專利名稱：難生物降解有機廢水處理方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種難生物降解有機廢水處理方法及其裝置，屬于水處理技術領域。
背景技術：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，通過各種途徑進入環(huán)境的合成有機物的數(shù)量和種類以每年幾十種的速度急劇增加。其中有些化合物則表現(xiàn)出難于被微生物降解的特性，它們在環(huán)境中長期存留逐步蓄積，威脅和損害了人類的健康。因此，圍繞著難生物降解有機廢水處理這一環(huán)境問題，國內(nèi)外學者進行了大量的研究工作。
難降解有機物是指微生物不能降解，或在任何環(huán)境條件下不能以足夠快的速度降解以阻止它在環(huán)境中積累的有機物。所謂難降解(難生物降解)是相對于易生物降解而言的，“難”、“易”是針對所在的體系而確定的。對于自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，如果一種化合物滯留可達幾個月或幾年之久，被認為是難于生物降解；對于人工生物處理系統(tǒng)，如果一種化合物經(jīng)過一定的處理，在幾小時或幾天之內(nèi)還未能被分解或消除，則同樣被認為是難于生物降解的。形成化合物難于生物降解的原因有兩方面，一是由于化合物本身的化學組成和結構，使其具有抗降解性；二是其存在的環(huán)境因素，包括物理因素(如溫度、化合物的可接近性等)、化學因素(如pH值、化合物濃度、氧化還原電位、協(xié)同或拮抗效應等)、生物因素(如適合微生物生存的條件、足夠的適應時間等)阻止其降解。國內(nèi)外學者就是依據(jù)以上兩個方面來開發(fā)難降解有機物的處理技術。
難生物降解有機廢水來源于各行各業(yè)，種類繁多，其主要特點是性質穩(wěn)定，具有致突變、致癌作用，對人體產(chǎn)生急慢性中毒傷害，對環(huán)境的危害巨大而持久。難生物降解有機廢水的處理技術主要分為以下幾類1、活性炭吸附活性炭吸附可去除分子量在100～1000之間的富里酸類物質，低于或高于這一范圍的有機物不能被有效吸附。活性炭吸附過程中存在兩個問題，一個是堵塞，一個是運行費用。對于COD＞300mg/l的廢水，為了使廢水COD值降到100mg/l以下，直接用活性炭吸附是不經(jīng)濟的。
2、化學氧化和催化氧化化學氧化法的突出優(yōu)點在于能轉化幾乎所有的物質，故被廣泛用于難生物降解有機廢水的深度處理。目前采用的氧化劑主要是過氧化氫和臭氧，而氯和氯化合物由于殘留產(chǎn)物的高毒性，不適合采用。
在沒有被激活的情況下，過氧化氫對腐殖酸類物質的氧化能力并不強，因此需要使用如鐵鹽或紫外線作為催化劑，借以形成·OH基，·OH基可以迅速與有機化合物反應，而且這種反應并不限于某種特定有機物?！H基清掃劑，如碳酸鹽、重碳酸鹽和堿性化合物會使這一反應減速，因而，此催化反應要求盡可能降低自由基清掃劑的濃度為必要條件，這可以通過降低pH值，降低碳酸鹽濃度和增加氧化勢來進行?！H自由基的氧化效率在pH值為2～4范圍內(nèi)最大，這意味著對生物處理后的出水進行酸化是必要的。
臭氧的氧化是在很多情況下可以直接氧化有機物，但自由基反應可以加速氧化反應。臭氧氧化的最大優(yōu)點在于臭氧可以將復雜有機物轉化為簡單的易于生物降解的有機物，改善難生物降解有機廢水的BOD/COD比值，為進一步的生物處理創(chuàng)造條件。對于臭氧的投加在水中，溶解程度的高低直接影響到有機物的氧化和臭氧的利用。在水處理中，常用的臭氧溶解、接觸氧化方法大致分為以下幾種形式①臭氧化氣體和水混合進入接觸氧化池底部，或將臭氧化氣體直接通入氧化池底部，氣、水同向流出，或臭氧化氣體并聯(lián)通入多格水流串聯(lián)的氧化池中，經(jīng)多次接觸后再一并流出，稱為鼓泡式溶解方法。
②在溶解池加設填料，臭氧化氣體和水逆向流動，稱為填料式溶解方法。
③靜態(tài)混合或水流噴射抽吸或機械攪拌混合溶解。
上述方法可以溶解臭氧，但不能很好地溶解同時投加的氧氣。當水中溶解的空氣或氧氣接近飽和時，臭氧化氣體中的空氣或氧氣就會從水中逸出，不可避免地帶走部分臭氧氣體。上述方法一般可溶解臭氧為60％～70％，溶解氧氣為20％～30％。為保護大氣環(huán)境，同時設置臭氧尾氣破壞裝置。
3、反滲透近年來，反滲透和超濾技術也被應用于難生物降解有機廢水的處理。反滲透技術的制約在于濃縮液的處理困難及過高的運行、維護費用。
4、混凝沉淀處理一般情況下，難生物降解有機物都以較低的含量存在于廢水中，混凝沉淀處理的效果不大。但一些特殊場合，混凝沉淀處理是有效的，如農(nóng)藥、食品等行業(yè)的難生物降解有機廢水。
對于這類難生物降解有機廢水的處理一直是環(huán)境治理方面的一個難點，也是環(huán)境科學工作研究的熱點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用臭氧的特性，針對難生物降解有機廢水的處理，提供一個實用、高效的溶解、接觸氧化處理方法和裝置。
本發(fā)明的技術方案難生物降解有機廢水處理方法包括氣體氧化劑與污水的反應，具體方法是設多個或多組反應室，其中一部分反應室處于不同階段的反應狀態(tài)，另一部分處于排水或進水狀態(tài)，當反應完畢的反應室停止反應后即依次進入排水、進水狀態(tài)，而已進完水的反應室代之進入反應狀態(tài)，依此不斷循環(huán)。
所述的難生物降解有機廢水處理方法，其氣體氧化劑是循環(huán)使用的，即氣體氧化劑進入一個反應室反應后，從出口導入下一個反應室繼續(xù)反應，氣體氧化劑進入的第一個反應室反應完畢后，停止進氣，即進入排水、進水狀態(tài)；下一個反應室即成為氣體氧化劑進入的第一個反應室，排氣口設在最后的反應室，最后的反應室下一次就成為氣體氧化劑進入的第一個反應室，依此不斷循環(huán)。
用于難生物降解有機廢水處理裝置，由多個或多組密封式反應室組成，每個或每組反應室有氧化氣體進、出口，廢水進、出口，氧化氣體進口支管通到每個反應室下部，氧化氣體進口處有進氣閥，反應室上部有氣體出口，氣體出口管上有排氣閥，相臨兩個或兩組反應室的氣體出口之間有串聯(lián)閥，反應室上部有廢水進口，廢水進口管上有進水閥，反應室下部有廢水出口，廢水出口管上有排水閥。
所述的難生物降解有機廢水處理裝置，其閥采用電磁或電動閥門，所有閥門由可編程控制器控制其開關。
所述的難生物降解有機廢水處理裝置，多個反應室至少有一個反應室處于反應間歇狀態(tài)，其進水閥處于開的狀態(tài)，出水閥處于關的狀態(tài)；其余處于反應狀態(tài)的反應室的進、出水閥都處于關的狀態(tài)。
所述的難生物降解有機廢水處理裝置，可編程控制器總控制一個或一組反應室的進氣閥處于開的狀態(tài)，稱其為主反應室，相臨兩個反應室之間的串聯(lián)閥處于開的狀態(tài)；遠離主反應室的反應室排氣閥處于開的狀態(tài)，其它反應室的排氣閥處于關的狀態(tài)。
所述的難生物降解有機廢水處理裝置，主反應室氧化氣體進口的進氣閥由開轉為關的同時，其排水閥由關轉為開的狀態(tài)，排水閥開時，其進水閥處于關的狀態(tài)。
所述的難生物降解有機廢水處理裝置，反應室為3～5個或3～5組。
所述的難生物降解有機廢水處理裝置，氧化氣體進口氣體壓力在0.08Mpa以上。
本發(fā)明的優(yōu)點1.本發(fā)明是單個正在進行反應的反應室是密封的，而處在進出水狀態(tài)的反應室是開放的。對于正在進行反應的反應室而言，處理裝置是間歇的，而對于處理對象而言，整個裝置是連續(xù)的，既能使反應充分，又能使廢水處理連續(xù)。
2、本發(fā)明的裝置對于氧化氣體而言由數(shù)個串連的接觸反應室構成，在保證廢水處理效果的同時，使氧化劑得以充分利用。
3、發(fā)明的電動閥門由PLC可編程控制器控制，實現(xiàn)系統(tǒng)運行的自動化及連續(xù)性。
4、適用于難生物降解有機廢水的處理，具有效率高、管理方便、運行穩(wěn)定的特點。


圖1是本發(fā)明裝置的結構示意圖；圖2～圖5是各反應室在不同運行狀態(tài)時氣閥的開啟狀態(tài)圖。
圖中1-1～1-4是反應室、2是氧化氣體進入總管、2-1～2-4是氧化氣體進口支管、3-1～3-4是進氣電磁(動)閥、4-1～4-4是氣體出口、5是排氣總管、5-1～5-4是排氣電磁(動)閥、6-1～6-4是串聯(lián)電磁(動)閥、7-1～7-4是進水電磁(動)閥、8-1～8-4是排水電磁(動)閥、8是排水總管、9是可編程控制器。
具體實施例方式
本發(fā)明的難生物降解有機廢水氧化處理方法，是采用氣體氧化劑與污水的反應，設多個或多組反應室，其中一部分反應室處于不同階段的反應狀態(tài)，另一部分處于排水或進水狀態(tài)，當反應完畢的反應室停止反應后即依次進入排水狀態(tài)、進水狀態(tài)，而已進完水的反應室代之進入反應狀態(tài)，依此不斷循環(huán)。氣體氧化劑是循環(huán)使用的，即氣體氧化劑進入一個反應室反應后，從出口導入下一個反應室繼續(xù)反應，氣體氧化劑進入的第一個反應室反應完畢后停止進氣，即進入排水、進水狀態(tài)，下一個反應室即成為氣體氧化劑進入的第一個反應室，排氣口設在最后的反應室，最后的反應室下一次就成為氣體氧化劑進入的第一個反應室，依此不斷循環(huán)。
用于難生物降解有機廢水氧化處理裝置，圖1是本發(fā)明的結構示意圖本發(fā)明有多個或多組(圖中僅以4個為例)密封式反應室1-1～1-4，每個反應室有氧化氣體進出口、廢水進出口，氣體進口支管2-1～2-4通到反應室下部，進口處有進氣電磁(動)閥3-1～3-4，4-1～4-4是反應室上部的氣體出口，氣體出口管上有排氣電磁(動)閥5-1～5-4，相臨兩個反應室的氣體出口之間有串聯(lián)電磁(動)閥6-1～6-4，反應室上部有廢水進口，廢水進口管上有進水電磁(動)閥7-1～7-4，反應室下部有廢水出口，廢水出口管上有排水電磁(動)閥8，所有電磁(動)閥由可編程控制器9控制其開關。
單個反應室為密封的，深度可在1.5～2.5m之間(由臭氧發(fā)生器運行時出口氣體壓力定)。反應室選用陶瓷擴散器。4個反應室處于不同運行狀態(tài)時氣閥的開關狀態(tài)由可編程控制器9控制?？删幊炭刂破骺梢愿鶕?jù)應用的具體對象不同，自己設置各種參數(shù)及各電磁(動)閥的開關狀態(tài)。
其閥采用電磁或電動閥門，所有閥門由可編程控制器控制其開關。
多個反應室至少有一個反應室處于反應間歇狀態(tài)，其進水閥處于開的狀態(tài)，出水閥處于關的狀態(tài)；其余處于反應狀態(tài)的反應室的進、出水閥都處于關的狀態(tài)。
可編程控制器總控制一個或一組反應室的進氣閥處于開的狀態(tài)，稱其為主反應室，相臨兩個反應室之間的串聯(lián)閥處于開的狀態(tài)；遠離主反應室的反應室排氣閥處于開的狀態(tài)，其它反應室的排氣閥處于關的狀態(tài)。
主反應室氧化氣體進口的進氣閥由開轉為關的同時，其排水閥由關轉為開的狀態(tài)，排水閥開時，其進水閥處于關的狀態(tài)。
圖2～圖5是各反應室在不同運行狀態(tài)時閥門的開啟狀態(tài)圖半黑三角形的電磁(動)閥代表開狀態(tài)，其余代表關狀態(tài)。多個反應室至少有一個反應室處于反應間歇狀態(tài)(圖中空白的代表)。
本發(fā)明的裝置是臭氧接觸氧化處理裝置，為多室連續(xù)氧化反應室。根據(jù)工藝要求，確定反應室的數(shù)量。一般反應室的數(shù)量在3～5個或3～5組。其中2～4個(組)反應室作為連續(xù)反應器進行反應，1～2個(組)反應室作為進出水用。下面對于4個反應室的臭氧接觸氧化處理裝置的工作原理進行說明如圖2初始時，打開其進水電磁(動)閥，向前3個反應室放入污水，然后，打開電磁(動)閥3-1，出水電磁(動)閥都處于關的狀態(tài)。串聯(lián)電磁(動)閥6-1～6-2打開，臭氧氣體在1-1反應后，通過串聯(lián)電磁(動)閥6-1、6-2繼續(xù)通過1-2、1-3反應室，排氣電磁(動)閥5-3開，反應后的廢氣從排氣管5排除，因此1-1～1-3反應室處于工作狀態(tài)；這時，進水電磁(動)閥7-4打開，反應室1-4處于進水狀態(tài)，停止反應，處于間歇狀態(tài)。
如圖3當反應室1-1達到處理要求時，氧化氣體進口的進氣電磁(動)閥3-1由開轉為關，同時其排水電磁(動)閥8-1由關轉為開的狀態(tài)，反應室1-1排水，水排空時，其進水電磁(動)閥7-1打開進水，反應室1-1處于間歇狀態(tài)；同時，電磁(動)閥3-2打開，串聯(lián)電磁(動)閥6-2～6-3打開，排氣電磁(動)閥5-4開，反應后的廢氣從排氣管5排除，反應室1-2～1-4處于工作狀態(tài)。
同理，圖4是反應室1-2處于間歇狀態(tài)，反應室1-1、1-3、1-4處于工作狀態(tài)。圖5是反應室1-3處于間歇狀態(tài)，反應室1-1、1-2、1-4處于工作狀態(tài)。
如此循環(huán)往復。同理，當反應室不很大時，也可以將多個反應室分成多組，各種閥可根據(jù)需要設總閥或分閥，控制也可以作靈活的變化。
一般臭氧發(fā)生器運行時出口氣體壓力可在0.08Mpa以上，按照后續(xù)工藝要求，可以利用這一壓力來提高臭氧化氣體的溶解度。
綜上所述，本發(fā)明的核心是單個正在進行反應的反應室是密封的，而處在進出水狀態(tài)的反應室是開放的，對于反應室而言，有正在進行反應的，有處于間歇的，而對于處理對象而言，整個裝置是連續(xù)的。因此，無論具體細節(jié)如何變化，只要由多個或多組反應室，其中一部分反應室處于不同階段的反應狀態(tài)，另一部分處于排水或進水狀態(tài)，不斷循環(huán)，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種難生物降解有機廢水處理方法，包括氣體氧化劑與污水的反應，其特征在于設多個或多組反應室，其中一部分反應室處于不同階段的反應狀態(tài)，另一部分處于排水或進水狀態(tài)，當反應完畢的反應室停止反應后即依次進入排水狀態(tài)、進水狀態(tài)，而已進完水的反應室代之進入反應狀態(tài)，依此不斷循環(huán)。
2.根據(jù)權利要求1所述的難生物降解有機廢水處理方法，其特征在于氣體氧化劑是循環(huán)使用的，即氣體氧化劑進入一個反應室反應后，從出口導入下一個反應室繼續(xù)反應，氣體氧化劑進入的第一個反應室反應完畢后停止進氣，即進入排水、進水狀態(tài)，下一個反應室即成為氣體氧化劑進入的第一個反應室，排氣口設在最后的反應室，最后的反應室下一次就成為氣體氧化劑進入的第一個反應室，依此不斷循環(huán)。
3.一種用于權利要求1～2之一方法的難生物降解有機廢水處理裝置，其特征在于由多個或多組密封式反應室組成，每個或每組反應室有氧化氣體進、出口，廢水進、出口，氧化氣體進口支管通到每個反應室下部，氧化氣體進口處有進氣閥，反應室上部有氣體出口，氣體出口管上有排氣閥，相臨兩個或兩組反應室的氣體出口之間有串聯(lián)閥，反應室上部有廢水進口，廢水進口管上有進水閥，反應室下部有廢水出口，廢水出口管上有排水閥。
4.根據(jù)權利要求3所述的難生物降解有機廢水處理裝置，其特征在于閥采用電磁或電動閥門，所有閥門由可編程控制器控制其開關。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的難生物降解有機廢水處理裝置，其特征在于多個反應室至少有一個反應室處于反應間歇狀態(tài)，其進水閥處于開的狀態(tài)，出水閥處于關的狀態(tài)；其余處于反應狀態(tài)的反應室的進、出水閥都處于關的狀態(tài)。
6.根據(jù)權利要求3或4所述的難生物降解有機廢水處理裝置，其特征在于可編程控制器總控制一個或一組反應室的進氣閥處于開的狀態(tài)，稱其為主反應室，相臨兩個反應室之間的串聯(lián)閥處于開的狀態(tài)；遠離主反應室的反應室排氣閥處于開的狀態(tài)，其它反應室的排氣閥處于關的狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求3或4所述的難生物降解有機廢水處理裝置，其特征在于主反應室氧化氣體進口的進氣閥由開轉為關的同時，其排水閥由關轉為開的狀態(tài)，排水閥開時，其進水閥處于關的狀態(tài)。
8.根據(jù)權利要求3或4所述的難生物降解有機廢水處理裝置，其特征在于反應室為3～5個或3～5組。
9.根據(jù)權利要求3或4所述的難生物降解有機廢水處理裝置，其特征在于氧化氣體進口氣體壓力在0.08Mpa以上。
全文摘要
本發(fā)明為一種難生物降解有機廢水處理方法及其裝置，設多個或多組反應室，其中一部分反應室處于不同階段的反應狀態(tài)，另一部分處于排水或進水狀態(tài)，當反應完畢的反應室停止反應后即依次進入排水、進水狀態(tài)，而已進完水的反應室代之進入反應狀態(tài)，依此不斷循環(huán)。氣體氧化劑是循環(huán)使用的，即氣體氧化劑進入一個反應室反應后，從出口導入下一個反應室繼續(xù)反應，氣體氧化劑進入的第一個反應室反應完畢后即進入排水、進水狀態(tài)，下一個反應室即成為氣體氧化劑進入的第一個反應室，排氣口設在最后的反應室。
文檔編號C02F1/78GK1587100SQ20041006077
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月27日 優(yōu)先權日2004年8月27日
發(fā)明者付桂林, 李武, 李凱 申請人:武漢市碧海云天環(huán)保科技有限責任公司