臭氧催化氧化联合生物活性炭的污水处理装置及处理方法制造方法及图纸

本公开涉及一种臭氧催化氧化联合生物活性炭的污水处理装置及处理方法。该装置包括催化氧化反应器和生物活性炭反应器；生物活性炭反应器同中心轴地外嵌于催化氧化反应器的外部，催化氧化反应器包括流化区、沉降区、固液分离区、第一进水口、臭氧进口、含生物膜活性炭进口、脱生物膜活性炭出口、第一出气口和第一出水口；生物活性炭反应器设有第二进水口、含氧气体进口、脱生物膜活性炭进口、含生物膜活性炭出口、第二出气口和第二出水口；第二进水口与第一出水口连通，脱生物膜活性炭进口与脱生物膜活性炭出口连通，含生物膜活性炭出口与含生物膜活性炭进口连通，含氧气体进口与第一出气口连通。提高污水处理效率，降低冲洗能耗。降低冲洗能耗。降低冲洗能耗。

【技术实现步骤摘要】
臭氧催化氧化联合生物活性炭的污水处理装置及处理方法


[0001]本公开涉及废水处理领域，具体地，涉及一种臭氧催化氧化联合生物活 性炭的污水处理装置及处理方法。

技术介绍

[0002]工业和生活污染物排放到环境中，会给水体带来污染。恶化的水质不但 造成众多地区水质性缺水，增加整个社会获取水资源的成本，还会危及到人 们的健康，因而需要对含污染物的废水进行处理，使其能够达标排放。随着 水处理技术的不断发展，大多数的废水都能够得到处理，但长期以来，环境 中难降解有机废水的处理一直是水处理技术中的难点，也是困扰世界各国环 境界的重要难题。
[0003]该类废水由于可生化性差，很难直接采用生化的方法处理，通过普通的 过滤和絮凝等常规方法处理基本没有效果，而活性炭吸附等深度处理技术成 本又过高，膜分离技术由于投资昂贵和膜污染等实际问题，在应用上也存在 一定难度。
[0004]近年来，利用高级氧化技术中的臭氧氧化法降解难生化污水中的COD 得到了广泛重视。特别是臭氧多相催化氧化技术，具有臭氧利用率高、氧化 性强、能耗与成本低等优点，可有效降解难生化污水中难降解的污染物，并 提高污水可生化性。如：
[0005]CN102070238A涉及一种臭氧催化氧化处理炼化废水反渗透浓水的工艺 方法，该方法包括：将反渗透浓水经过调节池均质后，经供水泵进入预曝气 罐，水在罐中与由臭氧发生器提供的臭氧充分混合反应，出水经提升泵进入 催化氧化反应塔，出水流入清水池，其中，催化氧化反应塔中填装的催化剂 利用改性γ
‑/>Al2O3作为废水处理催化剂的载体，具有较强的裂化和开环功能， 并有效利用孔结构可调特性，将催化剂孔道制成多孔道型，增大了与废水的 接触面积，利于大分子有机物在催化剂孔道内富集，加快催化反应速率，将 难降解有机化合物的环链打开，并进一步进行氧化降解，从而使COD和石 油类污染物得到去除。
[0006]CN104418423A提供了一种臭氧催化氧化处理反渗透浓水的方法，该方 法将花生壳活性炭负载金属离子作为催化剂加入到处理反渗透浓水的臭氧 氧化污水处理体系中，促进浓水中有机污染物的降解。
[0007]虽然上述提供的臭氧氧化法可以作为有效的深度处理技术，进一步去除 有机物，满足日益严格的出水排放标准，但也面临着O3利用效率不高、因 催化剂表面结垢严重而导致催化剂失活等问题。同时臭氧催化氧化工艺常和 BAF等生化工艺相结合，BAF工艺也存在填料容易板结，反洗频率高等缺 陷。

技术实现思路

[0008]本公开的目的是提供一种臭氧催化氧化联合生物活性炭的污水处理装 置及污水处理方法，能够将臭氧催化氧化工艺与生化工艺耦合，污水处理效 果好，避免催化剂板结，避免生化填料板结，并且生化单元无需反冲洗。
大于所述流化区和所述过渡区的直径。
[0014]可选地，所述过渡区的顶面直径与所述流化区的直径之比为1.5～20：1， 优选为2～10：1；所述流化区的高度与直径之比为2～20：1，优选为5～10： 1；所述过渡区与所述沉降区高度之比为0.2～5：1，优选为0.5～2：1；所述 固液分离区与所述沉降区的直径之比为1.2～5：1，优选为1.5：3：1。
[0015]本公开第二方面提供一种臭氧催化氧化联合生物活性炭的污水处理方 法，该方法采用本公开第一方面所述的装置，包括以下步骤：S1、使含有机 物质的待处理污水、臭氧和活性炭载体进入所述催化氧化反应器的流化区进 行流化式催化氧化反应，所得的反应混合物进入所述沉降区经所述三相分离 器进行沉降分离，得到脱生物膜活性炭、第一气体和固液混合物料；使所述 固液混合物料进入所述固液分离区进行固液分离，得到第一处理水和残渣； S2、使来自所述催化氧化反应器的所述第一处理水、所述脱生物膜活性炭和 含氧气体进入所述生物活性炭反应器，使所述第一处理水中剩余有机物质与 生物活性炭反应器内的污水处理菌株在曝气条件下进行好氧生化反应，得到 净化水、含生物膜活性炭和第二气体；其中所述含氧气体包括来自所述催化 氧化反应器的第一气体；S3、使来自所述生物活性炭反应器的所述含生物膜 活性炭返回所述催化氧化反应器的流化区与所述待处理污水和臭氧接触，对 所述含生物膜活性炭进行洗脱再生。
[0016]可选地，步骤S1中，以1L所述待处理污水引入量计算，所述臭氧的流 速为50～20000mL/min，优选为200～5000mL/min；以1L所述待处理污水引 入量计算，所述活性炭载体的引入量为50～5000g，优选为100～2000g；待处 理污水在所述流化区内停留时间为0.05～5h，优选为0.1～2h，反应温度为 10～40℃，优选为15～30℃；所述待处理废水的COD为60～150mg/L， BOD/COD小于0.25。
[0017]可选地，步骤S2中，以1L所述待处理污水引入量计算，所述生物活性 炭反应器中溶解氧为1～8mg，优选为2～4mg；以1L所述待处理污水引入量 计算，所述脱生物膜活性炭的引入量为2～500g，优选为5～200g；所述第一 处理污水在所述生物活性炭反应器中停留时间为0.2～12h，优选为1～6h；反 应温度为10～40℃，优选为20～35℃。
[0018]可选地，所述活性炭载体的平均粒径为60～200目，平均孔径为 0.01～10nm，总孔体积为0.001～0.5cm3/g，BET比表面积为1～1000m2/g。
[0019]通过上述技术方案，本公开提供了一种臭氧催化氧化联合生物活性炭的 污水处理装置及污水处理方法，将臭氧催化氧化工艺与生物活性炭工艺相耦 合，污水处理效果好；通过将生物活性炭反应器II中生化反应得到的含生物 膜活性炭引入催化氧化反应器I中，既可以利用活性炭载体的催化进行臭氧 催化氧化反应，又可以利用流化区1中水流和气流的冲刷作用以及臭氧的氧 化作用，使得活性炭载体中老化的生物膜脱落，载体得到更新，无需额外增 加装置来对在生物活性炭反应器II反应后的载体进行反冲洗；通过流化式催 化氧化反应还可以避免催化氧化反应器I中催化剂板结；在生物活性炭反应 器II中通过悬浮式生化反应还可以避免生化填料板结；本公开采用独特的反 应器设计，结合了流化床和悬浮床的优势，简化了内部结构，减少了对催化 剂单独进行反冲洗去除生物膜所需能耗。
[0020]本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0021]附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与 下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在 附图中：
[0022]图1是本公开提供的臭氧催化氧化联合生物活性炭的污水处理装置一种 示例性结构示意图。
[0023]图2为本公开提供的催化氧化反应器的一种示例性结构示意图。
[0024]附图标记说明
[0025]I
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催化氧化反应器，1
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流化区，2
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过渡区，3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种臭氧催化氧化联合生物活性炭的污水处理装置，其特征在于，包括催化氧化反应器(I)和生物活性炭反应器(II)；其中，所述生物活性炭反应器(II)同中心轴地外嵌于所述催化氧化反应器(I)的外部；所述催化氧化反应器(I)包括流化区(1)、沉降区(3)、固液分离区(4)、第一进水口(7)、臭氧进口(8)、含生物膜活性炭进口、脱生物膜活性炭出口、第一出气口(10)和第一出水口(12)；其中所述沉降区(3)设置于所述流化区(1)上方且与所述流化区(1)连通，所述第一进水口(7)、臭氧进口(8)和含生物膜活性炭进口设于所述流化区(1)，所述脱生物膜活性炭出口和第一出气口(10)设于所述沉降区(3)；所述固液分离区(4)套设于所述沉降区(3)的外部，所述沉降区(3)内设有三相分离器(9)，且所述沉降区(3)通过位于其上部的溢流装置(11)与所述固液分离区(4)连通，所述第一出水口(12)设于所述固液分离区(4)；所述生物活性炭反应器(II)设有第二进水口(15)、含氧气体进口(14)、脱生物膜活性炭进口、含生物膜活性炭出口、第二出气口(16)和第二出水口(17)；所述第二进水口(15)与所述固液分离区(4)的第一出水口(12)连通，所述脱生物膜活性炭进口与所述沉降区(3)的脱生物膜活性炭出口连通，所述含生物膜活性炭出口与所述流化区(1)的含生物膜活性炭进口连通，所述含氧气体进口(14)与所述沉降区(3)的第一出气口(10)连通，所述臭氧进口(8)与臭氧源连通。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述催化氧化反应器(I)还包括过渡区(2)，所述流化区(1)、过渡区(2)和沉降区(3)由下至上依次连通且同轴设置；所述流化区(1)、过渡区(2)和沉降区(3)的水平截面积依次增大；所述第一进水口(7)、臭氧进口(8)和含生物膜活性炭进口设于所述流化区(1)的底部；所述第一出气口(10)设于所述沉降区(3)的顶部；并且所述含生物膜活性炭进口位于所述臭氧进口(8)的上方；所述第一出水口(12)设于所述固液分离区(4)的上部；所述固液分离区(4)的底部还设有排渣口(13)。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述生物活性炭反应器(II)内，所述脱生物膜活性炭进口和所述第二出水口(17)分别设于所述生物活性炭反应器(II)的上部；所述第二出气口(16)设于所述生物活性炭反应器(II)的顶部；所述第二进水口(15)、含氧气体进口(14)和含生物膜活性炭出口分别设于所述生物活性炭反应器(II)的下部；所述生物活性炭反应器(II)的脱生物膜活性炭进口与所述沉降区(3)的脱生物膜活性炭出口通过上填料管(5)连通；所述生物活性炭反应器(II)的含生物膜活性炭出口与所述流化区(1)的含生物膜活性炭进口通过下填料管(6)连通。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述催化氧化反应器(I)的脱生物膜活性炭出口的水平位置高于所述生物活性炭反应器(II)的脱生物膜活性炭进口，以使所述上填料管(5)从所述脱生物膜活性炭出口到所述脱生物膜活性炭进口向下倾斜；所述生物活性炭反应器(II)的含生物膜活性炭出口的水平位置高于所述催化氧化反应器(I)的含生物膜活性炭进口，以使所述下填料管(6)从所述含生物膜活性炭出口到所述含生物膜活性炭进口向下倾斜；可选地，所述生物活性炭反应器(II)的底部位于所述催化氧化反应器(I)的流化区(1)底部之上，所述生物活性炭反应器(II)的顶部位于所述催化氧化反应器(I)的沉降区(3)的
顶部之下；可选地，所述装置还包括臭氧发生器(III)，所述臭氧发生器(III)的臭氧出...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，曹晓磊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：