CN105174432A - 一种升流式臭氧曝气生物滤池装置及石化废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种升流式臭氧曝气生物滤池装置，包括密封塔、鼓风机(11)和臭氧发生器(12)；所述密封塔为一体式，在所述密封塔的底部设置有入水口，上部设置有出水口(3)，中间为处理区，所述处理区从下至上依次包括臭氧催化氧化区(6)、臭氧催化分解区(5)和曝气生物滤池区(4)。本发明还公开了一种采用所述升流式臭氧曝气生物滤池装置进行石化废水的处理方法。本发明工艺紧凑，占地面积小，处理效率高，臭氧催化分解区填充锰砂，可降低臭氧催化氧化区出水残留臭氧对曝气生物滤池区的影响。

Description

一种升流式臭氧曝气生物滤池装置及石化废水处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种升流式臭氧曝气生物滤池装置及采用该装置进行石化废水的处理方法。

背景技术

石化废水共含有大量有毒难降解有机物，其排放对水体的影响较大。我国石化产业发展的一个趋势是园区化聚集，全国共有不同规模的石化产业园区上千家。对于大型石化工业园区来讲，综合污水处理厂是保证石化综合废水处理达标排放的最后一道屏障。2015年4月16日环境保护部颁布了《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571-2015)(以下称新标准)，新标准将石化工业园区污水处理厂直排水的COD限值由原来执行的《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中规定的100mg/L提高至60mg/L，在国土开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱，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，COD排放限值为50mg/L。同时，新标准中除了对常规指标排放限值更加严格，也加入了60种(类)特征有机污染物浓度排放限值。我们目前的石化综合污水厂污水均无法满足新标准的要求，亟需提标改造，提高出水水质。

技术可行经济合理的污水深度处理技术研发是目前污水处理领域的热点之一。由于石化污水厂二级生物处理出水的生化性较差，单独采用生化处理技术很难达标，物化和生化组合的处理技术是污水深度处理中常用的技术类型。

申请号CN101070216A专利公布了一种一体式臭氧与曝气生物滤池水处理装置及其方法，一体式臭氧曝气生物滤池工艺将臭氧的预氧化和曝气生物滤池有效结合，利用臭氧的预氧化作用，将废水中难降解的有机物部分氧化，长链的有机物变成短链的有机物，环状有机物变成直链有机物，提高废水的可生化性，充分利用后续的曝气生物滤池工艺的生物降解作用，有效去除废水中的溶解性有机物。同时由于臭氧只用于预氧化，投量小，具有一定的经济性。一体式臭氧曝气生物滤池具有节省曝气量，动力消耗少，占地面积小，臭氧氧化后不必安装臭氧破坏系统的优点。在臭氧投加量维持稳定的条件下，由于进水负荷的波动，加上臭氧在反应器底部的停留时间有限，有一部分臭氧未充分分解即离开臭氧反应区，进入上部的曝气生物滤池区。当水中臭氧浓度超过0.2mg/L时，曝气生物滤池内的微生物即可被部分灭活，降低其反应活性，使得生物量也偏低，处理能力较为低下。

发明内容

为克服上述缺点，本发明提供了一种升流式臭氧曝气生物滤池装置，在臭氧催化氧化区和曝气生物滤池区之间增设臭氧催化分解区，使得整个工艺更加高效。

一种升流式臭氧曝气生物滤池装置，包括密封塔、鼓风机和臭氧发生器；所述密封塔为一体式，在所述密封塔的底部设置有入水口，上部设置有出水口，中间为处理区，所述处理区从下至上依次包括臭氧催化氧化区、臭氧催化分解区和曝气生物滤池区。

本发明所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置，其中，在所述臭氧催化氧化区的下部设置有臭氧曝气盘，其通过臭氧输送管与所述臭氧发生器相连，在所述曝气生物滤池区的下部设置有曝气管，通过空气输送管与所述鼓风机相连。

本发明所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置，其中，所述入水口与进水管相连，在所述进水管上设置有进水泵和液体流量计；在所述臭氧输送管上设置有臭氧气体流量计，在所述空气输送管上设置有气体流量计；

所述装置还包括反冲洗管，依次与所述液体流量计和所述入水口相连，在所述反冲洗管上设置有反冲洗泵，在所述密封塔的上部设置有反冲洗排水口。

本发明所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置，其中，所述鼓风机还通过管路与所述臭氧气体流量计相连。

本发明所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置，其中，所述臭氧催化氧化区的填料为负载过渡金属氧化物，如Al₂O₃或CuO的固体颗粒催化剂，填充比为75％；所述臭氧催化分解区的填料为锰砂，粒径2-5mm，填充比为65％；所述曝气生物滤池区的填料为火山岩，粒径2-5mm，填充比为70％。

本发明所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置，其中，所述臭氧催化氧化区、所述臭氧催化分解区和所述曝气生物滤池区的体积比为1:1:2。

采用本发明所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置进行石化废水的处理方法，包括如下步骤：

待处理废水为石化废水生物处理后二级出水，COD不高于100mg/L，所述待处理废水从底部进入所述密封塔，臭氧发生器提供臭氧，鼓风机提供空气；经配水后进入臭氧催化氧化区进行臭氧氧化，氧化后水升流进入臭氧催化分解区，完成废水中残留臭氧的催化分解，废水继续上升进入曝气生物滤池区，通过生物氧化和吸附等作用进一步净化废水，处理后出水从上部出水口流出。

本发明所述的石化废水处理方法，其中，所述密封塔在使用一段时间后进行清洗，切断进水管、臭氧输送管和空气输送管，连接反冲洗管和鼓风机与臭氧气体流量计之间的管路，将清水通过反冲洗泵输送至密封塔，从密封塔的底部不断输入空气，清洗后的水通过反冲洗排水口流出。

本发明所述的石化废水处理方法，其中，所述臭氧投量为5-10mg/L；所述曝气生物滤池区中的气水比为2:1；所述升流式臭氧曝气生物滤池装置的总空塔停留时间为4h。

本发明升流式臭氧曝气生物滤池装置与现有技术不同之处在于：

本发明升流式式臭氧曝气生物滤池是一种有效的废水深度处理技术，其中臭氧区出水中含有的残留臭氧对曝气生物滤池区的影响是制约该技术的一个重要因素，因此在实际应用中通常需要将臭氧氧化区和曝气生物滤池区分开建，中间增设一个臭氧吹脱池，但相应也增加了占地面积，削弱了一体式装置的优势。本发明针对传统一体式臭氧曝气生物滤池的这一缺点，在两个区域的中间增设了臭氧催化分解区，采用高活性的锰砂作为填料，催化分解水中的臭氧，本单元可以使得臭氧催化氧化区和曝气生物滤池区有机结合，各自发挥自己的优势，臭氧催化氧化区可提高石化二级出水中溶解性难降解有机物的可生化性，曝气生物滤池可在此基础上充分发挥生物降解，截留和沉淀等作用，经济高效的去除石化二级出水中的溶解性难降解有机物，是整个一体式装置COD去除最大的单元。经过研究和处理实际石化二级出水试验表明，在石化二级出水COD低于100mg/L的情况下，采用本发明工艺所述的装置及相应的臭氧投加量、接触氧化时间、催化分解时间、气水比、填料和填充比，处理后水质可满足新标准的要求，采用别的参数无法达到本发明的效果。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)臭氧投加量少，运行费用低。石化二级出水COD通常在80-100mg/L之间，臭氧投量为5-10mg/L即可达到预氧化的效果，若采用单独臭氧氧化，臭氧的投量通常要高于30mg/L。

2)两个单元各自发挥优势，互为补充，但互补干扰。臭氧催化氧化单元采用催化氧化的形式提高了臭氧的利用率，反应速率快，废水中残留的臭氧量较少。臭氧催化分解区采用锰砂，可进一步催化分解臭氧，使得臭氧催化氧化区不会影响到曝气生物滤池区的正常运行，反应效率较高。

3)锰砂填料易得，价格便宜，整体工艺具有一定的经济性。

本发明的技术原理如下：

本发明和已有发明的差别在于臭氧催化氧化区和曝气生物滤池区中间增设了臭氧催化分解区，臭氧催化分解区内填充廉价易得的锰砂填料，锰砂组分中含有变价金属离子Mn³⁺和Mn⁴⁺，研究表明，锰砂可有效催化分解臭氧，降低废水中残余臭氧的含量，因此可以减少对生化单元微生物的影响，充分发挥后续曝气生物滤池区的作用。

下面结合附图对本发明的升流式臭氧曝气生物滤池装置作进一步说明。

附图说明

图1为本发明升流式臭氧曝气生物滤池装置的结构示意图；

图2为本发明实施例3中应用本发明处理某石化污水厂二级出水的进出水COD变化图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种升流式臭氧曝气生物滤池装置，包括密封塔、鼓风机11和臭氧发生器12；密封塔为一体式，在密封塔的底部设置有入水口，上部设置有出水口3，中间为处理区，处理区从下至上依次包括臭氧催化氧化区6、臭氧催化分解区5和曝气生物滤池区4。

在臭氧催化氧化区6的下部设置有臭氧曝气盘14，其通过臭氧输送管与臭氧发生器12相连，在曝气生物滤池区4的下部设置有曝气管13，通过空气输送管与鼓风机11相连。

入水口与进水管相连，在进水管上设置有进水泵1和液体流量计7；在臭氧输送管上设置有臭氧气体流量计9，在空气输送管上设置有气体流量计10；

装置还包括反冲洗管，依次与液体流量计7和入水口相连，在反冲洗管上设置有反冲洗泵2，在密封塔的上部设置有反冲洗排水口8。

鼓风机还通过管路与臭氧气体流量计9相连。臭氧催化氧化区6的填料为负载过渡金属氧化物，如Al₂O₃或CuO的固体颗粒催化剂，填充比为75％；臭氧催化分解区5的填料为锰砂，粒径2-5mm，填充比为65％；曝气生物滤池区4的填料为火山岩，粒径2-5mm，填充比为70％。臭氧催化氧化区6、臭氧催化分解区5和曝气生物滤池区4的体积比为1:1:2。

实施例2

采用本发明升流式臭氧曝气生物滤池装置进行石化废水的处理方法，包括如下步骤：

待处理废水为石化废水生物处理后二级出水，COD不高于100mg/L，待处理废水从底部进入密封塔，臭氧发生器12提供臭氧，鼓风机11提供空气；经配水后进入臭氧催化氧化区6进行臭氧氧化，氧化后水升流进入臭氧催化分解区5，完成废水中残留臭氧的催化分解，废水继续上升进入曝气生物滤池区4，通过生物氧化和吸附等作用进一步净化废水，处理后出水从上部出水口3流出。

密封塔在使用一段时间后进行清洗，切断进水管、臭氧输送管和空气输送管，连接反冲洗管和鼓风机11与臭氧气体流量计9之间的管路，将清水通过反冲洗泵2输送至密封塔，从密封塔的底部不断输入空气，清洗后的水通过反冲洗排水口8流出。

臭氧投量为5-10mg/L；曝气生物滤池区4中的气水比为2:1；升流式臭氧曝气生物滤池装置的总空塔停留时间为4h。

实施例3

如图1和图2所示，某大型石化工业园区综合污水处理厂二级出水，出水COD平均为75.7mg/L，BOD₅/COD低于0.1，可生化性很差，出水无法满足新标准，为进一步提高出水水质，采用本发明的方法进行了处理，所采用密封塔中臭氧催化氧化区6、臭氧催化分解区5和曝气生物滤池区4的体积比为1:1:2，总空塔停留时间4h，臭氧投量为10mg/L，催化剂为负载Al₂O₃固体颗粒催化剂，填充率为75％，曝气生物滤池气水比为2:1，填料为直径3-5mm的火山岩。处理后出水COD平均为45.8mg/L，可达到新标准的要求。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种升流式臭氧曝气生物滤池装置，其特征在于：包括密封塔、鼓风机(11)和臭氧发生器(12)；所述密封塔为一体式，在所述密封塔的底部设置有入水口，上部设置有出水口(3)，中间为处理区，所述处理区从下至上依次包括臭氧催化氧化区(6)、臭氧催化分解区(5)和曝气生物滤池区(4)。

2.根据权利要求1所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置，其特征在于：在所述臭氧催化氧化区(6)的下部设置有臭氧曝气盘(14)，其通过臭氧输送管与所述臭氧发生器(12)相连，在所述曝气生物滤池区(4)的下部设置有曝气管(13)，通过空气输送管与所述鼓风机(11)相连。

3.根据权利要求2所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置，其特征在于：所述入水口与进水管相连，在所述进水管上设置有进水泵(1)和液体流量计(7)；在所述臭氧输送管上设置有臭氧气体流量计(9)，在所述空气输送管上设置有气体流量计(10)；

所述装置还包括反冲洗管，依次与所述液体流量计(7)和所述入水口相连，在所述反冲洗管上设置有反冲洗泵(2)，在所述密封塔的上部设置有反冲洗排水口(8)。

4.根据权利要求3所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置，其特征在于：所述鼓风机还通过管路与所述臭氧气体流量计(9)相连。

5.根据权利要求4所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置，其特征在于：所述臭氧催化氧化区(6)的填料为负载过渡金属氧化物，所述负载过渡金属氧化物为Al₂O₃或CuO的固体颗粒催化剂，填充比为75％；所述臭氧催化分解区(5)的填料为锰砂，粒径2-5mm，填充比为65％；所述曝气生物滤池区(4)的填料为火山岩，粒径2-5mm，填充比为70％。

6.根据权利要求5所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置，其特征在于：所述臭氧催化氧化区(6)、所述臭氧催化分解区(5)和所述曝气生物滤池区(4)的体积比为1:1:2。

7.采用权利要求1～6中任意一项所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置进行石化废水的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

待处理废水为石化废水生物处理后二级出水，COD不高于100mg/L，所述待处理废水从底部进入所述密封塔，臭氧发生器(12)提供臭氧，鼓风机(11)提供空气；经配水后进入臭氧催化氧化区(6)进行臭氧氧化，氧化后水升流进入臭氧催化分解区(5)，完成废水中残留臭氧的催化分解，废水继续上升进入曝气生物滤池区(4)，通过生物氧化和吸附等作用进一步净化废水，处理后出水从上部出水口(3)流出。

8.根据权利要求7所述的石化废水处理方法，其特征在于：所述密封塔在使用一段时间后进行清洗，切断进水管、臭氧输送管和空气输送管，连接反冲洗管和鼓风机(11)与臭氧气体流量计(9)之间的管路，将清水通过反冲洗泵(2)输送至密封塔，从密封塔的底部不断输入空气，清洗后的水通过反冲洗排水口(8)流出。

9.根据权利要求8所述的升流式臭氧曝气生物滤池装置，其特征在于：所述臭氧投量为5-10mg/L；所述曝气生物滤池区(4)中的气水比为2:1；所述升流式臭氧曝气生物滤池装置的总空塔停留时间为4h。