公布日：2022.03.04
申请日：2021.11.08
分类号：C02F9/14(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种有机废水处理系统，包括：多模式生化处理装置、沉淀气浮装置、电催化反应装置及曝气生物过滤装置。多模式生化处理装置用于去除废水中的COD、BOD、TN、NH3‑N及TP。沉淀气浮装置用于对多模式生化处理装置的出水进行物理沉淀和气浮分离，使沉淀出的污泥部分返回至多模式生化处理装置，而气浮分离出的下层液进入电催化反应装置。电催化反应装置用以进一步降低废水中的COD、BOD5、NH3‑N，并破坏废水中的有色基团。曝气生物过滤装置用以降解废水中的有机物并进行硝化反硝化脱氮，同时进行滤料的过滤和吸附。本发明有机废水处理系统，污染物均可稳定达到《污水综合排放标准》“一级标准”和《生活垃圾填埋场污染控制标准》的要求。
权利要求书
1.一种有机废水处理系统，其特征在于，包括：沿废水流动方向依次设置且连通的多模式生化处理装置(2)、沉淀气浮装置(8)、电催化反应装置(3)及曝气生物过滤装置(9)；所述多模式生化处理装置(2)用于对进入的废水进行生化处理，以去除废水中的COD、BOD、TN、NH3-N及TP；所述沉淀气浮装置(8)用于使所述多模式生化处理装置(2)排出的废水依次经过物理沉淀和气浮分离后，使物理沉淀出的污泥部分返回至所述多模式生化处理装置(2)，其余部分污泥和气浮分离出的上层浮渣内存储，而气浮分离出的下层液进入所述电催化反应装置(3)，以进一步去除废水中的SS、TP、COD、胶体类污染物及色度；所述电催化反应装置(3)用于对所述沉淀气浮装置(8)排出的下层液进行电催化反应，以进一步降低废水中的COD、BOD5、NH3-N，并破坏废水中的有色基团；所述曝气生物过滤装置(9)用于对所述电催化反应装置(3)排出的废水进行生物和物理处理，以降解废水中的有机物并进行硝化反硝化脱氮，同时进行滤料的过滤和吸附；多模式生化处理装置(2)包括用于提供废水生化反应场所的反应筒(21)，反应筒(21)的上端连接有用于送入待反应废水的第一进水管(22)，及用于将反应后的废水向外排出的第一出水管(23)，第一进水管(22)连通外部的进水管以及沉淀气浮装置(8)的排泥口，第一出水管(23)连通沉淀气浮装置(8)的进水口；反应筒(21)的下端设有沿其周向依次间隔设置的多组循环曝气装置，多组循环曝气装置配合作用，使反应筒(21)内废水和活性污泥组成的泥水混合液形成沿周向间歇或连续循环的循环流，和/或使泥水混合液与空气混合后形成沿四周点状曝气的点状曝气混合流，进而使反应筒(21)内形成好氧环境、或缺氧-厌氧环境、或同步硝化反硝化环境；循环曝气装置包括用于提供流动动力的循环泵(24)、用于使泥水混合液沿周向间歇或连续循环流动的循环流组件(25)、用于使泥水混合液与空气混合后向四周点状曝气射流的曝气射流组件(26)；循环流组件(25)包括进流管(251)、连接于进流管(251)中的第一开关阀(252)、循环水管(253)、连接于循环水管(253)中的第二开关阀(254)、多个第一喷嘴(255)；进流管(251)位于反应筒(21)外，其进水端穿过反应筒(21)侧壁后伸入反应筒(21)内，其相对的出水端连接循环泵(24)的进口；循环水管(253)的进水端连接循环泵(24)的出口，其相对的出水端穿过反应筒(21)的侧壁后朝中心延伸，且循环水管(253)的出水端端部封闭；多个第一喷嘴(255)位于循环水管(253)的同一侧，且沿循环水管(253)的长度方向依次设置，并分别与循环水管(253)连通；曝气射流组件(26)包括曝气水管(261)、连接于曝气水管(261)中的第三开关阀(262)、用于使泥水混合液与空气混合的射流曝气器(263)、空气管(264)、连接于空气管(264)中的第四开关阀(265)、多个第二喷嘴(266)；曝气水管(261)的进水端与循环水管(253)连通，其相对的出流端穿过反应筒(21)的侧壁后伸入反应筒(21)并连接射流曝气器(263)；空气管(264)竖直设置，其出气端连接射流曝气器(263)，其相对的进气端向上延伸至与大气连通；多个第二喷嘴(266)沿射流曝气器(263)的四周间隔设置，且分别与射流曝气器(263)连通。
2.根据权利要求1所述的有机废水处理系统，其特征在于，所述循环泵(24)位于所述反应筒(21)外，且连接于所述循环流组件(25)中；所述循环流组件(25)的进流端穿过所述反应筒(21)侧壁后伸入所述反应筒(21)，其相对的出流端穿过所述反应筒(21)的侧壁后朝中心延伸；所述曝气射流组件(26)的进流端与所述循环流组件(25)的出流段连通，其相对的出流端穿过所述反应筒(21)的侧壁后朝内延伸。
3.根据权利要求1所述的有机废水处理系统，其特征在于，所述沉淀气浮装置(8)包括沿废水流动方向依次设置且连通的物理沉淀装置和气浮装置；所述物理沉淀装置用于使所述多模式生化处理装置(2)排出的废水进行物理沉淀后，沉淀出的污泥部分返回至所述多模式生化处理装置(2)，其余部分排入贮泥池(82)，而沉淀分离出的上层液进入所述气浮装置，以进一步去除废水中的SS和TP；所述气浮装置用于使所述物理沉淀装置排出的上层液进行混凝和气浮分离后，分离出的上层浮渣进入所述物理沉淀装置内存储，而下层液进入所述电催化反应装置(3)，以去除废水中的悬浮物和胶体类污染物，及进一步去除废水中的COD、TP及色度。
4.根据权利要求3所述的有机废水处理系统，其特征在于，所述物理沉淀装置包括用于使废水进行物理沉淀的沉淀池(81)、用于存储沉淀出的污泥的贮泥池(82)、用于泵送污泥的污泥泵(83)；所述沉淀池(81)的进水口连通所述多模式生化处理装置(2)的出水口，所述沉淀池(81)的排泥口分别连通所述多模式生化处理装置(2)的进水口和所述贮泥池(82)，所述沉淀池(81)的出水口连通所述气浮装置的进水口；所述污泥泵(83)连接于所述沉淀池(81)与所述多模式生化处理装置(2)连通的管路中。
5.根据权利要求4所述的有机废水处理系统，其特征在于，所述气浮装置包括用于提供气浮分离场所的气浮池(85)、连接于所述气浮池(85)出水侧内壁面上以形成排渣槽(801)的成槽板(86)、用于向废水中释放加压溶气水的溶气机构(87)、用于将上层浮渣撇入所述排渣槽(801)的撇渣机构(88)；所述气浮池(85)的进水口连通所述沉淀池(81)的出水口，且两者连通的管路上连接用于投加混凝剂的混凝剂投加器，所述气浮池(85)的出水口连通所述电催化反应装置(3)的进水口；所述溶气机构(87)设置于所述气浮池(85)的下部；所述撇渣机构(88)设置于所述气浮池(85)的上方且部分位于所述气浮池(85)内的废水中；所述排渣槽(801)连通所述贮泥池(82)。
6.根据权利要求1所述的有机废水处理系统，其特征在于，所述电催化反应装置(3)包括反应器(30)，及设置于所述反应器(30)内的阴极板(41)、阳极板(42)和模块化粒子电极(1)，所述阴极板(41)和所述阳极板(42)垂直所述反应器(30)底板的宽度方向依次间隔且交错布设，以将所述反应器(30)的内腔分隔为沿进水至出水方向依次布设的反应区间(301)，所述模块化粒子电极(1)上下叠放布设于各所述反应区间(301)内；所述阴极板(41)的第一侧开口，且所述阳极板(42)的第二侧开口，或所述阴极板(41)的第二侧开口，且所述阳极板(42)的第一侧开口，以使废水沿进水至出水方向呈水平折流式依次穿个各所述反应区间(301)；所述反应器(30)外设有与所述反应器(30)连通的排气循环系统(50)，所述排气循环系统(50)用于使反应产生的氢气由所述反应器(30)的顶部向外排出，且使反应产生的其它混合气体在所述反应器(30)和所述排气循环系统(50)间循环用作曝气，以搅动叠放的所述模块化粒子电极处的废水，进而提高传质和反应效率。
7.根据权利要求6所述的有机废水处理系统，其特征在于，所述排气循环系统(50)包括与所述反应器(30)的顶部连通的排气管(51)、设置于所述反应器(30)外的抽吸风机(52)、与所述抽吸风机(52)分别连通的抽气管(53)和曝气干管(54)、及与所述曝气干管(54)连通的多根曝气支管(55)；所述抽气管(53)的进气端穿设所述反应器(30)后，位于所述反应器(30)内废水液面的上方；所述曝气干管(54)的排气端穿设所述反应器(30)后，延伸至所述反应器(30)的底板上，多根所述曝气支管(55)对应多组叠放的所述模块化粒子电极(1)设置，且各所述曝气支管(55)延伸至最底端的所述模块化粒子电极的下方，并各所述曝气支管(55)上设有若干曝气孔。
8.根据权利要求7所述的有机废水处理系统，其特征在于，所述反应器(30)包括上端敞口的外壳体(31)、及可拆卸式罩设于所述外壳体(31)敞口端上的上盖体(32)；所述排气管(51)连通于所述上盖体(32)的顶部；所述模块化粒子电极(1)的一侧外凸形成连接凸起(111)，其相对设置的另一侧内凹形成连接凹口(112)，且所述模块化粒子电极通过连接凹口(112)侧支设于所述底板上，通过相邻两个所述模块化粒子电极之间的所述连接凸起(111)和所述连接凹口(112)的配合沿所述外壳体(31)的高度方向依次叠放；所述抽气管(53)的进气端穿设所述外壳体(31)后延伸至所述阴极板(41)和所述阳极板(42)的上方，所述曝气干管(54)的排气端穿设所述外壳体(31)后延伸至所述底板上，且各所述曝气支管(55)位于竖向叠放最底端的所述模块化粒子电极的所述连接凹口(112)中。
9.根据权利要求1所述的有机废水处理系统，其特征在于，所述曝气生物过滤装置(9)包括用于提供废水的生物和物理处理的反应池(91)、用于进行曝气的曝气构件(92)、及用于进行生物处理的生物滤料层(93)；所述反应池(91)的进水口连通所述电催化反应装置(3)的出水口；所述曝气构件(92)设置于所述反应池(91)的下部，且与设置于所述反应池(91)外的气源装置连通；所述生物滤料层(93)安装于所述反应池(91)的中部。
发明内容
本发明提供了一种有机废水处理系统，以解决现有处理系统存在的不满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)“一级标准”的要求、反渗透膜使用寿命短、容易导致二次污染、且运行成本较高的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种有机废水处理系统，包括：沿废水流动方向依次设置且连通的多模式生化处理装置、沉淀气浮装置、电催化反应装置及曝气生物过滤装置；多模式生化处理装置用于对进入的废水进行生化处理，以去除废水中的COD、BOD、TN、NH3-N及TP；沉淀气浮装置用于使多模式生化处理装置排出的废水依次经过物理沉淀和气浮分离后，使物理沉淀出的污泥部分返回至多模式生化处理装置，其余部分污泥和气浮分离出的上层浮渣内存储，而气浮分离出的下层液进入电催化反应装置，以进一步去除废水中的SS、TP、COD、胶体类污染物及色度；电催化反应装置用于对沉淀气浮装置排出的下层液进行电催化反应，以进一步降低废水中的COD、BOD5、NH3-N，并破坏废水中的有色基团；曝气生物过滤装置用于对电催化反应装置排出的废水进行生物和物理处理，以降解废水中的有机物并进行硝化反硝化脱氮，同时进行滤料的过滤和吸附。
进一步地，多模式生化处理装置包括用于提供废水生化反应场所的反应筒，反应筒的上端连接有用于送入待反应废水的第一进水管，及用于将反应后的废水向外排出的第一出水管，第一进水管连通沉淀气浮装置的排泥口，第一出水管连通外部的进水管以及沉淀气浮装置的进水口；反应筒的下端设有沿其周向依次间隔设置的多组循环曝气装置，多组循环曝气装置配合作用，使反应筒内废水和活性污泥组成的泥水混合液形成沿周向间歇或连续循环的循环流，和/或使泥水混合液与空气混合后形成沿四周点状曝气的点状曝气混合流，进而使反应筒内形成好氧环境、或缺氧-厌氧环境、或同步硝化反硝化环境。
进一步地，循环曝气装置包括用于提供流动动力的循环泵、用于使泥水混合液沿周向间歇或连续循环流动的循环流组件、用于使泥水混合液与空气混合后向四周点状曝气射流的曝气射流组件；循环泵位于反应筒外，且连接于循环流组件中；循环流组件的进流端穿过反应筒侧壁后伸入反应筒，其相对的出流端穿过反应筒的侧壁后朝中心延伸；曝气射流组件的进流端与循环流组件的出流段连通，其相对的出流端穿过反应筒的侧壁后朝内延伸。
进一步地，沉淀气浮装置包括沿废水流动方向依次设置且连通的物理沉淀装置和气浮装置；物理沉淀装置用于使多模式生化处理装置排出的废水进行物理沉淀后，沉淀出的污泥部分返回至多模式生化处理装置，其余部分内存储，而沉淀分离出的上层液进入气浮装置，以进一步去除废水中的SS和TP；气浮装置用于使物理沉淀装置排出的上层液进行混凝和气浮分离后，分离出的上层浮渣进入物理沉淀装置内存储，而下层液进入电催化反应装置，以去除废水中的悬浮物和胶体类污染物，及进一步去除废水中的COD、TP及色度。
进一步地，物理沉淀装置包括用于使废水进行物理沉淀的沉淀池、用于存储沉淀出的污泥的贮泥池、用于泵送污泥的污泥泵；沉淀池的进水口连通多模式生化处理装置的出水口，沉淀池的排泥口分别连通多模式生化处理装置的进水口和贮泥池，沉淀池的出水口连通气浮装置的进水口；污泥泵连接于沉淀池与多模式生化处理装置连通的管路中。
进一步地，气浮装置包括用于提供气浮分离场所的气浮池、连接于气浮池出水侧内壁面上以形成排渣槽的成槽板、用于向废水中释放加压溶气水的溶气机构、用于将上层浮渣撇入排渣槽的撇渣机构；气浮池的进水口连通沉淀池的出水口，且两者连通的管路上连接用于投加混凝剂的混凝剂投加器，气浮池的出水口连通电催化反应装置的进水口；溶气机构设置于气浮池的下部；撇渣机构设置于气浮池的上方且部分位于气浮池内的废水中；排渣槽连通贮泥池。
进一步地，电催化反应装置包括反应器，及设置于反应器内的阴极板、阳极板和模块化粒子电极，阴极板和阳极板垂直反应器底板的宽度方向依次间隔且交错布设，以将反应器的内腔分隔为沿进水至出水方向依次布设的反应区间，模块化粒子电极上下叠放布设于各反应区间内；阴极板的第一侧开口，且阳极板的第二侧开口，或阴极板的第二侧开口，且阳极板的第一侧开口，以使废水沿进水至出水方向呈水平折流式依次穿个各反应区间；反应器外设有与反应器连通的排气循环系统，排气循环系统用于使反应产生的氢气由反应器的顶部向外排出，且使反应产生的其它混合气体在反应器和排气循环系统间循环用作曝气，以搅动叠放的模块化粒子电极处的废水，进而提高传质和反应效率。
进一步地，排气循环系统包括与反应器的顶部连通的排气管、设置于反应器外的抽吸风机、与抽吸风机分别连通的抽气管和曝气干管、及与曝气干管连通的多根曝气支管；抽气管的进气端穿设反应器后，位于反应器内废水液面的上方；曝气干管的排气端穿设反应器后，延伸至反应器的底板上，多根曝气支管对应多组叠放的模块化粒子电极设置，且各曝气支管延伸至最底端的模块化粒子电极的下方，并各曝气支管上设有若干曝气孔。
进一步地，反应器包括上端敞口的外壳体、及可拆卸式罩设于外壳体敞口端上的上盖体；排气管连通于上盖体的顶部；模块化粒子电极的一侧外凸形成连接凸起，其相对设置的另一侧内凹形成连接凹口，且模块化粒子电极通过连接凹口侧支设于底板上，通过相邻两个模块化粒子电极之间的连接凸起和连接凹口的配合沿外壳体的高度方向依次叠放；抽气管的进气端穿设外壳体后延伸至阴极板和阳极板的上方，曝气干管的排气端穿设外壳体后延伸至底板上，且各曝气支管位于竖向叠放最底端的模块化粒子电极的连接凹口中。
进一步地，曝气生物过滤装置包括用于提供废水的生物和物理处理的反应池、用于进行曝气的曝气构件、及用于进行生物处理的生物滤料层；反应池的进水口连通电催化反应装置的出水口；曝气构件设置于反应池的下部，且与设置于反应池外的气源装置连通；生物滤料层安装于反应池的中部。
本发明具有以下有益效果：
本发明有机废水处理系统中，“多模式生化处理装置+沉淀气浮装置+电催化反应装置+曝气生物过滤装置”组合构成了对废水进行处理的整体新方案，在多模式生化处理装置的处理中，可有效去除废水中的COD、BOD、TN、NH3-N及TP；在沉淀气浮装置的物理沉淀处理中，可进一步去除废水中的悬浮物SS和TP；在沉淀气浮装置的混凝、气浮分离处理中，可进一步去除废水中的悬浮物、胶体类污染物、COD、TP及色度，废水经沉淀气浮装置处理后，水中的COD污染物，特别是大分子难降解污染物得到部分去除，从而可有效减小后续电催化反应装置的耗电量，节约电耗的成本；电催化反应装置的处理中，进一步降低了废水中的COD、BOD5及NH3-N，废水中的有色基团被破坏，一部分难降解有机物被氧化为无机矿物质，另一部分难降解有机物被氧化分解为小分子有机物，提高废水的可生化性；曝气生物过滤装置的处理中，降解废水中的有机物并进行硝化反硝化脱氮，同时进行滤料的过滤和吸附，从而使经本发明系统处理后的废水中COD＜50mg/L、BOD5＜5mg/L、TP＜0.5mg/L、TN＜40mg/L、NH3-N＜5mg/L、动植物油＜10mg/L、SS＜30mg/L、色度＜30倍，污染物均可稳定达到《污水综合排放标准》GB8978-1996“一级标准”、《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)的要求；且本发明系统中不使用膜分离技术，进而不存在现有“预处理装置+厌氧处理装置+好氧处理装置+反渗透膜过滤装置”系统中存在的上述技术问题。
（发明人：蒋剑虹;唐清畅;陶霞;樊佳;邱顺凡）
