难生物降解有机废水处理方法及其装置.pdf

本发明为一种难生物降解有机废水处理方法及其装置，设多个或多组反应室，其中一部分反应室处于不同阶段的反应状态，另一部分处于排水或进水状态，当反应完毕的反应室停止反应后即依次进入排水、进水状态，而已进完水的反应室代之进入反应状态，依此不断循环。气体氧化剂是循环使用的，即气体氧化剂进入一个反应室反应后，从出口导入下一个反应室继续反应，气体氧化剂进入的第一个反应室反应完毕后即进入排水、进水状态，下一个反应室即成为气体氧化剂进入的第一个反应室，排气口设在最后的反应室。

1.  一种难生物降解有机废水处理方法，包括气体氧化剂与污水的反应，其特征在于：设多个或多组反应室，其中一部分反应室处于不同阶段的反应状态，另一部分处于排水或进水状态，当反应完毕的反应室停止反应后即依次进入排水状态、进水状态，而已进完水的反应室代之进入反应状态，依此不断循环。

2.  根据权利要求1所述的难生物降解有机废水处理方法，其特征在于：气体氧化剂是循环使用的，即气体氧化剂进入一个反应室反应后，从出口导入下一个反应室继续反应，气体氧化剂进入的第一个反应室反应完毕后停止进气，即进入排水、进水状态，下一个反应室即成为气体氧化剂进入的第一个反应室，排气口设在最后的反应室，最后的反应室下一次就成为气体氧化剂进入的第一个反应室，依此不断循环。

3.  一种用于权利要求1～2之一方法的难生物降解有机废水处理装置，其特征在于：由多个或多组密封式反应室组成，每个或每组反应室有氧化气体进、出口，废水进、出口，氧化气体进口支管通到每个反应室下部，氧化气体进口处有进气阀，反应室上部有气体出口，气体出口管上有排气阀，相临两个或两组反应室的气体出口之间有串联阀，反应室上部有废水进口，废水进口管上有进水阀，反应室下部有废水出口，废水出口管上有排水阀。

4.  根据权利要求3所述的难生物降解有机废水处理装置，其特征在于：阀采用电磁或电动阀门，所有阀门由可编程控制器控制其开关。

5.  根据权利要求3或4所述的难生物降解有机废水处理装置，其特征在于：多个反应室至少有一个反应室处于反应间歇状态，其进水阀处于开的状态，出水阀处于关的状态；其余处于反应状态的反应室的进、出水阀都处于关的状态。

6.  根据权利要求3或4所述的难生物降解有机废水处理装置，其特征在于：可编程控制器总控制一个或一组反应室的进气阀处于开的状态，称其为主反应室，相临两个反应室之间的串联阀处于开的状态；远离主反应室的反应室排气阀处于开的状态，其它反应室的排气阀处于关的状态。

7.  根据权利要求3或4所述的难生物降解有机废水处理装置，其特征在于：主反应室氧化气体进口的进气阀由开转为关的同时，其排水阀由关转为开的状态，排水阀开时，其进水阀处于关的状态。

8.  根据权利要求3或4所述的难生物降解有机废水处理装置，其特征在于：反应室为3～5个或3～5组。

9.  根据权利要求3或4所述的难生物降解有机废水处理装置，其特征在于：氧化气体进口气体压力在0.08Mpa以上。

难生物降解有机废水处理方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种难生物降解有机废水处理方法及其装置，属于水处理技术领域。
技术背景
随着现代工业的不断发展，通过各种途径进入环境的合成有机物的数量和种类以每年几十种的速度急剧增加。其中有些化合物则表现出难于被微生物降解的特性，它们在环境中长期存留逐步蓄积，威胁和损害了人类的健康。因此，围绕着难生物降解有机废水处理这一环境问题，国内外学者进行了大量的研究工作。
难降解有机物是指微生物不能降解，或在任何环境条件下不能以足够快的速度降解以阻止它在环境中积累的有机物。所谓难降解(难生物降解)是相对于易生物降解而言的，“难”、“易”是针对所在的体系而确定的。对于自然生态环境系统，如果一种化合物滞留可达几个月或几年之久，被认为是难于生物降解；对于人工生物处理系统，如果一种化合物经过一定的处理，在几小时或几天之内还未能被分解或消除，则同样被认为是难于生物降解的。形成化合物难于生物降解的原因有两方面，一是由于化合物本身的化学组成和结构，使其具有抗降解性；二是其存在的环境因素，包括物理因素(如温度、化合物的可接近性等)、化学因素(如pH值、化合物浓度、氧化还原电位、协同或拮抗效应等)、生物因素(如适合微生物生存的条件、足够的适应时间等)阻止其降解。国内外学者就是依据以上两个方面来开发难降解有机物的处理技术。
难生物降解有机废水来源于各行各业，种类繁多，其主要特点是性质稳定，具有致突变、致癌作用，对人体产生急慢性中毒伤害，对环境的危害巨大而持久。难生物降解有机废水的处理技术主要分为以下几类：
1、活性炭吸附
活性炭吸附可去除分子量在100～1000之间的富里酸类物质，低于或高于这一范围的有机物不能被有效吸附。活性炭吸附过程中存在两个问题，一个是堵塞，一个是运行费用。对于COD＞300mg/l的废水，为了使废水COD值降到100mg/l以下，直接用活性炭吸附是不经济的。
2、化学氧化和催化氧化
化学氧化法的突出优点在于能转化几乎所有的物质，故被广泛用于难生物降解有机废水的深度处理。目前采用的氧化剂主要是过氧化氢和臭氧，而氯和氯化合物由于残留产物的高毒性，不适合采用。
在没有被激活的情况下，过氧化氢对腐殖酸类物质的氧化能力并不强，因此需要使用如铁盐或紫外线作为催化剂，借以形成·OH基，·OH基可以迅速与有机化合物反应，而且这种反应并不限于某种特定有机物。·OH基清扫剂，如碳酸盐、重碳酸盐和碱性化合物会使这一反应减速，因而，此催化反应要求尽可能降低自由基清扫剂的浓度为必要条件，这可以通过降低pH值，降低碳酸盐浓度和增加氧化势来进行。·OH自由基的氧化效率在pH值为2～4范围内最大，这意味着对生物处理后的出水进行酸化是必要的。
臭氧的氧化是在很多情况下可以直接氧化有机物，但自由基反应可以加速氧化反应。臭氧氧化的最大优点在于臭氧可以将复杂有机物转化为简单的易于生物降解的有机物，改善难生物降解有机废水的BOD/COD比值，为进一步的生物处理创造条件。对于臭氧的投加在水中，溶解程度的高低直接影响到有机物的氧化和臭氧的利用。在水处理中，常用的臭氧溶解、接触氧化方法大致分为以下几种形式：
①臭氧化气体和水混合进入接触氧化池底部，或将臭氧化气体直接通入氧化池底部，气、水同向流出，或臭氧化气体并联通入多格水流串联的氧化池中，经多次接触后再一并流出，称为鼓泡式溶解方法。
②在溶解池加设填料，臭氧化气体和水逆向流动，称为填料式溶解方法。
③静态混合或水流喷射抽吸或机械搅拌混合溶解。
上述方法可以溶解臭氧，但不能很好地溶解同时投加的氧气。当水中溶解的空气或氧气接近饱和时，臭氧化气体中的空气或氧气就会从水中逸出，不可避免地带走部分臭氧气体。上述方法一般可溶解臭氧为60％～70％，溶解氧气为20％～30％。为保护大气环境，同时设置臭氧尾气破坏装置。
3、反渗透
近年来，反渗透和超滤技术也被应用于难生物降解有机废水的处理。反渗透技术的制约在于浓缩液的处理困难及过高的运行、维护费用。
4、混凝沉淀处理
一般情况下，难生物降解有机物都以较低的含量存在于废水中，混凝沉淀处理的效果不大。但一些特殊场合，混凝沉淀处理是有效的，如农药、食品等行业的难生物降解有机废水。
对于这类难生物降解有机废水的处理一直是环境治理方面的一个难点，也是环境科学工作研究的热点。
发明内容
本发明的目的是利用臭氧的特性，针对难生物降解有机废水的处理，提供一个实用、高效的溶解、接触氧化处理方法和装置。
本发明的技术方案：难生物降解有机废水处理方法包括气体氧化剂与污水的反应，具体方法是设多个或多组反应室，其中一部分反应室处于不同阶段的反应状态，另一部分处于排水或进水状态，当反应完毕的反应室停止反应后即依次进入排水、进水状态，而已进完水的反应室代之进入反应状态，依此不断循环。
所述的难生物降解有机废水处理方法，其气体氧化剂是循环使用的，即气体氧化剂进入一个反应室反应后，从出口导入下一个反应室继续反应，气体氧化剂进入的第一个反应室反应完毕后，停止进气，即进入排水、进水状态；下一个反应室即成为气体氧化剂进入的第一个反应室，排气口设在最后地反应室，最后的反应室下一次就成为气体氧化剂进入的第一个反应室，依此不断循环。
用于难生物降解有机废水处理装置，由多个或多组密封式反应室组成，每个或每组反应室有氧化气体进、出口，废水进、出口，氧化气体进口支管通到每个反应室下部，氧化气体进口处有进气阀，反应室上部有气体出口，气体出口管上有排气阀，相临两个或两组反应室的气体出口之间有串联阀，反应室上部有废水进口，废水进口管上有进水阀，反应室下部有废水出口，废水出口管上有排水阀。
所述的难生物降解有机废水处理装置，其阀采用电磁或电动阀门，所有阀门由可编程控制器控制其开关。
所述的难生物降解有机废水处理装置，多个反应室至少有一个反应室处于反应间歇状态，其进水阀处于开的状态，出水阀处于关的状态；其余处于反应状态的反应室的进、出水阀都处于关的状态。
所述的难生物降解有机废水处理装置，可编程控制器总控制一个或一组反应室的进气阀处于开的状态，称其为主反应室，相临两个反应室之间的串联阀处于开的状态；远离主反应室的反应室排气阀处于开的状态，其它反应室的排气阀处于关的状态。
所述的难生物降解有机废水处理装置，主反应室氧化气体进口的进气阀由开转为关的同时，其排水阀由关转为开的状态，排水阀开时，其进水阀处于关的状态。
所述的难生物降解有机废水处理装置，反应室为3～5个或3～5组。
所述的难生物降解有机废水处理装置，氧化气体进口气体压力在0.08Mpa以上。
本发明的优点：
1.本发明是单个正在进行反应的反应室是密封的，而处在进出水状态的反应室是开放的。对于正在进行反应的反应室而言，处理装置是间歇的，而对于处理对象而言，整个装置是连续的，既能使反应充分，又能使废水处理连续。
2、本发明的装置对于氧化气体而言由数个串连的接触反应室构成，在保证废水处理效果的同时，使氧化剂得以充分利用。
3、发明的电动阀门由PLC可编程控制器控制，实现系统运行的自动化及连续性。
4、适用于难生物降解有机废水的处理，具有效率高、管理方便、运行稳定的特点。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2～图5是各反应室在不同运行状态时气阀的开启状态图。
图中1-1～1-4是反应室、2是氧化气体进入总管、2-1～2-4是氧化气体进口支管、3-1～3-4是进气电磁(动)阀、4-1～4-4是气体出口、5是排气总管、5-1～5-4是排气电磁(动)阀、6-1～6-4是串联电磁(动)阀、7-1～7-4是进水电磁(动)阀、8-1～8-4是排水电磁(动)阀、8是排水总管、9是可编程控制器。
具体实施方式
本发明的难生物降解有机废水氧化处理方法，是采用气体氧化剂与污水的反应，设多个或多组反应室，其中一部分反应室处于不同阶段的反应状态，另一部分处于排水或进水状态，当反应完毕的反应室停止反应后即依次进入排水状态、进水状态，而已进完水的反应室代之进入反应状态，依此不断循环。气体氧化剂是循环使用的，即气体氧化剂进入一个反应室反应后，从出口导入下一个反应室继续反应，气体氧化剂进入的第一个反应室反应完毕后停止进气，即进入排水、进水状态，下一个反应室即成为气体氧化剂进入的第一个反应室，排气口设在最后的反应室，最后的反应室下一次就成为气体氧化剂进入的第一个反应室，依此不断循环。
用于难生物降解有机废水氧化处理装置，图1是本发明的结构示意图：本发明有多个或多组(图中仅以4个为例)密封式反应室1-1～1-4，每个反应室有氧化气体进出口、废水进出口，气体进口支管2-1～2-4通到反应室下部，进口处有进气电磁(动)阀3-1～3-4，4-1～4-4是反应室上部的气体出口，气体出口管上有排气电磁(动)阀5-1～5-4，相临两个反应室的气体出口之间有串联电磁(动)阀6-1～6-4，反应室上部有废水进口，废水进口管上有进水电磁(动)阀7-1～7-4，反应室下部有废水出口，废水出口管上有排水电磁(动)阀8，所有电磁(动)阀由可编程控制器9控制其开关。
单个反应室为密封的，深度可在1.5～2.5m之间(由臭氧发生器运行时出口气体压力定)。反应室选用陶瓷扩散器。4个反应室处于不同运行状态时气阀的开关状态由可编程控制器9控制。可编程控制器可以根据应用的具体对象不同，自己设置各种参数及各电磁(动)阀的开关状态。
其阀采用电磁或电动阀门，所有阀门由可编程控制器控制其开关。
多个反应室至少有一个反应室处于反应间歇状态，其进水阀处于开的状态，出水阀处于关的状态；其余处于反应状态的反应室的进、出水阀都处于关的状态。
可编程控制器总控制一个或一组反应室的进气阀处于开的状态，称其为主反应室，相临两个反应室之间的串联阀处于开的状态；远离主反应室的反应室排气阀处于开的状态，其它反应室的排气阀处于关的状态。
主反应室氧化气体进口的进气阀由开转为关的同时，其排水阀由关转为开的状态，排水阀开时，其进水阀处于关的状态。
图2～图5是各反应室在不同运行状态时阀门的开启状态图：半黑三角形的电磁(动)阀代表开状态，其余代表关状态。多个反应室至少有一个反应室处于反应间歇状态(图中空白的代表)。
本发明的装置是臭氧接触氧化处理装置，为多室连续氧化反应室。根据工艺要求，确定反应室的数量。一般反应室的数量在3～5个或3～5组。其中2～4个(组)反应室作为连续反应器进行反应，1～2个(组)反应室作为进出水用。下面对于4个反应室的臭氧接触氧化处理装置的工作原理进行说明：
如图2：初始时，打开其进水电磁(动)阀，向前3个反应室放入污水，然后，打开电磁(动)阀3-1，出水电磁(动)阀都处于关的状态。串联电磁(动)阀6-1～6-2打开，臭氧气体在1-1反应后，通过串联电磁(动)阀6-1、6-2继续通过1-2、1-3反应室，排气电磁(动)阀5-3开，反应后的废气从排气管5排除，因此1-1～1-3反应室处于工作状态；这时，进水电磁(动)阀7-4打开，反应室1-4处于进水状态，停止反应，处于间歇状态。
如图3：当反应室1-1达到处理要求时，氧化气体进口的进气电磁(动)阀3-1由开转为关，同时其排水电磁(动)阀8-1由关转为开的状态，反应室1-1排水，水排空时，其进水电磁(动)阀7-1打开进水，反应室1-1处于间歇状态；同时，电磁(动)阀3-2打开，串联电磁(动)阀6-2～6-3打开，排气电磁(动)阀5-4开，反应后的废气从排气管5排除，反应室1-2～1-4处于工作状态。
同理，图4是反应室1-2处于间歇状态，反应室1-1、1-3、1-4处于工作状态。图5是反应室1-3处于间歇状态，反应室1-1、1-2、1-4处于工作状态。
如此循环往复。同理，当反应室不很大时，也可以将多个反应室分成多组，各种阀可根据需要设总阀或分阀，控制也可以作灵活的变化。
一般臭氧发生器运行时出口气体压力可在0.08Mpa以上，按照后续工艺要求，可以利用这一压力来提高臭氧化气体的溶解度。
综上所述，本发明的核心是单个正在进行反应的反应室是密封的，而处在进出水状态的反应室是开放的，对于反应室而言，有正在进行反应的，有处于间歇的，而对于处理对象而言，整个装置是连续的。因此，无论具体细节如何变化，只要由多个或多组反应室，其中一部分反应室处于不同阶段的反应状态，另一部分处于排水或进水状态，不断循环，均属于本发明的保护范围。