申请日2018.09.01
公开(公告)日2018.12.21
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30
摘要
本发明涉及一种氧化和生化耦合一体化的水处理方法，包括深度生化处理单元和氧化反应处理单元，将经过深度生化处理单元处理后的出水，经过氧化反应处理单元进一步处理;再将经过氧化处理后的废水，部分循化后再经过深度生化处理单元进一步处理，实现氧化和生物化学反应的相互耦合;氧化反应处理单元用于将待处理废水中的难生化降解的有机物部分或全部转化为更容易被生化降解的有机物，深度生化处理单元用于利用微生物和酶的生化反应充分降解和去除废水中的污染物;本发明同现有技术相比，将深度生化处理和高级氧化巧妙和有机地耦合为一个整体，且整体工艺流程短、占地小、成本低、处理效果好，可广泛使用于污水处理和回用。
权利要求书
1.一种氧化和生化耦合一体化的水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将经预处理系统、调节池后的难降解废水，进入深度生化处理单元;再将经过深度生化处理单元生化处理后的废水，进入氧化反应处理单元;然后将经过氧化反应处理单元氧化反应后的废水，部分循化后再进入深度生化处理单元、氧化反应处理单元;其中，
所述氧化反应处理单元用于将待处理废水中的难生化降解的有机物部分或全部转化为更容易被生化降解的有机物;
所述深度生化处理单元用于利用微生物和酶的生化反应充分降解和去除废水中的污染物;
所述待处理废水在氧化反应处理单元和深度生化处理单元通过管道相互连接，同时通过水流在氧化反应处理单元与深度生化处理单元之间的循环，实现氧化和生物化学反应的相互耦合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述深度生化处理单元为一个或多个相连接的生物反应器，并根据进水污染物的组分和特点，选择在厌氧、缺氧或好氧中的一种或多种条件下进行相应的生物化学反应去除水中的污染物。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述生物反应器为以微滤或超滤膜为过滤介质的膜生物反应器;或者为装载有能形成生物膜的载体填料的生物滤池，所述载体填料选自陶粒、沸石、火山石、人造高分子材料、活性炭材料、褐煤中的一种或多种组合。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述生物反应器在培养生物膜的过程中投加营养物和生物酶诱导物质;所述营养物包括补充碳源、氮源、P、微量元素中的一种或多种组合;所述生物酶诱导物质包括一种或多种能作为生长基质，同时能诱导载体上生长的微生物产生共代谢的关键酶。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氧化反应处理单元包括氧化反应后的混凝沉淀辅助单元、固液分离辅助单元，所述氧化反应处理单元的氧化反应模式为有臭氧参与的氧化、催化氧化、高级氧化、电化学氧化、微电解氧化中的至少一种，或者为有双氧水及铁离子参与的芬顿反应或类芬顿反应;所述有臭氧参与的氧化包括臭氧与双氧 水 、UV、催化剂中的一种或多种相结合的氧化反应和高级氧化反应;所述催化剂为一种采用活性炭和氧化铝为载体、含多种过渡金属氧化物为催化剂组分，经混合浸渍、低温干燥、高温焙烧工序制成的臭氧氧化催化剂。
6.一种氧化和生化耦合一体化的水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将经预处理系统、调节池后的难降解废水，进入前置深度生化处理单元，废水经过前置深度生化处理单元进行生化处理，优先降解和去除部分包括有机物的污染物;
(2)经过前置深度生化处理单元处理后的废水，进入氧化反应处理单元进行氧化反应，将残留的有机污染物部分或全部转化为更容易被生化降解的有机物或直接矿化;
(3)经过氧化反应处理单元处理后的废水，进入后置深度生化处理单元进一步进行生化处理，实现氧化和生物化学反应的相互耦合。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述前置深度生化处理单元、后置深度生化处理单元均为装载有能形成生物膜的载体填料的过滤床生物反应器，所述载体填料选自陶粒、沸石、火山石、人造树脂、活性炭材料、褐煤中的一种或多种组合。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述后置深度生化处理单元为以微滤或超滤膜为过滤介质的膜生物反应器。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述氧化反应处理单元包括氧化反应后的混凝沉淀辅助单元、固液分离辅助单元，所述氧化反应处理单元的氧化反应模式为有臭氧参与的氧化、催化氧化、高级氧化、电化学氧化、微电解氧化中的至少一种，或者为有双氧水及铁离子参与的芬顿反应或类芬顿反应;所述有臭氧参与的氧化包括臭氧与双氧水、UV、催化剂中的一种或多种相结合的氧化反应和高级氧化反应;所述催化剂为一种采用活性炭和氧化铝为载体、含多种过渡金属氧化物为催化剂组分，经混合浸渍、低温干燥、高温焙烧工序制成的臭氧氧化催化剂。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述氧化反应处理单元将全部或部分残余的难降解COD部分氧化后的产物成为后置深度生化处理单元中的生长基质，同时能诱导共代谢的关键酶，并通过共代谢机理在后置深度生化处理单元中促进难降解有机物的进一步去除。
说明书
一种氧化和生化耦合一体化的水处理方法
[技术领域]
本发明涉及废水处理技术领域，具体地说是一种氧化和生化耦合一体化的水处理方法。
[背景技术]
随着社会和经济的发展，产生了大量的工业、农业及其它领域的有机废水。这些有机废水的处理技术总体可分为三类：生化法、化学法和物化法。其中，生化法是废水净化的主要工艺，具有技术成熟、处理成本较低等特点。然而随着工农业的发展和人们对环境要求的不断提高，生化的不足就逐渐显现出来，如难降解有机物的去除、水体的富营养化、微污染水源的治理都是生化法面临的难题。生化法虽然处理设备和运行管理简单，但是处理时间长、设备占地面积大，特别对难降解有机污染物难以有效去除。
对生化无法有效处理的难降解有机物，各种氧化技术常被用来对这些难降解COD直接矿化或通过氧化来提高污染物的可生化性。常用的氧化剂有臭氧、双氧水、次氯酸纳、二氧化氯、高锰酸钾等，但常用氧化剂表现出氧化能力不强，存在选择性氧化等缺点，难以达到有效去除难降解有机物的要求。以产生羟基自由基为核心的高级氧化技术(AOP)因其产生的羟基自由基的强氧化能力而受到广泛关注，包括催化氧化法(如光催化氧化、芬顿或类芬顿催化氧化、臭氧高级氧化)、湿式氧化等，但高级氧化应用的一个显著缺点是运行成本高，妨碍了其在水处理方面的实际应用。
因此，若能提供一种氧化和生化耦合一体化的水处理方法，以解决现有技术的上述不足，达到经济、高效去除难降解有机污染物的目的，将具有非常重要的意义。
[发明内容]
本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种氧化和生化耦合一体化的水处理方法，将深度生化处理和高级氧化巧妙和有机地耦合为一个整体，且整体工艺流程短、占地小、成本低、处理效果好，可广泛使用于污水处理。
为实现上述目的设计一种氧化和生化耦合一体化的水处理方法，包括以下步骤：将经预处理系统、调节池后的难降解废水，进入深度生化处理单元;再将经过深度生化处理单元生化处理后的废水，进入氧化反应处理单元;然后将经过氧化反应处理单元氧化反应后的废水，部分循化后再进入深度生化处理单元、氧化反应处理单元;其中，氧化反应处理单元用于将待处理废水中的难生化降解的有机物部分或全部转化为更容易被生化降解的有机物;深度生化处理单元用于利用微生物和酶的生化反应充分降解和去除废水中的污染物;待处理废水在氧化反应处理单元和深度生化处理单元通过管道相互连接，同时通过水流在氧化反应处理单元与深度生化处理单元之间的循环，实现氧化和生物化学反应的相互耦合。
进一步地，所述深度生化处理单元为一个或多个相连接的生物反应器，并根据进水污染物的组分和特点，选择在厌氧、缺氧或好氧中的一种或多种条件下进行相应的生物化学反应去除水中的污染物。
进一步地，所述生物反应器为以微滤或超滤膜为过滤介质的膜生物反应器;或者为装载有能形成生物膜的载体填料的生物滤池，载体填料选自陶粒、沸石、火山石、人造高分子材料、活性炭材料、褐煤中的一种或多种组合。
进一步地，所述生物反应器在培养生物膜的过程中投加营养物和生物酶诱导物质;营养物包括补充碳源、氮源、P、微量元素中的一种或多种组合;生物酶诱导物质包括一种或多种能作为生长基质，同时能诱导载体上生长的微生物产生共代谢的关键酶。
进一步地，所述氧化反应处理单元包括氧化反应后的混凝沉淀辅助单元、固液分离辅助单元，氧化反应处理单元的氧化反应模式为有臭氧参与的氧化、催化氧化、高级氧化、电化学氧化、微电解氧化中的至少一种，或者为有双氧水及铁离子参与的芬顿反应或类芬顿反应;有臭氧参与的氧化包括臭氧与双氧水、UV、催化剂中的一种或多种相结合的氧化反应和高级氧化反应;催化剂为一种采用活性炭和氧化铝为载体、含多种过渡金属氧化物为催化剂组分，经混合浸渍、低温干燥、高温焙烧工序制成的臭氧氧化催化剂。
本发明还提供了一种氧化和生化耦合一体化的水处理方法，包括以下步骤：(1)将经预处理系统、调节池后的难降解废水，进入前置深度生化处理单元，废水经过前置深度生化处理单元进行生化处理，优先降解和去除部分包括有机物的污染物;(2)经过前置深度生化处理单元处理后的废水，进入氧化反应处理单元进行氧化反应，将残留的有机污染物部分或全部转化为更容易被生化降解的有机物或直接矿化;(3)经过氧化反应处理单元处理后的废水，进入后置深度生化处理单元进一步进行生化处理，实现氧化和生物化学反应的相互耦合。
进一步地，所述前置深度生化处理单元、后置深度生化处理单元均为装载有能形成生物膜的载体填料的过滤床生物反应器，载体填料选自陶粒、沸石、火山石、人造树脂、活性炭材料、褐煤中的一种或多种组合。
进一步地，所述后置深度生化处理单元为以微滤或超滤膜为过滤介质的膜生物反应器。
进一步地，所述氧化反应处理单元包括氧化反应后的混凝沉淀辅助单元、固液分离辅助单元，氧化反应处理单元的氧化反应模式为有臭氧参与的氧化、催化氧化、高级氧化、电化学氧化、微电解氧化中的至少一种，或者为有双氧水及铁离子参与的芬顿反应或类芬顿反应;有臭氧参与的氧化包括臭氧与双氧水、UV、催化剂中的一种或多种相结合的氧化反应和高级氧化反应;催化剂为一种采用活性炭和氧化铝为载体、含多种过渡金属氧化物为催化剂组分，经混合浸渍、低温干燥、高温焙烧工序制成的臭氧氧化催化剂。
进一步地，所述氧化反应处理单元将全部或部分残余的难降解COD部分氧化后的产物成为后置深度生化处理单元中的生长基质，同时能诱导共代谢的关键酶，并通过共代谢机理在后置深度生化处理单元中促进难降解有机物的进一步去除。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明采用氧化和生化耦合一体化处理工艺和方法，不仅能有效提高难降解有机物的去除效率，又能充分减少采用催化氧化或其它高级氧化技术的高成本难题，对难降解COD的处理效果显著改善，且工艺流程简单，能显著降低运行成本;
(2)本发明利用高级氧化产生超强氧化能力的羟基自由基，不仅氧化能力强，而且主要针对难降解有机物进行部分氧化，不仅节省了高级氧化的成本，而且部分氧化后的中间产物可以作为共代谢的生长基质，诱导产生共代谢的关键酶，提高深度生化处理对难降解有机物的去除能力;
(3)本发明将深度生化处理和高级氧化巧妙和有机地耦合为一个整体，整体工艺流程短、占地小、成本低、处理效果好，可广泛使用于污水处理及回用、水质净化等，尤其是对含难降解的有机物或有毒污染物的工业污水处理和回用方面;
(4)本发明一方面克服了现有各种技术对各种废水中的或经过处理还残留的难生物降解有机物有效去除的难题，另一方面克服了采用高级氧化技术去除难降解有机物虽然有效但运行成本很高等的问题。
