申请日2014.07.25
公开(公告)日2014.12.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种carrousel氧化沟降解有机废水的装置，主要由两段格栅机、carrousel氧化沟、纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置、三级反冲筛滤装置和光催化降解反应装置组成。本发明还公开了利用上述装置进行污水处理的方法。本发明工艺流程简单、管理方便、投资省、运行费用低、工艺稳定性高，针对有机物含量高、色度高的硝基废水效果尤其明显。
权利要求书
1.一种carrousel氧化沟降解有机废水的装置，主要由两段格栅机、 carrousel氧化沟、纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置、三级反冲筛滤装置和光 催化降解反应装置组成;其中：
两段格栅机，框体内分别布设有粗筛网和细筛网两段筛网，两段筛网 与水平呈现60度夹角布设，污水在重力作用下通过粗、细两段筛网，拦 截液体中的固态颗粒，并连续清除流体中杂物的固液分离设备;格栅机出 水自流入氧化沟内;
carrousel氧化沟由两个相同的椭圆形氧化沟上下排列而成，上方氧化 沟的上部沟渠和下方氧化沟的下部沟渠相连，两个氧化沟的沟渠内均安装 有曝气机;上方氧化沟的上部沟渠设有出水堰，所述出水堰的出水导至纳 米曝气凝聚-微涡流絮凝装置内;
纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置底部设有螺旋输泥器和出泥口，纳米曝 气凝聚-微涡流絮凝装置连接三段式生物膜反应器出水口的一侧为主反应 区，用于完成纳米气浮-凝聚过程，相邻主反应区为絮体拦截区，相邻絮体 拦截区的为絮体二次拦截区;主反应区内设有微涡流混凝器，主反应区内 部上方有通入O2的纳米曝气头，主反应区顶端设有用以添加混凝剂的加 药装置;絮体拦截区内铺设有用于絮体拦截沉淀的斜管;絮体二次拦截区 内部填充有聚丙烯的立体网状结构填料，立体网状结构填料下方铺设一纳 米曝气头，絮体二次拦截区底部设置有出水口，出水通过液压泵连接旋三 级反冲筛滤装置的进水口;
三级反冲筛滤装置水池的进水口处设有一进水堰，出水口处设有回流 槽，三级反冲筛滤装置内部由多孔网格分为上部的集水池和下部的分流仓 两个部分，分流仓为紧密排列的圆筒状;多孔网格上方中央安放一纳米曝 气头，埋设在填充的筛滤填料中，筛滤填料上方靠近进水堰处设有一阻流 板，靠近回流槽的一侧设有一通入O2的曝气管，曝气管设有多个细孔曝 气孔，曝气孔垂直向上，筛滤填料安装有超声波发生仪;分流仓的下方为 储水箱，储水箱外壁涂刷避光黑色涂料，其内壁均匀负载一层非金属掺杂 的光催化剂，其底部安装有紫外灭菌灯，且灭菌灯之间设置有通入O3的 曝气纳米曝气头，储水箱内剩余的空间填充有半导体负载填料;三级反冲 筛滤装置的出水直接导入光催化降解反应装置;
光催化降解反应装置内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，底部开 设有排泥口，位于排泥口上方设置有纳米曝气盘，纳米曝气盘上设置有低 压紫外汞灯框架，低压紫外汞灯框架上安装有低压紫外汞灯，低压紫外汞 灯设有防水套筒。光催化降解反应装置内部剩余空间填充有半导体负载填 料;光催化降解反应装置的顶部设有遮光板。
2.根据权利要求1所述的carrousel氧化沟降解有机废水的装置，其 中，两段格栅机内的粗、细筛网均为玻璃钢材质，粗筛网孔径为15mm， 细筛网孔径为6mm。
3.根据权利要求1所述的carrousel氧化沟降解有机废水的装置，其 中，纳米曝气凝聚-微涡流絮凝池内使用的混凝剂为聚合氯化铝+阳离子聚 丙烯酰胺。
4.根据权利要求1所述的carrousel氧化沟降解有机废水的装置，其 中，纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置内螺旋输送器转速不高于30r/min;
5.根据权利要求1所述的carrousel氧化沟降解有机废水的装置，其 中，三级反冲筛滤装置中的筛滤填料为改性锰砂与天然沸石分子筛的混合 物，质量混合比例为7:3，过滤精度为0.3-1.1mm。
6.根据权利要求1所述的carrousel氧化沟降解有机废水的装置，其 中，纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置、三级反冲筛滤装置的反冲洗时纳米曝 气头进气为O2，用于混凝搅拌和清洁填料;三级反冲筛滤装置的储水池及 光催化降解反应装置纳米曝气头进气为O3，通过纳米曝气强化羟基自由基 的产生过程。
7.利用权利要求1所述carrousel氧化沟降解有机废水的装置进行污 水处理的方法：
由两段格栅机拦截液体中的固态颗粒，并连续清除流体中杂物的固液 分离设备;格栅机出水自流入氧化沟内;
污水自上方氧化沟隔墙下沟渠进入并推进，在导流墙导流作用下流 动，留至下方氧化沟上部沟渠，在厌氧环境下进行处理，流至下方氧化沟 左端，在纳米曝气器作用下充分提高污水中溶氧量，于下方氧化沟下部沟 渠进行好氧处理，在两氧化沟相连的导流墙内导流至上方氧化沟隔墙上沟 渠，直至出水堰流出，出水导至纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置内的主反应 区内进行纳米气浮-凝聚处理后，于微涡流混凝器再次凝聚-絮凝，而后自 流至絮体拦截区，絮体在斜管的拦截作用下沉至反应器底部，定时在螺旋 输送器的带动下自出泥口定期排出，澄清液溢流至絮体二次拦截区，在立 体网状结构填料的作用下进行二次拦截，过滤后的清液自出水口排出进入 三级反冲筛滤装置;
在三级反冲筛滤装置中，储水箱内纳米曝气头不连续工作，空气自多 孔网格向上鼓起，分割成小气泡，间歇冲散筛滤填料上的致密污物层，污 染物质层破碎成片状浮起，在曝气管的浮力以及进水冲击挡流板向右推力 的协同作用下，溢流至回流槽，使筛滤填料截留的污染物集中排除装置外， 与进水混合重新处理，以延长三级反冲筛滤装置使用寿命及反洗周期;
储水箱内的纳米曝气头采用O3曝气，由于纳米气泡具有庞大的数量、 比表面积、缓慢的上升速度等特性，同时气泡在水中停留时间长，增加了 气液接触面积、接触时间，利于臭氧溶于水中，克服了臭氧难溶于水的缺 点;微气泡内部具有较大的压力且纳米气泡破裂时界面消失，周围环境剧 烈改变产生的化学能促使产生更多的羟基自由基·OH，增强O3氧化分解有 机物的能力;且纳米级别O3气泡与紫外灭菌灯、半导体负载填料共存于 储水箱，提高高级氧化效果，提高·OH产生率，经三级反冲筛滤装置处理 的污水进入光催化降解反应装置内进行光催化降解反应;
同时三级反冲筛滤装置的部分出水回流至carrousel氧化沟，调节水质 并刺激微生物生理活动，筛选形成具有分子筛的离子交换功能的颗粒活性 基团。
8.根据权利7所述的方法，其中，carrousel氧化沟内需定时清除淤 泥，清除时亦须留存30%的淤泥用作接种。
9.根据权利7所述的方法，其中，三级反冲筛滤装置的储水池及光 催化降解反应装置内紫外灭菌灯平均照射剂量在350J/m2以上。
说明书
一种carrousel氧化沟降解有机废水的装置的方法
技术领域
本发明涉及一种carrousel氧化沟降解高浓度有机废水的装置，具体地 涉及一种降解高浓度有机废水的装置。
本发明还涉及利用上述装置降解高浓度有机废水的具体方法。
背景技术
氧化沟工艺是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所 以在水力流态上不同于传统的活性污泥法，是一种首尾相连的循环流曝气 沟渠，污水渗入其中得到净化。氧化沟技术发展的强势在于氧化沟的环流， 由于这种环流，是造成氧化沟长久不衰的原因，或者说只要保持沟渠首尾 相接，水流循环流动，选用的特定设计参数、沟型和运行方式，就会给运 行者和设计者带来极大方便，其灵活性和适应性也非常强，有进一步研究、 发展和应用的广阔空间。但经过氧化沟生物处理的污水存在毒性大、微生 物多、残留有机物及病原菌含量较高等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种carrousel氧化沟降解有机废水的装置。
本发明的又一目的在于提供一种利用上述装置降解高浓度有机废水 的具体方法。
为实现上述目的，本发明提供的carrousel氧化沟降解有机废水的装 置，主要由两段格栅机、carrousel氧化沟、纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置、 三级反冲筛滤装置和光催化降解反应装置组成;其中：
两段格栅机，框体内分别布设有粗筛网和细筛网两段筛网，两段筛网 与水平呈现60度夹角布设，污水在重力作用下通过粗、细两段筛网，拦 截液体中的固态颗粒，并连续清除流体中杂物的固液分离设备;格栅机出 水自流入氧化沟内;
carrousel氧化沟由两个相同的椭圆形氧化沟上下排列而成，上方氧化 沟的上部沟渠和下方氧化沟的下部沟渠相连，两个氧化沟的沟渠内均安装 有曝气机;上方氧化沟的上部沟渠设有出水堰，所述出水堰的出水导至纳 米曝气凝聚-微涡流絮凝装置内;
纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置底部设有螺旋输泥器和出泥口，纳米曝 气凝聚-微涡流絮凝装置连接三段式生物膜反应器出水口的一侧为主反应 区，用于完成纳米气浮-凝聚过程，相邻主反应区为絮体拦截区，相邻絮体 拦截区的为絮体二次拦截区;主反应区内设有微涡流混凝器，主反应区内 部上方有通入O2的纳米曝气头，主反应区顶端设有用以添加混凝剂的加 药装置;絮体拦截区内铺设有用于絮体拦截沉淀的斜管;絮体二次拦截区 内部填充有聚丙烯的立体网状结构填料，立体网状结构填料下方铺设一纳 米曝气头，絮体二次拦截区底部设置有出水口，出水通过液压泵连接旋三 级反冲筛滤装置的进水口;
三级反冲筛滤装置水池的进水口处设有一进水堰，出水口处设有回流 槽，三级反冲筛滤装置内部由多孔网格分为上部的集水池和下部的分流仓 两个部分，分流仓为紧密排列的圆筒状;多孔网格上方中央安放一纳米曝 气头，埋设在填充的筛滤填料中，筛滤填料上方靠近进水堰处设有一阻流 板，靠近回流槽的一侧设有一通入O2的曝气管，曝气管设有多个细孔曝 气孔，曝气孔垂直向上，筛滤填料安装有超声波发生仪;分流仓的下方为 储水箱，储水箱外壁涂刷避光黑色涂料，其内壁均匀负载一层非金属掺杂 的光催化剂，其底部安装有紫外灭菌灯，且灭菌灯之间设置有通入O3的 曝气纳米曝气头，储水箱内剩余的空间填充有半导体负载填料;三级反冲 筛滤装置的出水直接导入光催化降解反应装置;
光催化降解反应装置内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，底部开 设有排泥口，位于排泥口上方设置有纳米曝气盘，纳米曝气盘上设置有低 压紫外汞灯框架，低压紫外汞灯框架上安装有低压紫外汞灯，低压紫外汞 灯设有防水套筒。光催化降解反应装置内部剩余空间填充有半导体负载填 料;光催化降解反应装置的顶部设有遮光板。
所述的carrousel氧化沟降解有机废水的装置中，两段格栅机内的粗、 细筛网均为玻璃钢材质，粗筛网孔径为15mm，细筛网孔径为6mm。
所述的carrousel氧化沟降解有机废水的装置中，纳米曝气凝聚-微涡 流絮凝池内使用的混凝剂为聚合氯化铝(PAC)+阳离子聚丙烯酰胺 (CPAM)。
所述的carrousel氧化沟降解有机废水的装置中，纳米曝气凝聚-微涡 流絮凝装置内螺旋输送器转速不高于30r/min;
所述的carrousel氧化沟降解有机废水的装置中，三级反冲筛滤装置中 的筛滤填料为改性锰砂与天然沸石分子筛的混合物，混合比例为7:3，过 滤精度为0.3-1.1mm。
所述的carrousel氧化沟降解有机废水的装置中，纳米曝气凝聚-微涡 流絮凝装置、三级反冲筛滤装置的反冲洗时纳米曝气头进气为O2，用于混 凝搅拌和清洁填料;三级反冲筛滤装置的储水池及光催化降解反应装置纳 米曝气头进气为O3，通过纳米曝气强化羟基自由基的产生过程。
本发明提供的利用上述carrousel氧化沟降解有机废水的装置进行污 水处理的方法：
由两段格栅机拦截液体中的固态颗粒，并连续清除流体中杂物的固液 分离设备;格栅机出水自流入氧化沟内;
污水自上方氧化沟(A)隔墙下沟渠进入并推进，在导流墙导流作用 下流动，留至下方氧化沟(B)上部沟渠，在厌氧环境下进行处理，流至 下方氧化沟(B)左端，在纳米曝气器作用下充分提高污水中溶氧量，于 下方氧化沟(B)下部沟渠进行好氧处理，在两氧化沟相连的导流墙内导 流至A氧化沟隔墙上沟渠，直至出水堰流出，carrousel氧化沟内需定时清 除淤泥，清除时亦须留存30%的淤泥用作接种。出水导至纳米曝气凝聚- 微涡流絮凝装置内的主反应区内进行纳米气浮-凝聚处理后，于微涡流混凝 器再次凝聚-絮凝，而后自流至絮体拦截区，絮体在斜管的拦截作用下沉至 反应器底部，定时在螺旋输送器的带动下自出泥口定期排出，澄清液溢流 至絮体二次拦截区，在立体网状结构填料的作用下进行二次拦截，过滤后 的清液自出水口排出进入三级反冲筛滤装置;
在三级反冲筛滤装置中，储水箱内纳米曝气头不连续工作，空气自多 孔网格向上鼓起，分割成小气泡，间歇冲散筛滤填料上的致密污物层，污 染物质层破碎成片状浮起，在曝气管的浮力以及进水冲击挡流板向右推力 的协同作用下，溢流至回流槽，使筛滤填料截留的污染物集中排除装置外， 与进水混合重新处理，以延长三级反冲筛滤装置使用寿命及反洗周期;而 且三级反冲筛滤装置中纳米二氧化钛晶体作为光触媒在紫外灯照射下激 发极具氧化力的自由负离子，同时在纳米曝气过程中以及超声波发生过程 激发的能量亦可发生并加强自由负离子的产生，达成光催化效果;而自由 负离子以及其摆脱共价键的束缚后留下空位，与纳米气泡表面带有的电荷 同时产生微电解效果。
储水箱内的纳米曝气头采用O3曝气，由于纳米气泡具有庞大的数量、 比表面积、缓慢的上升速度等特性，同时气泡在水中停留时间长，增加了 气液接触面积、接触时间，利于臭氧溶于水中，克服了臭氧难溶于水的缺 点;微气泡内部具有较大的压力且纳米气泡破裂时界面消失，周围环境剧 烈改变产生的化学能促使产生更多的羟基自由基·OH，增强O3氧化分解有 机物的能力;且纳米级别O3气泡与紫外灭菌灯、半导体负载填料共存于 储水箱，提高高级氧化效果，可有效提高·OH产生率，经三级反冲筛滤装 置处理的污水进入光催化降解反应装置内进行光催化降解反应。
所述的方法中，三级反冲筛滤装置的储水池及光催化降解反应装置内 紫外灭菌灯平均照射剂量在350J/m2以上。
本发明使用carrousel氧化沟，使污水在充分曝气的条件下，微生物得 到足够的溶解氧来去除BOD，同时混合液处于有氧状态，氨也被氧化成 硝酸盐和亚硝酸盐;在曝气机下游，活性污泥处于悬浮状态，水流由曝气 区的湍流状态变成之后的平流状态，微生物的氧化过程消耗了水中溶解 氧，呈缺氧状态，此时污水中的硝酸盐及亚硝酸盐进行反硝化作用，完成 氮素的脱除。该carrousel氧化沟中，连续降解污水中BOD，并在不同处 理区内，间断性发生硝化反应和反硝化反应。随后采用纳米曝气凝聚-微涡 流絮凝装置、三级反冲筛滤装置进行污水三级处理，降低污水中悬浮物与 SS含量，并使用两级高级氧化技术进行深度处理，对出水进行灭菌消毒 处理。三级反冲筛滤装置中纳米二氧化钛晶体作为光触媒在紫外灯照射下 激发极具氧化力的自由负离子，同时在纳米曝气过程中以及超声波发生过 程激发的能量亦可发生并加强自由负离子的产生，达成光催化效果;而自 由负离子以及其摆脱共价键的束缚后留下空位，与纳米气泡表面带有的电 荷同时产生微电解效果，分解其中残留的少量难降解有机化合物。本发明 工艺流程简单、管理方便、投资省、运行费用低、工艺稳定性高。
