一种难生化降解有机废水的深度处理系统及方法

摘要

本发明公开了一种难生化降解有机废水的深度处理技术，属工业废水水处理领域。该系统是由进水pH调节系统、沉淀过滤器、高级氧化反应池、出水泵及出水pH调节系统依次连接而成。利用该处理系统可实现对医药废水、化工废水、垃圾渗滤液等难生化降解有机物废水的氧化分解深度处理，并且大大提高废水的可生化性能，在后续工艺中与生物处理技术联用。系统运行控制方便，无二次污染，处理效果显著。

说明书

技术领域

本发明涉及工业废水处理领域，尤其涉及一种难生化降解有机废水的深度处理系统及 方法。

背景技术

我国目前难生化降解有机废水的处理工艺并不多，另外还有以下几种：

(1)芬顿试剂法；

(2)湿式催化氧化法；

(3)电解催化氧化法；

上述工艺(1)中，芬顿试剂(Fenton Reagent)于1894年由H.J.Fenton发现并应 用于苹果酸氧化，其实质是二价铁离子(Fe²⁺)和H₂O₂之间的链式反应催化生成HO^·，使苹 果酸及其它有机物最终氧化为CO₂和H₂O。在实际工程应用中，采用芬顿试剂法去除难生化 降解有机废水会带来一系列的问题，主要是存在较大范围调节pH导致酸碱消耗量大，反 应过程中反应药剂的使用效率低，反应结束后铁的沉淀物会造成二次污染等问题。

上述工艺(2)中，湿式催化氧化法在20世纪90年代初期已达到工业化应用水平。 湿式(空气)氧化技术(Wet Air Oxidation)是20世纪50年代发展起来的一种处理高 浓度、有毒、有害、生物难生化降解废水的有效手段。它通常需要在高温(150-350℃) 和高压(0.5-20MPa)条件下，以空气或者纯氧为氧化剂，将污染物氧化降解，不经稀释， 一次处理。由于湿式催化氧化技术要求的高温高压条件苛刻，处理费用高，一次性设备投 资大，难以推广应用。

上述工艺(3)中，电解催化氧化法(Electrochemical Catalytic Oxidation)就 是利用具有催化性能的金属氧化物电极，产生具有强氧化能力的羟基自由基或其它自由基 和基团攻击溶液中的有机污染物，使其完全分解为无害的H₂O和CO₂的绿色化学技术。但是 由于目前，此技术较少应用与工程实践，主要是因为电极的制作和再生存在较大难度，电 极电解效率较低使整套系统的能耗较高，废水处理的运行费用高，因此目前多数还处于实 验室研发阶段。

总而言之，对于难生化降解有机废水深度处理技术而言，以上三种技术由于存在较 多问题而难于应用于工程，使得高级氧化技术在难生化降解有机废水的处理领域没有发挥 出应有的作用。从工艺角度讲，高级氧化技术对于处理难生化降解有机废水，如果单独使 用，运行成本会非常高，但是如果与其它低成本的处理技术联合应用，将会使其运行费用 大幅度降低，有利于该技术的推广应用。

发明内容

本发明实施方式提供一种难生化降解有机废水的深度处理系统及方法，可解决现有对 难生化降解有机物废水的生化处理效果不好的问题，可有效去除难生化降解有机物废水中 的COD，明显提高废水的可生化性。

解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明实施方式提供一种难生化降解有机废水的深度处理系统，该系统包括：

进水pH调节系统、沉淀过滤器、高级氧化反应池和出水pH调节系统；所述进水pH调节 系统、沉淀过滤器、高级氧化反应池和出水pH调节系统依次连接；其中，所述进水pH调节 系统上设有引入难生化降解有机废水的进水口以及在线加药装置；所述出水pH调节系统上 设有出水口以及在线加药装置；所述高级氧化反应池由反应池、臭氧发生器、曝气系统、 臭氧尾气收集及破坏设备和反应池内设置的紫外光模块构成。

本发明实施方式提供一种难生化降解有机废水的深度处理方法，采用上述的处理系 统，该方法包括：

进水pH调节处理：将难生化降解有机废水引入进水pH调节系统中，通过进水pH调 节系统的在线加药装置加入氢氧化钠溶液，调节废水的pH值为10.0～11.0；

过滤处理：对所述进水pH调节系统调节pH值后的出水，通过沉淀过滤器采用过滤孔 径为1～5μm的滤网进行过滤处理；

高级氧化反应处理：对沉淀过滤器过滤后的出水，通过高级氧化反应池在臭氧和紫外 光协同作用下进行高级氧化处理，臭氧通过曝气系统输出，臭氧的投加剂量为500～ 1000mg/L；高级氧化处理过程中产生的高浓度的羟基自由基，将水中难生化降解有机物氧 化分解为低分子量的有机物，或直接分解为二氧化碳和水；

出水pH调节处理：高级氧化反应池的出水进入出水pH调节系统，通过出水pH调节系统 的在线加药装置加入稀硫酸溶液，调节出水的pH值为7.00～7.50。

通过上述提供的技术方案可以看出，本发明实施方式中通过将进水pH调节系统、沉淀 过滤器、高级氧化反应池、出水泵及出水pH调节系统依次连接构成对有机物废水的深度处 理系统，特别是设置了可以臭氧与紫外光协同对废水进行处理的高级氧化反应池，有效提 高了对难生化降解有机废水，特别是对生化处理后的难生化降解有机物废水的处理效果， 使废水的COD明显去除，废水的可生化性明显提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附 图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领 域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附 图。

图1为本发明实施例1提供的处理系统示意图；

图2为本发明实施例1提供的处理系统中的高级氧化反应池的示意图；

图3为本发明实施例2提供的处理方法流程图；

图1中各标号对应的部件名称为：1-进水pH调节系统；11-管路混合器；12-加药计量 泵；13-酸液储罐；2-沉淀过滤器；3-高级氧化反应池；31-臭氧尾气破坏器；32-反应池； 33-臭氧发生器；4-出水泵；5-出水pH调节系统；51-出水pH调节系统；52-出水pH调节系 统的加药计量泵；53-出水pH调节系统的酸液储罐；

图2中各标号对应的部件名称为：31-臭氧尾气破坏器；32-反应池；320-反应池内的 紫外光模块；321-一号反应池；322-二号反应池；323-三号反应池；324-四号反应池；325- 五号反应池；326-六号反应池；327-纯钛金属曝气器。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例1提供一种难生化降解有机废水的深度处理系统，如图1所示，该系统包括：

进水pH调节系统、沉淀过滤器、高级氧化反应池和出水pH调节系统；其中，

所述进水pH调节系统、沉淀过滤器、高级氧化反应池和出水pH调节系统依次连接； 其中，所述进水pH调节系统上设有引入难生化降解有机废水的进水口以及在线加药装置； 所述出水pH调节系统上设有出水口以及在线加药装置；所述高级氧化反应池由反应池、 臭氧发生器、曝气系统、臭氧尾气收集及破坏设备和反应池内设置的紫外光模块构成。

上述处理系统中的高级氧化反应池的具体结构为：由6个反应池依次连通而成，前三 个反应池内均设有紫外光模块，6个反应池底部均设有纯钛金属曝气器，各反应池的纯钛 金属曝气器均通过管路分别与臭氧发生器的臭氧输出端连接构成曝气系统；臭氧尾气收集 及破坏设备由臭氧收集罩和臭氧收集罩底座、收集管路、臭氧尾气破坏器构成，6个反应 池上均设有臭氧收集罩底座，臭氧收集罩底座上设有臭氧收集罩，各臭氧收集罩均通过收 集管路与臭氧尾气破坏器连接。

上述高级氧化反应池中，后三个反应池内也均可以设置紫外光模块。

上述处理系统中的高级氧化处理池的紫外光模块采用低压紫外灯，低压紫外灯的发光 有效部位浸没在各反应池的废水中，紫外灯的投加剂量至少为675W·S/cm²，紫外灯发射的 紫外线波长为254nm。

上述处理系统中的高级氧化反应池的每个反应池的水力停留时间为30分钟，有效水深 为5米。

上述处理系统中的进水pH调节系统的在线加药装置由碱液储罐、加药计量泵和管路混 合器构成。

上述处理系统中的出水pH调节系统的在线加药装置由酸液储罐、加药计量泵和管路混 合器构成。

上述系统还包括出水泵，设置在所述高级氧化反应池与出水pH调节系统之间。

上述处理系统中的高级氧化反应池由6个独立的反应池(即一号池至六号池)依次连 通而成。

上述处理系统中的高级氧化反应池的每个反应池内均设置紫外光模块。

上述高级氧化处理池的每个反应池中的紫外光模块为低压紫外灯，低压紫外灯的发光 有效部位浸没在反应池的废水中，紫外灯的投加剂量至少为675W·S/cm²，紫外灯发射的紫 外线波长为254nm。

上述高级氧化反应池的每个反应池的水力停留时间为30分钟，有效水深为5米。

上述进水pH调节系统的在线加药装置由管路混合器和经加药计量泵与该管路混合器 连接的碱液储罐构成；

所述出水pH调节系统的在线加药装置由管路混合器和经加药计量泵与该管路混合器 连接的酸液储罐构成。

上述系统中的进水pH调节系统，采用计量泵将一定浓度的碱溶液(如10％NaOH溶液) 注入管道混合器中，通过管道混合器调节pH至碱性范围10.5左右。

上述系统中的沉淀过滤器可采用单个5μm孔径的PP材质布袋式过滤器或保安过滤器， 或者可采用两个以上过滤器交替运行的方式，对调节pH后可能产生的化学沉淀进行过滤 处理，以保证后续处理工艺的高效运行。

上述系统中的高级氧化反应池共分为1～6个依次连通的反应池(可分别依次命名为 一号池至六号池)，每个反应池的池体均可采用臭氧和紫外光系统协同反应进行反应，或 只在前3个反应池内投加紫外光，而全部反应池内均投加臭氧，臭氧发生器采用纯氧气源， 臭氧投加采用纯钛金属曝气头曝气，投加量为500～1000mg/L；紫外光模块系统采用波长 254nm的紫外光系统，紫外光的投加剂量至少为675W·S/cm²；根据进水的水质情况，高级 氧化反应器的6个反应池可择一运行(即只开启一个反应池，向其内投加臭氧和紫外光) 或多个同时运行(几个反应池同时开启，各反应池内均投加臭氧和紫外光)，具体的运行 模式可以是：如独立开启一号池运行，或者开启一号池和二号池运行，或者开启一号池、 二号池和三号池运行，......以此类推，可以6个反应池全部开启运行。

上述系统中的出水pH调节系统，采用计量泵将一定浓度的酸溶液(如质量浓度10％的 H₂SO₄溶液)注入管道混合器中，通过管道混合器调节pH至碱性范围7.0左右。

本实施例的处理系统，由进水pH调节系统、沉淀过滤器、高级氧化反应池、出水泵 及出水pH调节系统有机结合，可实现对难生物降解有机污染物的有效去除，并提高原水 的可生化性，对后续生化处理具有很好的预处理作用。利用本实施例的处理系统可实现对 农药废水、抗生素废水、垃圾渗滤液等难生物降解有机废水的深度处理，具有很好的处理 效果。系统反应容易控制，长期运行稳定，不产生二次污染。

实施例2

本发实施例提供一种难生化降解有机废水的深度处理方法，利用上述处理系统的对难 生化降解有机废水的深度处理方法，该方法具体包括：

进水pH调节处理：将难生化降解有机废水引入进水pH调节系统中，通过进水pH调 节系统的在线加药装置加入氢氧化钠溶液，调节废水的pH值为10.0～11.0；

过滤处理：对所述进水pH调节系统调节pH值后的出水，通过沉淀过滤器采用过滤孔 径为1～5μm的滤网进行过滤处理；

高级氧化反应处理：对沉淀过滤器过滤后的出水，通过高级氧化反应池在臭氧和紫外 光协同作用下进行高级氧化处理，臭氧通过曝气系统的曝气头孔径为0.3μm的纯钛金属 曝气器输出，臭氧的投加剂量为500～1000mg/L；高级氧化处理过程中产生的高浓度的羟 基自由基，将水中难生化降解有机物氧化分解为低分子量的有机物，或直接分解为二氧化 碳和水；

出水pH调节处理：高级氧化反应池的出水经出水泵进入出水pH调节系统，通过出水 pH调节系统的在线加药装置加入稀硫酸溶液，调节出水的pH值为7.00～7.50。

上述方法中，高级氧化反应处理过程中，高级氧化反应器的6个反应池的每个反应池 的水力停留反应时间为30分钟，前3个反应池内分别投加臭氧和施加紫外光，其中，臭 氧以纯氧为氧气源，每个反应池的投加剂量臭氧为500～1000mg/L；紫外光由作为紫外光 模块的低压紫外灯灯管提供，紫外光的波长为254nm。

上述方法中，进水pH调节处理中，加入进水pH调节系统的氢氧化钠溶液的质量浓度 为10％；出水pH调节处理中，加入出水pH调节系统的稀硫酸溶液的质量浓度为10％。

下面结合图1、2所示的上述实施例1给出的处理系统对抗生素生产废水进行深度处理 的过程，对本发明的处理方法作进一步说明，如图3所示，具体包括：

采用该处理系统对抗生素生产废水进行处理时，抗生素废水用泵提升至进水pH调节系 统，此部分的pH调节主要是通过进水pH调节系统的计量泵将一定浓度(质量浓度10％)的 碱液注入至进水pH调节系统的管道混合器中与原水混合，然后出水进入到高级氧化反应 池，在反应过程中，高级氧化反应池的反应池顶部通过臭氧收集罩将未反应的臭氧气体收 集起来，通过管路集中送至臭氧尾气破坏器进行处理，处理后的气体主要成分为氧气，可 以进行再利用或者外排；根据抗生素废水原水的水质情况，可以确定此处理方法是否与生 化处理技术联合应用，如果需要联合应用，那么出水主要以生化性的提高为处理的运行依 据；高级氧化反应池的出水，经出水泵送入到出水pH调节系统内，向出水pH调节系统内加 入酸液(可经计量泵，将一定浓度(质量浓度10％)的酸液注入到管道混合器中)，将原 水经过高价氧化处理后的碱性水，调节pH至中性。

上述方法中，高级氧化反应池可以通过直接化学氧化法将原水中的难生化降解有机物 进行去除，达到相关废水的处理要求，同时可以通过提高可生化性来改善废水水质，并与 生化处理工艺相结合，减少臭氧和紫外光的投加费用从而减少系统的运行费用。高级氧化 处理特别适用于难生化降解有机物，该技术的工程化应用对于解决难生化降解有机物的处 理和出水严格达标等技术难题具有非常重要的意义。该处理系统可实现对医药废水、化工 废水、垃圾渗滤液等难生化降解有机物废水的氧化分解深度处理，并且大大提高废水的可 生化性能，在后续工艺中与生物处理技术联用。系统运行控制方便，无二次污染，处理效 果显著。

综上所述，本发明实施例还具有下述优点：

(1)高级氧化反应池及pH调节系统可以集成模块化。整个系统的设备配置和连接固 定，系统容易集成，可以形成设备，对于解决工业废水中的难生化降解有机物废水具有非 常高效的处理效果，同时，对于有些色度较大的工业废水也能够具有很好的脱色效果。

(2)臭氧与紫外光的协同高级氧化反应要比臭氧氧化的效率还要提高15％-30％，除此 之外，臭氧氧化具有很强的选择性，而臭氧与紫外光协同产生的羟基自由基却无选择性， 且反应速度快，反应进程容易控制。

(3)pH调节采用管道混合器的方式，不仅节省调节空间，而且可以完全自动化，通过 对进水pH的在线监控可以调整酸液或碱液的投加量，从而达到最优的反应条件。

(4)在这一发明中，反应时间是较为重要的影响因素，通常情况下，增加反应时间是 通过扩大反应容积完成，而在本发明中则是以30min反应时间为一个反应进程，一级反应， 通过增加反应的级数，来实现对反应进程的控制，以保证出水的水质达到处理的要求。1～ 6号池可随意启动，运行方式灵活，检修和维护方便。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围 为准。