本實(shí)用新型涉及一種高濃度難降解精細(xì)化工廢水處理系統(tǒng)，屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

精細(xì)化工廢水是染料、醫(yī)藥、化學(xué)纖維及農(nóng)藥等精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢水，具有污染物濃度高、成分復(fù)雜、難降解、鹽分高及毒性大等特點(diǎn)，對自然環(huán)境和人類健康均存在嚴(yán)重的危害。由于廢水中所含的有機(jī)物大多為有毒且難降解物質(zhì)，其對生物處理系統(tǒng)中微生物的代謝過程有抑制或毒害作用，使得精細(xì)化工廢水處理效果不理想，出水達(dá)標(biāo)率不高。

對高濃度難降解精細(xì)化工廢水的處理，目前我國大多采用物化和生化組合工藝。物化工藝作為前處理，目的在于盡可能去除廢水中有毒、難降解有機(jī)物，并提高廢水可生化性，以利于后續(xù)生化處理效果的提高。常見的物化處理工藝包括鐵碳微電解和芬頓氧化，該兩種工藝具有使用范圍較廣、有機(jī)物去除率較高、可提高廢水可生化性等特點(diǎn)，但其處理過程中均需投加大量酸、堿及氧化劑，并產(chǎn)生大量化學(xué)污泥，且該類污泥須視作危險(xiǎn)廢棄物進(jìn)行處置，因此存在藥劑耗費(fèi)高、污泥處置成本高、操作管理復(fù)雜等缺點(diǎn)。

生化工藝設(shè)置于物化處理后，用于進(jìn)一步去除廢水中有機(jī)物和氨氮等污染物。目前多采用好氧活性污泥法，其特點(diǎn)是處理費(fèi)用較低；但對難降解精細(xì)化工廢水存在處理效率不高、出水水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種精細(xì)化工廢水處理系統(tǒng)。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型提供了一種高濃度難降解精細(xì)化工廢水處理系統(tǒng)，其包括依次連通的混凝槽、絮凝槽、沉淀池、中間水池、多元催化氧化裝置和膜生物反應(yīng)裝置，所述混凝槽內(nèi)設(shè)置有混凝槽攪拌機(jī)，所述絮凝槽內(nèi)設(shè)置有絮凝槽攪拌機(jī)，所述沉淀池內(nèi)設(shè)置有沉淀池刮泥機(jī)，所述膜生物反應(yīng)裝置包括缺氧生化池、好氧生化池和MBR膜池，所述MBR膜池內(nèi)設(shè)置有MBR膜組件，所述多元催化氧化裝置與缺氧生化池相連通，所述好氧生化池和MBR膜池內(nèi)分別設(shè)有好氧池曝氣管和MBR膜池曝氣管，所述MBR膜池與缺氧生化池通過回流泵反向連通。

作為優(yōu)選方案，所述缺氧生化池內(nèi)設(shè)置有缺氧池?cái)嚢铏C(jī)。

作為優(yōu)選方案，所述多元催化氧化裝置包括多元催化氧化反應(yīng)槽、回流布水管、催化劑承托板、多元催化氧化曝氣管、多元催化氧化進(jìn)水口、多元催化氧化出水口，陰極板、陽極板、循環(huán)泵和多元催化氧化循環(huán)口，所述回流布水管設(shè)置于多元催化氧化反應(yīng)槽的口部，所述催化劑承托板和多元催化氧化曝氣管平鋪于多元催化氧化反應(yīng)槽內(nèi)，且多元催化氧化曝氣管位于催化劑承托板的下方，所述陰極板和陽極板交錯(cuò)地設(shè)置于多元催化氧化反應(yīng)槽內(nèi)，且陰極板和陽極板均與催化劑承托板相垂直，所述多元催化氧化進(jìn)水口和多元催化氧化出水口均設(shè)置于多元催化氧化反應(yīng)槽側(cè)壁的上部，所述多元催化氧化循環(huán)口設(shè)置于多元催化氧化反應(yīng)槽側(cè)壁的下部。

作為優(yōu)選方案，所述多元催化氧化出水口位于多元催化氧化進(jìn)水口的對側(cè)，所述多元催化氧化循環(huán)口位于多元催化氧化進(jìn)水口的同側(cè)。

作為優(yōu)選方案，所述中間水池和多元催化氧化反應(yīng)裝置之間設(shè)有多元催化氧化進(jìn)水泵。

作為優(yōu)選方案，所述MBR膜組件上設(shè)有膜抽吸泵。

作為優(yōu)選方案，所述催化劑承托板上填充有復(fù)合催化劑，所述陰極板和陽極板均部分埋入復(fù)合催化劑內(nèi)，所述回流布水管為穿孔管。

因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的有益效果：

1、采用混凝-絮凝-沉淀技術(shù)作為精細(xì)化工廢水前處理，對廢水懸浮物和濁度去除率高，能有效保障后續(xù)多元催化氧化和生化的進(jìn)水水質(zhì)要求；

2、多元催化氧化技術(shù)能以較低的能耗產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑羥基自由基[·OH]，相比其它高級氧化技術(shù)，反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)過程無需使用任何化學(xué)藥劑、且不產(chǎn)生污泥或濃縮液；

3、多元催化氧化技術(shù)不受進(jìn)水COD負(fù)荷高低影響，運(yùn)行維護(hù)簡單；

4、工業(yè)性試驗(yàn)表明，采用混凝-絮凝-沉淀和多元催化氧化技術(shù)進(jìn)行高濃度難降解精細(xì)化工廢水前處理后，廢水可生化性大幅提高、COD濃度大幅降低，通過缺氧-好氧-膜生物反應(yīng)器技術(shù)進(jìn)一步處理后，出水COD_Cr小于100mg/L，滿足了達(dá)標(biāo)排放要求。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的電脫鹽污水處理方法的原理圖；

圖3為本實(shí)用新型中多元催化氧化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型中回流布水管的主視圖；

圖5為本實(shí)用新型中回流布水管的剖面圖；

圖中：1、混凝槽，2、混凝槽攪拌機(jī)，3、絮凝槽，4、絮凝槽攪拌機(jī)，5、沉淀池，6、沉淀池刮泥機(jī)，7、沉淀池布水筒，8、中間水池，9、多元催化氧化進(jìn)水泵，10、多元催化氧化反應(yīng)槽，11、循環(huán)泵，12、回流布水管，13、陰極板，14、陽極板，15、復(fù)合催化劑，16、催化劑承托板，17、多元催化氧化曝氣管，18、整流電源，19、缺氧生化池，20、好氧生化池，21、缺氧池?cái)嚢铏C(jī)，22、好氧池曝氣管，23、MBR膜池，24、MBR膜組件，25、MBR膜池曝氣管，26、回流泵，27、膜抽吸泵，28、鼓風(fēng)機(jī)；101、多元催化氧化進(jìn)水口；102、多元催化氧化出水口；103、多元催化氧化循環(huán)口；121、布水口。

A-廢水進(jìn)水，B-混凝劑，C-絮凝劑，D-低壓壓縮空氣，E-處理出水。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，但不以任何形式限制本實(shí)用新型。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

本實(shí)用新型提供的一種高濃度難降解精細(xì)化工廢水處理系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1～5所示，包括依次連通的混凝槽1、絮凝槽3、沉淀池5、中間水池8、多元催化氧化進(jìn)水泵9、多元催化氧化裝置和膜生物反應(yīng)裝置，混凝槽1內(nèi)設(shè)置有混凝槽攪拌機(jī)2，絮凝槽2內(nèi)設(shè)置有絮凝槽攪拌機(jī)4，沉淀池5內(nèi)設(shè)置有沉淀池刮泥機(jī)6，膜生物反應(yīng)裝置包括缺氧生化池19、好氧生化池20和MBR膜池23，MBR膜池23內(nèi)設(shè)置有MBR膜組件24，缺氧生化池19與多元催化氧化裝置相連通，好氧生化池20和MBR膜池23內(nèi)分別設(shè)有好氧池曝氣管22和MBR膜池曝氣管25，MBR膜池23與缺氧生化池19通過回流泵26反向連通。

缺氧生化池19內(nèi)設(shè)置有缺氧池?cái)嚢铏C(jī)21。

多元催化氧化裝置包括多元催化氧化反應(yīng)槽10、回流布水管12、催化劑承托板16、多元催化氧化曝氣管17、多元催化氧化進(jìn)水口101、多元催化氧化出水口102，陰極板13、陽極板14、循環(huán)泵11和多元催化氧化循環(huán)口103，回流布水管12設(shè)置于多元催化氧化反應(yīng)槽10的口部，催化劑承托板16和多元催化氧化曝氣管17平鋪于多元催化氧化反應(yīng)槽10內(nèi)，且多元催化氧化曝氣管17位于催化劑承托板16的下方，陰極板13和陽極板14交錯(cuò)地設(shè)置于多元催化氧化反應(yīng)槽10內(nèi)，且陰極板13和陽極板14均與催化劑承托板16相垂直，多元催化氧化進(jìn)水口101和多元催化氧化出水口102均設(shè)置于多元催化氧化反應(yīng)槽10側(cè)壁的上部，多元催化氧化循環(huán)口103設(shè)置于多元催化氧化反應(yīng)槽10側(cè)壁的下部，且多元催化氧化出水口102位于多元催化氧化進(jìn)水口101的對側(cè)，多元催化氧化循環(huán)口103位于多元催化氧化進(jìn)水口101的同側(cè)，陰極板13和陽極板14均與一整流電源18電連接，催化劑承托板16上填充有復(fù)合催化劑15，陰極板13和陽極板14均部分埋入復(fù)合催化劑15內(nèi)，回流布水管12為穿孔管，回流布水管12的側(cè)壁上呈45°交錯(cuò)設(shè)有若干布水孔121。

MBR膜組件24上設(shè)有膜抽吸泵27。

一種基于前述高濃度難降解精細(xì)化工廢水處理系統(tǒng)的廢水處理方法，其包括如下步驟：

將精細(xì)化工廢水依次進(jìn)行混凝、絮凝和沉淀，去除其中的懸浮物、膠體和金屬離子后，輸入至多元催化氧化裝置內(nèi)；

廢水依次流入混凝槽、絮凝槽和沉淀池：混凝槽為圓柱形，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為10min，混凝槽設(shè)有立式攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速為90轉(zhuǎn)/min，混凝槽內(nèi)投加混凝劑聚合氯化鋁(PAC)100～150mg/L；絮凝槽為圓柱形，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為30min，絮凝槽設(shè)有立式攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速為55轉(zhuǎn)/min，絮凝槽內(nèi)投加絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)5mg/L；沉淀池為圓形，設(shè)計(jì)上升流速為0.8～1m/h，池內(nèi)設(shè)有進(jìn)水布水筒和刮泥機(jī)，經(jīng)混凝和絮凝反應(yīng)后的廢水流入沉淀池布水筒，均勻分布至池內(nèi)進(jìn)行固液分離，沉淀至池底部的污泥被刮泥機(jī)刮至中心泥斗并定期排出，清液從沉淀池上部溢流堰流出，流至中間水池貯存。

沉淀池出水經(jīng)中間水池收集后，通過泵提升至多元催化氧化裝置進(jìn)行處理。多元催化氧化技術(shù)是結(jié)合高級氧化技術(shù)和高級催化技術(shù)、電控技術(shù)和相應(yīng)固體催化劑的研究，綜合采用鈦基涂層電極、固定復(fù)合催化劑及脫附技術(shù)研制開發(fā)的新型水處理設(shè)備。其工作原理描述如下：在常溫常壓條件下，通過直流電源在特殊涂層電極之間形成電磁場，并通過電極間填充的固體復(fù)合催化劑形成多元電極效應(yīng)，在氧氣、催化劑的協(xié)同作用下，高效快速地促進(jìn)羥基自由基(·OH)的生成?！H具有極強(qiáng)的氧化能力，利用其極高的氧化電極電位，容易進(jìn)攻有機(jī)物分子的高電子云密度點(diǎn)，無選擇地把高濃度有機(jī)污染物破環(huán)斷鏈，氧化成CO₂、H₂O。

本實(shí)用新型中多元催化氧化裝置為連續(xù)流處理，處理過程中開啟直流電源和內(nèi)循環(huán)泵，同時(shí)給反應(yīng)槽下部輸入壓縮空氣，即進(jìn)行多元催化氧化反應(yīng)。廢水通過管道連續(xù)輸送入反應(yīng)槽內(nèi)，與內(nèi)循環(huán)水一道進(jìn)入催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)出水通過底部出水口經(jīng)出水管流出。

多元催化氧化裝置主體為矩形反應(yīng)槽，反應(yīng)槽內(nèi)從上往下依次設(shè)置回流布水管、復(fù)合催化劑床層、催化劑承托板和曝氣管?；亓鞑妓転榇┛坠苄问?，固定在反應(yīng)槽上部，一端與內(nèi)循環(huán)水管相連；穿孔管下部斜向45°交錯(cuò)開孔，將反應(yīng)槽內(nèi)循環(huán)水均勻布到催化劑床層上。復(fù)合催化劑的載體為柱狀活性炭顆粒，在活性炭孔隙內(nèi)負(fù)載有數(shù)種金屬氧化物。在復(fù)合催化劑床層內(nèi)交錯(cuò)豎直布置有陰極板和陽極板，其中陰極板材質(zhì)為不銹鋼SS316L、陽極板材質(zhì)為鈦基釕銥涂層。陽極板頂端設(shè)置接線柱通過電纜與直流電源的輸出正極相連，陰極板頂端設(shè)置接線柱通過電纜與直流電源的輸出陰極相連。直流電源為穩(wěn)壓控制，輸出電壓在0～30V內(nèi)可調(diào)。催化劑床層下部是承托板，承托板下方設(shè)有曝氣管，將低壓壓縮空氣均勻擴(kuò)散到反應(yīng)槽內(nèi)。多元催化氧化反應(yīng)槽外部設(shè)有循環(huán)泵，循環(huán)泵進(jìn)口與反應(yīng)槽底部出水管相連，循環(huán)泵出口通過管道與上部布水管相連。反應(yīng)槽下部側(cè)壁設(shè)有進(jìn)氣口，與外部低壓壓縮空氣進(jìn)氣管相連；反應(yīng)槽上部側(cè)壁設(shè)有進(jìn)水口，與外部進(jìn)水管相連；上部相對進(jìn)水口的另一側(cè)側(cè)壁設(shè)有出水口，反應(yīng)出水從出水口流出，直接流入缺氧-好氧-膜生物反應(yīng)器裝置處理。

多元催化氧化工作參數(shù)可選定為：反應(yīng)時(shí)間50～60min，反應(yīng)電壓28～30V，反應(yīng)電流35～50A，反應(yīng)pH值6～7.5。

在進(jìn)行多元催化氧化處理后，依次進(jìn)行缺氧生化反應(yīng)、好氧生化處理和膜生化處理，出水。

廢水首先進(jìn)入缺氧池處理，缺氧池內(nèi)安裝潛水?dāng)嚢铏C(jī)，對池內(nèi)活性污泥進(jìn)行攪拌；在缺氧池內(nèi)進(jìn)行生物反硝化反應(yīng)，利用進(jìn)水中的有機(jī)物作為碳源降解回流硝化液中的硝酸鹽氮，實(shí)現(xiàn)廢水中總氮的去除。缺氧生化處理中，缺氧生化池的水力停留時(shí)間可選定為8h。

缺氧池出水自流入好氧池，好氧池底部設(shè)置微孔曝氣管，對池內(nèi)活性污泥進(jìn)行充氧曝氣及攪動，池內(nèi)溶解氧控制在2mg/L以上，好氧池微生物對廢水中有機(jī)物和氨氮進(jìn)行降解。好氧生化池的水力停留時(shí)間可選定為22h，好氧生化池的溶解氧含量不低于2mg/L。好氧生化池活性污泥濃度為6000～9000mg/L。

好氧池出水自流入MBR膜池，膜池內(nèi)設(shè)置有內(nèi)置式中空纖維膜組件對微生物進(jìn)行截留，透過膜的產(chǎn)水經(jīng)膜抽吸泵吸出排放，膜池中污泥和硝化液通過回流泵回流至缺氧池進(jìn)水端，回流比為400～500％。

膜生物反應(yīng)器的主要功能是將多元催化氧化出水中殘留的有機(jī)物進(jìn)行微生物降解，與此同時(shí)對廢水中氨氮和總氮進(jìn)行去除，使處理后水質(zhì)滿足排放要求。

混凝-絮凝-沉淀

精細(xì)化工廢水原水呈灰黑色，含大量不易沉降黑色細(xì)小懸浮物。經(jīng)混凝-絮凝-沉淀處理后，出水清澈透明、無懸浮物、濁度降低。

混凝-絮凝-沉淀進(jìn)出水對比

混凝-絮凝-沉淀去除精細(xì)化工廢水懸浮物和濁度的同時(shí)，對廢水COD亦有一定去除效果，處理數(shù)據(jù)如表1所示。由表中數(shù)據(jù)可知，在精細(xì)化工廢水原水COD_Cr為1600～5300mg/L時(shí)，混凝-絮凝-沉淀處理出水COD_Cr為1400～3600mg/L，COD去除率可達(dá)12％～28％。

表1混凝-絮凝-沉淀處理精細(xì)化工廢水COD_Cr數(shù)據(jù)(mg/L)

(2)多元催化氧化

對經(jīng)混凝-絮凝-沉淀處理后的精細(xì)化工廢水進(jìn)行多元催化氧化處理，進(jìn)水COD_Cr為1008mg/L～2147mg/L，多元催化氧化出水COD_Cr為581mg/L～1211mg/L，COD去除率約40～45％。

多元催化氧化對精細(xì)化工廢水可生化性提高的效果頗為明顯：在進(jìn)水B/C(BOD₅/COD_Cr)為0.12～0.19時(shí)，經(jīng)多元催化氧化處理后，B/C可升高至0.33～0.35。

(3)缺氧-好氧-膜生物反應(yīng)器

對膜生物反應(yīng)器出水連續(xù)取樣監(jiān)測結(jié)果表明，處理出水COD_Cr均保持在100mg/L以下，平均值為71mg/L；這也驗(yàn)證了難降解精細(xì)化工廢水經(jīng)多元催化氧化處理后可生化性得到顯著改善。

應(yīng)用實(shí)例

于2016年7月至2016年11月，在安徽省東至縣化工園區(qū)進(jìn)行了高濃度難降解精細(xì)化工廢水的工業(yè)化應(yīng)用試驗(yàn)。采用本實(shí)用新型技術(shù)路線，連續(xù)處理水量為1m³/h，處理水質(zhì)結(jié)果如表2所示：

表2精細(xì)化工廢水處理結(jié)果

綜上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，凡依本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。