申请日2011.10.14
公开(公告)日2012.04.18
IPC分类号C02F1/461; C02F9/14
摘要
本发明涉及难降解工业污水处理工艺及其设备，属于环境保护类污水处理技术领域。难降解工业污水处理工艺，其特征在于它包括如下步骤：1)、强化氧化对难降解工业污水进行预处理：将难降解工业污水调至酸性条件下引入微电解反应器中，对微电解反应器的多孔板的下方进行曝气;微电解反应器的出水进入混凝及固液分离器中，在搅拌条件下调pH值至碱性，并加入高分子助凝剂PAM生成絮体经斜板管沉降分离，出水从混凝及固液分离器的上部排出;2)、混凝及固液分离器的出水引入水解反应器，水解反应器的出水进入厌氧反应器，厌氧反应器的出水进入好氧反应器中;3)、好氧反应器的出水引入过滤器中，进一步降低BOD5和SS，出水排放。该工艺处理效果良好，该设备结构简单、易于运行。
权利要求书
1.难降解工业污水处理工艺，其特征在于它包括如下步骤：
1)、强化氧化对难降解工业污水进行预处理：将难降解工业污水调至酸性条件下引入微 电解反应器(A)中进行微电解反应，对微电解反应器的多孔板的下方进行曝气;微电解反应 器的出水进入混凝及固液分离器(B)中，在搅拌条件下加入Ca(OH)2溶液调pH值至碱性，得 到碱性溶液，碱性溶液中加入高分子助凝剂PAM生成絮体经斜板管沉降分离，沉淀物降至底 部泥斗，出水从混凝及固液分离器的上部排出;
2)、步骤1)混凝及固液分离器的出水引入水解反应器(C)，水解反应器的底部设布水 器，水解反应器的中上部设悬浮填料，控制水解反应时间为8～10h;水解反应器的出水进入 厌氧反应器(D)中，水力停留时间为16-22h，;厌氧反应器的出水进入好氧反应器(E)中， 水力停留时间为5-10h;
3)、步骤2)好氧反应器的出水引入过滤器(F)中，出水排放。
2.根据权利要求1所述的难降解工业污水处理工艺，其特征在于：所述的难降解工业污 水主要指印染污水、制药污水、焦化污水、电镀污水或其他化工业污水。
3.根据权利要求1所述的难降解工业污水处理工艺，其特征在于：所述的酸性条件是 pH值为3～5，所述的进行曝气的气水体积比为5∶1;所述的调pH值至碱性是调pH值为8.5～ 9.5，高分子助凝剂PAM的加入量为碱性溶液质量的0.1～1%。
4.实现权利要求1所述的工艺的难降解工业污水处理设备，其特征在于它包括微电解反 应器、混凝及固液分离器、水解反应器、厌氧反应器、好氧反应器、过滤器;第一水管(8) 的输出端与微电解反应器内的第一布水器(3)相连通，微电解反应器的第一溢流堰(7)由第二 水管(41)与混凝及固液分离器的混凝反应区(11)相连通，混凝及固液分离器的第二溢流堰(14) 由第三水管(42)与水解反应器相连通，水解反应器的第三溢流堰(20)由第四水管(43)与厌氧 反应器相连通，厌氧反应器的第四溢流堰(26)由第五水管(44)与好氧反应器相连通，好氧反 应器的第五溢流堰(33)由第六水管(45)与过滤器的输入端相连通，过滤器上的出水管接头(34) 接第七水管(46)。
5.根据权利要求4所述的难降解工业污水处理设备，其特征在于：所述的好氧反应器上 的第二出水及回流管接头(27)由回流管(47)与第四水管(43)相连通。
6.根据权利要求4所述的难降解工业污水处理设备，其特征在于：所述的微电解反应器 包括第一壳体(1)、铁碳填料(2)、第一布水器(3)、第一曝气管(5)、第一多孔板(6)、第一溢 流堰(7)，第一壳体(1)的上端部外侧面壁上设有第一溢流堰(7)，第一壳体(1)的底端设有第 一排泥管(4)，第一壳体(1)内设有铁碳填料(2)、第一多孔板(6)、第一布水器(3)、第一曝气 管(5)，第一多孔板(6)位于第一布水器(3)的上方，第一布水器(3)位于第一曝气管(5)的上方， 第一多孔板(6)的上面装有铁碳填料(2)。
7.根据权利要求4所述的难降解工业污水处理设备，其特征在于：所述的混凝及固液分 离器包括第二壳体、第一搅拌器(9)、斜板管(10)，第二壳体内的中上部设有混凝反应区(11)， 混凝反应区(11)内设有第一搅拌器(9)，混凝反应区(11)与第二壳体的内壁之间设有斜板管 (10)，第一壳体(1)的上端部外侧面壁上设有第二溢流堰(14)，第二壳体的底端设有第二排泥 管(13)，第二壳体的下部为泥斗(12)。
8.根据权利要求4所述的难降解工业污水处理设备，其特征在于：所述的水解反应器包 括第三壳体、第二搅拌器(15)、第一悬浮填料(16)、第二多孔板(17)、第二布水器(18)，第 三壳体的上端部外侧面壁上设有第三溢流堰(20)，第三壳体的底端设有第三排泥管(19)，第 三壳体内设有第一悬浮填料(16)、第二多孔板(17)、第二布水器(18)，第二多孔板(17)位于 第二布水器(18)的上方，第二多孔板(17)的上面装有第一悬浮填料(16)，第二壳体内设有第 二搅拌器(15)，第二搅拌器(15)位于第二多孔板(17)的上方。
9.根据权利要求4所述的难降解工业污水处理设备，其特征在于：所述的厌氧反应器包 括第四壳体、第一出水及回流管接头(21)、第二悬浮填料(22)、第三多孔板(23)、第三布水 器(24)，第四壳体的上端部外侧面壁上设有第四溢流堰(26)，第四壳体的底端设有第四排泥 管(25)，第四壳体内设有第二悬浮填料(22)、第三多孔板(23)、第三布水器(24)，第二悬浮 填料(22)位于第三多孔板(23)的上面，第三多孔板(23)位于第三布水器(24)的上方，第四溢 流堰(26)上设有第一出水及回流管接头(21)，第一出水及回流管接头(21)上设有控制阀。
10.根据权利要求4所述的难降解工业污水处理设备，其特征在于：所述的好氧反应器 包括第五壳体、第二出水及回流管接头(27)、第三悬浮填料(28)、第四多孔板(29)、第四布 水器(30)、第二曝气管(31)，第五壳体的上端部外侧面壁上设有第五溢流堰(33)，第五壳体 的底端设有第五排泥管(32)，第五壳体内设有第三悬浮填料(28)、第四多孔板(29)、第四布 水器(30)、第二曝气管(31)，第三悬浮填料(28)位于第四多孔板(29)的上面，第四多孔板(29) 位于第四布水器(30)的上方，第四布水器(30)位于第二曝气管(31)的上方，第五溢流堰(33) 上设有第二出水及回流管接头(27)，第二出水及回流管接头(27)上设有控制阀。
11.根据权利要求4所述的难降解工业污水处理设备，其特征在于：所述的过滤器包括 第六壳体、过滤填料(35)、第五多孔板(36)、第五布水器(37)、第三曝气管(38)，第六壳体 的上端部外侧面壁上设有第六溢流堰(40)，第六壳体的底端设有第六排泥管(39)，第六壳体 内设有过滤填料(35)、第五多孔板(36)、第五布水器(37)、第三曝气管(38)，过滤填料(35) 位于第五多孔板(36)的上面，第五多孔板(36)位于第五布水器(37)的上方，第五布水器(37) 位于第三曝气管(38)的上方，第六溢流堰(40)上设有出水管接头(34)，出水管接头(34)上设 有控制阀。
12.根据权利要求4所述的难降解工业污水处理设备，其特征在于：所述的第一壳体、 第二壳体、第三壳体、第四壳体、第五壳体、第六壳体的结构相同，壳体的上部为正方形的 长方体，壳体的下部为圆锥体，长方体的高∶宽为(1.5～2)∶1，圆锥体夹角为70°～90°。
13.根据权利要求4所述的难降解工业污水处理设备，其特征在于：所述的铁碳填料为 铁屑和碳，铁、碳体积比为1∶1。
14.根据权利要求4所述的难降解工业污水处理设备，其特征在于：所述的水解反应器 中的第一悬浮填料(16)、所述的厌氧反应器中的第二悬浮填料(22)、所述的好氧反应器中第 三悬浮填料(28)均采用球形悬浮填料，粒径为50mm～80mm，装载率40%～70%。
15.根据权利要求11所述的难降解工业污水处理设备，其特征在于：所述的过滤器中的 过滤填料为石灰石、木炭或生物炭。
说明书
难降解工业污水处理工艺及其设备
技术领域
本发明涉及难降解工业污水处理工艺及其设备，属于环境保护类污水处理技术领域。
背景技术
难降解工业污水主要指印染(含染料)污水、制药污水、焦化污水、电镀污水及其他化 学工业污水，其特点是CODcr、色度、盐分都很高，并含有重金属和多环芳烃等有害物质， 可生化性差。若采用生化或其他单项技术处理此类污水，不但经济上花费大，同时也难达到 较好的处理效果。
微电解法又称内电解、电还原法等，主要基于金属腐蚀电化学原理，将具有不同电极电 位的金属与非金属(或金属)直接接触，通过形成原电池产生的电池效应，产生氧化能力极 强的羟基自由基，降解污水中的有机污染物。主要作用机理包括氧化还原作用，絮凝沉淀作 用和磁电场作用。微电解技术主要以机械加工过程中产生价格低廉的废铁屑为主要原料，可 实现废弃物的资源化利用，被誉为“环境友好”型节能环保技术，与其他污水处理技术相比 较，该技术具有工艺流程相对简单、制造费用低、使用效果较好和普适性强的优点。微电解 工艺于20世纪70年代应用到污水处理中，20世纪80年代引入我国，并用于电镀，印染， 医药以及其他化学工业污水的处理。
目前，强化微电解反应器的处理效果，与其他工艺组合处理难降解工业污水已有较多研 究文章，如利用催化氧化法、光化学法、超声波法等与微电解技术耦合，但是这些研究与应 用基本停留在实验等阶段，其特点是工艺较复杂、过程不易控制、并且处理费用高、不易实 现工程规模应用。因此，将微电解工艺与其他工艺进行有效组合，研制结构简单，方便使用 的设备，实现难降解工业污水的工程化处理，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种难降解工业污水处理工艺及其设备，该工艺处理效果良好， 该设备结构简单、易于运行。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：难降解工业污水处理工艺，其特征在 于它包括如下步骤：
1)、强化氧化对难降解工业污水进行预处理：将难降解工业污水调至酸性条件下(采用 硫酸调节)引入微电解反应器(A)中进行微电解反应，对微电解反应器的多孔板的下方进行 曝气(铁碳床下部进行曝气);微电解反应器的出水进入混凝及固液分离器(B)中，在搅拌 条件下加入Ca(OH)2溶液调pH值至碱性，得到碱性溶液，碱性溶液中加入高分子助凝剂PAM (聚丙烯酰胺)生成絮体经斜板管沉降分离，沉淀物降至底部泥斗，出水(清液)从混凝及 固液分离器的上部排出;本步骤可除去部分CODcr并将芳烃等有机污染物的环打开，提高污 水的可生化性;
2)、步骤1)混凝及固液分离器的出水引入水解反应器(C)，水解反应器的底部设布水 器，水解反应器的中上部设悬浮填料，控制水解反应时间(水力停留时间)为8～10h;去除 部分CODcr，进一步提高污水的可生化性;水解反应器的出水进入厌氧反应器(D)中，水力 停留时间为16-22h，在此去除大部CODcr后;厌氧反应器的出水进入好氧反应器(E)中， 水力停留时间为5-10h，通过好氧菌除掉剩余的CODcr和BOD5;
3)、步骤2)好氧反应器的出水引入过滤器(F)中，进一步降低BOD5和SS，出水排放。 出水达到《综合污水排放标准》GB8928-1996的一级标准。
所述的难降解工业污水主要指印染(含染料)污水、制药污水、焦化污水、电镀污水或 其他化工业污水。高浓度难降解工业污水是指CODcr≥2000mg/L、色度≥200倍、盐分≥2%。
所述的酸性条件是pH值为3～5，所述的进行曝气的气水体积比为5∶1{即微电解反应是 在pH值3～5条件下进行，并进行低氧曝气，气水比为5∶1(体积比)};所述的调pH值至碱 性是调pH值为8.5～9.5，高分子助凝剂PAM的加入量为碱性溶液质量的0.1～1%{即混凝用 碱(如石灰水)调pH值为8.5～9.5后，加少量高分子助凝剂PAM(聚丙烯酰胺)，形成较完 全沉淀}。
水解反应器上升流速为0.8～1.2m/H，厌氧反应器上升流速为0.5m/H以下。
实现上述工艺的难降解工业污水处理设备，其特征在于它包括微电解反应器、混凝及固 液分离器、水解反应器、厌氧反应器、好氧反应器、过滤器;第一水管8的输出端与微电解 反应器内的第一布水器3相连通{难降解工业污水经调至酸性(pH值为3～5)后由第一水管 8输入微电解反应器内}，微电解反应器的第一溢流堰(即出水)7由第二水管41与混凝及固 液分离器的混凝反应区11相连通，混凝及固液分离器的第二溢流堰14由第三水管42与水解 反应器相连通，水解反应器的第三溢流堰20由第四水管43与厌氧反应器相连通，厌氧反应 器的第四溢流堰(即出水)26由第五水管44与好氧反应器相连通，好氧反应器的第五溢流 堰33由第六水管45与过滤器的输入端相连通，过滤器上的出水管接头34接第七水管(出水 管)46。
所述的好氧反应器上的第二出水及回流管接头27由回流管47与第四水管43相连通。
所述的微电解反应器包括第一壳体1、铁碳填料2、第一布水器3、第一曝气管5、第一 多孔板6、第一溢流堰7，第一壳体1的上端部外侧面壁上设有第一溢流堰7，第一壳体1的 底端设有第一排泥管4，第一壳体1内设有铁碳填料2、第一多孔板6、第一布水器3、第一 曝气管5，第一多孔板6位于第一布水器3的上方，第一布水器3位于第一曝气管5的上方， 第一多孔板6的上面装有铁碳填料2(铁碳填料2位于第一壳体1内)。
所述的混凝及固液分离器包括第二壳体、第一搅拌器9、斜板管10，第二壳体内的中上 部设有混凝反应区11(由环形板隔成)，混凝反应区11内设有第一搅拌器9，混凝反应区11 与第二壳体的内壁之间设有斜板管10(沉淀区)，第一壳体1的上端部外侧面壁上设有第二 溢流堰14，第二壳体的底端设有第二排泥管13，第二壳体的下部为泥斗12。
所述的水解反应器包括第三壳体、第二搅拌器15、第一悬浮填料16、第二多孔板17、 第二布水器18，第三壳体的上端部外侧面壁上设有第三溢流堰20，第三壳体的底端设有第三 排泥管19，第三壳体内设有第一悬浮填料16、第二多孔板17、第二布水器18，第二多孔板 17位于第二布水器18的上方，第二多孔板17的上面装有第一悬浮填料16(第一悬浮填料 16位于第二壳体内)，第二壳体内设有第二搅拌器15，第二搅拌器15位于第二多孔板17的 上方。
所述的厌氧反应器包括第四壳体、第一出水及回流管接头21、第二悬浮填料22、第三多 孔板23、第三布水器24，第四壳体的上端部外侧面壁上设有第四溢流堰26，第四壳体的底 端设有第四排泥管25，第四壳体内设有第二悬浮填料22、第三多孔板23、第三布水器24， 第二悬浮填料22位于第三多孔板23的上面，第三多孔板23位于第三布水器24的上方，第 四溢流堰26上设有第一出水及回流管接头21，第一出水及回流管接头21上设有控制阀。
所述的好氧反应器包括第五壳体、第二出水及回流管接头27、第三悬浮填料28、第四多 孔板29、第四布水器30、第二曝气管31，第五壳体的上端部外侧面壁上设有第五溢流堰33， 第五壳体的底端设有第五排泥管32，第五壳体内设有第三悬浮填料28、第四多孔板29、第 四布水器30、第二曝气管31，第三悬浮填料28位于第四多孔板29的上面，第四多孔板29 位于第四布水器30的上方，第四布水器30位于第二曝气管31的上方，第五溢流堰33上设 有第二出水及回流管接头27，第二出水及回流管接头27上设有控制阀。
所述的过滤器包括第六壳体、过滤填料35、第五多孔板36、第五布水器37、第三曝气 管38，第六壳体的上端部外侧面壁上设有第六溢流堰40，第六壳体的底端设有第六排泥管 39，第六壳体内设有过滤填料35、第五多孔板36、第五布水器37、第三曝气管38，过滤填 料35位于第五多孔板36的上面，第五多孔板36位于第五布水器37的上方，第五布水器37 位于第三曝气管38的上方，第六溢流堰40上设有出水管接头34，出水管接头34上设有控 制阀。
所述的第一壳体、第二壳体、第三壳体、第四壳体、第五壳体、第六壳体的壳体结构相 同，壳体的上部为正方形的长方体，壳体的下部为圆锥体，长方体的高∶宽为(1.5～2)∶1， 圆锥体夹角为70°～90°。
所述的铁碳填料为铁屑和碳(焦炭或竹碳)，铁、碳体积比为1∶1。也可加入少量其他金 属(铜等)。
所述的水解反应器中的第一悬浮填料16、所述的厌氧反应器中的第二悬浮填料22、所述 的好氧反应器中第三悬浮填料28均采用球形悬浮填料(SNP球形悬浮填料，桑德环保公司， 或称SNP型悬浮球填料)，粒径为50mm～80mm，装载率40%～70%。
所述的过滤器中的过滤填料为石灰石、木炭、生物炭等。
多孔板作为承托层。微电解反应器、好氧反应器和过滤器底部设有曝气管，可以进行充 氧或反冲洗。不同的是水解反应器设有机械搅拌。第一壳体、第二壳体、第三壳体、第四壳 体、第五壳体、第六壳体的下部锥体可作泥斗。
微电解反应器和混凝及固液分离器组成一级预处理部分(物化一级预处理)，水解反应器、 厌氧反应器和好氧反应器组成二级生化处理部分(生化二级处理)，过滤器组成三级深度处理 部分(深度过滤处理)，构成三级污水处理系统，各单元操作均由单个反应器设备完成。
本发明的技术方案由一级预处理部分，二级生化处理部分和三级深度处理部分组成。预 处理部分是物化处理技术，包括微电解法、混凝法和芬顿法等。生化处理部分是生化处理技 术，包括水解酸化、厌氧和好氧法。深度处理部分是物化技术或物化兼生化技术、包括过滤 或曝气生物过滤法。实现技术方案的设备是微电解反应器、混凝及固液分离器(或称混凝及 固液分离反应器)、水解反应器、厌氧反应器、好氧反应器和过滤器组成的工艺系统。本发明 所述的各种反应器壳体结构完全相同，由长方体和圆锥体相贯组成，均设置出水溢流堰。除 混凝及固液分离反应器外，其他各反应器的内部结构也基本相同。本发明所指的反应器为钢 结构，环氧树脂防腐处理。各种反应器可视工业污水的种类进行工艺组合，并可进行串连或 并连使用，以满足不同工艺条件和污水量的需要。
本发明的有益效果：
本发明提出了处理高浓度难降解工业污水的组合工艺，并提供实现组合工艺的模块化设 备，与现有的污水处理工艺相比，本发明有以下优点：
1.本发明集成微电解和混凝沉淀物化预处理、二相厌氧及好氧生化处理和深度过滤技术， 组成简单实用三级污水处理系统，能有效地处理各种难降解工业污水，处理效果良好，操作 管理简便，工艺稳定，能达到规定排放标准或回用。
2.本发明提供的模块化设备，能按污水不同性质进行组合，可进行串连或并连以满足不 同工艺条件及污水量的需要。例如：混凝及固液分离反应器可置于微电解反应器之前;在混 凝及固液分离器中加入H2O2，进行芬顿反应强化氧化难降解有机污染物;微电解反应器也可 置于厌氧及好氧反应器之间等。
3.本发明生化部分反应器设置内外混合液回流管，可达到脱氮除磷要求。各反应器除混 凝及固液分离反应器中间上部进水外，其他均为经布水器底部进水，上部出水堰出水，水流 稳定。底部锥体作为泥斗，不设二沉池，节约能源。
4.本发明提供的模块化设备，生化部分采用球形悬浮填料(悬浮球形填料)，结构简单， 加工容易，运输方便，通用性强，可实现工业化生产。
5、各反应器壳体结构相同，由长方体和圆锥体相贯组成，可视工业污水的种类进行组合， 可进行串连或并连使用，以满足不同工艺条件和污水量需要。该设备构造简单、易于运行， 使用方便且适用性强。
