化工废水的深度处理系统和工艺

　　申请日2015.02.05

　　公开(公告)日2015.05.20

　　IPC分类号C02F9/14

　　摘要

　　本发明公开了一种化工废水的深度处理系统，包括顺次连通的芬顿流化床装置、凝絮沉淀装置和曝气生物滤池装置;所述芬顿流化床装置包括反应罐体，将其分隔为在下的预混合室和在上的反应室的隔板，数个安装在隔板上的布水器，呈颗粒状的催化剂填料，设置于反应室上部的出水堰板，第一出水管，以及进水管和回流管，设置在回流管上的循环泵和第一加药器。本发明通过对现有各种废水处理技术的分析，结合化工废水物质结构复杂、处理难度大的问题进行针对性研究，并根据实际生产中的经济性原则，巧妙地将芬顿流化床技术与曝气生物滤池技术联用，使二者的优点共同协同配合，有效地解决了化工废水处理不达标的问题和常规设备运行费用高的问题。

　　权利要求书

　　1. 化工废水的深度处理系统，其特征在于，包括顺次连通的芬顿流化床装置、凝絮沉淀装置和曝气生物滤池装置;所述芬顿流化床装置包括反应罐体(10)，设置于反应罐体下部并将其分隔为在下的预混合室(10-1)和在上的反应室(10-2)的隔板(11)，数个安装在隔板上并连通预混合室和反应室的布水器(12)，填装于反应室下部的呈颗粒状的催化剂填料(13)，设置于反应室上部并与反应罐体内壁固定连接形成两个溢水槽(15)的出水堰板(14)，一端与一个溢水槽连通且另一端连通凝絮沉淀装置的第一出水管(20)，以及均与另一个溢水槽连通的进水管(17)和回流管(16)，其中回流管还与预混合室连通，并在回流管上设有循环泵(18)和第一加药器(19)。

　　2. 根据权利要求1所述的化工废水的深度处理系统，其特征在于，所述回流管通过两条支路管道(16-1、16-2)与预混合室连通，并在两条支路管道上分别设置循环泵和第一加药器;其中一个第一加药器为其所在支路管道添加双氧水，另一第一加药器为其所在支路管道添加硫酸亚铁，所述催化剂填料为铁氧化物或其晶体。

　　3. 根据权利要求1所述的化工废水的深度处理系统，其特征在于，与出水管连通的所述溢水槽上设有呈板状的过滤器(21)，该过滤器覆盖在该溢水槽上部将槽口与出水管进口隔开。

　　4. 根据权利要求3所述的化工废水的深度处理系统，其特征在于，所述过滤器从出水堰板处呈逐渐下降趋势延伸布置至反应罐体内壁处。

　　5. 根据权利要求1所述的化工废水的深度处理系统，其特征在于，所述反应室中催化剂填料的上部设有用于阻挡催化剂填料过度上升的阻隔网(22)，该阻隔网的网孔孔径小于催化剂填料的颗粒粒径。

　　6. 根据权利要求1~5任一项所述的化工废水的深度处理系统，其特征在于，所述凝絮沉淀装置包括与第一出水管连通的沉淀池体(30)，设置在沉淀池体内将其分隔为并排的处理前段(30-1)和处理后段(30-2)的格栅板(31)，设置在沉淀池体处理前段内的第二加药器(32)和搅拌机(33)，一端与沉淀池体处理后端连通且另一端与曝气生物滤池装置连通的第二出水管(34)，以及设置在沉淀池体底部的集污槽(35)和与集污槽连接的排污管(36)，其中，集污槽由第二出水管进口处向其相对一侧呈下降倾斜状设置。

　　7. 根据权利要求1~5任一项所述的化工废水的深度处理系统，其特征在于，所述曝气生物滤池装置包括通过滤板(41)将其分隔为下部的缓冲室(40-1)和上部的过滤室(40-2)的滤池池体(40)，与凝絮沉淀装置连通的并通过管道与缓冲室连通的配水槽(42)，数个按规律设置在过滤板上的布水滤头(43)，挂布在过滤室内的多张生物膜滤料(44)，设置在过滤室内的多个单孔膜曝气器(45)，通过曝气管与所有单孔膜曝气器连通的空压机(46)，设置在滤池池体上部的第一过水堰(47)，设置于第一过水堰相对于滤池池体侧的另一侧的集水槽(48)，以及集水槽连通的第三出水管(49)。

　　8. 根据权利要求7所述的化工废水的深度处理系统，其特征在于，所述第一过水堰和滤池池体之间设有隔挡板(50)，该隔挡板由上至下插入滤池池体的液面下，使滤池池体液面到集水槽之间形成一迂回形的出水流道。

　　9. 根据权利要求7所述的化工废水的深度处理系统，其特征在于，所述缓冲室上还连接有反冲洗进水管(51)和反冲洗进气管(52)，所述滤池池体与第一过水堰之间还设有其高度低于第一过水堰的第二过水堰(53)，并在第一过水堰和第二过水堰之间形成一带有反冲洗排水管(55)的排水槽(54)。

　　10. 化工废水的深度处理工艺，其特征在于，应用如权利要求1~9任一项所述的化工废水的深度处理系统，包括如下步骤：

　　(1)将化工废水由进水管通入芬顿流化床装置中;

　　(1a)化工废水由经回流管及其两支路管道进入反应罐体的预混合室，并在两支路管道上分别加入双氧水和硫酸亚铁，加入的双氧水和硫酸亚铁的质量比为1.5~2：1，且加入的双氧水和通入的化工废水中COD的质量比为5~8：1;

　　(1b)预混合室内的化工废水由布水器进入反应室，在催化剂填料的作用下对废水充分氧化，形成的三价铁离子在催化剂填料表面沉淀或结晶;

　　(1c)处理后的一部分废水由溢水槽进入第一出水管流向凝絮沉淀装置，另一部分废水由另一溢水槽与新入化工废水混合后进入回流管再返回反应罐体内;

　　(2)废水进入凝絮沉淀装置中;

　　(2a)废水进入沉淀池体的处理前段后，第二加药器依次加入氢氧化钠作为调节PH用和加入聚丙烯酰胺作为凝絮用，搅拌机间歇动作使药剂作用更加均匀;

　　(2b)格栅板将凝絮沉淀阻挡，处理后的废水进入处理后段，并在流入第二出水管的过程中逐渐使凝絮沉淀，沉淀后的凝絮落入集污槽并在重力作用下移至倾斜底部后集中排放;

　　(3)废水进入曝气生物滤池装置中;

　　(3a)第二出水管流出的废水进入曝气生物滤池装置的配水槽，并由管道输送至滤池池体的缓冲室内;

　　(3b)由布水滤头将废水送入过滤室，同时单孔膜曝气器进行曝气促进生物膜滤料对废水进行生物过滤，过滤后的水由滤池池体上部经第一过水堰进入第三出水管，获得达标水;

　　(3c)当曝气生物滤池装置需要清洗时，由反冲洗进气管和反冲洗进水管分别通气和通水，对生物膜滤料进行反冲洗再生，污水由排水槽和反冲洗排水管排出。

　　说明书

　　化工废水的深度处理系统和工艺

　　技术领域

　　本发明涉及化工废水的深度处理技术领域，具体地讲，是涉及一种化工废水的深度处理系统和工艺。

　　背景技术

　　化工废水对环境造成的污染危害，以及应采取的防治对策，取决于化工废水的特性，即污染物的种类、性质和浓度。化工废水的水质特征，不单依废水类别而异，往往因时因地而多变。化工废水的特点主要表现为：排放量大;组成复杂;污染严重。不同的化工废水，其水质差异很大。以化学需氧量为例，较低的也介于250 ~ 3500mg/L之间，高的常达每升数万毫克，甚至几十万毫克;另外，有毒有害物质多，精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的，如卤素化合物、硝基化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等，可生化性差，废水色度高。

　　近些年，随着经济的发展，化工废水对环境的污染加剧，化工产品生产过程中排放的大多都是结构复杂、有毒有害和生物难以降解的有机物污染物质，处理的难度大。由于处理化工废水针对性强，技术变化多，常规的处理技术主要有隔油、气浮、混凝、沉淀、重力过滤和膜过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电解、电渗析、反渗透等用来分离减少化工废水中的油、色、重金属、有毒有害物质，在化工废水治理中也常常用到水解酸化、接触氧化、表面曝气、纯氧曝气、厌氧和好氧活性污泥法等生化处理技术。即使经生化处理后，出水的COD、氨氮等浓度能有极大的下降，但由于难降解有机物的存在使得出水的COD、色度等指标仍未达到排放标准。特别是高浓度难度类化工废水，在物理化学方法及厌氧好氧工艺联用处理后，二沉池出水COD仍然可高达200 ~ 300mg/L，甚至有些高达近千mg/L。鉴于此，化工废水往往要采用多种方法组合成的处理工艺系统，且需要适宜的深度处理工段才能达到预期要求的处理效果。

　　一般的污水处理技术可分为一级、二级、三级处理。一级指废水的前处理段(如格栅、沉砂等物理化学处理)，二级指生化处理段(如厌氧、好氧等处理)，三级指通过一二级工段处理后仍然不能达到排放要求时所采用的工段，即深度处理工段。

　　然而经过前端各工艺处理后二沉池出水COD虽然高，但是废水的可生化性差及含有毒有害物质，若单纯的使用生物处理技术，处理效果极差，并不能达标;若采用高级氧化技术，如芬顿(Fenton)、臭氧氧化等处理技术至达标，因废水中的大分子、环状、长链的有机物被氧化成小分子后并不易进一步被彻底氧化成CO2和H2O，则需要耗费大量的化学药剂而导致运行成本非常高，在实际生产中并不可行。

　　发明内容

　　为了解决现有化工废水深度处理技术中的问题，本发明提供一种基于芬顿流化床技术和曝气生物滤池技术联用的化工废水深度处理系统。

　　为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

　　该化工废水的深度处理系统，包括顺次连通的芬顿流化床装置、凝絮沉淀装置和曝气生物滤池装置;所述芬顿流化床装置包括反应罐体，设置于反应罐体下部并将其分隔为在下的预混合室和在上的反应室的隔板，数个安装在隔板上并连通预混合室和反应室的布水器，填装于反应室下部的呈颗粒状的催化剂填料，设置于反应室上部并与反应罐体内壁固定连接形成两个溢水槽的出水堰板，一端与一个溢水槽连通且另一端连通凝絮沉淀装置的第一出水管，以及均与另一个溢水槽连通的进水管和回流管，其中回流管还与预混合室连通，并在回流管上设有循环泵和第一加药器。

　　进一步地，所述回流管通过两条支路管道与预混合室连通，并在两条支路管道上分别设置循环泵和第一加药器;其中一个第一加药器为其所在支路管道添加双氧水，另一第一加药器为其所在支路管道添加硫酸亚铁，所述催化剂填料为铁氧化物或其晶体。两条支路分别加药的目的在于避免药剂在管道中提前作用而降低效果，在进一步的改进中，为了使两种药剂在预混合室中充分混合，可使两条支路管道在预混合室中多余延伸，其延伸部分并列环绕呈螺旋状，在螺旋的延伸管道壁上沿螺旋方向间隔开设数个进液口，当药剂混合废水由支路管道通入时，会沿螺旋状的管道产生旋转作用力，同时两种混合了不同药剂的废水分别从各个进液口进入预混合室，也增加了室内的扰流作用，如此在不必额外增加搅拌机械的情况下能够使废水在预混合室内充分混合。

　　更进一步地，与出水管连通的所述溢水槽上设有呈板状的过滤器，该过滤器覆盖在该溢水槽上部将槽口与出水管进口隔开，使进入第一出水管的废水尽量少地包含较大颗粒状杂质。

　　为了增大过滤面积和便于滤渣聚集，所述过滤器从出水堰板处呈逐渐下降趋势延伸布置至反应罐体内壁处。

　　进一步地，所述反应室中催化剂填料的上部设有用于阻挡催化剂填料过度上升的阻隔网，该阻隔网的网孔孔径小于催化剂填料的颗粒粒径。在实际生产中，可根据实际需求选择该阻隔网的阻隔大小，即可以使该阻隔网的边缘与反应罐体壁完全贴合的连接，如此对反应罐体的一个截面完全地阻隔，也可以使该阻隔网的边缘通过连接架、连接杆或连接绳与反应罐体壁连接固定，阻隔网只对反应罐体该截面的一部分进行阻隔，如此设计的原因在于多数情况下催化剂填料颗粒随水流上升的幅度并不大，而且基于流体力学原理由于罐壁的干扰会使水流在罐壁附近的上升扰动强度大大小于罐体中心处，如只针对性地阻隔罐体中心一定范围内的水流上升扰动，将大大减小该阻隔网的布置面积并降低与其他部件的连接要求，可明显降低设备成本，并在绝大多数情况下能够保证阻隔效果。

　　具体地，所述凝絮沉淀装置包括与第一出水管连通的沉淀池体，设置在沉淀池体内将其分隔为并排的处理前段和处理后段的格栅板，设置在沉淀池体处理前段内的第二加药器和搅拌机，一端与沉淀池体处理后端连通且另一端与曝气生物滤池装置连通的第二出水管，以及设置在沉淀池体底部的集污槽和与集污槽连接的排污管，其中，集污槽由第二出水管进口处向其相对一侧呈下降倾斜状设置。进一步地，在第二出水管的入口处也设有避免凝絮外流的过滤器。

　　具体地，所述曝气生物滤池装置包括通过滤板将其分隔为下部的缓冲室和上部的过滤室的滤池池体，与凝絮沉淀装置连通的并通过管道与缓冲室连通的配水槽，数个按规律设置在过滤板上的布水滤头，挂布在过滤室内的多张生物膜滤料，设置在过滤室内的多个单孔膜曝气器，通过曝气管与所有单孔膜曝气器连通的空压机，设置在滤池池体上部的第一过水堰，设置于第一过水堰相对于滤池池体侧的另一侧的集水槽，以及集水槽连通的第三出水管。

　　为了对滤池池体液面可能存在的漂浮物进行阻挡，所述第一过水堰和滤池池体之间设有隔挡板，该隔挡板由上至下插入滤池池体的液面下，使滤池池体液面到集水槽之间形成一迂回形的出水流道。

　　进一步地，所述缓冲室上还连接有反冲洗进水管和反冲洗进气管，所述滤池池体与第一过水堰之间还设有其高度低于第一过水堰的第二过水堰，并在第一过水堰和第二过水堰之间形成一带有反冲洗排水管的排水槽。

　　上述说明中省略了各管路上的阀门介绍，本领域技术人员能够根据管路设计的基本原理在上述说明的宣导下在合理位置安设相关开关阀门。

　　本发明还提供了一种化工废水的深度处理工艺，其应用了上述化工废水的深度处理系统，包括如下步骤：