本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種高濃度有機廢水凈化裝置及凈化方法。

背景技術(shù)：

高濃度有機廢水主要來自農(nóng)藥、制藥、制革、化工等工業(yè)企業(yè)，其產(chǎn)生量雖不大，但具有污染物成分復雜、高COD、高鹽、高N、高P、高色度、可生化性差、甚至高生物毒性等特點，因此，一直是廢水處理的難點及重點。

目前，對于該類廢水采用單一的處理技術(shù)或常規(guī)的二級處理技術(shù)是難以達標的，因此，對該類廢水的處理技術(shù)多為預處理、生化處理（或生化+物化）、深度處理的多種技術(shù)及多級處理的聯(lián)合處理工藝。預處理的目的是去除對微生物毒害性強的物質(zhì)，提高可生化性，工程中應用的主要包括：催化氧化、微電解等；生化處理主要包括：活性污泥法與生物膜法；深度處理的目的是，進一步去除微生物難以降解的物質(zhì)，提高出水水質(zhì)使其達標，工程中應用的主要包括：混凝沉淀、過濾、臭氧氧化及多種技術(shù)聯(lián)合等。多種技術(shù)多級處理的聯(lián)合處理結(jié)果雖然可能達到要求，但存在工藝流程長、占地面積大、處理效率低、污泥產(chǎn)量大、投資大、運行成本高、操作維護工作量大、對操作人員要求高等缺點。

因此，優(yōu)質(zhì)高效的高濃度有機廢水凈化技術(shù)裝置研制成為熱點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為解決現(xiàn)有處理技術(shù)及工藝存在上述的問題，提供一種高濃度有機廢水凈化裝置，將多種技術(shù)優(yōu)化組合協(xié)同作用，凈化裝置的結(jié)構(gòu)設計合理、緊湊，節(jié)能高效，脫氮除磷效果好，出水水質(zhì)好，污泥產(chǎn)量少，操作簡單，維護方便；還提供一種高濃度有機廢水凈化裝置的凈化方法，其工藝流程較短，出水水質(zhì)好，運行成本低。

本發(fā)明的目的是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種高濃度有機廢水凈化裝置，包括殼體、殼體內(nèi)的套筒體、套筒體內(nèi)的中心筒體、中心筒支撐架、中心筒體內(nèi)的環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽、環(huán)形加藥管、復合填料、復合填料支撐架、配水器及布氣管、殼體內(nèi)的膜組件、好氧生物填料、好氧填料支撐架、環(huán)形曝氣管、曝氣支管、微孔曝氣器、厭氧生物填料及支撐架、殼體上部的進水管、H₂O₂投加管、NaOH投加管、曝氣總管、充氣管、出水總管、混合液出管及混合液入管、殼體底部的排泥管及排泥閥，其特征在于，所述的中心筒體上端開口、下端封閉，所述的中心筒體下端設置在所述套筒體內(nèi)下部的所述中心筒支撐架上，所述的中心筒體內(nèi)上部設所述環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽，所述環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽內(nèi)設置所述環(huán)形加藥管，所述NaOH投加管由所述殼體上部引入所述環(huán)形pH調(diào)節(jié)槽內(nèi)并與所述環(huán)形加藥管相連，所述環(huán)形pH調(diào)節(jié)槽下方中心筒體內(nèi)中下部設置復合填料，所述復合填料坐落在中心筒體內(nèi)下部的所述復合填料支撐架上，接有所述H₂O₂投加管的所述進水管由所述殼體上部引入所述中心筒體內(nèi)穿過所述復合填料及復合填料支撐架并與其下方的所述配水器相連；所述充氣管由所述殼體上部引入所述中心筒體內(nèi)穿過所述復合填料及復合填料支撐架在所述配水器的下方與所述布氣管相連；所述的套筒體上、下端均為開口，所述的套筒體下端設置在所述殼體內(nèi)下部的支撐架上；所述殼體內(nèi)的厭氧生物填料環(huán)繞在所述套筒體周圍由所述支撐架支撐，厭氧生物填料的上方設所述環(huán)形曝氣管，所述環(huán)形曝氣管連接所述曝氣支管，所述曝氣支管上安裝微孔曝氣器，所述微孔曝氣器上方設置好氧填料支撐架，所述好氧生物填料環(huán)繞在所述套筒體周圍并坐落在所述好氧填料支撐架上，所述曝氣總管由所述殼體上部引入殼體內(nèi)穿過所述好氧生物填料與其下方的所述環(huán)形曝氣管相連，所述好氧生物填料的上方環(huán)繞套筒體周圍設置所述膜組件，所述膜組件通過所述環(huán)形出水管連接并與出水總管相連后由所述殼體上方引出殼體外。

對上述技術(shù)方案的改進：所述殼體內(nèi)下部的支撐架由平行的兩根或多根長度與所述殼體內(nèi)部尺寸相當?shù)匿撥壷瞥?，并且所述鋼軌的兩端均焊接在所述殼體內(nèi)壁上；所述的復合填料支撐架由開孔的鋼板及焊接件組成，且所述開孔的孔徑小于復合填料的粒徑；所述的好氧填料支撐架由長度與所述套筒體外圍空間尺寸相當?shù)慕卿撝瞥?，所述角鋼的兩端分別焊接在所述述殼體與所述套筒體上。

對上述技術(shù)方案的進一步改進：所述的環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽為向上開口式，且貼近所述中心筒體的一側(cè)為開孔花墻；所述環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽內(nèi)的環(huán)形加藥管為穿孔式，穿孔方向為環(huán)形向內(nèi)輻射。

對上述技術(shù)方案的進一步改進：所述中心筒體內(nèi)的配水器為環(huán)狀穿孔管式，其開孔方向為雙排斜向上45度，且位于所述復合填料的下方；所述中心筒體內(nèi)的布氣管為輻射狀上側(cè)開孔的穿孔管，且位于中心筒體的下端。

對上述技術(shù)方案的進一步改進：所述的好氧生物填料為串狀組合填料的模塊組合，各所述模塊為根據(jù)好氧生物填料空間分割尺寸制作的立體框架結(jié)構(gòu)，所述立體框架由圓鋼制成，各所述串狀組合填料上、下兩端均由串接的尼龍繩系于所述立體框架的上下端豎直設置，各所述模塊排列組合成為好氧生物填料。

對上述技術(shù)方案的進一步改進：所述的厭氧生物填料為立體彈性填料與框架組合，所述框架用圓鋼按填料空間尺寸制成，所述立體彈性填料由耐腐蝕的尼龍繩將加工有若干微孔的纖維絲段結(jié)成立體串，各所述立體串的兩端分別系于所述框架的上下層，且間隔排列豎直設置。

對上述技術(shù)方案的進一步改進：在所述殼體內(nèi)與所述套筒體外的環(huán)形空間下部設置回流布水器，所述回流布水器由一根環(huán)形管與多個均勻布設的輻射狀穿孔管組成，與所述回流布水器連接的所述回流入管由套筒體內(nèi)與中心筒體外圍的空間向上引出所述殼體外，并與所述殼體外部的回流泵出口相接，有一回流出管在所述殼體內(nèi)好氧填料區(qū)的上方穿出所述殼體與所述回流泵入口相接。

一種利用上述高濃度有機廢水凈化裝置的凈化方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）酸性高濃度有機廢水經(jīng)外部的進水泵加壓提升與H₂O₂投加管投加的H₂O₂溶液一起通過進水管進入殼體內(nèi)中心筒體下部的配水器，經(jīng)過配水器均勻配水，從復合填料的下端向上流動；同時，充氣管將空氣送入中心筒體底部經(jīng)布氣管均勻布氣后，也從復合填料的下端向上流動，在此區(qū)域，一方面，通過復合填料中的鐵碳微電池作用，將水中的有毒物質(zhì)還原成毒性小或無毒性物質(zhì)，將某些不飽和基團的雙鍵打開，將部分難降解環(huán)狀和長鏈有機物分解成易生物降解的小分子有機物；另一方面，H₂O₂與Fe²⁺形成的Fenton氧化作用，使廢水中大量有機物的結(jié)構(gòu)發(fā)生碳鏈斷裂，廢水中的COD及色度大幅度降低，而廢水的可生化性得到提高；

（2）流經(jīng)復合填料的廢水繼續(xù)上行溢流進入中心筒體上部的環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽內(nèi)，另外，外部的NaOH加藥設備將NaOH溶液通過NaOH投加管由環(huán)形加藥管加入環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽內(nèi)，廢水與NaOH溶液發(fā)生中和反應使pH升至8-8.5，然后，經(jīng)過環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽貼中心筒體一側(cè)的開孔花墻流出并沿中心筒體外部與套筒體內(nèi)側(cè)之間的環(huán)形空間自上而下流入套筒體內(nèi)中心筒支撐架下部的空間，期間生成的Fe(OH)₂和Fe(OH)₃膠體絮凝劑能大量吸附污水中分散的微小顆粒、金屬粒子及有機大分子，同時，水中含有的磷酸根會與鐵離子產(chǎn)生沉淀而實現(xiàn)化學除磷；

（3）廢水繼續(xù)下行進入殼體內(nèi)下部，污泥靠重力沉降至錐底，清液則從厭氧生物填料的下端向上進入殼體內(nèi)套筒體外圍空間，自下而上依次經(jīng)過厭氧生物填料和好氧生物填料區(qū)域，廢水經(jīng)厭氧生物填料上水解菌、酸化菌的水解酸化作用及好氧生物填料上好氧微生物的生物氧化及生物絮凝作用，對有機物進行高效降解，好氧處理后的水向上流動，通過上部的膜組件由外部的負壓出水泵控制進行抽濾得到出水；

（4）好氧生物填料區(qū)產(chǎn)生的污泥靠重力沉至厭氧生物填料區(qū)，同時，外部的回流泵從殼體內(nèi)好氧生物填料的上部由回流出管抽出混合液經(jīng)回流入管進入支撐架下方的回流布水器，經(jīng)回流布水器均勻布水后與送至厭氧生物填料區(qū)，完成混合液的回流；

（5）與外部供氣設備相連的曝氣總管經(jīng)環(huán)形曝氣管連接曝氣支管再經(jīng)曝氣支管上方安裝的微孔曝氣器為好氧生物填料區(qū)域的微生物提供充足的氧，厭氧生物填料區(qū)域產(chǎn)生的生化污泥及套筒體內(nèi)產(chǎn)生的化學污泥靠重力向下落入殼體內(nèi)支撐架的下部，共沉至殼體的圓錐形部，由底部圓錐形尖端設置的排泥管經(jīng)排泥閥控制定時排出殼體外。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點和積極效果：

本發(fā)明高濃度有機廢水凈化裝置通過微電解+Fenton氧化+生物膜處理技術(shù)與膜分離技術(shù)的有機結(jié)合、科學合理的結(jié)構(gòu)設計、化學污泥與生化污泥的共沉等，因而具有如下優(yōu)點：

1、填料不堵塞：中心筒體內(nèi)采用鐵、碳經(jīng)高溫磁化構(gòu)架、微孔活化技術(shù)制成球形的復合填料，密度低、重量小，在設置的水流與氣流的沖吹下，填料不易堵塞，無需更換，只需添充；厭氧生物填料采用立體彈性填料，空間利用率高，使用壽命長，不易堵塞。

2、處理效率高，出水水質(zhì)好：

（1）復合填料采用經(jīng)高溫磁化構(gòu)架、微孔活化技術(shù)制成，鐵碳分布均勻，比表面積大，反應活性強，表面Zeta電位高，能大幅度降低污染物開環(huán)、斷鏈及降解反應的活化能，提高反應速率和凈化效率。

（2）中心筒體內(nèi)通過復合填料、投加的H₂O₂以及充氣，形成微電解、H₂O₂氧化、催化氧化以及Fenton氧化的協(xié)同作用，相互促進，共同破解大分子、生物毒性強或難以生物降解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使有機物的濃度及生物毒性大幅度降低，廢水的可生化性大幅度增強。通過投加NaOH，在調(diào)節(jié)pH的同時產(chǎn)生的鐵質(zhì)污泥具有吸附凝聚作用，可進一步吸附裹挾去除水中的大分子及細小物質(zhì)，可實現(xiàn)化學除磷。另外，通過pH調(diào)節(jié)槽出水的花墻設計及中心筒外設套筒，可保證氫氧化鈉與廢水的充分混合及絮凝沉淀效果。上述多重作用的結(jié)果使進入后續(xù)生化處理的污染物負荷減輕，為后續(xù)生化處理奠定了良好基礎

（3）外圍為生物膜處理與膜分離技術(shù)的結(jié)合，由厭氧生物填料、好氧生物填料、曝氣裝置及膜組件組成，厭氧生物填料采用比表面積大、阻力小的立體彈性填料，好氧生物填料采用比表面積大的組合填料，兩種生物填料上棲息的生物量遠大于活性污泥法，克服了活性污泥法易流失、膨脹等問題，因而處理效率高，另外，廢水中剩余的新鮮態(tài)鐵離子可參與生物酶體系的電子轉(zhuǎn)移反應，促進生化反應，提高生化反應速率。通過下部厭氧生物填料上生物膜的厭氧水解酸化作用及上部生物填料上生物膜的好氧降解作用共同去除有機物，同時，通過混合液的回流可實現(xiàn)生物脫氮除磷。通過膜組件的分離，可得到高質(zhì)量的出水。

緣于上述因素使本發(fā)明的處理效率高，出水水質(zhì)好。

3、生化污泥自回流，污泥產(chǎn)量少，含水率低：外圍采用生物膜法本身產(chǎn)生的污泥量就少，加上采用下部厭氧水解酸化處理及上部好氧處理結(jié)構(gòu)設計，好氧污泥靠重力全部自回流至厭氧段，參與生物反硝化過程，也使生化污泥產(chǎn)量減少，另外，由于生化污泥與化學污泥的共沉，化學污泥中的鐵鹽可增強生化污泥的密實程度，污泥含水率低，污泥體積縮小，故污泥產(chǎn)量少。

4、脫氮除磷效果好：一方面，溶液中的鐵離子可與PO₄^2-形成沉淀，此為化學除磷；另一方面，在外圍采用下部厭氧水解酸化處理及上部好氧處理結(jié)構(gòu)設計，好氧污泥靠重力全部回流至厭氧段，同時，設混合液回流裝置，由混合液回流泵將好氧填料上端的混合液回流至厭氧填料的下端，而實現(xiàn)生物脫氮除磷。因此，脫氮除磷效果好。

5、安裝、維護方便：好氧生物填料及厭氧生物填料采用模塊框架組合，安、拆靈活，便于維護。

6、適用范圍廣：可廣泛用于化工、制藥、農(nóng)藥等有機物復雜、高濃度、高色度、高毒性的工業(yè)廢水處理。

7、投資省，占地面積小，可實現(xiàn)自動化控制，易于管理。

8、凈化方法工藝流程較短，節(jié)約能耗，運行成本低，出水水質(zhì)好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種高濃度有機廢水凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、曝氣總管；2、殼體；3、膜組件；4、好氧生物填料；5、好氧填料支撐架；6、環(huán)形曝氣管；7、曝氣支管；8、微孔曝氣器；9、厭氧生物填料；10、支撐架；11、出水總管；12、環(huán)形出水管；13、進水管；14、H₂O₂投加管；15、環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽；16、環(huán)形加藥管；17、復合填料；18、配水器；19、布氣管；20、套筒體；21、充氣管；22、NaOH投加管；23、復合填料支撐架；24、中心筒體；25、中心筒體支撐架；26、回流布水器；27、回流入管；28、回流泵；29、回流出管；30、排泥閥；31、排泥管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

參見圖1，本發(fā)明一種高濃度有機廢水凈化裝置的實施例，在高濃度有機廢水凈化裝置的殼體2外配置進水泵、負壓出水泵、供氣設備、回流泵、H₂O₂加藥設備及NaOH加藥設備。

在殼體2內(nèi)下部設置支撐架10，支撐架10由兩根或多根可承重的長度與殼體2內(nèi)部尺寸相當?shù)匿撥壍炔牧现谱鳎⑶忆撥壍炔牧系膬啥司附釉跉んw2上。在殼體2內(nèi)中間設置套筒體20，套筒體20上、下端均開口，套筒體20的下端開口置于支撐架10上。在套筒體20內(nèi)下部設置中心筒體支撐架25，所述的中心筒體支撐架25由兩根平行的兩端均焊接在套筒體20上的鋼軌或類似材料構(gòu)成。在套筒體20內(nèi)中間設置中心筒體24，中心筒體24上端開口、下端封閉，中心筒體24的下端封閉置于中心筒體支撐架25上。在中心筒體24內(nèi)下部設置復合填料支撐架23，復合填料支撐架23由開孔的鋼板及焊接件組成，且開孔的孔徑小于復合填料17的粒徑。在中心筒體24內(nèi)裝有復合填料17，復合填料17置于復合填料支撐架23上，上述復合填料17優(yōu)選復合型鐵碳復合填料。在中心筒體24內(nèi)底部設置向上依次設置布氣管19和配水器18，并分別與充氣管21、進水管13及H₂O₂投加管14連接由中心筒體24上部引出再分別與外部供氣設備、進水泵及H₂O₂加藥設備相連接。供氣設備提供的空氣可使廢水與復合填料成分接觸、使填料表面更新，也提供氧氣，從而通過反應效率及速率。在中心筒體24內(nèi)復合填料17的上方設置環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽15，環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽15環(huán)繞在中心筒體24上部，且貼近中心筒體24的一側(cè)為開孔花墻，內(nèi)側(cè)高度低于中心筒體24的上緣。在環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽內(nèi)15內(nèi)設環(huán)形加藥管16，環(huán)形加藥管16圍繞在環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽15內(nèi)，環(huán)形加藥管16與NaOH投加管22連接由中心筒體24上部引出再與外部的NaOH加藥設備相連接。

在殼體2內(nèi)套筒體20外的環(huán)形空間內(nèi)下部設置厭氧生物填料9并置于支撐架10上。厭氧生物填料9的上方環(huán)繞套筒體20設置環(huán)形曝氣管6和曝氣支管7，曝氣支管7由環(huán)形曝氣管6連接，在曝氣支管7上裝有均勻分布的多個微孔曝氣器8，連接曝氣支管7的環(huán)形曝氣管6與曝氣總管1連接由殼體2上方引出再與外部的供氣設備連接。供氣設備為好氧微生物提供氧源，并起攪動更新作用。在殼體2內(nèi)與套筒體20外的環(huán)形空間微孔曝氣器8的上方設置好氧填料支撐架5，在殼體2內(nèi)與套筒體20外的環(huán)形空間設置好氧生物填料4并置于好氧生物填料支撐架5上。在殼體2內(nèi)與套筒體20外環(huán)形空間設置的好氧生物填料4的上方設置膜組件3和環(huán)形出水管12，環(huán)形出水管12圍繞環(huán)形空間將膜組件3連接在一起，且上部與出水總管11連接后由殼體2上部引出再與外部的負壓出水泵相連。負壓出水泵根據(jù)設定抽出最終出水。

上述的好氧生物填料4為串狀組合填料的模塊組合，各模塊為根據(jù)好氧生物填料空間分割尺寸制作的立體框架結(jié)構(gòu)，立體框架由圓鋼等材料制作，各串狀組合填料上、下兩端均由串接的尼龍繩系于立體框架的上下端豎直設置，各模塊排列組合成為好氧生物填料4。

上述的厭氧生物填料9為立體彈性填料框架組合，框架由圓鋼等材料按填料空間尺寸制作，立體彈性填料由耐腐蝕的尼龍繩將加工有許多微孔的纖維絲段結(jié)成立體串，各立體串的兩端分別系于框架的上下層，且間隔排列豎直設置。

在殼體2內(nèi)套筒體20外環(huán)形空間下部設置回流布水器26，回流布水器26由一根環(huán)形管與多個均勻布設的輻射狀穿孔管組成，與回流布水器26連接的回流入管27由套筒體20內(nèi)與中心筒體24外圍空間向上引出殼體2外，并與殼體2外部的回流泵28出口相接。

在殼體2的上部設有回流出管29，回流出管29一端位于好氧生物填料4的上方穿透殼體2，一端與回流泵28入口相連。

高濃度有機廢水凈化裝置的殼體2由一定厚度的鋼板（如：碳鋼加玻璃鋼或不銹鋼）做成圓形的筒體，上部為圓柱形，下部為圓錐形，并由基座支撐。在殼體2底部圓錐形尖端連接一排泥管31，排泥管上設置排泥閥30，排泥閥30在需要排泥、檢修或非正常狀態(tài)時開啟，其他時間關(guān)閉。

本發(fā)明高濃度有機廢水凈化裝置的機理：

1.電化學的氧化還原作用

本發(fā)明的高濃度有機廢水凈化裝置的復合填料中的Fe和C之間因存在電極電位差而形成無數(shù)的微電池,當復合填料浸在偏酸性廢水中，微電池以廢水為電解質(zhì)，通過陰、陽極放電形成對廢水的電化學處理。陽極反應產(chǎn)生的新生態(tài)二價鐵離子具有較強的還原能力，可使廢水中的某些有機物還原，把有毒物質(zhì)還原成毒性小或無毒性物質(zhì)，也可使某些不飽和基團(如羧基—COOH、偶氮基-N＝N-)的雙鍵打開，使部分難降解環(huán)狀和長鏈有機物分解成易生物降解的小分子有機物而提高可生化性。陰極反應產(chǎn)生大量新生態(tài)的[H]和[O]，在偏酸性的條件下，能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應，如使有色物質(zhì)的發(fā)色基團或助色基團被斷鏈降解，實現(xiàn)有機廢水的脫色并提高廢水的可生化性。

2.催化氧化作用

向本發(fā)明的高濃度有機廢水凈化裝置內(nèi)投加適量的H₂O₂溶液，H₂O₂可與微電池反應產(chǎn)生的Fe²⁺形成Fenton氧化作用，F(xiàn)e²⁺與H₂O₂反應生成?OH（羥基自由基），其氧化能力僅次于氟，另外，?OH具有很高的電負性或親電性，具有很強的加成反應特性。同時，在反應過程中生成的Fe³⁺可以與H₂O₂反應生成Fe²⁺，生成的Fe²⁺再與H₂O₂反應生成?OH，可見在反應過程中Fe²⁺是很好的催化劑。生成的?OH可以進一步與有機物RH 反應生成有機自由基R?，R?進一步氧化，使有機物結(jié)構(gòu)發(fā)生碳鏈斷裂，最終氧化成為CO₂和H₂O，從而使廢水的有機污染物濃度大幅度降低。

3.化學絮凝作用

本發(fā)明的高濃度有機廢水凈化裝置內(nèi)的微電池反應產(chǎn)生的Fe²⁺和Fe³⁺是良好的絮凝劑，如Fe²⁺能與染料或其他物質(zhì)的單個分子反應生成結(jié)構(gòu)復雜的大分子絡合物（螯合物），降低其水溶性，再被吸附在水解產(chǎn)物上沉淀去除。當投加NaOH調(diào)節(jié)pH值生成的Fe(OH)₂和Fe(OH)₃膠體絮凝劑，其絮凝能力遠遠高于一般藥劑水解得到的Fe(OH)₃膠體，能大量吸附污水中分散的微小顆粒、金屬粒子及有機大分子。

4.厭氧生物的水解酸化作用

在缺氧狀態(tài)下，本發(fā)明的高濃度有機廢水凈化裝置通過厭氧生物填料上棲息的生物膜及生物污泥中的大量水解菌及產(chǎn)酸菌釋放的酶促使水中難以生物降解的大分子有機物發(fā)生生物催化反應，將不溶性有機物水解為溶解性有機物，將難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)，微生物則利用水溶性底物完成胞內(nèi)生化反應，同時排出各種有機酸。從而使廢水的可生化性和降解速度大幅度提高，以利于后續(xù)好氧生物處理。

5.好氧生物氧化作用

本發(fā)明的高濃度有機廢水凈化裝置的好氧生物填料表面生長的生物膜以及生物污泥中的好氧微生物，在曝氣系統(tǒng)為其供氧下，對水中的有機污染物進行分解、合成、利用，并在氣體的攪動下不斷更新，從而降低有機污染物濃度。

6.生物絮凝作用

由于厭氧及好氧微生物的新陳代謝活動均會分泌大量的粘性物質(zhì)，這些粘性物質(zhì)會對水中微生物不能分解的大分子有機物質(zhì)、無機物及細小顆粒產(chǎn)生吸附絮凝作用，使其去除。

7.鐵對微生物的促進作用

鐵是生物酶體系中的重要組成物質(zhì)，本發(fā)明的高濃度有機廢水凈化裝置微電池反應產(chǎn)生的Fe²⁺與Fe³⁺經(jīng)pH調(diào)節(jié)后會有殘余的新鮮態(tài)的鐵離子，鐵離子可以參加生物酶體系的電子轉(zhuǎn)移反應，促進生化反應，提高生化反應的速率。鐵可降低微生物生長活化能和基質(zhì)降解反應的活化能，從而減弱反應過程受溫度等外界環(huán)境因素的影響，加快有機物降解速率和微生物增長速度。

8.膜分離作用

本發(fā)明的高濃度有機廢水凈化裝置設置的膜組件通過外部的負壓出水泵的壓力作為驅(qū)動力對水中的雜質(zhì)進行分離得到優(yōu)質(zhì)的出水。

9.脫氮除磷作用

（1）化學除磷

系統(tǒng)中產(chǎn)生的Fe³⁺可與磷酸根產(chǎn)生沉淀將其去除，實現(xiàn)化學除磷。

（2）生物脫氮除磷

殼體內(nèi)與套筒外側(cè)的環(huán)形空間由厭氧生物填料、好氧生物填料及膜組件形成生物膜處理與膜分離組合系統(tǒng)，其中生物膜處理處理部分采用下部厭氧水解酸化處理及上部好氧處理結(jié)構(gòu)設計，好氧污泥靠重力全部回流至厭氧段，同時，本發(fā)明設回流裝置，由外部的回流泵將好氧填料上端的混合液回流至厭氧填料的下端，從而實現(xiàn)生物脫氮除磷。

本發(fā)明一種利用上述高濃度有機廢水凈化裝置的凈化方法的具體實施方式，包括如下步驟：

（1）酸性高濃度有機廢水經(jīng)外部的進水泵加壓提升與H₂O₂投加管7投加的H₂O₂溶液一起通過進水管13進入殼體2內(nèi)中心筒體24下部的配水器18，經(jīng)過配水器18均勻配水，從復合填料17的下端向上流動；同時，充氣管21將空氣送入中心筒體24底部經(jīng)布氣管19均勻布氣后，也從復合填料17的下端向上流動，在此區(qū)域，一方面，通過復合填料17中的鐵碳微電池作用，將水中的有毒物質(zhì)還原成毒性小或無毒性物質(zhì)，將某些不飽和基團的雙鍵打開，將部分難降解環(huán)狀和長鏈有機物分解成易生物降解的小分子有機物；另一方面，H₂O₂與Fe²⁺形成的Fenton氧化作用，使廢水中大量有機物的結(jié)構(gòu)發(fā)生碳鏈斷裂，廢水中的COD及色度大幅度降低，而廢水的可生化性得到提高；另外，由于空氣與水流的共同吹動，使復合填料17處于松動狀態(tài)，能保證較好的傳質(zhì)效果，提高處理效率。

（2）流經(jīng)復合填料17的廢水繼續(xù)上行溢流進入中心筒體24上部的環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽15內(nèi)，另外，外部的NaOH加藥設備將NaOH溶液通過NaOH投加管22由環(huán)形加藥管16加入環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽15內(nèi)，廢水與NaOH溶液發(fā)生中和反應使pH升至8-8.5，然后，經(jīng)過環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽15貼中心筒體24一側(cè)的開孔花墻流出并沿中心筒體24外部與套筒體20內(nèi)側(cè)之間的環(huán)形空間自上而下流入套筒體20內(nèi)中心筒支撐架25下部的空間，期間生成的Fe(OH)₂和Fe(OH)₃膠體絮凝劑能大量吸附污水中分散的微小顆粒、金屬粒子及有機大分子，同時，水中含有的磷酸根會與鐵離子產(chǎn)生沉淀而實現(xiàn)化學除磷；

（3）廢水繼續(xù)下行進入殼體2內(nèi)下部，污泥靠重力沉降至錐底，清液則從厭氧生物填料9的下端向上進入殼體2內(nèi)套筒體20外圍空間，自下而上依次經(jīng)過厭氧生物填料9和好氧生物填料4區(qū)域，廢水經(jīng)厭氧生物填料9上水解菌、酸化菌的水解酸化作用及好氧生物填料4上好氧微生物的生物氧化及生物絮凝作用，對有機物進行高效降解，好氧處理后的水向上流動，通過上部的膜組件3由外部的負壓出水泵控制進行抽濾得到出水；

（4）好氧生物填料4區(qū)產(chǎn)生的污泥靠重力沉至厭氧生物填料9區(qū)，同時，外部的回流泵28從殼體2內(nèi)好氧生物填料4的上部由回流出管29抽出混合液經(jīng)回流入管27進入支撐架10下方的回流布水器26，經(jīng)回流布水器26均勻布水后與送至厭氧生物填料9區(qū)，完成混合液的回流。一方面，實現(xiàn)生物脫氮除磷，降低出水中的氮和磷含量；另一方面，可起到緩沖作用，使生物處理更加穩(wěn)定。另外，通過混合液的回流，對殼體2內(nèi)套筒體20外圍空間還可起到推流作用

（5）與外部供氣設備相連的曝氣總管1經(jīng)環(huán)形曝氣管6連接曝氣支管7再經(jīng)曝氣支管7上方安裝的微孔曝氣器8為好氧生物填料4區(qū)域的微生物提供充足的氧，同時，氣流的攪動可加速微生物的更新，提高生物活性。另外，可減輕膜組件3的膜污染。厭氧生物填料9區(qū)域產(chǎn)生的生化污泥及套筒體20內(nèi)產(chǎn)生的化學污泥靠重力向下落入殼體2內(nèi)支撐架10的下部，共沉至殼體2的圓錐形部，由底部圓錐形尖端設置的排泥管31經(jīng)排泥閥30控制定時排出殼體外。排泥閥30在需要排泥、檢修或非正常狀態(tài)時開啟，其他時間關(guān)閉。

以下為本發(fā)明高濃度有機廢水凈化裝置的凈化方法的兩個具體實施例：

1、曝氣總管；2、殼體；3、膜組件；4、好氧生物填料；5、好氧填料支撐架；6、環(huán)形曝氣管；7、曝氣支管；8、微孔曝氣器；9、厭氧生物填料；10、支撐架；11、出水總管；12、環(huán)形出水管；13、進水管；14、H₂O₂投加管；15、環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽；16、環(huán)形加藥管；17、復合填料；18、配水器；19、布氣管；20、套筒體；21、充氣管；22、NaOH投加管；23、復合填料支撐架；24、中心筒體；25、中心筒體支撐架；26、回流布水器；27、回流入管；28、回流泵；29、回流出管；30、排泥閥；31、排泥管。

實施例1：

對染料生產(chǎn)廢水的處理，原水水質(zhì)指標為：CODcr：7500～12000mg/L，氨氮：120～150mg/L，色度：20000倍，pH=3。

（1）中心筒體24內(nèi)：復合填料17的鐵碳質(zhì)量比為2.5:1，pH=3，每升廢水投加30%H₂O₂溶液3ml，反應時間為1.5h，氣水比采用5:1。在環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽15內(nèi)，由投加的NaOH溶液將其pH調(diào)至8～8.5。

（2）套筒體20外環(huán)形空間：厭氧生物填料9區(qū)域的水力停留時間為4h，好氧生物填料4區(qū)域的水力停留時間為6h，氣水比為15:1，混合液回流比為200%。

（3）膜組件3分離出水水質(zhì)：CODcr＜50mg/L，色度＜10倍，pH=7～8，氨氮＜5mg/L，總氮＜13.5mg/L。

實施例2：

對農(nóng)藥廢水的處理，原水水質(zhì)指標為：CODcr：12000～15000mg/L，氨氮：100～120mg/L，總磷400～600mg/L。

（1）中心筒內(nèi)參數(shù)：復合填料17的鐵碳質(zhì)量比為3:1，pH=3，每升廢水投加30%H₂O₂溶液4ml，反應時間為1.5h，氣水比采用8:1。在環(huán)狀pH調(diào)節(jié)槽15內(nèi)，由投加的NaOH溶液將其pH調(diào)至8～8.5。

（2）套筒體外與殼體的環(huán)形空間參數(shù)：厭氧生物填料9區(qū)域的水力停留時間為4h，好氧生物填料4區(qū)域的水力停留時間為8h，氣水比為15:1，混合液回流比為200%。

（3）膜組件3分離出水水質(zhì)：CODcr＜50mg/L， pH=7～8，氨氮＜3.6mg/L，總磷＜0.4mg/L。

通過上述實施例1和實施例2可以證明，利用本發(fā)明高濃度有機廢水凈化裝置的凈化方法處理后的高濃度有機廢水，出水水質(zhì)指標可滿足部分回用需求。

當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明并不限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)，做出的變化、改型、添加或替換，都應屬于本發(fā)明的保護范圍。