申请日2020.12.23
公开（公告）日2021.04.09
IPC分类号C02F9/14; C02F101/16; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种污水深度处理组合装置和工艺，装置中，循环式异相光催化氧化组件对输入的污水进行光催化氧化反应；斜板沉淀池组件将流入水体中的部分催化剂进行截留；脱气反应组件对由斜板沉淀组件流入的上清液进行曝气并调节pH值至中性；高效催化剂分离组件对由脱气反应组件流入水体通过助凝剂和絮凝剂进行絮体和催化剂分离；曝气生物滤池对由高效催化剂分离组件流入的上清液进行生物氧化降解和过滤，并将出水输出至清水池。通过本发明的技术方案，循环式异相光催化氧化工艺与曝气生物滤池相结合，利用光催化氧化反应、生物氧化作用、生物吸附和过滤共同对污水进行处理，实现污水水质全面提升，达到新排放标准的要求。
权利要求书
1.一种污水深度处理组合装置，其特征在于，包括通过管道依次连接的循环式异相光催化氧化组件、斜板沉淀池组件、脱气反应组件、高效催化剂分离组件、曝气生物滤池和清水池；
所述循环式异相光催化氧化组件对输入的污水进行光催化氧化反应；
所述斜板沉淀池组件将流入水体中的部分催化剂进行截留；
所述脱气反应组件对由所述斜板沉淀组件流入的上清液进行曝气并调节pH值至中性；
所述高效催化剂分离组件对由所述脱气反应组件流入水体通过助凝剂和絮凝剂进行絮体分离；
所述曝气生物滤池对由所述高效催化剂分离组件流入的上清液进行生物氧化降解和过滤，并将出水输出至所述清水池。
2.根据权利要求1所述的污水深度处理组合装置，其特征在于，所述循环式异相光催化氧化组件包括紫外光光源系统、催化剂投加装置、氧化剂投加装置、pH药剂投加装置和推流器，所述紫外光光源系统为多个垂直浸没式放置的紫外灯组件，所述催化剂投加装置配套超声波换能器对催化剂进行超声分散，所述氧化剂投加装置和所述pH药剂投加装置分别用于向反应池中投加氧化剂和pH调节药剂，所述推流器用于推动污水与药剂充分混合以及水体在反应池内循环流动。
3.根据权利要求2所述的污水深度处理组合装置，其特征在于，所述循环式异相光催化氧化组件还包括在线pH监测装置和ORP监测装置，所述在线pH监测装置用于监测反应池中水体的pH值，所述ORP监测装置用于监测反应池中水体的氧化还原电位。
4.根据权利要求1所述的污水深度处理组合装置，其特征在于，所述斜板沉淀组件中设置有斜板和催化剂循环泵，所述斜板用于截留催化剂，所述催化剂循环泵一端与所述循环式异相光催化氧化组件连通，另一端与排泥管道连通，用于将部分催化剂回流至所述循环式异相光催化氧化组件中。
5.根据权利要求1所述的污水深度处理组合装置，其特征在于，所述脱气反应组件包括曝气管、鼓风机、碱液投加装置和在线pH监测控制系统，所述鼓风机的出风口与所述曝气管相连通，所述曝气管用于对水体进行曝气处理，所述碱液投加装置用于向水体投加碱液至中性，所述在线pH监测控制系统与所述碱液投加装置相连接，根据所监测pH值控制所述碱液投加装置的投加药量。
6.根据权利要求1所述的污水深度处理组合装置，其特征在于，所述高效催化剂分离组件包括助凝剂加药装置、絮凝剂加药装置、搅拌机和中间水池，所述助凝剂加药装置和絮凝剂加药装置分别用于投加助凝剂和絮凝剂，所述搅拌机用于将所述助凝剂、所述絮凝剂与水体进行搅拌，所述中间水池独立设置于所述高效催化剂分离组件中，所述高效催化剂分离组件中水体进行絮体分离后通过所述中间水池泵送至所述曝气生物滤池。
7.根据权利要求6所述的污水深度处理组合装置，其特征在于，所述曝气生物滤池还包括进水泵、罗茨风机和反洗水泵，所述进水泵用于将所述中间水池的水体泵送至所述曝气生物滤池，所述罗茨风机用于向所述曝气生物滤池输送气体，供微生物生长利用，所述曝气生物滤池内填充滤料，所述反洗水泵用于将清水池水抽入曝气生物滤池对填料进行反洗，所述曝气生物滤池的反冲洗水通过排水管回到前端二沉池，进行二次处理。
8.一种污水深度处理组合工艺，应用于如权利要求1至7中任一项所述的污水深度处理组合装置，其特征在于，包括：
将污水输入循环式异相光催化氧化组件中，所述循环式异相光催化氧化反应组件对污水进行微酸环境下的光催化氧化反应；
经所述循环式异相光催化氧化反应组件反应完成后的水体自流入斜板沉淀组件对催化剂进行截留；
由所述斜板沉淀组件处理后的上清液自流入脱气反应组件中进行脱气，并调节pH值至中性；
所述脱气反应组件处理后出水自流入高效催化剂分离组件，通过投加助凝剂和絮凝剂实现催化剂和ss与水的分离；
所述高效催化剂分离组件的分离上清液经中间水池泵送至曝气生物滤池，对水体进行生物氧化降解和过滤，并将过滤后的出水输送至清水池。
9.根据权利要求8所述的污水深度处理组合工艺，其特征在于：
所述循环式异相光催化氧化反应组件向污水投加酸液以将pH值控制在4-6.5，投加铁基催化剂和氧化剂，照射紫外光；
所述斜板沉淀组件中斜板孔径为60-100mm，与竖直方向夹角为60°，斜板材质为UPVC或强化聚氨酯或不锈钢，所截留的催化剂回流至所述循环式异相光催化氧化反应组件中；
所述脱气反应组件中投加碱性溶液至水体pH值在6.5-7.0，使出水保持中性；
所述高效催化剂分离组件前端区域投加助凝剂和絮凝剂，在搅拌混合作用下絮凝分离出催化剂泥和悬浮物；
所述曝气生物滤池内滤料采用陶粒滤料或高分子轻质滤料，通过微生物氧化降解作用以及滤料的吸附过滤作用对水体进行处理。
10.根据权利要求8所述的污水深度处理组合工艺，其特征在于，所述高效催化剂分离组件中投加聚合氯化铝作为所述助凝剂，投加浓度为0-100ppm，投加聚丙烯酰胺作为絮凝剂，投加浓度为1-5ppm；
所述脱气反应组件中投加碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钙溶液；
所述曝气生物滤池中对滤料进行反冲洗后的反冲洗废水通过排水管回到前端二沉池，进行二次处理。
说明书
污水深度处理组合装置和工艺
技术领域
本发明涉及污染处理技术领域，尤其涉及一种污水深度处理组合装置和一种污水深度处理组合工艺。
背景技术
为适应一系列市政污水厂以及工业废水污染物排放新标准，以实现废水达标排放，减少对受纳水体环境的影响，有必要对现有生化处理后出水进行进一步深度处理。生化出水进一步全面提标，其中重要污染物包括COD(Chemical Oxygen Demand，化学需氧量)，氨氮，总磷，ss(suspended solids，悬浮物)等；对一些生物难降解的污染物，深度处理大多采用Fenton、臭氧等高级氧化技术。
在现有技术中，Fenton氧化技术在使用过程中往往需要对污水进行预酸化处理，反应pH控制在2-4之间，反应结束后的pH回调也需要消耗大量的碱液，这个过程酸碱的投加造成系统运行成本大大提高，另外酸碱加入也会给体系引入部分溶解性盐，造成出水盐含量的提高，对排放标准中盐含量有要求的项目应用也受限。
在此基础上，发展了光-芬顿等类芬顿氧化体系，有效扩充了pH应用范围，并提高了系统的氧化效率。循环式异相光催化氧化技术是以铁基纳米材料为催化剂的类芬顿光催化氧化体系。通过铁基催化剂的使用，提高系统反应pH至4-6.5左右，同时通过紫外光的催化作用，实现催化剂的循环转化以及氧化剂的利用效率，促进羟基自由基的生成，实现有机物的深度氧化，去除COD，并提高污水的可生化性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种污水深度处理组合装置和工艺，通过循环式异相光催化氧化工艺与曝气生物滤池相结合，通过光催化氧化反应去除部分COD，同时可将系统内生物难降解大分子污染物逐步分解为小分子，提高污水可生化性，后续通过与曝气生物滤池的组合，通过曝气生物滤池的高效生物氧化作用以及生物吸附和过滤作用，对水体中氨氮、总磷以及ss进一步去除，从而实现污水水质全面提升，达到新排放标准的要求。
为实现上述目的，本发明提供了一种污水深度处理组合装置，包括通过管道依次连接的循环式异相光催化氧化组件、斜板沉淀池组件、脱气反应组件、高效催化剂分离组件、曝气生物滤池和清水池；所述循环式异相光催化氧化组件对输入的污水进行光催化氧化反应；所述斜板沉淀池组件将流入水体中的部分催化剂进行截留；所述脱气反应组件对由所述斜板沉淀组件流入的上清液进行曝气并调节pH值至中性；所述高效催化剂分离组件对由所述脱气反应组件流入水体通过助凝剂和絮凝剂进行絮体分离；所述曝气生物滤池对由所述高效催化剂分离组件流入的上清液进行生物氧化降解和过滤，并将出水输出至所述清水池。
在上述技术方案中，优选地，所述循环式异相光催化氧化组件包括紫外光光源系统、催化剂投加装置、氧化剂投加装置、pH药剂投加装置和推流器，所述紫外光光源系统为多个垂直浸没式放置的紫外灯组件，所述催化剂投加装置配套超声波换能器对催化剂进行超声分散，所述氧化剂投加装置和所述pH药剂投加装置分别用于向反应池中投加氧化剂和pH药剂，所述推流器用于推动污水与药剂充分混合以及水体在反应池内循环流动，促进系统反应传质效果，提高氧化效率。
在上述技术方案中，优选地，所述循环式异相光催化氧化组件还包括在线pH监测装置和ORP(oxidation-reduction potential，氧化还原电位)监测装置，所述在线pH监测装置用于监测反应池中水体的pH值，根据pH值连锁酸投加装置，保持系统pH稳定，所述ORP监测装置用于监测反应池中水体的氧化还原电位，通过ORP值的高低来调整氧化剂的加入，有利用系统自动运行。
在上述技术方案中，优选地，所述斜板沉淀组件中设置有斜板和催化剂循环泵，所述斜板用于截留催化剂，所述催化剂循环泵一端与所述循环式异相光催化氧化组件连通，另一端与排泥管道连通，用于将部分催化剂回流至所述循环式异相光催化氧化组件中。
在上述技术方案中，优选地，所述脱气反应组件包括曝气管、鼓风机、碱液投加装置和在线pH监测控制系统，所述鼓风机的出风口与所述曝气管相连通，所述曝气管用于对水体进行曝气处理，所述碱液投加装置用于向水体投加碱液至中性，所述在线pH监测控制系统与所述碱液投加装置相连接，根据所监测pH值控制所述碱液投加装置的投加药量。优选地，本系统鼓风机可选用回转风机、罗茨风机、空气悬浮风机等来提供风源。
在上述技术方案中，优选地，所述高效催化剂分离组件包括助凝剂加药装置、絮凝剂加药装置、搅拌机和中间水池，所述助凝剂加药装置和絮凝剂加药装置分别用于投加助凝剂和絮凝剂，所述搅拌机用于将所述助凝剂、所述絮凝剂与水体进行搅拌，所述中间水池独立设置于所述高效催化剂分离组件中，所述高效催化剂分离组件中水体进行絮体分离后通过所述中间水池泵送至所述曝气生物滤池。
在上述技术方案中，优选地，所述曝气生物滤池还包括进水泵、罗茨风机和反洗水泵，所述进水泵用于将所述中间水池的水体泵送至所述曝气生物滤池，所述罗茨风机用于向所述曝气生物滤池输送气体，供微生物生长利用，所述曝气生物滤池内填充滤料，所述反洗水泵用于将清水池暂存水泵送至曝气生物滤池，对滤料进行反洗，所述曝气生物滤池的反冲洗水通过排水管回到所述前端二沉池，进行二次处理。
本发明还提出一种污水深度处理组合工艺，应用于如上述技术方案中所述的污水深度处理组合装置，包括：将污水输入循环式异相光催化氧化组件中，所述循环式异相光催化氧化反应组件对污水进行微酸环境下的光催化氧化反应；经所述循环式异相光催化氧化反应组件反应完成后的水体自流入斜板沉淀组件对催化剂进行截留；由所述斜板沉淀组件处理后的上清液自流入脱气反应组件中进行脱气，并调节pH值至中性；所述脱气反应组件处理后出水自流入高效催化剂分离组件，通过投加助凝剂和絮凝剂实现絮体分离；所述高效催化剂分离组件的分离上清液经中间水池泵送至曝气生物滤池，对水体进行生物氧化降解和过滤，并将过滤后的出水输送至清水池。
在上述技术方案中，优选地，所述循环式异相光催化氧化反应组件向污水投加酸液以将pH值控制在4-6.5，投加铁基催化剂和氧化剂，照射紫外光；将所述斜板沉淀组件中斜板孔径为60-100mm，L＝1000mm，与竖直方向夹角为60°，斜板材质为UPVC(UnplasticizedPolyvinyl Chloride，硬聚氯乙烯)或强化聚氨酯或不锈钢，所截留的催化剂回流至所述循环式异相光催化氧化反应组件中；所述脱气反应组件中投加碱性溶液至水体pH值在6.5-7.0，使出水pH维持在中性；所述高效催化剂分离组件前端区域投加助凝剂和絮凝剂，在搅拌混合作用下絮凝出催化剂和悬浮物，催化剂分离组件后端将悬浮物与水进行泥水分离，得到上清液；所述曝气生物滤池内滤料采用陶粒滤料或高分子轻质滤料，通过微生物氧化降解作用以及滤料的吸附过滤作用对水体进行处理。
在上述技术方案中，优选地，所述高效催化剂分离组件中投加聚合氯化铝作为所述助凝剂，投加浓度为0-100ppm，投加聚丙烯酰胺作为絮凝剂，投加浓度为1-5ppm；所述脱气反应组件中投加碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钙溶液；所述曝气生物滤池中对滤料进行反冲洗后的反冲洗废水通过排水管回到前端二沉池，进行二次处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过循环式异相光催化氧化工艺与曝气生物滤池相结合，通过光催化氧化反应去除部分COD，同时可将系统内生物难降解大分子污染物逐步分解为小分子，提高污水可生化性，后续通过与曝气生物滤池的组合，通过曝气生物滤池的高效生物氧化作用以及生物吸附和过滤作用，对水体中氨氮、总磷以及ss进一步去除，从而实现污水水质全面提升，达到新排放标准的要求。
（发明人：李骎;朱倩;贾晓解;王伟龙;王铸）
