专利名称：一种农村生活废水处理回用工艺及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在农村生活废水处理回用工艺及其装置，属于环境工程领域。
背景技术：
我国农村生活污水主要来源于厨房炊事、沐浴、洗涤、厕所冲洗和农村居民养殖畜禽产生的粪便废水等，主要有以下特点农村生活污水分布广泛且分散，大部分农村没有污水排放管网；农村生活污水浓度低、水质波动大，但农村生活污水的性质相差不大，水中基本上不含有重金属和有毒有害物质，含一定量的氮、磷，可生化性强。现行的城市污水处理技术虽然可行，但投资高、运行费用大、管理要求高，在农村难以推广使用。因此，高效率、低能耗、低成本的污水处理技术对于解决农村环境具有重要意义。·
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种农村生活废水处理回用工艺，将生活废水经过生物膜反应器生化处理后直接用于洗涤工序；生物膜反应器处理饱和后，用再生装置再生液处理；然后以新鲜自来水反冲生物膜反应器；再生废液及新鲜自来水反冲洗后废水进入到三维光电化学反应器进行处理将废水中的污染物深度处理，达标后排放本发明的农村生活废水处理回用装置，包括洗涤区(I)、再生装置(2)、生物膜反应器装置(3)、三维光电化学反应器(4)、废水综合处理区(5)、储药罐(6)、吸附介质(7)、承托板(8 )、承托层(9 )、UV灯(10 )、电源(11)、混合泵(12 )、水泵(13 )、压力表(14)、阀门
(15)、隔板(16);废水经洗涤区(I)后通过生物膜反应器(3)、再生装置(2)和三维光电化学反应器(4)三个部分进行处理，其中生物膜反应器主从下到上依次填充了承托板(8)、承托层(9)、吸附介质(7)、承托板(8);生物膜反应器中反冲溶液通过阀门(15)进入到再生装置(2);再生装置(2)以隔板(16)分为两部分；一部分盛有再生液，另一部分盛有冲洗生物膜反应器的反冲洗液；生物膜反应器装置进水管处安装水泵(13)，加速水的输送，控制水的流速，进水管和出水管安装流量计来保持进出水的水量平衡；生物膜反应器装置还安装液压表(14)，以防压力过载；最后再生装置的废水和生物膜反应器处理废水汇合到(5)废水综合处理去，经三维光电化学反应器(4)进行深度处理，三维光化学反应器由UV灯(10)、电源(11)、、混合泵(12)和储药罐组成(6)。洗涤废水经其吸附过滤之后出水即时进入水洗工序回用。再生装置中间以隔板分为两部分，一部分盛有再生液，另一部分为冲洗生物膜反应器一定pH值的新鲜自来水。处理器中生物膜反应器饱和后，用再生装置再生液洗脱，然后以新鲜自来水反冲洗至生物膜反应器为中性。再生浓缩液和反冲洗废水进入深度处理区进一步氧化降解，根据所选择深度处理技术，三维光电化学反应器配由Ti02/Ti薄膜电极为阳极、具有较高析氢超电位的高纯石墨电极为阴极、甘汞电极为参比电极、UV灯源和起到均质作用的机械搅拌器组成，由计量泵将所需药剂经混合泵投加入进水中，开启装置后，在深度处理体系中反应一定时间达标后排放。其中承托板，包括50-200目不锈钢网板和O. 5-300 μ m孔径的聚丙烯或聚酯过滤布；承托层包括石英砂、鹅卵石、柱状活性炭；填料是中空纤维球。其中承托板，包括50-200目不锈钢网板和O. 5-300 μ m孔径的聚丙烯或聚酯过滤布；承托层包括石英砂、鹅卵石、柱状活性炭；吸附介质有生物膜和填料组成，填料是中空纤维球。三维光电化学反应器所使用的氧化药剂包括0. 01-10g/LH202溶液和含二价铁或三价铁离子溶液，双氧水与铁离子配比1:1-500:1 ；0-lkg纳米二氧化钛；流量为Ι-lOOOL/h臭氧。药剂投加量(g)与进水COD (g/m3)比例为O. 1-10 :1。本发明所具有的优势首先将生物膜反应器装置引入到相对易于处理的生活废水净化处理当中，处理过程无其他药剂投入，对于洗涤水质无潜在不良影响，进而对循环使用不会产生负面作用。其次，膜反应体系与再生体系分离，一方面达到使吸附介质重复利用，降低运行成本的目的，另一方面，亦保证无二次污染物质进入循环水中。更为重要的是，生物废水中污染物质经过生物膜反应器浓缩处理后再进行高级氧 化技术氧化降解，一方面可以加速反应速度，减少紫外光照时间，另一方面可以减少反应器体积，从而使运行成本得到进一步降低。本发明农村洗涤废水处理回用工艺及装置中生物膜反应器处理过程内无需添加化学药剂，无二次污染，进而不会对水循环使用造成额外影响且废水回用率较高(>85% )，可大大缓解农村生活废水造成的环境压力，该装置操作管理简单，设备投资和运行费用低，便于推广应用，设施投资回收期小于I年。
图I为本发明农村生活废水处理回用工艺流程图；图2为农村生活废水处理回用装置图，其中1、洗涤区；2、再生装置；3、生物膜反应器装置；4、三维光电化学反应器；5、废水综合处理区；6、储药罐；7、吸附介质；8、承托板；
9、承托层；10、UV灯；11、电源；12、混合泵；13、水泵；14、压力表；15、阀门；16、隔板。
具体实施例方式下面结合具体实例，进一步阐述本发明。应理解，这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例I本发明农村生活废水处理回用工艺和装置分别参照图I和图2所示，本发明中生物膜反应器装置、再生装置和三维光电化学反应器装置以及管道由聚氯乙烯管板材拼接而成。再生装置中间以隔板16分为再生液贮存区和反冲洗液贮存区两个部分。进水管和出水管安装流量计来保持进出水的水量平衡，生物膜反应器装置进水管处安装水泵13，加速水的输送，保持一定的流速。生物膜反应器装置还安装液压表14，以防压力过载。生物膜反应器装置，从上到下依次填充承托板8，承托层9，吸附介质7，承托板8。其中承托板8为60目不锈钢网板,承托层9为20目石英砂,吸附介质7为O. 3-1. 2mm球形大孔酚醛缩聚型弱碱性阴树脂500g，吸附介质层高度160mm，截面半径4cm，其内部保持液压O. 3Mpa，流速15m/s，以色度为I (稀释倍数法)作为吸附穿透点，穿透之后停止进水，进行吸附介质再生，此时将洗涤水排放之后更换为新鲜自来水，以避免盐度积累。再生装置当中再生液贮存区选用O. OlM NaOH溶液，体积为5L，由水泵打入吸附过滤装置，分5次浸溃洗脱，每次5min，然后反冲洗液贮存区内由硫酸和新鲜自来水配制pH 5溶液3L，分3次浸溃反冲洗中和吸附介质，每次亦为5min。每次再生洗脱反冲洗完毕均由水泵压入三维光电化学反应器装置。三维光电化学反应器装置总体积为10L，内部间隔并列安装50w紫外灯2根，电极两根，储液罐内配有Fe2+和H2O2摩尔比为1:50的Fenton试剂，以进水CODra理论消耗H2O2量(IgCODra消耗I. 2g H2O2)由计量泵和混合泵将定量Fenton试剂与进水混合后进入高级氧化反应装置，开启紫外灯和搅拌器，UV光催化氧化降解反应30min后排水。施实例2
以农村生活洗涤用水为处理对象，处理后用于染色，原来每缸织物染后洗涤8道，每道10L，每道洗涤时间为lOmin，需新鲜自来水水量共80L，第I道出水水质指标见表I。采用本发明的处理工艺及装置，以第I道洗涤水IOL以及吸附过滤装置预先进水IL共IlL进行在线处理及循环回用，即后续洗涤7道均以吸附过滤后出水进行，洗涤完毕后(即相当于第8道洗涤水)吸附过滤后出水水质见表I。连续洗涤20缸次织物后吸附过滤装置达到穿透点，然后以再生装置洗脱再生吸附介质，再生浓缩液水和反冲洗废水进入高级氧化装置进行氧化降解，分别水质指标见表I。20缸水洗后织物颜色色差与水洗牢度质量指标与空白样品(即新鲜自来水投加净洗剂洗涤)对比见表2。从上表对比可知，洗涤废水经过本发明处理回用工艺及装置处理之后，出水指标均达到各种印染用水水质标准。并且，再生浓缩废水和反冲洗废水经过高级氧化装置处理后完全可达到最严格的排放要求。经回用水织物洗涤后与标样相比较，均可完全满足质量要求，而且在没有投加净洗剂情况下，沾色牢度等于或高于标样半个等级。从第21缸和第22缸数据来看，吸附介质再生之后，完全恢复至先前水平。按照原来洗涤用水，20缸织物需要1600L，采用本发明工艺和装置后，包括运行、再生反冲洗、蒸发，织物带液量共只需要30L，节水率高达98%，而且在没有投加洗涤剂情况下，染色质量与标样持平或略有提高。表I本发明处理洗涤废水工序出水水质与各种印染用水标准统计表
注“-”为无说明或者无规定。色度以稀释倍数法测定；总硬度以CaCO3计。表2以本发明产回用水水洗织物颜色色差和水洗牢度质量指标与空白样品对比
I水洗牢度(级) I沾色牢度(级) I色差(级)
标样43
第I缸织物4^44
第2缸织物4^44^
第3缸织物44
第4缸织物F534^
第5缸织物434
第6缸织物4^44
第7缸织物4^44
第8缸织物4^44
第9缸织物4^34^
第10缸织物4^44
第11缸织物4Fi4
第12缸织物4Fi权利要求
1.一种农村生活废水处理回用工艺，其特征在于将生活废水经过生物膜反应器生化处理后直接用于洗涤工序；生物膜反应器处理饱和后，用再生装置再生液处理；然后以新鲜自来水反冲生物膜反应器；再生废液及新鲜自来水反冲洗后废水进入到三维光电化学反应器进行处理将废水中的污染物深度处理，达标后排放。
2.根据权利要求I所述的处理回用工艺，其特征在于生物膜反应器为MBR生物膜反应器。
3.一种农村生活废水处理回用装置，其特征在于包括洗涤区(I)、再生装置(2)、生物膜反应器装置(3)、三维光电化学反应器(4)、废水综合处理区(5)、储药罐(6)、吸附介质(7)、承托板(8)、承托层(9)、UV灯(10)、电源(11)、混合泵(12)、水泵(13)、压力表(14)、阀门(15)、隔板(16);生物膜反应器主从下到上依次填充了承托板(8)、承托层(9)、吸附介质(7)、承托板(8);生物膜反应器中反冲溶液通过阀门(15)进入到再生装置(2);再生装置(2)以隔板(16)分为两部分；一部分盛有再生液，另一部分盛有冲洗生物膜反应器的反冲洗液；生物膜反应器装置进水管处安装水泵(13)，加速水的输送，控制水的流速，进水管和出水管安装流量计来保持进出水的水量平衡；生物膜反应器装置还安装液压表(14)，以防压力过载；再生装置的废水和生物膜反应器处理废水汇合到废水综合处理区(5)，经三维光电化学反应器(4)进行深度处理，三维光化学反应器由UV灯(10)、电源(11)、混合泵(12)和储药罐(6)组成。
4.根据权利要求3所述的回用装置，其特征在于所述承托板包括50-200目不锈钢网板和O. 5-300 μ m孔径的聚丙烯或聚酯过滤布；承托层包括石英砂、鹅卵石、柱状活性炭。
5.根据权利要求3所述的回用装置，其特征在于所述再生装置再生液包括O.1-lg/LNaOH或者H2SO4溶液；0. 01-10g/L H2O2溶液和含二价铁或三价铁离子溶液，双氧水与铁离子配比1:1-500:1，反冲洗液为pH 2-7新鲜自来水。
6.根据权利要求3所述的所述的回用装置，其特征在于所述三维光电化学反应器中由计量泵将氧化药剂经混合泵投加入进水中；氧化药剂包括0.01-10g/L H2O2溶液和含二价铁或三价铁离子溶液，双氧水与铁离子配比1:1-500:1 ；0-lkg纳米二氧化钛；流量为l-1000L/h臭氧;药剂投加量(g)与进水COD (g/m3)比例为O. 1-10 :1。
7.根据权利要求3或6所述的所述的回用装置，其特征在于三维光电化学反应器采用Ti02/Ti薄膜电极为阳极、具有较高析氢超电位的高纯石墨电极为阴极、甘汞电极为参比电极。
8.根据权利要求3所述的所述的回用装置，其特征在于所述由生物膜和填料组成，填料是中空纤维球，主要成分为O. 3-1. 2mm球形大孔酚醛缩聚型弱碱性阴树脂500g，吸附介质层高度160mm，截面半径4cm，其内部保持液压O. 3Mpa，流速15m/s。
全文摘要
本发明了公开了一种农村生活废水处理回用工艺及其回用装置，农村生活所产生的废水经过生物膜反应器脱色净化后即时再回用于洗涤工序，当生物膜反应器中生物膜反应器达到吸附饱和之后，利用再生装置使生物膜反应器高效快速得以再生，再生浓缩液和反冲洗废水进入三维光电化学反应器氧化降解后达标排放，如此循环，以达到农村生活废水净化处理并回用之目的。通过本发明工艺和装置，可以使生活废水中污染物浓度不断降低，达到提高其可再次使用的目的；废水回用率较高(＞85％)，可大大缓解农村生活水污染物对农村环境污染的压力，降低农村生活用水的消耗和运营成本。
文档编号C02F9/14GK102897981SQ20121042630
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者徐卫东, 顾杨, 倪丹, 丁青松 申请人:江苏商达水务有限公司