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    污水深度脫氮處理裝置

    發布時間:2021-7-29 8:47:08  中國污水處理工程網

    申請日2018.06.22

    公開(公告)日2021.02.23

    IPC分類號C02F9/14; C02F101/16; C02F101/30

    摘要

    本發明公開了一種用于污水深度脫氮及毒性削減的裝置及其運行方法,所述裝置包括調節池、曝氣生物濾池、臭氧反應池、臭氧發生擴散裝置和反硝化生物濾池。本發明先利用曝氣生物濾池中的微生物降解一部分難降解有機污染物及氨氮,降低后續臭氧反應池的臭氧用量,降低成本,利用臭氧降解殘留有毒難降解有機污染物,再經電解池與反硝化生物濾池耦合的反應器處理,進一步去除難降解有機污染物和硝態氮,能夠達到較好的深度脫氮及毒性削減效果,具有良好的應用前景。

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    權利要求書

    1.一種用于污水深度脫氮及毒性削減的裝置,其特征在于,包括藥劑槽(1)、調節池(2)、曝氣生物濾池(3)、臭氧反應池(4)、臭氧發生擴散裝置(5)和反硝化生物濾池(6);所述藥劑槽(1)的加藥管深入調節池(2)內,調節池(2)通過管路連接至所述曝氣生物濾池(3)的底部,所述曝氣生物濾池(3)內部從上至下依次設有集水槽(7)、濾料層(8)、承托層一(9)、曝氣管(10),所述集水槽(7)通過管路連接至臭氧反應池(4),臭氧反應池(4)的內頂部豎向設有攪拌器(11),所述臭氧發生擴散裝置(5)包括臭氧發生器(12)、催化劑儲液箱(13)、氣液混合泵(14)、超聲波霧化擴散器(15)、尾氣收集破壞器(16),所述超聲波霧化擴散器(15)安裝在臭氧反應池(4)的內底部,所述氣液混合泵(14)的出口端與超聲波霧化擴散器(15)相連,氣液混合泵(14)的進氣口端與所述臭氧發生器(12)相連,氣液混合泵(14)的進液口端與含有液相催化劑的所述催化劑儲液箱(13)相連,用于將臭氧與液相催化劑混合后輸送至超聲波霧化擴散器進行破碎霧化,所述尾氣收集破壞器(16)連接在臭氧反應池(4)的上方,反硝化生物濾池(6)包括直流電源(17)、陽極棒列(18)、陰極棒列(19)、填料層(20)、承托層二(21)、隔板(22),所述隔板(22)縱向設置在反硝化生物濾池(6)內部,并將反硝化生物濾池(6)劃分為陽極區和陰極區,所述填料層(20)、承托層二(21)分別從上至下設置在所述陽極區和陰極區內部,陽極區底部通過臭氧檢測控流組件(23)與臭氧反應池(4)相連,陰極區底部連接有排水集管(24),所述陽極棒列(18)包埋于陽極區內的填料層(20)中,所述陰極棒列(19)包埋于陰極區內的填料層(20)中,所述直流電源(17)的正、負極分別通過導線與陽極棒列(18)、陰極棒列(19)電性連接;

    所述曝氣生物濾池(3)的底部設有反沖洗進水管一(25),曝氣生物濾池(3)的頂部設有與所述集水槽(7)相連的反沖洗出水管一(26);所述反硝化生物濾池(6)的陽極區和陰極區均設有反沖洗進水管二(27)和反沖洗進水管三(28),陰極區的頂部設有與所述排水集管(24)相連的反沖洗出水管二(29);

    所述臭氧檢測控流組件(23)包括主管道(30)、支管道(31)、臭氧檢測儀(32)、時間控制流量閥(33)、三通閥(34),所述主管道(30)連接在臭氧反應池(4)與反硝化生物濾池(6)的陽極區之間,所述臭氧檢測儀(32)安裝在主管道(30)上,所述時間控制流量閥(33)安裝在臭氧檢測儀(32)的下游段,所述三通閥(34)安裝在時間控制流量閥(33)的下游段,所述支管道(31)的一端與三通閥(34)的一個端口相通,另一端連接至臭氧檢測儀(32)上游段的主管道(30)上;

    所述濾料層(8)和填料層(20)為陶粒層,粒徑為5-8 mm,孔隙率為50-60%,所述承托層一(9)、承托層二(21)為鵝卵石層;

    所述臭氧檢測儀(32)的臭氧濃度檢測最大閾值為0.30 mg/L;

    所述調節池(2)與曝氣生物濾池(3)之間、曝氣生物濾池(3)與臭氧反應池(4)之間,及反沖洗進水管一(25)、反沖洗進水管二(27)和反沖洗進水管三(28)上均設有水泵(35)。

    2.利用權利要求1所述的裝置進行污水脫氮處理的方法,其特征在于,包括以下幾個步驟:

    S1:將污水引入所述調節池(2),打開所述藥劑槽(1)的閥門,加入NaOH溶液或稀鹽酸,調pH至6.5-7.5,使污水滿足曝氣生物濾池(3)中微生物的生長條件;

    S2:污水經水泵(35)提升進入曝氣生物濾池(3),曝氣生物濾池(3)連續運行,水力停留時間為1-4 h,好氧微生物去除一部分有機污染物和氨氮,減輕了后續臭氧反應池(4)的處理負荷,也在一定程度上減少了后續臭氧的用量;

    S3:曝氣生物濾池(3)的出水經水泵(35)提升進入臭氧反應池(4),同時,臭氧發生器(12)利用氧氣或空氣放電制備臭氧,與催化劑儲液箱(13)中的液相催化劑以氣液體積比為10-30:1經所述氣液混合泵(14)混合均勻后,提升至所述超聲波霧化擴散器(15),經超聲波霧化擴散器(15)超聲破碎為包裹臭氧的微氣泡,并擴散至臭氧反應池(4)內的污水中,所述臭氧在污水中的含量為1-5 mg/L,在所述攪拌器(11)的攪拌下,水力停留時間為4-8 h,通過臭氧對廢水中剩余的有毒難降解有機污染物進行進一步的降解,提高廢水的可生化性;

    S4:通過臭氧檢測儀(32)對所述主管道(30)內流出的污水進行檢測,當剩余臭氧濃度超過0.30 mg/L時,三通閥(34)轉向接通支管道(31)到主管道(30)的回路,并且控制時間控制流量閥(33)延長廢水在管中的停留時間,直至回流的污水中剩余臭氧濃度低于0.30 mg/L時,三通閥(34)轉向連接主管道(30)與反硝化生物濾池(6),使臭氧自發分解為氧氣而含量降低,使廢水中殘余的臭氧不影響反硝化生物濾池(6)中微生物的生存;

    S5:臭氧反應池(4)的出水由反硝化生物濾池(6)下部進入陽極區,停留時間為15-20min,污水中剩余氨氮在硝化細菌和亞硝化細菌的作用下轉化為硝酸鹽氮,同時填料和微生物起到吸附降解有機物作用,之后從所述隔板(22)溢流至陰極區,水力停留時間為15-30min,陰極棒列(19)接收直流電源(17)傳遞的電子,將電子傳遞到填料層(20)中的微生物,微生物將硝態氮還原,進行反硝化深度脫氮;

    S6:定期對曝氣生物濾池(3)和反硝化生物濾池(6)進行反沖洗處理。

    說明書

    一種用于污水深度脫氮及毒性削減的裝置及其運行方法

    技術領域

    本發明屬于污水處理技術領域,具體涉及一種用于污水深度脫氮及毒性削減的裝置及運行方法。

    背景技術

    目前,大部分污水經過一般的二級處理之后仍還有一定量的硝態氮和難生物降解有機污染物,硝態氮進入水體之后經過一定時間的累積可能會造成水華、赤潮等現象,嚴重影響水體環境,導致自然水體環境惡化、魚蝦數量減少;難生物降解的有機污染物可能有很強的的生物毒性,將影響受納水體中微生物的生存,也可能影響到水中藻類、動物的細胞結構,導致生物變異,存在著很大的環境潛在影響。因此,必須重視對污水的深度脫氮和毒性削減處理,降低污水中硝態氮、難降解有機污染物含量,盡量減小對受納水體的水環境影響。

    污水的深度脫氮技術有厭氧氨氧化法、普通的活性污泥法、生物膜法進行組合等途徑;污水的毒性削減可借助電化學高級氧化、光催化氧化、吸附、離子交換等多種途徑進行。在現有的污水處理技術中,污水的深度脫氮、毒性削減依賴于復雜、繁多的處理工藝才能實現目標。目前多數的解決方法通過臭氧和生物反應結合起來處理廢水,如:中國專利號:201711447463.2,公開日:2018年04月13日,公開了一份名稱為臭氧處理及生物濾池連用廢水處理系統及方法,該發明涉及一種用于深度處理廢水的難降解有機物的廢水處理系統,包括臭氧處理裝置和生物濾池,能夠有限去除廢水中的難降解COD,但是進入臭氧處理裝置中的難降解有機污染物較多,所需臭氧量較多,而臭氧產生裝置提供的含臭氧的空氣氣流中臭氧含量較低,所以臭氧產生裝置的能耗會相應增大,且系統達不到深度脫氮的要求。因此,設計更加高效、簡潔、操作更方便給的污水深度脫氮、毒性削減工藝顯得尤為重要。

    發明內容

    本發明的目的在于克服現有的污水深度脫氮及毒性削減裝置處理流程復雜、操作繁瑣、臭氧利用率低、處理效果不佳等缺點,提供了一種用于污水深度脫氮及毒性削減的裝置及運行方法。本發明將曝氣生物濾池、臭氧反應池、電解池與反硝化濾池耦合的反應池聯合起來處理污水,該裝置對于污水中的難生物降解有機污染物和硝態氮有較好的去除效果,具有良好的應用前景。

    本發明的技術方案為:一種用于污水深度脫氮及毒性削減的裝置,包括藥劑槽、調節池、曝氣生物濾池、臭氧反應池、臭氧發生擴散裝置、反硝化生物濾池;所述藥劑槽的加藥管深入調節池內,調節池通過管路連接至所述曝氣生物濾池的底部,所述曝氣生物濾池內部從上至下依次設有集水槽、濾料層、承托層一、曝氣管,所述集水槽通過管路連接至臭氧反應池,臭氧反應池的內頂部豎向設有攪拌器,所述臭氧發生擴散裝置包括臭氧發生器、催化劑儲液箱、氣液混合泵、超聲波霧化擴散器、尾氣收集破壞器,所述超聲波霧化擴散器安裝在臭氧反應池的內底部,所述氣液混合泵的出口端與超聲波霧化擴散器相連,氣液混合泵的進氣口端與所述臭氧發生器相連,氣液混合泵的進液口端與含有液相催化劑的所述催化劑儲液箱相連,用于將臭氧與液相催化劑混合后輸送至超聲波霧化擴散器進行破碎霧化,所述尾氣收集破壞器連接在臭氧反應池的上方,反硝化生物濾池包括直流電源、陽極棒列、陰極棒列、填料層、承托層二、隔板,所述隔板縱向設置在反硝化生物濾池內部,并將反硝化生物濾池劃分為陽極區和陰極區,所述填料層、承托層二分別從上至下設置在所述陽極區和陰極區內部,陽極區底部通過臭氧檢測控流組件與臭氧反應池相連,陰極區底部連接有排水集管,所述陽極棒列包埋于陽極區內的填料層中,所述陰極棒列包埋于陰極區內的填料層中,所述直流電源的正、負極分別通過導線與陽極棒列、陰極棒列電性連接。

    進一步地,所述曝氣生物濾池的底部設有反沖洗進水管一,曝氣生物濾池的頂部設有與所述集水槽相連的反沖洗出水管一;所述反硝化生物濾池的陽極區和陰極區均設有反沖洗進水管二和反沖洗進水管三,陰極區的頂部設有與所述排水集管相連的反沖洗出水管二。

    進一步地,所述臭氧檢測控流組件包括主管道、支管道、臭氧檢測儀、時間控制流量閥、三通閥,所述主管道連接在臭氧反應池與反硝化生物濾池的陽極區之間,所述臭氧檢測儀安裝在主管道上,所述時間控制流量閥安裝在臭氧檢測儀的下游段,所述三通閥安裝在時間控制流量閥的下游段,所述支管道的一端與三通閥的一個端口相通,另一端連接至臭氧檢測儀上游段的主管道上。

    進一步地,所述液相催化劑按照重量百分比計包括:22-31%雙氧水、3-5%無泡表面活性劑、2-4%水性分散劑、8-11%水溶性殼聚糖、余量為純水,雙氧水可作為氧化臭氧的催化劑,無泡表面活性劑可降低液滴的表面張力,可時催化分解后的臭氧快速作用于污水,水性分散劑用于保持液相催化劑的均勻分散性,水溶性殼聚糖用于在超聲破碎時形成包裹外膜,可延長臭氧及分解后的氧氣在水中的停留時間,提高臭氧的利用率。

    進一步地,所述濾料層和填料層為陶粒層,粒徑為5-8mm,孔隙率為50-60%,所述承托層一、承托層二為鵝卵石層。

    進一步地,所述臭氧檢測儀的臭氧濃度檢測最大閾值為0.30mg/L。

    進一步地,所述調節池與曝氣生物濾池之間、曝氣生物濾池與臭氧反應池之間,及反沖洗進水管一、反沖洗進水管二和反沖洗進水管三上均設有水泵。

    利用上述裝置進行污水脫氮處理的方法,包括以下幾個步驟:

    S1:將污水引入所述調節池,打開所述藥劑槽的閥門,加入NaOH溶液或稀鹽酸,調pH至6.5-7.5,使污水滿足曝氣生物濾池中微生物的生長條件;

    S2:污水經水泵提升進入曝氣生物濾池,曝氣生物濾池連續運行,水力停留時間為1-4h,好氧微生物去除一部分有機污染物和氨氮,減輕了后續臭氧反應池的處理負荷,也在一定程度上減少了后續臭氧的用量;

    S3:曝氣生物濾池的出水經水泵提升進入臭氧反應池,同時,臭氧發生器利用氧氣或空氣放電制備臭氧,與催化劑儲液箱中的液相催化劑以氣液體積比為10-30:1經所述氣液混合泵混合均勻后,提升至所述超聲波霧化擴散器,經超聲波霧化擴散器超聲破碎為包裹臭氧的微氣泡,并擴散至臭氧反應池內的污水中,所述臭氧在污水中的含量為1-5mg/L,在所述攪拌器的攪拌下,水力停留時間為4-8h,通過臭氧對廢水中剩余的有毒難降解有機污染物進行進一步的降解,提高廢水的可生化性;

    S4:通過臭氧檢測儀對所述主管道內流出的污水進行檢測,當剩余臭氧濃度超過0.30mg/L時,三通閥轉向接通支管道到主管道的回路,并且控制時間控制流量閥延長廢水在管中的停留時間,直至回流的污水中剩余臭氧濃度低于0.30mg/L時,三通閥轉向連接主管道與反硝化生物濾池,使臭氧自發分解為氧氣而含量降低,使廢水中殘余的臭氧不影響反硝化生物濾池中微生物的生存;

    S5:臭氧反應池的出水由反硝化生物濾池下部進入陽極區,停留時間為15-20min,污水中剩余氨氮在硝化細菌和亞硝化細菌的作用下轉化為硝酸鹽氮,同時填料和微生物起到吸附降解有機物作用,之后從所述隔板溢流至陰極區,水力停留時間為15-30min,陰極棒列接收直流電源傳遞的電子,將電子傳遞到填料層中的微生物,微生物將硝態氮還原,進行反硝化深度脫氮;

    S6:定期對曝氣生物濾池和反硝化生物濾池進行反沖洗處理。

    本發明的有益效果為:

    (1)本發明的一種用于污水深度脫氮及毒性削減的裝置主要包括曝氣生物濾池、臭氧反應池和電解池與反硝化生物濾池耦合的反應池,利用各種工藝,能夠達到深度脫氮及毒性削減的目的;

    (2)本發明的一種用于污水深度脫氮及毒性削減的裝置,曝氣生物濾池對有機物和氨氮有較好的去除效果,減小了后續臭氧反應池的有機負荷,使所需臭氧量相對減少,降低成本,反硝化生物濾池的陽極區對廢水中的有機物進一步去除,陰極區對廢水中的硝態氮進一步去除,具有良好的應用前景;

    (3)本發明設置的臭氧發生擴散裝置利用臭氧與液相催化劑混合后,再經超聲波霧化擴散器破碎,將包裹有臭氧及其催化劑的微氣泡均勻分散到污水中,可大大提高臭氧的利用率。

    (發明人:黃輝;高依林;任洪強;張徐祥;彭沖)

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