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Fenton—SMAD—BBR处理高浓度有机废水
作者:百乐坊网址-百乐坊娱乐 发布日期:2019-10-11 14:18

  本发明公开了一种Fenton—SMAD—BBR处理高浓度有机废水的方法及其装置,装置具体包括一体式芬顿氧化塔、自混式厌氧反应器、导流生物反应器、调节池、污泥浓缩池和离心脱水机,一体式芬顿氧化塔上清液出口与自混式厌氧反应器进水管连通,自混式厌氧反应器出水口与导流生物反应器进水口连通,自混式厌氧反应器和导流生物反应器底部污泥出口均与污泥浓缩池一端连通,污泥浓缩池另一端连接离心脱水机。废水经过一体式芬顿氧化塔进行初步降解,改善了废水的可生化性,然后采用对现有生化处理工艺进行改良的SMAD和BBR组合工艺,降低废水中COD,BOD和氨氮,两者相互协调,协同作用,实现对有机废水的安全无害化处理,工艺简单紧凑,节省了基建面积,方便管理和运输。

  权利要求书

  1.一种Fenton—SMAD—BBR处理高浓度有机废水的装置,其特征在于,具体包括一体式芬顿氧化塔、自混式厌氧反应器、导流生物反应器、调节池、污泥浓缩池和离心脱水机,一体式芬顿氧化塔上清液出口与自混式厌氧反应器进水管连通,自混式厌氧反应器出水口与导流生物反应器进水口连通,自混式厌氧反应器和导流生物反应器底部污泥出口均与污泥浓缩池一端连通,污泥浓缩池另一端连接离心脱水机。

  2.根据权利要求1所述的Fenton—SMAD—BBR处理高浓度有机废水的装置,其特征在于,一体式芬顿氧化塔,包括罐体、机械搅拌装置、提升泵、硫酸药槽、氢氧化钠药槽、硫酸亚铁药槽、双氧水药槽、第一出水口、第一污泥排放口、进水口、硫酸投药口、氢氧化钠投药口、硫酸亚铁投药口和双氧水投药口,罐体从上向下依次为圆形筒体构成的反应区和漏斗形筒体构成的沉淀区,机械搅拌装置固定安装在罐体顶盖上,机械搅拌装置的搅拌棒伸入罐体空腔内,在罐体中部设置第一出水口,漏斗形筒体底部设置第一污泥排放口,在罐体外侧分别固定设置硫酸药槽、氢氧化钠药槽、硫酸亚铁药槽和双氧水药槽,在罐体上部设置进水口、硫酸投药口、氢氧化钠投药口、硫酸亚铁投药口和双氧水投药口,硫酸药槽通过硫酸加药泵与硫酸投药口管道连通,硫酸亚铁药槽通过硫酸亚铁加药泵与硫酸亚铁投药口管道连通,双氧水药槽通过双氧水加药泵与双氧水投药口管道连通,氢氧化钠药槽通过氢氧化钠加药泵与氢氧化钠投药口管道连通,进水口与提升泵通过管道连通,将废水泵入罐体。

  3.根据权利要求2所述的Fenton—SMAD—BBR处理高浓度有机废水的装置,其特征在于,第一出水口外接的管道与水平面的夹角α为15°。

  4.根据权利要求2所述的Fenton—SMAD—BBR处理高浓度有机废水的装置,其特征在于,为有利于沉降过程,圆形筒体与漏斗形筒体连接处的夹角β为135°。

  5.根据权利要求2-4任一项所述的Fenton—SMAD—BBR处理高浓度有机废水的装置,其特征在于,自混式厌氧反应器,包括反应器本体、周期性自驱动的波涛式提升装置和恒温装置,恒温控制装置安装在反应器本体内部用于控制反应器本体内部水温,进水管一端固定在反应器本体上部,另一端伸入到反应器本体内部,反应器本体底部固定设置支撑架,提升管固定在支撑架上部,气体收集环固定在提升管上,在气体收集环下部形成气体收集区,在气体收集区固定安装环绕提升管的挡板,挡板内侧的提升管上开设孔口,第二出水口和出气口均设置在反应器本体上部,在反应器底部设置第二污泥排放口,第二污泥排放口与污泥浓缩池连通,提升管、气体收集环、孔口和挡板构成周期性自驱动的波涛式提升装置;导流生物反应器,包括通过隔板隔开并依次连通的缺氧区、好氧区和静态沉降区,在缺氧区和好氧区之间设置回流装置,在缺氧区和静态沉降区之间设置污泥回流装置,在缺氧区固定设置混合搅拌装置,在好氧区底部安装曝气装置,曝气装置外接鼓风机,静态沉降区一侧分别设置上清液出口和第三污泥排放口。

  6.根据权利要求5所述的Fenton—SMAD—BBR处理高浓度有机废水的装置,其特征在于,自混式厌氧反应器还包括循环泵,循环泵通过管道将气体收集环与出气口连通。

  7.一种权利要求1所述的Fenton—SMAD—BBR处理高浓度有机废水的方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

  (1)将废水输送到调节池,通过稀释调整废水COD含量≤60000mg/L;

  (2)将步骤(1)所得废水泵入一体式芬顿氧化塔,然后向一体式芬顿氧化塔内加入硫酸调整废水pH在3-4之间,分别控制双氧水加药泵和氢氧化钠亚铁加药泵,按照摩尔比FeSO4:H2O2为1:3,将双氧水溶液和氢氧化亚铁铁溶液泵入到一体式芬顿氧化塔内,在机械搅拌装置的作用下,反应1小时,停止搅拌,控制氢氧化钠加药泵加入氢氧化钠溶液调整废水pH=7.5-8.5,停留时间8h后,将一体式芬顿氧化塔底部污泥从第一污泥排放口排除,上清液进入下一步骤;

  (3)上清液进入自混式厌氧反应器,调整自混式厌氧反应器温度在25-30℃,反应器中的厌氧细菌将废水中的有机物消耗,处理后出水通过SMAD上部出水口排出进入下一步骤,SMAD在降低废水中有机物的同时产生沼气,气体收集环捕获形成的气泡,在气体收集区内合并然后进入提升管,并沿着提升管上升,在此过程中,提升管内产生很强的吸力,将反应器底部的固体和液体从支撑架的开孔中吸入,并沿提升管上升到反应器上部;

  (4)SMAD出水进入导流生物反应器首先经过缺氧区,在微生物的作用下,将可溶性有机物水解为有机酸,使大分子有机物分解为小分子有机物,不溶性的有机物转化成可溶性有机物,然后进入好氧区,去除废水中的BOD和进行硝化,将NH4+氧化为NO3-,部分废水再经过回流装置返回缺氧区,在微生物的作用下进行反硝化作用,将NO3-还原为分子态氮,最后,好氧区废水进入静态沉降区,上清液通过出水口排出,静态沉降区部分污泥通过污泥回流装置返回缺氧区,剩余污泥通过静态沉降区底部设置的第三污泥排放口输送到污泥浓缩池,整个过程实现了有机物和氨氮的去除;

  (5)污泥浓缩池中污泥经过浓缩,进一步输送到离心脱水机脱水,完成污泥处理。

  说明书

  一种Fenton—SMAD—BBR处理高浓度有机废水的方法及其装置

  技术领域

  本发明属于废水处理技术领域,具体涉及一种有效降解高浓度有机废水的装置和方法,通过芬顿氧化提高了废水的可生化性,废水进一步通过改进的生化反应装置(SMAD-BBR),提高废水处理的效率,整个装置占地面积小,容易控制,便于运输。

  背景技术

  随着我国的化工行业迅速发展,化工产业在生产的过程中产生了大量的有机污染物,这些污染物通过各种途径进入水体,造成水环境质量恶化,并威胁到人类生命安全。化工废水具有水质变化大、可生化性差、难以降解等特点,采用一般的生化处理,难以完全降解废水中有机物,处理效果不理想。通常情况下,会根据实际废水的水质情况采取适当的预处理方法,如絮凝、微电解、芬顿氧化等工艺,破坏废水中难降解的有机物,同时改善废水的可生化性,再联用生物处理工艺,如SBR、A/O、A2/O等工艺,对废水进行处理。芬顿氧化法是将过氧化氢和硫酸亚铁按一定比例混合,在适当的pH条件下,生成羟基自由基(·OH),利用羟基自由基的强氧化性无选择性地将废水中难生化降解的有机物氧化分解为H2O和CO2。现有的芬顿氧化装置一般采用专利CN105621740B中所公开的装置,包括芬顿反应装置和混凝沉淀一体池,废水在芬顿试剂的作用下经过芬顿氧化装置,进入混凝沉淀一体池。其虽然具有很好的处理效果,但设备占地面积大,建设成本高。此外,芬顿氧化处理有机废水的过程中,不但消耗大量的化学药剂,而且产生大量的难以处理的铁泥,为此,实际应用过程中往往将芬顿氧化与其他生化处理过程,例如,专利CN201310446135.6公开了一种芬顿氧化与生物组合工艺处理高盐高聚废水的方法,其依次通过芬顿氧化,絮凝除磷,水解酸化,厌氧反应,二级化学氧化,一级好氧处理和二级好氧处理对废水进行处理,工艺繁琐,管理复杂,仅贮水系统就需要五级,设备占地面积大,不便于移动,专利CN2012102755721公开了一种高浓度难降解有机废水的处理方法,其依次通过混凝气浮、铁碳微电解和紫外芬顿氧化反应器对废水进行预处理,降低废水中难降解的有机物,提高可生化性,然后再经废水通过常规的A2/O生化工艺,该方法前端预处理工艺复杂,消耗大量的化学药剂,紫外芬顿氧化反应器处理后还需要絮凝沉淀,同时整个工艺存在占地面积大,不易控制等不足。因此,目前急需一种占地面积小,方便移动和管理的高浓度有机废水处理装置。

  发明内容

  本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点,寻求设计一种高浓度有机废水处理方法及其装置,其解决了现有处理工艺/装置,存在的工艺复杂、设备占地面积大,笨重,不易移动和控制管理的问题。

  为了实现上述目的,本发明涉及的Fenton—SMAD—BBR高浓度有机废水处理装置,具体包括一体式芬顿氧化塔、自混式厌氧反应器(SMAD)、导流生物反应器(BBR)、调节池、污泥浓缩池和离心脱水机,一体式芬顿氧化塔上清液出口与自混式厌氧反应器进水管连通,自混式厌氧反应器出水口与导流生物反应器进水口连通,自混式厌氧反应器和导流生物反应器底部污泥出口均与污泥浓缩池一端连通,污泥浓缩池另一端连接离心脱水机。

  本发明涉及的一体式芬顿氧化塔(Fenton),包括罐体、机械搅拌装置、提升泵、硫酸药槽、氢氧化钠药槽、硫酸亚铁药槽、双氧水药槽、第一出水口、第一污泥排放口、进水口、硫酸投药口、氢氧化钠投药口、硫酸亚铁投药口和双氧水投药口,罐体从上向下依次为圆形筒体构成的反应区和漏斗形筒体构成的沉淀区,机械搅拌装置固定安装在罐体顶盖上,机械搅拌装置的搅拌棒伸入罐体空腔内,在罐体中部设置第一出水口,漏斗形筒体底部设置第一污泥排放口,在罐体外侧分别固定设置硫酸药槽、氢氧化钠药槽、硫酸亚铁药槽和双氧水药槽,在罐体上部设置进水口、硫酸投药口、氢氧化钠投药口、硫酸亚铁投药口和双氧水投药口,硫酸药槽通过硫酸加药泵与硫酸投药口连通,硫酸亚铁药槽通过硫酸亚铁加药泵与硫酸亚铁投药口连通,双氧水药槽通过双氧水加药泵与双氧水投药口连通,氢氧化钠药槽通过氢氧化钠加药泵与氢氧化钠投药口连通,进水口与提升106通过管道连通,将废水泵入罐体。

  进一步地,第一出水口外接的管道与水平面的夹角α为15°。

  为有利于沉降过程,圆形筒体与漏斗形筒体连接处的夹角β为135°。

  进一步地,自混式厌氧反应器,包括反应器本体、周期性自驱动的波涛式提升装置和恒温装置,恒温控制装置安装在反应器本体内部用于控制反应器本体内部水温,进水管一端固定在反应器本体上部,另一端伸入到反应器本体内部,反应器本体底部固定设置支撑架,提升管固定在支撑架上部,气体收集环固定在提升管上,在气体收集环下部形成气体收集区,在气体收集区固定安装环绕提升管的挡板,挡板内侧的提升管上开设孔口,第二出水口和出气口均设置在反应器本体上部,在反应器底部设置第二污泥排放口,第二污泥排放口与污泥浓缩池连通,提升管、气体收集环、孔口和挡板构成周期性自驱动的波涛式提升装置;导流生物反应器,包括通过隔板隔开并依次连通的缺氧区、好氧区和静态沉降区,在缺氧区和好氧区之间设置回流装置,在缺氧区和静态沉降区之间设置污泥回流装置,在缺氧区固定设置混合搅拌装置,在好氧区底部安装曝气装置,曝气装置外接鼓风机,静态沉降区一侧分别设置上清液出口和第三污泥排放口。

  进一步地,自混式厌氧反应器还包括循环泵,循环泵通过管道将气体收集环与出气口连通。

  本发明涉及的Fenton—SMAD—BBR高浓度有机废水处理方法,具体包括以下步骤:

  (1)将废水输送到调节池,通过稀释调整废水COD含量≤60000mg/L;

  (2)将步骤(1)所得废水泵入一体式芬顿氧化塔,然后向一体式芬顿氧化塔内加入硫酸调整废水pH在3-4之间,分别控制双氧水加药泵和氢氧化钠亚铁加药泵,按照摩尔比FeSO4:H2O2为1:3,将双氧水溶液和氢氧化亚铁铁溶液泵入到一体式芬顿氧化塔内,在机械搅拌装置的作用下,反应1小时,停止搅拌,控制氢氧化钠加药泵加入氢氧化钠溶液调整废水pH=7.5-8.5,停留时间8h后,将一体式芬顿氧化塔底部污泥从第一污泥排放口排除,上清液进入下一步骤;

  (3)上清液进入自混式厌氧反应器(SMAD),调整自混式厌氧反应器温度在25-30℃,反应器中的厌氧细菌将废水中的有机物消耗,处理后出水通过SMAD上部出水口排出进入下一步骤,SMAD在降低废水中有机物的同时产生沼气,气体收集环捕获形成的气泡,在气体收集区内合并然后进入提升管,并沿着提升管上升,在此过程中,提升管内产生很强的吸力,将反应器底部的固体和液体从支撑架的开孔中吸入,并沿提升管上升到反应器上部;

  (4)SMAD出水进入导流生物反应器(BBR)首先经过缺氧区,在微生物的作用下,将可溶性有机物水解为有机酸,使大分子有机物分解为小分子有机物,不溶性的有机物转化成可溶性有机物,然后进入好氧区,去除废水中的BOD和进行硝化,将NH4+氧化为NO3-,部分废水再经过回流装置返回缺氧区,在微生物的作用下进行反硝化作用,将NO3-还原为分子态氮,最后,好氧区废水进入静态沉降区,上清液通过出水口排出,静态沉降区部分污泥通过污泥回流装置返回缺氧区,剩余污泥通过静态沉降区底部设置的第三污泥排放口输送到污泥浓缩池,整个过程实现了有机物和氨氮的去除;

  (5)污泥浓缩池中污泥经过浓缩,进一步输送到离心脱水机脱水,完成污泥处理。

  本发明与现有技术相比,具有以下优点:(1)经过一体式芬顿氧化塔,废水中的难降解有机物得到有效降解,同时改善了废水的可生化性,减少了芬顿试剂的使用量,从根本上减少了芬顿污泥的产生,降低运行成本;(2)一体式芬顿氧化塔将氧化环氧反应区和沉淀区融合在一起,装置无需设置沉淀池,同时SMAD和BBR对现有生化处理工艺进行改良,克服现有工艺占地面积大,工艺复杂,能耗高,难以维持较高污泥浓度的缺点;(3)Fenton—SMAD—BBR的组合工艺设计,在一体式芬顿氧化塔提高废水可生化性的基础上,SMAD—BBR对废水进行生化处理,降低COD,BOD和氨氮,SMAD—BBR较高的生化处理性能,进一步降低了一体式芬顿氧化塔处理压力,两者相互协调,协同作用,实现对有机废水的安全无害化处理,工艺简单紧凑,节省了基建面积,方便管理和运输,增强了装置的抗冲击负荷能力。

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