一种臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法转让专利
申请号 : CN201010132121.3
文献号 : CN101786686A
文献日 : 2010-07-28
发明人 : 邱珊 , 魏利 , 马放 , 徐善文 , 冯丽丽 , 邢蕊 , 高杰 , 杨基先
申请人 : 哈尔滨工业大学
摘要 :
一种臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法，它涉及一种工业污水的深度处理方法。本发明解决了现有工业污水深度处理困难，是由于现有的工业污水深度处理工艺普遍存在投资较大，工艺运行不稳定，处理效果不稳定，不能满足环保的要求；以及采用臭氧-固定化生物活性炭的技术不适用于工业污水深度处理的问题。方法：一、前期处理出水进入接触氧化塔，臭氧曝气；二、接触氧化塔出水注入固定化生物活性炭罐；三、固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，即完成。本发明能有效的对污水进行深度处理，降低成本，工艺运行稳定，处理效果稳定；适合于石化废水、印染废水、焦化废水等污水的深度处理工艺，出水水质COD达到50mg/L以下。
权利要求 :
1.一种臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法，其特征在于臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法按以下步骤实现：一、前期处理出水经过流量计后进入接触氧化塔，同时臭氧经曝气装置喷射，并与进入的水逆流接触氧化，接触时间为10～40min；二、接触氧化塔出水经管道泵注入固定化生物活性炭罐，水力停留时间为30min，滤速为3m/h；三、固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为10～15min，滤速为4～7m/h，即完成臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理；其中步骤二固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为60%~80%（体积）。
2.根据权利要求1所述的一种臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法，其特征在于步骤一中接触时间为20～30min。
3.根据权利要求1所述的一种臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法，其特征在于步骤一中接触时间为25min。
4.根据权利要求2或3所述的一种臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法，其特征在于步骤一中固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为65%~75%（体积）。
5.根据权利要求2或3所述的一种臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法，其特征在于步骤一中固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为70%（体积）。
6.根据权利要求5所述的一种臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法，其特征在于步骤一中固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为11～14min，滤速为5～6m/h。
7.根据权利要求5所述的一种臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法，其特征在于步骤一中固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为13min，滤速为5.5m/h。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种工业污水的深度处理方法。
背景技术
臭氧活性碳技术是目前国际上最先进的水处理工艺，在日、美、欧等发达国家已广泛采用，目前我国采用臭氧消毒处理是水处理消毒的发展趋势。臭氧与颗粒活性炭相结合的臭氧生物活性炭净水处理工艺（BAC法），包括三个过程：臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解。BAC法能高效去除水中的有机物，延长活性炭使用寿命。
活性炭（Carbon）是一种经特殊处理的炭，每克活性炭的表面积为500～1500平方米。活性炭有很强的“物理吸附”和“化学吸附”功能，解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。活性炭能够滤除水中化学有机物、重金属、色度、异味、氯离子等，主要功能改善口感。
臭氧和活性炭处理的结合，一种电解自由基氧化、生物活性炭水处理技术，将需要处理的原水进入处理单元的电解部分，首先经过阳极产生的羟基自由基的氧化和阴极产生的氢自由基在阴极表面的催化加成，使有机物降解脱毒；同时阳极产生的分子态氧供给下一步生物活性炭利用，经降解脱毒后的处理水再经过生物活性炭处理后，有机污染物进一步去除，达到深度处理的目的。
臭氧-生物活性炭（BAC）组合技术已被公认为是饮用水深度净化技术的主导技术。臭氧-固定化生物活性炭的技术主要应用与饮用水和给水的深度处理中，取得了比较好效果，然而在污水的深度处理中应用较少，特别是焦化废水、石化废水以及印染废水等，这类工业污水中有机污染物浓度高，会对好氧微生物的活性产生抑制，无法分解污水中有机污染物，达不到深度处理的目的，因此不适用于工业污水深度处理；目前工业污水深度处理困难，是由于现有的工业污水深度处理工艺普遍存在投资较大，工艺运行不稳定，处理效果不稳定，不能满足环保的要求。
活性炭（Carbon）是一种经特殊处理的炭，每克活性炭的表面积为500～1500平方米。活性炭有很强的“物理吸附”和“化学吸附”功能，解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。活性炭能够滤除水中化学有机物、重金属、色度、异味、氯离子等，主要功能改善口感。
臭氧和活性炭处理的结合，一种电解自由基氧化、生物活性炭水处理技术，将需要处理的原水进入处理单元的电解部分，首先经过阳极产生的羟基自由基的氧化和阴极产生的氢自由基在阴极表面的催化加成，使有机物降解脱毒；同时阳极产生的分子态氧供给下一步生物活性炭利用，经降解脱毒后的处理水再经过生物活性炭处理后，有机污染物进一步去除，达到深度处理的目的。
臭氧-生物活性炭（BAC）组合技术已被公认为是饮用水深度净化技术的主导技术。臭氧-固定化生物活性炭的技术主要应用与饮用水和给水的深度处理中，取得了比较好效果，然而在污水的深度处理中应用较少，特别是焦化废水、石化废水以及印染废水等，这类工业污水中有机污染物浓度高，会对好氧微生物的活性产生抑制，无法分解污水中有机污染物，达不到深度处理的目的，因此不适用于工业污水深度处理；目前工业污水深度处理困难，是由于现有的工业污水深度处理工艺普遍存在投资较大，工艺运行不稳定，处理效果不稳定，不能满足环保的要求。
发明内容
本发明是为了解决现有工业污水深度处理困难，是由于现有的工业污水深度处理工艺普遍存在投资较大，工艺运行不稳定，处理效果不稳定，不能满足环保的要求；以及采用臭氧-固定化生物活性炭的技术不适用于工业污水深度处理的问题，而提供了一种臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法。
臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法按以下步骤实现：一、前期处理出水经过流量计后进入接触氧化塔，同时臭氧经曝气装置喷射，并与进入的水逆流接触氧化，接触时间为10～40min；二、接触氧化塔出水经管道泵注入固定化生物活性炭罐，水力停留时间为30min，滤速为3m/h；三、固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为10～15min，滤速为4～7m/h，即完成臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理；其中步骤二固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为60%~80%（体积）。
本发明实现了工业污水的深度处理，污水经过臭氧的强氧化作用，使难降解的溶解性有机物进一步氧化、分解；利用臭氧在水中的半衰期，使活性炭填料在滤器内部，分别形成臭氧生物活性炭和活性炭两种体系，使接触含臭氧水的活性炭因臭氧氧化作用而得到强化再生，延长其使用寿命，且降低成本，工艺运行稳定，处理效果稳定（去除率稳定在60%～90%）；本发明的工业污水深度处理方法适合于石化废水、印染废水、焦化废水等污水的深度处理工艺，能够有效的对污水进行深度处理，出水水质COD达到50mg/L以下，能满足环保的要求。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法按以下步骤实现：一、前期处理出水经过流量计后进入接触氧化塔，同时臭氧经曝气装置喷射，并与进入的水逆流接触氧化，接触时间为10～40min；二、接触氧化塔出水经管道泵注入固定化生物活性炭罐，水力停留时间为30min，滤速为3m/h；三、固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为10～15min，即完成臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理；其中步骤二固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为60%~80%（体积）。
本实施方式步骤一中前期处理出水是指工业废水来液经过前期的多种工艺的处理（包括芬顿等），最后出水水质基本上是不达标，或者接近达标，但是还需要进行进一步的深度处理，因此将通过前期多种工艺处理后的污水称为前期处理出水。
本实施方式步骤一中接触氧化塔的塔顶部设有气水分离阀,分离后的气体进入剩余臭氧消除器使剩余臭氧浓度达到0.08ppm以下的安全浓度，水中溶解臭氧的浓度低(进口浓度小于0.10ppm)。
本实施方式步骤二固定化生物活性炭罐中活性炭对溶解臭氧有催化分解作用，使活性炭床中保持好氧状态，因此在炭粒表面生长着大量的好氧微生物，充分发挥了它们对有机物的分解作用，显著地提高了出水水质，并延长了活性炭的使用周期，进行固定化生物的进一步的生物代谢去除。
本实施方式步骤二固定化生物活性炭罐中利用臭氧在水中的半衰期，使活性炭填料在滤器内部，分别形成臭氧生物活性炭和活性炭两种体系，使接触含臭氧水的活性炭因臭氧氧化作用而得到强化再生，延长其使用寿命。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中接触时间为20～30min。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中接触时间为25min。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤一中固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为65%~75%（体积）。其它步骤及参数与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤一中固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为70%（体积）。其它步骤及参数与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤一中固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为11～14min，滤速为5～6m/h，其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤一中固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为13min，滤速为5.5m/h。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式八：本实施方式臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法按以下步骤实现：一、前期处理出水经过流量计后进入接触氧化塔，同时臭氧经曝气装置喷射，并与进入的水逆流接触氧化，接触时间为30min；二、接触氧化塔出水经管道泵注入固定化生物活性炭罐，水力停留时间为30min，滤速为3m/h；三、固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为10min，滤速为7m/h，即完成臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理；其中步骤二固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为80%（体积）。
本实施方式中污水来自石化污水，前期处理后的出水COD为100mg/L,经过臭氧-固定化生物活性炭的深度处理，出水水质COD达到20mg/L，去除率稳定在89%。
具体实施方式九：本实施方式臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法按以下步骤实现：一、前期处理出水经过流量计后进入接触氧化塔，同时臭氧经曝气装置喷射，并与进入的水逆流接触氧化，接触时间为25min；二、接触氧化塔出水经管道泵注入固定化生物活性炭罐，水力停留时间为30min，滤速为3m/h；三、固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为15min，滤速为4m/h，即完成臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理；其中步骤二固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为60%（体积）。
本实施方式中污水来自焦化污水，前期处理后的出水COD为100mg/L,经过臭氧-固定化生物活性炭的深度处理，出水水质COD达到18mg/L，去除率稳定在90%。
具体实施方式十：本实施方式臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法按以下步骤实现：一、前期处理出水经过流量计后进入接触氧化塔，同时臭氧经曝气装置喷射，并与进入的水逆流接触氧化，接触时间为35min；二、接触氧化塔出水经管道泵注入固定化生物活性炭罐，水力停留时间为30min，滤速为3m/h；三、固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为12min，滤速为6m/h，即完成臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理；其中步骤二固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为70%（体积）。
本实施方式中污水来自印染污水，前期处理后的出水COD为100mg/L,经过臭氧-固定化生物活性炭的深度处理，出水水质COD达到21mg/L，去除率为80%。
臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法按以下步骤实现：一、前期处理出水经过流量计后进入接触氧化塔，同时臭氧经曝气装置喷射，并与进入的水逆流接触氧化，接触时间为10～40min；二、接触氧化塔出水经管道泵注入固定化生物活性炭罐，水力停留时间为30min，滤速为3m/h；三、固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为10～15min，滤速为4～7m/h，即完成臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理；其中步骤二固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为60%~80%（体积）。
本发明实现了工业污水的深度处理，污水经过臭氧的强氧化作用，使难降解的溶解性有机物进一步氧化、分解；利用臭氧在水中的半衰期，使活性炭填料在滤器内部，分别形成臭氧生物活性炭和活性炭两种体系，使接触含臭氧水的活性炭因臭氧氧化作用而得到强化再生，延长其使用寿命，且降低成本，工艺运行稳定，处理效果稳定（去除率稳定在60%～90%）；本发明的工业污水深度处理方法适合于石化废水、印染废水、焦化废水等污水的深度处理工艺，能够有效的对污水进行深度处理，出水水质COD达到50mg/L以下，能满足环保的要求。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法按以下步骤实现：一、前期处理出水经过流量计后进入接触氧化塔，同时臭氧经曝气装置喷射，并与进入的水逆流接触氧化，接触时间为10～40min；二、接触氧化塔出水经管道泵注入固定化生物活性炭罐，水力停留时间为30min，滤速为3m/h；三、固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为10～15min，即完成臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理；其中步骤二固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为60%~80%（体积）。
本实施方式步骤一中前期处理出水是指工业废水来液经过前期的多种工艺的处理（包括芬顿等），最后出水水质基本上是不达标，或者接近达标，但是还需要进行进一步的深度处理，因此将通过前期多种工艺处理后的污水称为前期处理出水。
本实施方式步骤一中接触氧化塔的塔顶部设有气水分离阀,分离后的气体进入剩余臭氧消除器使剩余臭氧浓度达到0.08ppm以下的安全浓度，水中溶解臭氧的浓度低(进口浓度小于0.10ppm)。
本实施方式步骤二固定化生物活性炭罐中活性炭对溶解臭氧有催化分解作用，使活性炭床中保持好氧状态，因此在炭粒表面生长着大量的好氧微生物，充分发挥了它们对有机物的分解作用，显著地提高了出水水质，并延长了活性炭的使用周期，进行固定化生物的进一步的生物代谢去除。
本实施方式步骤二固定化生物活性炭罐中利用臭氧在水中的半衰期，使活性炭填料在滤器内部，分别形成臭氧生物活性炭和活性炭两种体系，使接触含臭氧水的活性炭因臭氧氧化作用而得到强化再生，延长其使用寿命。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中接触时间为20～30min。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中接触时间为25min。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤一中固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为65%~75%（体积）。其它步骤及参数与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤一中固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为70%（体积）。其它步骤及参数与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤一中固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为11～14min，滤速为5～6m/h，其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤一中固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为13min，滤速为5.5m/h。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式八：本实施方式臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法按以下步骤实现：一、前期处理出水经过流量计后进入接触氧化塔，同时臭氧经曝气装置喷射，并与进入的水逆流接触氧化，接触时间为30min；二、接触氧化塔出水经管道泵注入固定化生物活性炭罐，水力停留时间为30min，滤速为3m/h；三、固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为10min，滤速为7m/h，即完成臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理；其中步骤二固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为80%（体积）。
本实施方式中污水来自石化污水，前期处理后的出水COD为100mg/L,经过臭氧-固定化生物活性炭的深度处理，出水水质COD达到20mg/L，去除率稳定在89%。
具体实施方式九：本实施方式臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法按以下步骤实现：一、前期处理出水经过流量计后进入接触氧化塔，同时臭氧经曝气装置喷射，并与进入的水逆流接触氧化，接触时间为25min；二、接触氧化塔出水经管道泵注入固定化生物活性炭罐，水力停留时间为30min，滤速为3m/h；三、固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为15min，滤速为4m/h，即完成臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理；其中步骤二固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为60%（体积）。
本实施方式中污水来自焦化污水，前期处理后的出水COD为100mg/L,经过臭氧-固定化生物活性炭的深度处理，出水水质COD达到18mg/L，去除率稳定在90%。
具体实施方式十：本实施方式臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理方法按以下步骤实现：一、前期处理出水经过流量计后进入接触氧化塔，同时臭氧经曝气装置喷射，并与进入的水逆流接触氧化，接触时间为35min；二、接触氧化塔出水经管道泵注入固定化生物活性炭罐，水力停留时间为30min，滤速为3m/h；三、固定化生物活性炭罐出水进入超滤水池，水力停留时间为12min，滤速为6m/h，即完成臭氧-固定化生物活性炭实现工业污水的深度处理；其中步骤二固定化生物活性炭罐中采用活性炭作为填料，投加量为70%（体积）。
本实施方式中污水来自印染污水，前期处理后的出水COD为100mg/L,经过臭氧-固定化生物活性炭的深度处理，出水水质COD达到21mg/L，去除率为80%。