混合，通過設(shè)在臭氧催化反應區(qū)底部的濾板均勻進入臭氧催化氧化區(qū)，在臭氧催化氧化劑陶粒上端裝填普通生物陶粒；臭氧催化氧化劑的裝填高度為0.3m~Im ;普通生物陶粒的填裝高度為2~3m ;廢水與臭氧在臭氧催化反應區(qū)在臭氧催化氧化劑陶粒催化作用下充分氧化分解后，上流到上部的曝氣生物濾池；臭氧的加入量為臭氧與待處理水中COD的質(zhì)量比為0.05~1:1，廢水在臭氧催化反應區(qū)反應時間為I~2小時；在曝氣生物濾池處理的停留時間為I~4小時，最后由出水堰排出。
[0009]進一步地，所述在曝氣生物濾池處理的停留時間為2~3小時。所述臭氧催化氧化劑陶粒的粒徑為5~8mm,密度為0.8~1.6g/cm3。所述普通生物陶粒的粒徑為3~5mm,密度為0.5~1.2g/cm3。所述臭氧為通過無聲放電法使空氣或純氧中的部分氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧的臭氧發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0011]1、本發(fā)明采用臭氧催化氧化預處理破壞處理水中難生物降解的有機物，將其轉(zhuǎn)化為可生物降解的有機物，再利用曝氣生物濾池對其進行生化處理，充分發(fā)揮曝氣生物濾池的優(yōu)點，使含難生物降解有機物的廢水得到有效的處理。
[0012]2、本發(fā)明提高了臭氧的催化效率，加速了臭氧在水中的分解，更有利于保護曝氣生物濾池生物氧化區(qū)的生物量和生物活性。
[0013]3、本發(fā)明臭氧催化氧化劑，不隨廢水一起排出，可以反復利用，使用方便，減少二次污染，提高了臭氧利用效率，從而降低了運行成本。
[0014]4、本發(fā)明采用催化陶粒和普通陶粒結(jié)合的一體化臭氧曝氣生物濾池可以比普通的一體式臭氧曝氣生物濾池能承受更大的臭氧濃度，提高了系統(tǒng)的耐沖擊負荷能力。
[0015]5、由于臭氧催化氧化劑和普通生物陶粒密度與粒徑的差異，保證一體化系統(tǒng)在反沖洗后，仍能保證臭氧催化劑分布在生物陶粒的下部，在一體化反應器下部形成以臭氧催化氧化作用為主的臭氧氧化區(qū)；在反應器上部是曝氣生物濾池的生物氧化區(qū)。既保證了催化陶粒的催化效果，又利用了普通陶粒成本低的特點，降低了投資成本。在同一反應器內(nèi)實現(xiàn)臭氧催化氧化和生化作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為一體式臭氧催化氧化曝氣生物濾池化水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的實施方式不限如此。
[0018]如圖1所示，一體式臭氧催化氧化曝氣生物濾池化水處理裝置，包括進水水泵1、臭氧發(fā)生系統(tǒng)6、臭氧催化氧化反應區(qū)8、曝氣生物濾池9出水堰10 ;連接進水水泵I進水口的管道上設(shè)有第一閥門2，進水水泵I通過主管道與臭氧催化氧化反應區(qū)8下端的布水布氣器連接；臭氧發(fā)生系統(tǒng)6通過第三閥門5與主管道連接；主管道上依次設(shè)有流量表3、第二閥門4和第四閥門7，臭氧發(fā)生系統(tǒng)6與主管道連接的管道上設(shè)有壓力表12 ;曝氣生物濾池9位于臭氧催化氧化反應區(qū)8的上方，通過曝氣生物濾池底部的濾板與臭氧催化氧化反應區(qū)8連通，出水堰10設(shè)置在曝氣生物濾池9上方，處理后的水最后由出水堰10排出；濾板下部進入與臭氧充分接觸的待處理廢水，臭氧直接引入廢水的主管道中。臭氧發(fā)生系統(tǒng)6為通過無聲放電法使空氣或純氧中的部分氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧的臭氧發(fā)生器。 [0019]在臭氧催化氧化反應區(qū)8內(nèi)的下端裝填臭氧催化氧化劑陶粒，在臭氧催化氧化劑陶粒上端裝填普通生物陶粒；臭氧催化氧化劑的裝填高度為0.3m~Im ;普通生物陶粒的填裝高度為2~3m。臭氧催化氧化劑陶粒的粒徑為5~8mm，密度約為0.8~1.6g/cm3 ;普通生物陶粒的粒徑為3~5mm，密度約為0.5~1.2g/cm3,由于密度差與粒徑的差異，保證一體化系統(tǒng)在反沖洗后，仍能保證臭氧催化劑分布在生物陶粒的下部。
[0020]本發(fā)明中采用的具有臭氧催化作用的臭氧催化氧化劑陶粒是根據(jù) 申請人:在2013年6月28日申請的發(fā)明專利“一種含金屬氧化物微粒的陶粒催化劑的制備方法(申請?zhí)?01310268105.0)”制作。采用常規(guī)的方法，先利用粉煤灰、高嶺土、膨化劑作為陶粒生產(chǎn)的原料，通過糖衣制備機制備粒徑為I~2.5mm的陶粒原料核，在原料核未烘燒之前，在制備陶粒的原料粉中，噴入加入硫酸錳、硫酸鈷、硫酸鐵、硫酸亞鐵等鹽，配成的鹽溶液作為粘結(jié)劑，加入糖衣制備機，與其它常規(guī)的陶粒原料混合，附著在原有的陶粒原料核表面，陶粒原料核顆粒繼續(xù)增大為粒徑5~8mm的小圓球，然后在1000-1250°C下烘燒，即制成臭氧催化氧化使用的臭氧催化氧化用催化劑。普通生物陶粒選用粉煤灰、高嶺土、膨化劑作為原料，在900~1200°C下燒結(jié)得到。
[0021]利用上述一體式臭氧催化氧化曝氣生物濾池裝置處理水的方法:來自進水水泵I的水和來自臭氧發(fā)生系統(tǒng)6中混有氧氣的臭氧在廢水的主管道中混合，通過設(shè)在臭氧催化反應區(qū)6底部的濾板均勻進入臭氧催化氧化區(qū)，臭氧催化氧化區(qū)內(nèi)，在臭氧催化氧化劑陶粒上端裝填普通生物陶粒；臭氧催化氧化劑的裝填高度為0.3m~Im ;普通生物陶粒的填裝高度為2~3m ;廢水與臭氧在臭氧催化反應區(qū)在臭氧催化氧化劑陶粒催化作用下充分氧化分解后，上流到上部的曝氣生物濾池9 ;臭氧的加入量為臭氧與待處理水中COD的質(zhì)量比為0.05~1:1，廢水在臭氧催化反應區(qū)反應時間為I~2小時；在曝氣生物濾池9處理的停留時間為I~4小時，最后由出水堰排出。該方法先利用臭氧催化氧化部分有機物，提高有機污染物的可生化性(可用生物方法降解去除的有機物的含量)，然后再利用曝氣生物濾池處理工藝，將難生物降解有機物從廢水中去除。
[0022]實施例1
[0023]采用一體式臭氧催化氧化曝氣生物濾池化水處理裝置對某印染廠二級生化出水進行深度處理，底部(臭氧催化氧化區(qū))為臭氧催化氧化劑填料，上部覆蓋普通生物陶粒，濾池為上流式曝氣生物濾池。臭氧催化氧化劑陶粒根據(jù)201310268105.0實施例4制備，生產(chǎn)粒徑為6~7mm的陶粒；普通生物陶粒選用粉煤灰、高嶺土、膨化劑作為原料，在900~1200°C下燒結(jié)得到；其中臭氧催化氧化劑的裝填高度約為Im ;普通生物陶粒的填裝高度約為2.5m ;該實施例處理水量為5t/h，臭氧投加量與COD質(zhì)量比為0.5:1。臭氧在接觸氧化室的反應時間為2小時，經(jīng)過臭氧預處理以后的廢水進入臭氧催化氧化區(qū)上端的曝氣生物濾池，曝氣生物濾池停留時間為3個小時，原進水的COD平均180mg/L，處理后COD值為30mg/L，COD去除率為83.3%。相比較原一體化臭氧曝氣生物濾池，出水COD為40mg/L，COD去除率提高了 5.5%，這在污水深度處理技術(shù)上是一個非常好的效果提升，成效顯著，而且是處理后的水的COD值降至30mg/L，較大幅度提升了水的品質(zhì)。 [0024]因為臭氧催化劑比普通生物陶粒成本高，選擇的臭氧催化氧化劑與普通生物陶粒密度與粒徑的差異，保證一體化系統(tǒng)在反沖洗后，仍能保證臭氧催化劑分布在生物陶粒的下部，在一體化反應器下部形成以臭氧催化氧化作用為主的臭氧氧化區(qū)；在反應器上部是曝氣生物濾池的生物氧化區(qū)。該技術(shù)最大限度的利用了臭氧催化劑，降低了投資成本，在同一反應器里同時實現(xiàn)了臭氧催化氧化和生化作用的共同處理，還可節(jié)省污水處理空間。
[0025]實施例2
[0026]采用一體化臭氧催化氧化-曝氣生物濾池水處理方法對某造紙廠二級生化出水進行深度處理，水量為10t/h。底部(臭氧催化氧化區(qū))為臭氧催化氧化劑填料，上部覆蓋普通生物陶粒，濾池為上流式曝氣生物濾池。臭氧投加量與COD質(zhì)量比為0.5:1，臭氧催化氧化劑陶粒參考201310268105.0實施例3制備，生產(chǎn)粒徑為5~6mm的陶粒；普通生物陶粒選用粉煤灰、高嶺土、膨化劑作為原料，在900~1200°C下燒結(jié)得到；其中臭氧催化氧化劑的裝填高度為0.9m ;普通生物陶粒的填裝高度約為2.5m ;臭氧在接觸氧化室的反應時間為I小時，經(jīng)過臭氧預處理以后的廢水進入臭氧接觸氧化室上端的曝氣生物濾池，曝氣生物濾池停留時間為2個小時，原進水的COD平均120mg/L，處理后COD值為19mg/L，COD去除率為84.2%，相比較原一體化臭氧曝氣生物濾池，出水COD為25mg/L，COD去除率提高了 5%，具有較好的處理效果。
[0027]實施例3
[0028]采用一體化臭氧催化氧化-曝氣生物濾池水處理方法對某自來水廠受污染原水進行處理，水量為10t/h。底部(臭氧催化氧化區(qū))為臭氧催化氧化劑填料，上部覆蓋普通生物陶粒，濾池為上流式曝氣生物濾池。臭氧投加量與COD質(zhì)量比為0.1: 1，臭氧催化氧化劑陶粒根據(jù)201310268105.0實施例4制備，生產(chǎn)粒徑為5~6mm的陶粒；普通生物陶粒選用粉煤灰、高嶺土、膨化劑作為原料，在900~1200°C下燒結(jié)得到；其中臭氧催化氧化劑的裝填高度為Im ;普通生物陶粒的填裝高度為2m ;臭氧在接觸氧化室的反應時間為I小時，經(jīng)過臭氧預處理以后的廢水進入臭氧接觸氧化室上端的曝氣生物濾池，曝氣生物濾池停留時間為I個小時，原進水的COD平均35mg/L，處理后COD值為12mg/L，COD去除率為65.7%。相比較原一體化臭氧曝氣生物濾池，出水COD為17mg/L，相比較原一體化臭氧曝氣生物濾池，出水COD為12mg/L，COD去除率提高了 14.3%，具有較好的處理效果。
【權(quán)利要求】
1.一體化臭氧催化氧化-曝氣生物濾池水的深度處理方法，其特征在于:來自進水水泵的水和來自臭氧發(fā)生系統(tǒng)中混有氧氣的臭氧在廢水的主管道中混合，通過設(shè)在臭氧催化反應區(qū)底部的濾板均勻進入臭氧催化氧化區(qū)，在臭氧催化氧化劑陶粒上端裝填普通生物陶粒；臭氧催化氧化劑的裝填高度為0.3m~Im ;普通生物陶粒的填裝高度為2~3m ;廢水與臭氧在臭氧催化反應區(qū)在臭氧催化氧化劑陶粒催化作用下充分氧化分解后，上流到上部的曝氣生物濾池；臭氧的加入量為臭氧與待處理水中COD的質(zhì)量比為0.05~1:1，廢水在臭氧催化反應區(qū)反應時間為I~2小時；在曝氣生物濾池處理的停留時間為I~4小時，最后由出水堰排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化臭氧催化氧化-曝氣生物濾池水的深度處理方法，其特征在于:所述在曝氣生物濾池處理的停留時間為2~3小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式臭氧催化氧化曝氣生物濾池裝置處理水的方法，其特征在于:所述臭氧催化氧化劑陶粒的粒徑為5~8mm,密度為0.8~1.6g/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化臭氧催化氧化-曝氣生物濾池水的深度處理方法，其特征在于:所述普通生物陶粒的粒徑為3~5mm，密度為0.5~1.2g/cm3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的一體化臭氧催化氧化-曝氣生物濾池水的深度處理方法，其特征在于:所述臭氧為通過無聲放電法使空氣或純氧中的部分氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧的臭氧發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生。
【文檔編號】C02F1/78GK103626360SQ201310598076
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】汪曉軍, 劉智穎, 陳振國, 顧曉揚 申請人:華南理工大學