專利名稱：一種同時脫除廢水中難降解有機物和總氮的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廢水深度處理技術，具體地說是一種用于廢水深度處理的同時脫除廢水中難降解有機物和總氮的裝置及方法。
背景技術：
為了防止水體的富營養(yǎng)化，必須脫除排放入水體中的氮元素。以前主要控制廢水中的氨氮，脫除廢水中氨氮的方法有物理法，化學法和生化法。物理法有反滲透膜法，氨氮吹脫法，化學法有離子交換法和化學氧化法。由于成本很低，生物脫氮技術應用最為廣泛，生物脫氮技術主要有硝化反硝化工藝(A/0)、同時硝化反硝化工藝(SND)、短程硝化反硝化工藝、厭氧氮氧化工藝等。在脫氮的工程應用中，A/0(缺氧-好氧)系統(tǒng)應用最廣，也最
為穩(wěn)定，此方法衍生出的A/0工藝，如A2/0以及A2/02工藝等都是現(xiàn)在常用的一些方法。隨著經(jīng)濟和科學技術的發(fā)展，人們的環(huán)境意識和水環(huán)境標準不斷提高，從2008年起，國家規(guī)定必須控制廢水中的總氮。廢水中的總氮包括氨氮、硝酸根、亞硝酸根和有機氮等。傳統(tǒng)的生物脫氮技術，即A/0法及其衍生工藝，雖然在脫氮方面起到了一定的作用，可去除90%以上的氨氮和70%以上的總氮，但廢水中部分總氮以硝酸根或者亞硝酸根形式存在，得不到有效去除，導致出水難以達標。針對總氮排放問題，現(xiàn)有技術一般采取二級A/0工藝，第一級A/0為前置反硝化，將氨氮和部分總氮脫除，然后采取后置反硝化進行剩余總氮脫除。如CN 101962248A公開了一種基于兩級缺氧的廢水總氮脫除方法，給出了相應的工藝流程。由于采用兩級傳統(tǒng)脫氮技術，需補充額外的碳源，且占地面積大，動力消耗及運行費用高等?，F(xiàn)有總氮脫除方法均是基于后置反硝化進行總氮脫除，由于難降解有機廢水不能作為反硝化碳源，故需要補充大量有機碳源作為電子供體，同時難降解有機物并未得到去除，所以處理成本較高。工業(yè)廢水中的含氮難降解有機廢水在經(jīng)傳統(tǒng)的生物處理后，存在COD (主要為難降解有機物)和總氮不能滿足排放標準的問題。所以需要開發(fā)一種適應于難降解有機廢水的總氮脫除方法。CN 102417273A公開了一種動態(tài)膜凈化反應器和去除再生水中氨氮和有機物的方法。該發(fā)明將臭氧氧化與動態(tài)膜過濾結合，臭氧氧化破壞難降解污染物并將大分子有機物轉化為中小分子量有機物；粉末活性炭通過吸附和表面生長的微生物的生物降解作用進一步去除水中有機物和氨氮等污染物。基質、微生物、膠體顆粒物等在動態(tài)膜過濾作用下得以過濾去除。在該發(fā)明中，主要是利用動態(tài)膜的過濾吸附及表面微生物的降解作用去除有機物和氨氮，適用于再生水處理領域，再生水中的COD和氨氮濃度都較低。含有大量難降解有機物的工業(yè)廢水中，COD和總氮的濃度很高，利用該發(fā)明方法難以達到較好的去除效果。針對難降解有機廢水難以通過后置反硝化脫除總氮的問題，本發(fā)明通過臭氧催化氧化將難降解有機物轉化為易降解有機物后，再通過后置反硝化濾池進行反硝化脫除，實現(xiàn)同時脫除難降解有機物和總氮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種同時脫除難降解有機物和總氮的裝置及方法，處理對象為經(jīng)一級或者二級生化處理后同時含難降解有機物和硝態(tài)氮的工業(yè)廢水。為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案本發(fā)明首先提供了一種同時脫除廢水中難降解有機物和總氮的裝置，所述裝置包括臭氧催化氧化塔和后置的缺氧生物濾池。本發(fā)明第一步通過臭氧催化氧化將大分子難降解有機物氧化為小分子有機物，提高了有機廢水的可生化性；第二步在后置的缺氧生物濾池中通過反硝化反應同時去除小分子有機物和硝態(tài)氮，從而達到去除總氮的目的。本領域技術人員可以從現(xiàn)有技術中獲知進水、出水、進氣、出氣等的具體設計。 本發(fā)明所述臭氧催化氧化塔和缺氧生物濾池之間設有中間池。中間池主要對廢水的水質水量起調節(jié)作用，保證后續(xù)處理的均勻穩(wěn)定，減少對后置缺氧生物濾池的沖擊，保證運行穩(wěn)定。本發(fā)明所述臭氧催化氧化塔中設有催化劑部件。進入的臭氧氣體通過催化劑的截流在塔內(nèi)均勻分布，與催化劑的接觸面更大，強化了傳質，提高了臭氧利用率。臭氧分子
(O3)在催化劑作用下可高效轉化為羥基自由基(· 0H)，羥基自由基由于其極強的氧化性可以將廢水中的大分子難降解有機物氧化為小分子有機物，提高了有機廢水的可生化性。所述催化劑部件為封裝有催化劑的多孔規(guī)整金屬網(wǎng)。所述多孔規(guī)整金屬網(wǎng)形狀與臭氧催化氧化塔相配合，以實現(xiàn)整體填裝。所述“多孔規(guī)整金屬網(wǎng)”可根據(jù)反應器的形狀壓制或者裁減為具體的形狀和大小，如不同直徑和高度的圓柱體、不同大小的矩形、不同形式的三角形等。優(yōu)選地，所述催化劑為活性炭固載鐵銅催化劑、分子篩固載鐵銅催化劑、多孔燒結陶瓷固載二氧化鈦或錳砂顆粒中的一種或至少兩種的組合。本發(fā)明所述臭氧催化氧化塔中催化劑部件上方設有廢水入口，下方設有臭氧入口，廢水與臭氧在催化劑部件中逆流接觸，催化氧化塔頂連接尾氣破壞器。逆流接觸的目的是進一步增大廢水與臭氧的接觸面積，使氧化反應更徹底。本發(fā)明所述臭氧催化氧化塔的廢水入口與儲水池通過進水泵相連，臭氣入口與臭氧發(fā)生器相連。本發(fā)明所述缺氧生物濾池中的濾料采用粒徑為3 5mm的焦炭顆粒，底部采用裝有濾帽的濾板進行布水。本發(fā)明還提供了一種利用如上所述裝置同時脫除廢水中難降解有機物和總氮的方法，廢水首先在臭氧催化氧化塔中進行催化氧化，然后進入缺氧生物濾池中進行反硝化反應。廢水由儲水池通過進水泵提升至臭氧催化氧化塔上部的廢水入口進入塔內(nèi)，在催化劑部件中與底部通入的臭氧進行反應，反應后的廢水進入中間池，停留f2h后，進入缺氧生物濾池中進行反硝化反應f 6h后出水。優(yōu)選地，所述反硝化反應時間為3h。本發(fā)明利用臭氧為氧化劑，在催化劑的作用下氧化難降解有機污染物為小分子易降解有機物，提高廢水可生化性。后置缺氧生物濾池中的反硝化反應，利用催化氧化產(chǎn)生的小分子易降解有機物為碳源，去除廢水中的硝態(tài)氮。與已有技術方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果I、本發(fā)明可有效去除總氮，保證處理后出水總氮達標排放；2、本發(fā)明采用催化劑，氧化難降解有機物，去除污染物的同時，解決了總氮脫除反應過程的碳源問題；
3、本發(fā)明采用缺氧生物濾池方法，可解決運行負荷低不利于生物污泥培養(yǎng)及保存的問題。本發(fā)明操作簡單，裝置占地面積小，能夠有效實現(xiàn)總氮脫除，無需外加碳源，運行成本低；采用缺氧生物濾池，可有效培養(yǎng)和保存生物菌種，維持反硝化反應。


圖I是本發(fā)明裝置的結構示意圖。圖中1_儲水池；2_進水泵；3_臭氧催化氧化塔；4_催化劑部件；5_中間池；6-提升泵；7_缺氧生物濾池；8_濾料；9_臭氧發(fā)生器；10_尾氣破壞器。下面對本發(fā)明進一步詳細說明。但下述的實例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權利保護范圍，本發(fā)明的權利范圍以權利要求書為準。
具體實施例方式為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實施例如下如圖I所示，一種同時脫除廢水中難降解有機物和總氮的裝置，所述裝置依次包括臭氧催化氧化塔3、中間池5和缺氧生物濾池7。所述臭氧催化氧化塔3中設有催化劑部件4。所述催化劑部件4為封裝有催化劑的多孔規(guī)整金屬網(wǎng)；所述多孔規(guī)整金屬網(wǎng)的形狀與臭氧催化氧化塔3相配合。所述臭氧催化氧化塔3中催化劑部件4上方設有廢水入口，下方設有臭氧入口，廢水與臭氧在催化劑部件4中逆流接觸，催化氧化塔頂連接尾氣破壞器10。所述臭氧催化氧化塔3的廢水入口與儲水池I通過進水泵2相連，臭氧入口與臭氧發(fā)生器7相連。所述缺氧生物濾池7中的濾料8采用粒徑為3 5mm的焦炭顆粒，底部采用裝有濾帽的濾板進行布水。具體實施實例I廢水原水主要含氨氮和難降解有機污染物，經(jīng)一級和二級生化處理后主要含濃度較低的難降解污染物和硝態(tài)氮，COD為15(T300mg/L，硝態(tài)氮低于100mg/L。廢水進入儲水池1，經(jīng)進水泵2進入臭氧催化氧化塔3，臭氧催化氧化塔3中裝填臭氧催化劑，下部通入臭氧，臭氧催化劑采用活性炭固載鐵銅催化劑，整體封裝于多孔規(guī)整不銹鋼金屬網(wǎng)中，金屬網(wǎng)形狀與臭氧催化氧化塔3配合實現(xiàn)整體裝填。在臭氧作用下，大分子難降解有機污染物(長鏈或者多苯環(huán)結構)被氧化為小分子有機物(斷鏈和開環(huán)作用)。出水進入中間池5，停留Ih后由提升泵6進入缺氧生物濾池7中，缺氧生物濾池7中的濾料8采用粒徑為3 5mm的焦炭顆粒，底部采用裝有濾帽的濾板進行布水，在反硝化菌作用下，小分子有機物和硝態(tài)氮發(fā)生反硝化反應lh，總氮和有機物同時得到去除。
采用該方法實現(xiàn)廢水中總氮脫除，使處理后出水COD為0_30mg/L，硝態(tài)氮為0-10mg/L,可達標排放。具體實施實例2廢水原水主要含氨氮和難降解有機污染物，經(jīng)一級和二級生化處理后主要含濃度較低的難降解污染物和硝態(tài)氮，COD為20(T500mg/L，硝態(tài)氮低于100mg/L。廢水進入儲水池1，經(jīng)進水泵2進入臭氧催化氧化塔3，臭氧催化氧化塔3中裝填臭氧催化劑，下部通入臭氧，臭氧催化劑采用分子篩固載鐵銅催化劑，整體封裝于多孔規(guī)整不銹鋼金屬網(wǎng)中，金屬網(wǎng)形狀與臭氧催化氧化塔3配合實現(xiàn)整體裝填。在臭氧作用下，大分子難降解有機污染物(長鏈或者多苯環(huán)結構)被選擇性氧化為小分子有機物(斷鏈和開環(huán)作用)。出水進入中間池5，停留2h后由提升泵6進入缺氧生物濾池7中，缺氧生物濾池7中的濾料8采用粒徑為3 5mm的焦炭顆粒，底部采用裝有濾帽的濾板進行布水，在反硝化菌作用下，小分子有機物和硝態(tài)氮發(fā)生反硝化反應6h，總氮和有機物同時得到去除。采用該方法實現(xiàn)廢水中總氮脫除，使處理后出水COD為0_50mg/L，硝態(tài)氮為0-10mg/L,可達標排放。具體實施實例3廢水原水主要含氨氮和難降解有機污染物，經(jīng)一級和二級生化處理后主要含濃度較低的難降解污染物和硝態(tài)氮，COD為20(T500mg/L，硝態(tài)氮低于100mg/L。廢水進入儲水池1，經(jīng)進水泵2進入臭氧催化氧化塔3，臭氧催化氧化塔3中裝填臭氧催化劑，下部通入臭氧，臭氧催化劑采用多孔燒結陶瓷固載二氧化鈦，整體封裝于多孔規(guī)整不銹鋼金屬網(wǎng)中，金屬網(wǎng)形狀與臭氧催化氧化塔3配合實現(xiàn)整體裝填。在臭氧作用下，大分子難降解有機污染物(長鏈或者多苯環(huán)結構)被選擇性氧化為小分子有機物(斷鏈和開環(huán)作用)。出水進入中間池5，停留I. 5h后由提升泵6進入缺氧生物濾池7中，缺氧生物濾池7中的濾料8采用粒徑為3 5mm的焦炭顆粒，底部采用裝有濾帽的濾板進行布水，在反硝化菌作用下，小分子有機物和硝態(tài)氮發(fā)生反硝化反應6h，總氮和有機物同時得到去除。采用該方法實現(xiàn)廢水中總氮脫除，使處理后出水COD為0_50mg/L，硝態(tài)氮為0-10mg/L,可達標排放。具體實施實例4廢水原水主要含氨氮和難降解有機污染物，經(jīng)一級和二級生化處理后主要含濃度較低的難降解污染物和硝態(tài)氮，COD為20(T500mg/L，硝態(tài)氮低于100mg/L。廢水進入儲水池1，經(jīng)進水泵2進入臭氧催化氧化塔3，臭氧催化氧化塔3中裝填臭氧催化劑，下部通入臭氧，臭氧催化劑采用錳砂顆粒，整體封裝于多孔規(guī)整不銹鋼金屬網(wǎng)中，金屬網(wǎng)形狀與臭氧催化氧化塔3配合實現(xiàn)整體裝填。在臭氧作用下，大分子難降解有機污染物(長鏈或者多苯環(huán)結構)被選擇性氧化為小分子有機物(斷鏈和開環(huán)作用)。出水進入中間池5，停留Ih后由提升泵6進入缺氧生物濾池7中，缺氧生物濾池7中的濾料8采用粒徑為3 5mm的焦炭顆粒，底部采用裝有濾帽的濾板進行布水，在反硝化菌作用下，小分子有機物和硝酸根(亞硝酸根)發(fā)生反硝化反應3h，總氮和有機物同時得到去除。采用該方法實現(xiàn)廢水中總氮脫除，使處理后出水COD為0_50mg/L，硝態(tài)氮為
0-10mg/L,可達標排放。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細結構特征以及脫除方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細結構特征以及脫除方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細結構特征以及脫除方法才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明所選用部件的等效替換以及輔助部件的增加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。·
權利要求
1.一種同時脫除廢水中難降解有機物和總氮的裝置，其特征在于，所述裝置包括臭氧催化氧化塔(3)和后置的缺氧生物濾池(7)。
2.如權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述臭氧催化氧化塔(3)和缺氧生物濾池(7)之間設有中間池(5)。
3.如權利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述臭氧催化氧化塔(3)中設有催化劑部件(4)。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述催化劑部件(4)為封裝有催化劑的多孔規(guī)整金屬網(wǎng)；所述多孔規(guī)整金屬網(wǎng)的形狀與臭氧催化氧化塔(3)相配合。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述臭氧催化氧化塔(3)中催化劑部件(4)上方設有廢水入口，下方設有臭氧入口，廢水與臭氧在催化劑部件(4)中逆流接觸,催化氧化塔頂連接尾氣破壞器(10)。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述臭氧催化氧化塔(3)的廢水入口與儲水池(I)通過進水泵(2 )相連，臭氧入口與臭氧發(fā)生器(9 )相連。
7.如權利要求1-6之一所述的裝置，其特征在于，所述缺氧生物濾池(5)中的濾料(8)采用粒徑為3 5mm的焦炭顆粒，底部采用裝有濾帽的濾板進行布水。
8.一種利用如權利要求1-7之一所述裝置同時脫除廢水中難降解有機物和總氮的方法，其特征在于，廢水首先在臭氧催化氧化塔(3)中進行催化氧化，然后進入缺氧生物濾池(5)中進行反硝化反應后出水。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，廢水由儲水池(I)通過進水泵(2)提升至臭氧催化氧化塔(3)上部的廢水入口進入塔內(nèi)，在催化劑部件(4)中與底部通入的臭氧進行反應，反應后的廢水進入中間池(5)，停留f2h后，經(jīng)提升泵(6)進入缺氧生物濾池(7)中進行反硝化反應f 6h后出水。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述反硝化反應時間為3h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種同時脫除廢水中難降解有機物和總氮的裝置及方法。所述裝置包括臭氧催化氧化塔(3)和后置的缺氧生物濾池(7)。廢水首先在臭氧催化氧化塔(3)中進行催化氧化，然后進入缺氧生物濾池(7)中進行反硝化反應后出水。本發(fā)明利用臭氧為氧化劑，在催化劑的作用下，將難降解有機污染物氧化為小分子易降解有機物，提高廢水可生化性；通過缺氧生物濾池的反硝化反應，利用催化氧化產(chǎn)生的小分子易降解有機物為碳源，去除廢水中的硝態(tài)氮。本發(fā)明可有效去除總氮，保證處理后出水總氮達標排放；本方法采用專用催化劑氧化難降解有機物，去除污染物的同時，解決了總氮脫除反應過程的碳源問題，無需外加碳源，運行成本低。
文檔編號C02F9/14GK102936083SQ20121045871
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權日2012年11月14日
發(fā)明者李海波, 李玉平, 劉永勝, 賀榮華, 魏學勇 申請人:北京賽科康侖環(huán)?？萍加邢薰?br>